سری ZHW سوییچ گیربکس گازی عایق شده با ولتاژ بالا (GIS)

اصول عمل توابع حفاظت:

• تجهیزات GIS با توابع مختلف حفاظت مجهز شده‌اند تا ایمنی سیستم برق را تضمین کنند.

حفاظت از جریان بیش از حد:

• تابع حفاظت از جریان بیش از حد با استفاده از ترانسفورماتورهای جریان، جریان در مدار را نظارت می‌کند. هنگامی که جریان از آستانه تعیین شده فراتر رود، دستگاه حفاظتی موجب قطع کار کلید قطع می‌شود و مدار خراب را قطع می‌کند و از آسیب به تجهیزات به دلیل جریان بیش از حد جلوگیری می‌کند.

حفاظت از کوتاه شدن مدار:

• تابع حفاظت از کوتاه شدن مدار به سرعت جریان‌های کوتاه شدن مدار را هنگام وقوع خطای کوتاه شدن در سیستم تشخیص می‌دهد و موجب عملکرد سریع کلید قطع می‌شود و از آسیب به سیستم برق محافظت می‌کند.

توابع حفاظت اضافی:

• توابع حفاظت دیگری مانند حفاظت از خرابی زمین و حفاظت از ولتاژ بیش از حد نیز شامل می‌شوند. این توابع حفاظت با استفاده از سنسورهای مناسب پارامترهای الکتریکی را نظارت می‌کنند. هنگامی که هر نوع ناهماهنگی شناسایی شود، اقدامات حفاظتی بلافاصله آغاز می‌شوند تا ایمنی سیستم برق و تجهیزات تضمین شود.

اصل عایق‌بندی:

• در یک میدان الکتریکی، الکترون‌های موجود در مولکول‌های گاز SF₆ به طور نسبتاً کمی از هسته‌ها منحرف می‌شوند. با این حال، به دلیل پایداری ساختار مولکولی SF₆، برای الکترون‌ها دشوار است که فرار کرده و الکترون‌های آزاد شوند، که این امر منجر به مقاومت عایقی بالا می‌گردد. در تجهیزات GIS (Switchgear عایق‌بندی شده با گاز)، عایق‌بندی از طریق کنترل دقیق فشار، خلوص و توزیع میدان الکتریکی گاز SF₆ به دست می‌آید. این امر اطمینان می‌دهد که یک میدان الکتریکی عایق‌بندی‌کننده یکنواخت و پایدار بین قسمت‌های رسانای ولتاژ بالا و پوشش زمین‌دار، و همچنین بین رساناهای مختلف فاز حفظ شود.

• در ولتاژ عملیاتی معمولی، تعداد کمی الکترون‌های آزاد موجود در گاز انرژی از میدان الکتریکی دریافت می‌کنند، اما این انرژی کافی نیست تا باعث تیونیزاسیون برخوردی مولکول‌های گاز شود. این امر اطمینان می‌دهد که خصوصیات عایق‌بندی حفظ می‌شود.

به دلیل عملکرد عایق بندی، خاموش کنندگی و پایداری بسیار خوب گاز SF6، تجهیزات GIS مزایایی مانند حجم کوچک، قدرت خاموش کنندگی بالا و قابلیت اطمینان بالا را دارند، اما قابلیت عایق بندی گاز SF6 به شدت تحت تأثیر یکنواختی میدان الکتریکی است و در صورت وجود نوک‌ها یا اجسام خارجی در داخل GIS، ممکن است باعث ناهماهنگی‌های عایقی شود.

تجهیزات GIS ساختار کاملاً بسته‌ای دارند که مزایایی مانند عدم تداخل محیطی با اجزای داخلی، دوره نگهداری طولانی، حجم کار نگهداری کم، تداخل الکترومغناطیسی کم و غیره را فراهم می‌کند، در حالی که همچنین مشکلاتی مانند پیچیدگی کار تعمیر و نگهداری واحد و روش‌های تشخیصی نسبتاً ضعیف را نیز دارند و هنگامی که ساختار بسته توسط محیط اطراف فرسوده و آسیب دیده شود، می‌تواند مسائلی مانند ورود آب و روانش گاز را ایجاد کند.

• بر اساس روش عایق‌بندی و خنک‌سازی: به دو نوع مایع-عایق (روغنی) و خشک تقسیم می‌شوند. ترانسفورماتورهای روغنی برای انتقال قدرت اصلی هستند که برای ولتاژهای بالاتر از ۳۴۵kV مناسب هستند و روش‌های استاندارد خنک‌سازی مانند ONAN (Oil Natural Air Natural)، ONAF (Oil Natural Air Forced) و OFAF (Oil Forced Air Forced) دارند. ترانسفورماتورهای خشک عمدتاً برای کاربردهای داخلی یا صنایع خاص استفاده می‌شوند که معمولاً برای ولتاژهای پایین‌تر (تا ۳۵kV) مناسب هستند، اگرچه برخی انواع خاص برای ولتاژهای بالاتر نیز موجود هستند.
• بر اساس عملکرد ولتاژی: شامل ترانسفورماتورهای افزایش‌دهنده، کاهش‌دهنده و خودتروان. ترانسفورماتورهای افزایش‌دهنده در نیروگاه‌ها برای افزایش ولتاژ ژنراتور به ولتاژ انتقال (به عنوان مثال، ۱۳.۸kV به ۳۴۵kV) استفاده می‌شوند. ترانسفورماتورهای کاهش‌دهنده در زیرстан‌ها برای کاهش ولتاژ انتقال برای انتقال فرعی یا توزیع (به عنوان مثال، ۳۴۵kV به ۱۳۲kV یا ۳۴.۵kV) استفاده می‌شوند. ترانسفورماتورهای خودتروان برای اتصال سیستم‌های با نسبت ولتاژ ثابت استفاده می‌شوند که مزیت کارایی در شبکه‌های انتقال (به عنوان مثال، کاربردهای ۴۰۰kV/۲۲۰kV) دارند.
• بر اساس ساختار هسته: به دو نوع هسته‌ای و پوسته‌ای تقسیم می‌شوند. ترانسفورماتورهای هسته‌ای دارای پیچش‌هایی هستند که دور اعضای هسته قرار می‌گیرند (معمولاً در کاربردهای EHV). ترانسفورماتورهای پوسته‌ای دارای هسته‌ای هستند که دور پیچش‌ها قرار می‌گیرد.

سیستم تجهیزات قدرت مختلط گازی عایق‌شده (HGIS) نوعی از تجهیزات قدرت با فشار بالا است که مزایای سیستم تجهیزات قدرت با عایق هوا (AIS) و سیستم تجهیزات قدرت با عایق گاز (GIS) را در خود جمع‌آوری می‌کند. ویژگی اصلی طراحی آن ساختار ماژولار است، به طوری که اجزای کلیدی عملکردی تجهیزات (مانند برش‌ها و جداکننده‌ها) در قاب‌های عایق‌شده گازی یکپارچه شده‌اند، در حالی که ارتباط با دیگر تجهیزات از طریق باربرهای خارجی با عایق هوا انجام می‌شود. این طراحی باعث می‌شود که ساختار فشرده باشد و همچنین راحتی نصب و نگهداری را تضمین می‌کند.