Solución de optimización da tecnoloxía do transformador de tensión GIS: Innovación tecnolóxica que mellora o rendemento da aislación e a precisión da medida

17yrs 700++ staff 108000m²+m² US$150,000,000+ China

I. Análise dos desafíos técnicos

Os transformadores de tensión tradicionais GIS (Gas-Insulated Switchgear) enfrentan dous problemas nucleares nos entornos de rede complexos:

Fiabilidade insuficiente do sistema de aislamento

As impurezas do gas SF₆ (humidade, subproductos de descomposición) causan descargas superficiais, levando á degradación do aislamento.
As fluctuacións de temperatura (-40°C a +80°C) causan cambios na densidade do gas, reducindo a tensión de inicio de descarga parcial (PDIV).

Degradación da precisión de medida

Deriva da permeabilidade do núcleo debido á temperatura (deriva típica: 0,05%/K).
As fluctuacións de frecuencia do sistema (±2Hz) provocan que os erros de razón/ángulo de fase excedan os límites.

Os datos de campo indican: Os dispositivos convencionais poden exhibir erros de medida de ata clase 0,5 en condicións extremas, cunha taxa anual de fallos superior ao 3%.

II. Solucións de optimización técnica central

(1) Actualización do sistema de aislamento nano-compuesto

Módulo técnico	Puntos de implementación
Material de aislamento nano	Recubrimento nano-compuesto Al₂O₃-SiO₂ (tamaño de partícula: 50-80nm) utilizado para aumentar a resistencia ao seguimiento da superficie da resina epoxi en ≥35%.
Optimización do gas híbrido	Mistura de recheo SF₆/N₂ (80:20), baixando a temperatura de liquefación a -45°C e reducindo o risco de fuga en 40%.
Deseño de sellado mellorado	Estructura de dobre sello de fuelle metálico + proceso de soldadura por láser, tasa de fuga ≤ 0,1%/ano (norma IEC 62271-203).

Validación técnica: Superou a proba de tención de resistencia de 150kV a frecuencia industrial e 1000 ciclos térmicos; nivel de descarga parcial ≤3pC.

(2) Sistema de compensación digital de todas as condicións

A[Sensor de temperatura] --> B(Procesador de compensación MCU)

C[Módulo de monitorización de frecuencia] --> B(Procesador de compensación MCU)

D[Circuito de muestreo AD] --> E(Algoritmo de compensación de erro)

B(Procesador de compensación MCU) --> E(Algoritmo de compensación de erro)

E(Algoritmo de compensación de erro) --> F[Salida estándar de clase 0,2]

Implementación do algoritmo central:
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
Onde:

k1k_1k1 = 0,0035/°C (Coeficiente de compensación de temperatura)
k2k_2k2 = 0,01/Hz (Coeficiente de compensación de frecuencia)
k3k_3k3 = Factor de compensación de atenuación por envejecimiento

Tempo de resposta de corrección en tempo real <20ms; rango de temperatura operativa estendido a -40°C ~ +85°C.

III. Previsión de beneficios cuantitativos

Ítem métrico	Solución convencional	Esta solución técnica	Magnitud de optimización
Clase de precisión de medida	Clase 0,5	Clase 0,2	↑150%
Tensión de inicio de descarga parcial (PDIV)	30kV	≥50kV	↑66,7%
Vida útil de deseño	25 anos	>32 anos	↑30%
Frecuencia anual de inspección	2 veces/ano	1 vez/ano	↓50%
Coste de ciclo de vida O&M	$180k/unidade	$95k/unidade	↓47,2%

IV. Resultados de validación técnica

Datos de ensaios de tipo (certificados por terceiros):

Ensaio de ciclos de temperatura: Despois de 100 ciclos (-40°C ~ +85°C), o cambio no erro de razón < ±0,05%.
Estabilidade a longo prazo: Despois de 2000h de ensaio de envellecemento acelerado, o desprazamento do erro ≤ 0,05 clase.

Proxecto de demostración (Subestación de 750kV):
Sen rexistros de fallos despois de 18 meses de operación. Erro máximo medido: 0,12% (superando os requisitos de clase 0,2).

V. Camiño de implementación de xénese