GIS Voltage Transformer Technology Optimization Solution: Tehnološka inovacija poboljšava izolacijske performanse i točnost mjerenja
I. Analiza tehničkih izazova
Tradicionalni GIS (Gas-Insulated Switchgear) naponski transformatori suočeni su s dvjema ključnim problemima u složenim mrežnim okruženjima:
- Nedovoljna pouzdanost izolacijskog sustava
- Nepure SF₆ plina (vlaga, proizvodi razgradnje) uzrokuju površinske iskore, što dovodi do degradacije izolacije.
- Fluktuacije temperature (-40°C do +80°C) uzrokuju promjene gustoće plina, smanjujući napon početka djelomičnih iskora (PDIV).
- Degradacija točnosti mjerenja
- Drift temperaturne permeabilnosti jezgra (običan drift: 0,05%/K).
- Fluktuacije frekvencije sustava (±2Hz) dovode do prelaska odnosa/faznog kuta izvan granica.
Podaci s terena pokazuju: Konvencionalni uređaji mogu pokazati greške u mjerenju do klase 0,5 u ekstremnim uvjetima, s godišnjom stopom otkaza većom od 3%.
II. Ključne tehnološke optimizacijske rješenja
(1) Unapređenje nano-kompozitnog izolacijskog sustava
|
Tehnički modul |
Točke implementacije |
|
Nano izolacijski materijal |
Al₂O₃-SiO₂ nano-kompozitno preljezanje (veličina čestica: 50-80nm) koristit će se za povećanje otpornosti na površinsko praćenje epoksidne smole za ≥35%. |
|
Optimizacija hibridnog plina |
Mješavina SF₆/N₂ (80:20) za punjenje, snižavanje temperature tekućenja na -45°C i smanjenje rizika od curenja za 40%. |
|
Unapređeni dizajn zatvaranja |
Dvostruka zatvaračka struktura od metala sa zvonastim gumenicama + laser proces spajanja, stopa curenja ≤ 0,1%/godinu (standard IEC 62271-203). |
Tehnička validacija: Prošao test održivosti pod naponom strujne frekvencije od 150kV i 1000 termalnih ciklusa; razine djelomičnih iskora ≤3pC.
(2) Sustav digitalne kompenzacije u svim uvjetima
A[Temperaturni senzor] --> B(MCU procesor kompenzacije)
C[Modul nadzora frekvencije] --> B(MCU procesor kompenzacije)
D[AD probna šema] --> E(Algoritam kompenzacije grešaka)
B(MCU procesor kompenzacije) --> E(Algoritam kompenzacije grešaka)
E(Algoritam kompenzacije grešaka) --> F[Standardni izlaz klase 0,2]
Implementacija ključnog algoritma:
\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}
Gdje:
- k_1 = 0,0035/°C (Koeficijent kompenzacije temperature)
- k_2 = 0,01/Hz (Koeficijent kompenzacije frekvencije)
- k_3 = Faktor kompenzacije starenja
Vrijeme odgovora na stvarno vrijeme <20ms; raspon radne temperature proširen na -40°C ~ +85°C.
III. Kvantitativna prognoza koristi
|
Metric Item |
Conventional Solution |
This Technical Solution |
Optimization Magnitude |
|
Klasa točnosti mjerenja |
Klasa 0,5 |
Klasa 0,2 |
↑150% |
|
Napon početka djelomičnih iskora (PDIV) |
30kV |
≥50kV |
↑66,7% |
|
Razdoblje dizajna |
25 godina |
>32 godine |
↑30% |
|
Godišnja učestalost inspekcije |
2 puta/godinu |
1 put/godinu |
↓50% |
|
Trošak životnog ciklusa O&M |
$180k/jedinica |
$95k/jedinica |
↓47,2% |
IV. Rezultati tehničke validacije
- Podaci tip testa (sertificirani trećom stranom):
- Test ciklusa temperature: Nakon 100 ciklusa (-40°C ~ +85°C), promjena greške omjera < ±0,05%.
- Dugotrajna stabilnost: Nakon 2000 sati ubrzanih testova starenja, pomak greške ≤ 0,05 klase.
- Demonstracijski projekt (750kV podstanica):
Bez zabilježenih propada nakon 18 mjeseci rada. Maksimalna izmjerena greška: 0,12% (nadmašuje zahtjeve klase 0,2).
V. Put uvedbe inženjerskog rješenja
- Ciklus prilagođavanja opreme:
- Dizajn rješenja (15 dana) → Izrada prototipa (30 dana) → Tip testiranja (45 dana)
- Rješenje za nadogradnju na terenu:
- Kompatibilno s postojećim sučeljima GIS plinskih komora (Standard flanža IEC 60517).
- Vrijeme zamjene tijekom isključivanja ≤ 8 sati.
- Inteligentna podrška O&M:
- Ugrađeni mikrosenzori za H₂S/SO₂ mikro-okruženje.
- Podržava digitalni izlaz IEC 61850-9-2LE.
