Λύση Βελτιστοποίησης Τεχνολογίας GIS Voltage Transformer: Τεχνολογική Καινοτομία που Ενισχύει την Απομόνωση και την Ακρίβεια Μέτρησης
Α. Ανάλυση τεχνικών προκλήσεων
Οι παραδοσιακές GIS (Gas-Insulated Switchgear) διατρέχουν δύο βασικά προβλήματα σε περιπλέξεις δικτύων:
- Ανεπαρκής αξιοπιστία του συστήματος απομόνωσης
- Οι ενδογενείς ρυπαντές SF₆ (υγρασία, παράγωγα διάσπασης) προκαλούν επιφανειακές διακρίσεις, οδηγώντας σε κατάρρευση της απομόνωσης.
- Οι κυμαίνονται της θερμοκρασίας (-40°C έως +80°C) προκαλούν αλλαγές στην πυκνότητα του αερίου, μειώνοντας την τάση γέννησης μερικής διακρίσεως (PDIV).
- Παρακμή της ακρίβειας μέτρησης
- Η θερμοκρασιακή παρακμή της διαθεσιμότητας του πυκνωτή (τυπική παρακμή: 0,05%/K).
- Οι κυμαίνονται της συχνότητας του συστήματος (±2Hz) προκαλούν λάθη στο λόγο/στη φάση να ξεπεράσουν τα όρια.
Τα δεδομένα από το πεδίο δείχνουν: Τα παραδοσιακά συστήματα μπορούν να εμφανίζουν λάθη μέτρησης μέχρι και κλάση 0.5 σε ακραίες συνθήκες, με ετήσιο ποσοστό αποτυχίας πάνω από το 3%.
Β. Κύριες τεχνικές λύσεις βελτιστοποίησης
(1) Ενημέρωση του συστήματος απομόνωσης με νανοσύνθετα
|
Τεχνικό μέτρο |
Σημεία εφαρμογής |
|
Νανοϊσολατικό υλικό |
Επικάλυψη Al₂O₃-SiO₂ νανοσύνθετου (μέγεθος σωματιδίων: 50-80nm) για την ενίσχυση της αντοχής σε επιφανειακές διακρίσεις του εποξυδιανυμένου υλικού ≥35%. |
|
Βελτιστοποίηση μικτού αερίου |
Γεμίσιμο με μίγμα SF₆/N₂ (80:20), μειώνοντας τη θερμοκρασία πυκνοποίησης σε -45°C και μειώνοντας τον κίνδυνο διαρροής κατά 40%. |
|
Ενισχυμένο σχεδιασμός σφραγίσεως |
Διπλή δομή σφραγίσεως με μεταλλικά φουσκωτά + διαδικασία συγκόλλησης με λέιζερ, ρυθμό διαρροής ≤ 0,1%/έτος (πρότυπο IEC 62271-203). |
Τεχνική επαλήθευση: Πέρασε τον έλεγχο αντοχής σε τάση 150kV και 1000 θερμοκύκλους, επίπεδο μερικής διακρίσεως ≤3pC.
(2) Σύστημα πλήρους ψηφιακής αντιστάθμισης
A[Θερμοκρασιακός αισθητήρας] --> B(Επεξεργαστής αντιστάθμισης MCU)
C[Μέτρηση συχνότητας] --> B(Επεξεργαστής αντιστάθμισης MCU)
D[Κύκλωμα δειγματοληψίας AD] --> E(Αλγόριθμος αντιστάθμισης λάθους)
B(Επεξεργαστής αντιστάθμισης MCU) --> E(Αλγόριθμος αντιστάθμισης λάθους)
E(Αλγόριθμος αντιστάθμισης λάθους) --> F[Κλάση 0.2 πρότυπη εξαγωγή]
Εφαρμογή κύριου αλγορίθμου:
ΔUcomp=k1⋅ΔT+k2⋅Δf+k3⋅e−αt\Delta U_{comp} = k_1 \cdot \Delta T + k_2 \cdot \Delta f + k_3 \cdot e^{-\alpha t}ΔUcomp=k1⋅ΔT+k2⋅Δf+k3⋅e−αt
Όπου:
- k1k_1k1 = 0,0035/°C (Συντελεστής αντιστάθμισης θερμοκρασίας)
- k2k_2k2 = 0,01/Hz (Συντελεστής αντιστάθμισης συχνότητας)
- k3k_3k3 = Συντελεστής αντιστάθμισης ηλικίας
Χρόνος ανταπόκρισης πραγματικού χρόνου <20ms, εύρος λειτουργίας θερμοκρασίας επεκτείνεται σε -40°C ~ +85°C.
Γ. Πρόβλεψη ποσοτικών οφελών
|
Μέτρο |
Παραδοσιακή λύση |
Αυτή η τεχνική λύση |
Μέγεθος βελτίωσης |
|
Κλάση ακρίβειας μέτρησης |
Κλάση 0.5 |
Κλάση 0.2 |
↑150% |
|
Τάση γέννησης μερικής διακρίσεως (PDIV) |
30kV |
≥50kV |
↑66.7% |
|
Ζωή σχεδιασμού |
25 χρόνια |
>32 χρόνια |
↑30% |
|
Ετήσια συχνότητα ελέγχου |
2 φορές/έτος |
1 φορά/έτος |
↓50% |
|
Κόστος ζωής λειτουργίας και συντήρησης |
$180k/ενότητα |
$95k/ενότητα |
↓47.2% |
Δ. Αποτελέσματα τεχνικής επαλήθευσης
- Δεδομένα ελέγχου τύπου (πιστοποιημένα από τρίτη μέρος):
- Ελέγχος θερμοκυκλώσεων: Μετά 100 κύκλων (-40°C ~ +85°C), μεταβολή του λάθους λόγου < ±0,05%.
- Μακροχρόνια σταθερότητα: Μετά 2000h επιταχυνμένου ελέγχου γήρανσης, μετατόπιση λάθους ≤ 0,05 κλάση.
- Επιδείξεις (Υποσταθμός 750kV):
Μηδενικά αποτυχήματα μετά 18 μήνες λειτουργίας. Μέγιστο μετρημένο λάθος: 0,12% (υπερβαίνοντας τα πρότυπα κλάσης 0.2).
Ε. Διαδρομή εφαρμογής μηχανικής
- Κύκλος προσαρμογής εξοπλισμού:
- Σχεδιασμός λύσης (15 ημέρες) → Παραγωγή πρωτοτύπου (30 ημέρες) → Ελέγχος τύπου (45 ημέρες)
- Λύση ενημέρωσης στο πεδίο:
- Συμβατό με υφιστάμενες διεπιφάνειες GIS (Πρότυπο συνδεσμού IEC 60517).
- Χρόνος αντικατάστασης κατά την παύση λειτουργίας ≤ 8 ώρες.
- Υποστήριξη συντήρησης και λειτουργίας:
- Ενσωματωμένοι αισθητήρες μικροπεριβάλλοντος H₂S/SO₂.
- Υποστήριξη IEC 61850-9-2LE ψηφιακής εξαγωγής.
