GIS напрямдық түрткі технологиясының оптимизациялық шешімі: Изоляция құбылысы мен өлшеу дәлдігін жақсарту үшін технологиялық жаңаңдыру
І. Техникалық көпіршіндерді талдау
Құрғақ жүйелерде ыңғайсыз шарттарда құралдық ГИС (Газмен қорғалған коммутатор) напряметр трансформаторлары екі негізгі проблемамен кездеседі:
- Жеткіліксіз изоляциялық жүйе деңгейі
- SF₆ газының зәріялары (жасылыш, артқы өнімдер) беттік жарылуына және изоляцияның деградациясына әкеледі.
- Температура өзгерістері (-40°C до +80°C) газтың тығыздығын өзгертеді, бөлек жарылу басталу напряметрін (PDIV) азайтады.
- Өлшеу дәлдігінің төмендейі
- Магниттік проницабельдіктің температуралық дрейфі (көбінесе дрейф: 0.05%/K).
- Жүйенің тездігінің өзгерістері (±2Hz) қатынас/фазалық бұрыштың қателерін шектерден астам қылатады.
Практикалық деректер: Экстремальды шарттарда әдеттегі құралдар 0.5 классына дейін өлшеу қателерін көрсетуі мүмкін, жылына 3% ға астам қуық орындалады.
II. Негізгі техникалық оптимизациялық шешімдер
(1) Нано-композиттық изоляциялық жүйені жаңарту
|
Техникалық модуль |
Енгізу нуктелері |
|
Нано изоляциялық материал |
Al₂O₃-SiO₂ нано-композиттық покрытие (частица өлшемі: 50-80nm) эпоксид резинаның беттік жолдануын ≥35% қалыптасуына ықпал етеді. |
|
Комбинді газды оптимизациялау |
SF₆/N₂ (80:20) мешітін толтыру, суықтау температурасын -45°C-ге төмендету, және құралдың шығуын 40% қысуы. |
|
Жаңартылған жабықтыру дизайні |
Металл баллоның екі жабықтыру структурасы + лазерлік жабықтыру процессі, жабықтыру деңгейі ≤ 0.1%/жыл (IEC 62271-203 стандарты). |
Техникалық растау: 150kV үнді-честоталық жұмыс істеу тестін және 1000 термодинамикалық циклдарын өту; бөлек жарылу деңгейі ≤3pC.
(2) Толық шарттағы цифирлік компенсациялық жүйе
A[Температура сенсоры] --> B(MCU Компенсациялық процессор)
C[Честота мониторинг модулі] --> B(MCU Компенсациялық процессор)
D[АД сапалау цепь] --> E(Қате компенсация алгоритмі)
B(MCU Компенсациялық процессор) --> E(Қате компенсация алгоритмі)
E(Қате компенсация алгоритмі) --> F[0.2 классына дейін стандартты шығыс]
Негізгі алгоритмді енгізу:
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
Мұнда:
- k1k_1k1 = 0.0035/°C (Температура компенсация коэффициенты)
- k2k_2k2 = 0.01/Hz (Честота компенсация коэффициенты)
- k3k_3k3 = Ескіру компенсация факторы
Оңтайлы коррекция уақыты <20ms; иштетілетін температура аралығы -40°C ~ +85°C-ке дейін кеңейтілген.
III. Сандық пайданы бақылау
|
Метрикалық элемент |
Әдеттегі шешім |
Бұл техникалық шешім |
Оптимизация деңгейі |
|
Өлшеу дәлдігі классы |
0.5 классы |
0.2 классы |
↑150% |
|
Бөлек жарылу басталу напряметрі (PDIV) |
30kV |
≥50kV |
↑66.7% |
|
Проекттік жүйелік жұмыс мерзімі |
25 жыл |
>32 жыл |
↑30% |
|
Жылына тексеру реті |
2 рет/жыл |
1 рет/жыл |
↓50% |
|
Жүйелік жұмыс және қызметкерлерді қызметтеу құны |
$180k/бірлік |
$95k/бірлік |
↓47.2% |
IV. Техникалық растау нәтижелері
- Типті тесттердің деректері (3-ші қонақ сертификатталған):
- Температура циклдік тесті: 100 цикл (-40°C ~ +85°C) өткенде, қатынас қатесінің өзгерісі < ±0.05%.
- Узақ мезгілді стабилдік: 2000h жылдамдастырылған жақсарту тестінен кейін, қате өзгерісі ≤ 0.05 классы.
- Демонстрациялық проект (750kV трансформатор станциясы):
18 ай жұмыс істеу кезінде құралдың қуық орындалуы жоқ. Максимальды өлшенген қате: 0.12% (0.2 классынан жақсы).
V. Инженериялық енгізу жолы
- Құралды қолдану циклі:
- Шешім дизайні (15 күн) → Прототип өндіру (30 күн) → Типті тесттер (45 күн)
- Мейданда жаңарту шешімі:
- Мүмкіндік ГИС газ камерасы интерфейстерімен (Фланец стандарты IEC 60517).
- Көлемді қуыту уақыты ≤ 8 сағат.
- Ақылды қызметтерді қолдау:
- Ішкі H₂S/SO₂ микрокөркем сенсорлары.
- IEC 61850-9-2LE цифирлік шығысқа қолдау.
