راه‌حل بهینه‌سازی فناوری ترانسفورماتور ولتاژ GIS: نوآوری فناوری برای افزایش عملکرد عایقی و دقت سنجش

Ⅰ. تجزیه و تحلیل چالش‌های فنی​

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

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

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

​II. راه‌حل‌های بهینه‌سازی فنی اصلی​

​​(1) به‌روزرسانی سیستم عایق‌بندی نانوکامپوزیت​

اعتبارسنجی فنی:​​ تست تحمل ولتاژ 150kV با فرکانس قدرت و 1000 دور حرارتی را عبور داد؛ سطح تخلیه جزئی ≤3pC.

​​(2) سیستم جبران دیجیتال تمام شرایط​

    A[سنسر دما] --> B(پردازنده جبران MCU)

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

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

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

    E(الگوریتم جبران 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}\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 جبران دما)
• k_2 = 0.01/Hz (ضریب جبران فرکانس)
• k_3 = عامل جبران کاهش سن

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

​III. پیش‌بینی سودمندی کمّی​

​IV. نتایج اعتبارسنجی فنی​

• ​داده‌های تست نوع (مجاز سومی):​​
• تست چرخه دما: پس از 100 دور (-40°C ~ +85°C)، تغییر خطای نسبت < ±0.05%.
• پایداری بلندمدت: پس از 2000 ساعت تست پیری شتاب‌دار، تغییر خطا ≤ 0.05 کلاس.
• ​پروژه نمایشی (زیرстанسیون 750kV):​​
  بدون ثبت خرابی پس از 18 ماه عملیات. خطای اندازه‌گیری حداکثر: 0.12% (بهتر از نیازهای کلاس 0.2).

​V. مسیر اجرای مهندسی​

1. ​چرخه سفارشی‌سازی تجهیزات:​​
• طراحی راه‌حل (15 روز) → ساخت نمونه اولیه (30 روز) → تست نوع (45 روز)
2. ​راه‌حل به‌روزرسانی میدانی:​​
• سازگار با رابط‌های موجود کامره گاز GIS (استاندارد فلنژ IEC 60517).
• زمان تعویض در حالت خاموش ≤ 8 ساعت.
3. ​پشتیبانی هوشمند O&M:​​
• سنسورهای میکرومحیط H₂S/SO₂ داخلی.
• پشتیبانی از خروجی دیجیتال IEC 61850-9-2LE.