Pagsusuri ng Impluwensiya ng Pag-operate ng GIS Disconnector sa Ikalawang Kagamitan

Epekto ng Paggamit ng GIS Disconnector sa Ikalawang Pamamaraan at mga Paraan ng Pagpapabuti

1.Epekto ng Paggamit ng GIS Disconnector sa Ikalawang Pamamaraan
1.1 Epekto ng Transient Overvoltage
Sa panahon ng pagbubukas/pagsasara ng Gas-Insulated Switchgear (GIS) disconnectors, ang paulit-ulit na pagbabalik-buhay at paglilipas ng apoy sa pagitan ng mga kontak ay nagdudulot ng pagsasanay ng enerhiya sa pagitan ng inductance at capacitance ng sistema, na nagpapagawa ng switching overvoltages na may sukat na 2–4 beses ang rated phase voltage at may tagal na mula sa tens of microseconds hanggang ilang milliseconds. Kapag ang operasyon ay nasa maikling busbars—kung saan ang bilis ng disconnector contact ay mabagal at walang kakayahang i-quench ang apoy—ang pre-strike at re-strike phenomena ay nagpapagawa ng Very Fast Transient Overvoltages (VFTOs).

Ang VFTOs ay lumalaganap sa pamamagitan ng mga internal na GIS conductors at enclosures. Sa mga pagkakaiba-iba ng impedance (halimbawa, bushings, instrument transformers, cable terminations), ang mga traveling waves ay sumusunod, nagrerefract, at nag-ooverlay, na nagbabago ng mga waveform at nagpapataas ng mga tuktok ng VFTO. May steep wavefronts at nanosecond-scale rise times, ang VFTOs ay nagdudulot ng transient voltage surges sa mga input ng ikalawang pamamaraan, na nagpapanganib sa mga sensitibong electronics. Ito ay maaaring magdulot ng malaking operasyon ng protective relays—na nagiging sanhi ng hindi karaniwang pagsara—and nagpapahirap sa mataas na presisyong signal processing at data transmission. Bukod dito, ang high-frequency electromagnetic interference (EMI) na gawa ng VFTO ay nagpapababa ng communication modules, na nagpapataas ng bit error rates o nagiging sanhi ng pagkawala ng data, kaya't nagpapahirap sa monitoring at control functions ng substation.

1.2 Pagtaas ng Potensyal ng Enclosure
Habang siyang China ay patuloy na lumalago ang kanyang ultra-high-voltage (UHV) at extra-high-voltage (EHV) grids, ang electromagnetic interference mula sa operasyon ng GIS disconnector ay naging mas seryoso. Ang coaxial structure ng GIS—na binubuo ng inner aluminum/copper conductors at outer aluminum/steel enclosures—ay nagpapakita ng mahusay na high-frequency transmission. Dahil sa skin effect, ang high-frequency transient currents ay lumalabas sa ibabaw ng conductor at inner surface ng enclosure, karaniwang nagpaprevent ng field leakage at nagpapanatili ng enclosure sa ground potential sa normal na kondisyon.

Gayunpaman, kapag ang VFTO-induced transient currents ay nakarating sa mga impedance mismatches (halimbawa, sa bushings o cable terminations), ang partial reflection at refraction ay nangyayari. Ang ilang bahagi ng voltage components ay nag-couple sa pagitan ng enclosure at earth, na nagdudulot ng instantaneo potensyal rise sa kasaganaang grounded enclosure. Ito ay nagpapanganib sa seguridad ng mga tao at maaaring magresulta sa pagbagsak ng insulation sa pagitan ng enclosure at internal conductors, na nagpapabilis ng pagtanda ng materyales at nagpapababa ng buhay ng equipment. Bukod dito, ang itinataas na potensyal ay lumalaganap sa pamamagitan ng cables at connected devices sa secondary systems, na nagdudulot ng EMI na nagiging sanhi ng maling pagsara, data errors, o kahit na internal breakdowns—na direktang nagpapanganib sa reliabilidad ng power system.

1.3 Electromagnetic Interference (EMI)
Sa GIS substations, ang operasyon ng disconnector/breaker at lightning strikes ay nagpapagawa ng transient electromagnetic fields na nakakaapekto sa secondary systems sa pamamagitan ng conducted at radiated coupling.

• Conducted interference ay nangyayari sa pamamagitan ng instrument transformers at ground potential differences. Ang VFTOs ay nag-couple mula primary tungo sa secondary circuits sa pamamagitan ng stray capacitance at inductance sa transformers. Ito rin ay nag-inject sa grounding grid sa pamamagitan ng grounding electrodes, na nagpapataas ng buong ground potential at nagpapabuo ng ground loops na nagpapabalisa sa secondary equipment.

• Radiated interference ay nangyayari kapag ang transient EM fields ay lumalaganap sa espasyo, na diretang nag-couple sa secondary cables at devices. Ang electric field coupling ay nakakaapekto sa high-impedance nodes, na nagdudulot ng distortion ng signal o maling triggering—lalo na sensitive sa distansya, orientation ng field, at geometry ng device. Ang magnetic field coupling ay nag-induce ng electromotive forces sa circuit      loops batay sa Faraday’s law; ang kanyang severity ay depende sa lakas ng field, rate of change, at loop area.

1.4 Mga Epekto ng Mechanical Vibration
Ang operasyon ng disconnector ay nagdudulot ng mechanical vibrations dahil sa impact ng contact, friction, at electromagnetic forces sa panahon ng make/break actions. Ang mabilis na separation sa panahon ng pagbubukas o forceful engagement sa panahon ng pagsasara ay nagpapagawa ng shockwaves na nagbibigay ng vibration sa GIS structure. Ang transmission sa pamamagitan ng linkages at gears ay nagpapalaganap pa ng vibrations sa adjacent secondary equipment.

Ang mga vibrations na ito ay maaaring mapabuwad ang mga mechanical fasteners, magpabagsak ng electrical connections, magpataas ng measurement errors, o—sa ekstremong kondisyon—magdulot ng short circuits. Ang mahabang exposure ay nagpapabilis ng pagtanda ng parehong mechanical at electronic components, na nagpapababa ng buhay ng equipment at nagpapababa ng reliabilidad.

2.Mga Paraan ng Pagpapabuti para sa Proteksyon ng Ikalawang Pamamaraan
2.1 Optimized GIS Structural Design

• Paghuhubog ng Materyales: Gumamit ng SF₆ mixtures na may mas mataas na dielectric strength; pumili ng low-loss, high-conductivity materials (halimbawa, Cu/Al) para sa shielding; i-optimize ang haba ng busbar at capacitance upang bawasan ang amplitude ng VFTO.

• Pagpapabuti ng Struktura: Ihaplos ang geometry ng conductor at shield upang bawasan ang concentration ng electric field; i-improve ang disenyo ng insulator support para sa uniform na distribution ng field; ipatupad ang controlled disconnector operation speeds at idagdag ang snubber circuits upang i-absorb ang transient energy.

• Kontrol ng Vibration: Mag-install ng hydraulic buffers o springs sa operating mechanisms; gumamit ng rubber dampers sa pagitan ng GIS at foundations; i-enhance ang precision ng contact surface upang bawasan ang impact forces.

2.2 Pinahusay na Shielding at Grounding

• Pagsasara: Ilagay ang mga sensitibong sekondaryang aparato (halimbawa, relays, communication units) sa mga conductive na kahon (galvanized steel/aluminum) na may sealed seams. Gamitin ang shielded o double-shielded cables na may tamang termination; ilapat ang filtered connectors at mesh screens sa mga vent. Para sa maikling cables (<10 m), gamitin ang single-point grounding; para sa mas mahabang runs,      mag-adopt ng multi-point grounding upang maiminimize ang induced voltages.

• Grounding: Panatilihin ang grounding resistance ≤4 Ω. Sa  high-resistivity soils, ihanda ang interconnected grounding grids na may vertical rods. Gamitin ang single-point grounding para sa analog circuits at      multi-point grounding para sa digital/high-frequency systems. Optimisahin ang grid layout (halimbawa, rectangular mesh na may cross-junction electrodes) upang matiyak ang uniform na current dispersion at mababang potential gradients.

2.3 Teknolohiya ng Pagsasala at Suppression

• Mga Filter: I-install ang power-line filters sa mga inputs ng sekondaryang aparato  upang iblock ang high-frequency noise. I-apply ang mga digital signal filtering algorithms upang mapalakas ang data integrity sa mga communication channels.

• Proteksyon Laban sa Surge: Ihanda ang ZnO arresters malapit sa sekondaryang aparato upang clampin ang VFTOs at switching surges. Gamitin ang surge protective devices (SPDs)      sa mga signal at communication lines upang i-divert ang transient energy sa ground, matiyak ang stable weak-signal transmission.

2.4 Pinatibay na Sekondaryang Equipment Hardening

• Proteksyon ng Hardware: Palakihin ang mounting brackets sa mas thick na steel at idagdag ang stiffeners. Hiwalayin ang equipment gamit ang rubber mounts o dual-stage vibration isolators. Siguruhin ang PCBs sa may mas thick na substrates, edge fixings, at damping pads. Pot critical components (halimbawa, ICs, relays) sa encapsulants o elastic holders upang maiwasan ang pagloos. Iwasan ang mahaba at maliit na traces upang mabawasan ang panganib ng fracture.

• Proteksyon ng Software: I-implement ang checksums at error-correcting codes (ECC) upang matukoy/tamain ang data corruption. Ilagay ang “NOP” (no-operation)  instructions sa firmware upang payagan ang recovery mula sa EMI-induced program jumps, maiwasan ang deadlocks at mapalakas ang system resilience.

3.Katapusang Pahayag
Ang buong pag-unawa kung paano nakakaapekto ang operasyon ng GIS disconnector sa sekondaryang equipment ay nagpapakita na ang komprehensibong mga estratehiya ng mitigation ay mahalaga para sa reliability ng grid. Sa panahon ng disenyo, konstruksyon, at operasyon ng mga power systems, ang electromagnetic compatibility (EMC) sa pagitan ng GIS at secondary systems ay dapat bigyang-priyoridad. Sa pamamagitan ng pag-integrate ng structural optimization, robust shielding/grounding, advanced filtering, at hardware/software hardening, maaaring maiminimize ang adverse effects ng disconnector-induced transients, EMI, at vibration—matitiyak ang mas ligtas, mas handa, at resilient na power delivery.