پیشنهاد بهینه‌سازی فناوری ترانسفورماتور ولتاژ GIS: نوآوری فناوری که عملکرد عایق و دقت سنجش را افزایش می‌دهد

Ⅰ. تحلیل چالش‌های فنی​

تبدیل‌کننده‌های ولتاژ سنتی GIS (Switchgear عایق‌بندی شده با گاز) در محیط‌های شبکه پیچیده با دو مشکل اصلی مواجه هستند:

1. ​عدم قابلیت اطمینان کافی سیستم عایق‌بندی​
• آلودگی‌های گاز SF₆ (رطوبت، محصولات تجزیه) منجر به تخلیه سطحی و کاهش عایق‌بندی می‌شوند.
• تغییرات دما (-40°C تا +80°C) باعث تغییر چگالی گاز و کاهش ولتاژ آغاز تخلیه جزئی (PDIV) می‌شود.
2. ​کاهش دقت اندازه‌گیری​
• حرکت نفوذپذیری هسته با تغییر دما (حرکت معمول: 0.05%/K).
• نوسانات فرکانس سیستم (±2Hz) باعث می‌شود خطاهای نسبت/زاویه فاز بیش از حد مجاز شوند.

داده‌های میدانی نشان می‌دهد: دستگاه‌های سنتی می‌توانند تحت شرایط حدی خطاهای اندازه‌گیری تا کلاس 0.5 داشته باشند، با نرخ خرابی سالانه بیش از 3%.

​II. راه‌حل‌های بهینه‌سازی فنی اصلی​

​​(1) به‌روزرسانی سیستم عایق‌بندی نانو-ترکیبی​

اعتبارسنجی فنی:​​ گذراندن آزمون تحمل ولتاژ توانی 150kV و 1000 چرخه حرارتی؛ سطح تخلیه جزئی ≤3pC.

​​(2) سیستم جبران‌سازی دیجیتال تمام شرایط​

    A[حسگر دما] --> B(پردازنده جبران‌سازی MCU)

    C[ماژول نظارت بر فرکانس] --> B(پردازنده جبران‌سازی MCU)

    D[مدار نمونه‌برداری AD] --> E(الگوریتم جبران‌سازی خطا)

    B(پردازنده جبران‌سازی MCU) --> E(الگوریتم جبران‌سازی خطا)

    E(الگوریتم جبران‌سازی خطا) --> F[خروجی استاندارد کلاس 0.2]

​اجرای الگوریتم اصلی:​​
\Delta U_{comp} = k_1 \cdot \Delta T + k_2 \cdot \Delta f + k_3 \cdot e^{-\alpha t}
که:

• k_1 = 0.0035/°C (ضریب جبران‌سازی دما)
• k_2 = 0.01/Hz (ضریب جبران‌سازی فرکانس)
• k_3 = عامل جبران‌سازی کاهش سن

زمان پاسخ جبران‌سازی زنده <20ms؛ محدوده دمای عملیاتی به -40°C ~ +85°C گسترش یافته است.

​III. پیش‌بینی سودمندی کمی​

​IV. نتایج اعتبارسنجی فنی​

• ​داده‌های آزمون نوع (صادر شده توسط سوم):​​
• آزمون چرخه حرارتی: پس از 100 چرخه (-40°C ~ +85°C)، تغییر خطای نسبت < ±0.05%.
• پایداری بلندمدت: پس از 2000 ساعت آزمون پیری سریع، تغییر خطای ≤ 0.05 کلاس.
• ​پروژه نمایشی (زیراستانیون 750kV):​​
  بدون ثبت خرابی پس از 18 ماه عملیات. خطای اندازه‌گیری حداکثر: 0.12% (بهتر از الزامات کلاس 0.2).

​V. مسیر اجرای مهندسی​

1. ​چرخه سفارشی‌سازی تجهیزات:​​
• طراحی راه‌حل (15 روز) → تولید نمونه (30 روز) → آزمون نوع (45 روز)
2. ​راه‌حل به‌روزرسانی میدانی:​​
• سازگار با رابط‌های کámara موجود GIS (استاندارد فلنگ IEC 60517).
• زمان تعویض با قطع تغذیه ≤ 8 ساعت.
3. ​پشتیبانی هوشمند حفاظت و نگهداری:​​
• حسگرهای میکرو محیط H₂S/SO₂ داخلی.
• پشتیبانی از خروجی دیجیتال IEC 61850-9-2LE.