ساختار مدولار و فضای کم حجم: کاربرد پیشگام ترانسفورماتورهای ولتاژ GIS در زیرстанسیون‌های شهری فشرده

چالش: محدودیت فضایی ترانسفورماتورهای ولتاژ GIS سنتی​
در مناطق هسته شهری، زیرگذرها یا شبکه‌های توزیع برق با تراکم بالا، منابع فضایی ایستگاه‌های تبدیل بسیار محدود است. ترانسفورماتورهای ولتاژ GIS (VTs) سنتی به دلیل ساختار مستقل خود، دارای اندازه فیزیکی بزرگ (مساحت پایه معمولاً بیش از ۴ متر مربع برای تجهیزات ۴۰۰kV)، قطعات پراکنده و نقاط اتصال کامپارتمنت گاز پیچیده هستند. این وضعیت نه تنها منجر به دوره‌های نصب طولانی می‌شود بلکه مشکلاتی در تأمین نیازهای طراحی ایستگاه‌های تبدیل فشرده مدرن ایجاد می‌کند و به عنوان یک گلوگاه کلیدی در ارتقاء شبکه‌های شهری عمل می‌کند.

​راه حل: طراحی یکپارچه مدولار سبک ساندویچ​

1. ​ساختار عملکردی یکپارچه​
• ​نوآوری اصلی:​​ از ماژول "ساندویچ VT-سوئیچ جداکننده" استفاده می‌کند که ترانسفورماتور ولتاژ الکترومغناطیسی (VT) و سوئیچ جداسازی/زمین را در یک واحد کامپارتمنت گاز یکپارچه می‌کند.
• ​مزیت ساختاری:​​ اتصالات فلنژ بین قطعات گسسته سنتی را حذف می‌کند و رابط‌ها و نقاط ختم گاز را ۵۰٪ کاهش می‌دهد که مخاطره لکه گذاری گاز و نقاط شکست پتانسیل را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
• ​پارامتر نمونه:​​ طول واحد GIS VT ۴۰۰kV به ۱.۸ متر یا کمتر فشرده می‌شود، پیچیدگی سیم‌کشی ۶۰٪ کاهش می‌یابد.
2. ​فناوری پوشش سبک وزن​
• ​بهبود مواد:​​ پوشش از آلیاژ آلومینیوم-منیزیوم با مقاومت کششی حداقل ۳۵۰MPa استفاده می‌کند که جایگزین پوشش‌های فولادی سنتی می‌شود و ضخامت دیواره را ۲۵٪ تحت قوت عایق‌بندی معادل کاهش می‌دهد.
• ​فشرده‌سازی فضا:​​ قطر کلی ۳۰٪ کاهش می‌یابد (مثلاً قطر خارجی VT ۴۰۰kV به Φ۶۰۰mm بهینه می‌شود). مساحت پایه تجهیز ​≤۲.۵ متر مربع​ (با در نظر گرفتن مکانیسم عملیاتی)، مناسب برای طرح‌های میله‌ای ۲.۵m×۲.۵m فراوان است.

​مزایای مورد انتظار: بازنگری استانداردهای تجهیزات برای سناریوهای با تراکم بالا​

​اعتبارسنجی سناریوی کاربرد​
این راه‌حل در پروژه‌هایی مانند ایستگاه تبدیل ۲۷۵kV زیرزمینی در شینجوکو، توکیو و شبکه هوشمند برق در منطقه کسب و کار هونگکاو شانگهای به کار گرفته شده است:

• ​تأقلم فضایی:​​ ۶ گروه VT ۴۰۰kV با موفقیت در یک میله زیرزمینی ۱۸ متری یکپارچه شدند و چگالی دستگاه ۰.۴ واحد/متر مربع (طرح سنتی ≤۰.۲۵ واحد/متر مربع) به دست آمد.
• ​ضبط قابلیت اطمینان:​​ بدون شکست ختم در ۱۲ ماه عملیات مداوم، تخلیه جزئی < ۳pC (با استاندارد IEC 62271-203).

​نتیجه‌گیری: تکامل اجتناب‌ناپذیر طراحی فشرده​
از طریق مسیر فنی ​یکپارچه‌سازی مدولار (یکپارچه‌سازی) + مواد سبک وزن (سبک وزن) + بهینه‌سازی ساختار (فشرده‌سازی)​، این راه‌حل مرزهای کارایی فضایی ترانسفورماتورهای ولتاژ GIS را بازتعریف می‌کند. ارزش آن نه تنها در آزادسازی ۳۵٪ از فضای ایستگاه تبدیل بلکه در ارائه یک بنیان سخت‌افزاری مقیاس‌پذیر برای شبکه برق شهری با تراکم بسیار بالا در آینده نیز وجود دارد.