GIS Gerilim Dönüşümcüsü Teknoloji Optimizasyon Çözümü: yalıtım performansını ve ölçüm doğruluğunu artıran teknolojik yenilik
Ⅰ. Teknik Zorlukların Analizi
Geleneksel GIS (Gaz yalıtımlı anahtarlık) gerilim dönüştürücüler karmaşık ağ ortamlarında iki temel sorunla karşı karşıyadır:
- Yetersiz yalıtım sistemi güvenilirliği
- SF₆ gazı kirletici maddeleri (nem, ayrışma yan ürünleri) yüzey boşlamalarına neden olur, bu da yalıtım bozulmasına yol açar.
- Sıcaklık değişiklikleri (-40°C ile +80°C arasında) gaz yoğunluğunu değiştirir, bu da kısmi boşlama başlangıç gerilimini (PDIV) azaltır.
- Ölçüm doğruluğunun düşmesi
- Temel geçirgenliğin sıcaklık kayması (tipik kayma: 0.05%/K).
- Sistem frekansının dalgalanmaları (±2Hz) oran/faz açısı hatalarının sınırları aşmasına neden olur.
Alan verileri gösteriyor: Geleneksel cihazlar aşırı koşullarda sınıf 0.5'lik ölçüm hataları gösterebilir ve yıllık arızalı oran %3'ü aşabilir.
II. Temel Teknik Optimizasyon Çözümleri
(1) Nano-Kompozit Yalıtım Sistemi Güncellemesi
|
Teknik Modül |
Uygulama Noktaları |
|
Nano Yalıtım Malzemesi |
Al₂O₃-SiO₂ nano-kompozit kaplama (parçacık boyutu: 50-80nm) epoksi reçine yüzey izolasyon direncini ≥35% artırır. |
|
Hibrit Gaz Optimizasyonu |
SF₆/N₂ (80:20) karışımı doldurma, siviye geçiş sıcaklığını -45°C'ye indirir ve sızıntı riskini %40 azaltır. |
|
Geliştirilmiş Mühürleme Tasarımı |
Metal zile benzer çift mühürleme yapısı + lazer kaynak işlemi, sızıntı oranı ≤ 0.1%/yıl (IEC 62271-203 standartları). |
Teknik Doğrulama: 150kV güç frekansı dayanıklılık testini ve 1000 termal döngüyü geçti; kısmi boşlama seviyesi ≤3pC.
(2) Tüm Koşullar için Dijital Tazminat Sistemi
A[Sıcaklık Sensörü] --> B(MCU Tazminat İşleyicisi)
C[Frekans İzleme Modülü] --> B(MCU Tazminat İşleyicisi)
D[AD Örnekleme Devresi] --> E(Hata Tazminat Algoritması)
B(MCU Tazminat İşleyicisi) --> E(Hata Tazminat Algoritması)
E(Hata Tazminat Algoritması) --> F[Sınıf 0.2 Standart Çıkışı]
Çekirdek Algoritma Uygulaması:
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
Nerede:
- k1k_1k1 = 0.0035/°C (Sıcaklık Tazminat Katsayısı)
- k2k_2k2 = 0.01/Hz (Frekans Tazminat Katsayısı)
- k3k_3k3 = Yaşlanma Zayıflaması Tazminat Faktörü
Gerçek zamanlı düzeltme tepki süresi <20ms; çalışma sıcaklık aralığı -40°C ~ +85°C'ye genişletildi.
III. Niceliksel Fayda Tahmini
|
Metrik Madde |
Geleneksel Çözüm |
Bu Teknik Çözüm |
Optimizasyon Ölçeği |
|
Ölçüm Doğruluğu Sınıfı |
Sınıf 0.5 |
Sınıf 0.2 |
↑150% |
|
KD Başlangıç Gerilimi (PDIV) |
30kV |
≥50kV |
↑66.7% |
|
Tasarım Ömrü |
25 yıl |
>32 yıl |
↑30% |
|
Yıllık Gözden Geçirme Sıklığı |
2 kez/yıl |
1 kez/yıl |
↓50% |
|
Döngü Boyu Bakım ve Onarım Maliyeti |
$180k/birim |
$95k/birim |
↓47.2% |
IV. Teknik Doğrulama Sonuçları
- Tür Test Verileri (Üçüncü Taraf Sertifikalı):
- Sıcaklık Döngü Testi: 100 döngü (-40°C ~ +85°C) sonrası oran hatası değişimi < ±0.05%.
- Uzun Süreli İstikrar: 2000 saat hızlandırılmış yaşlandırma testi sonrası hata kayması ≤ 0.05 sınıf.
- Tanıtım Projesi (750kV Trafo Merkezi):
18 ay işletmeden sonra herhangi bir arıza kaydı yok. Maksimum ölçülen hata: 0.12% (sınıf 0.2 gerekliliklerinden daha iyidir).
V. Mühendislik Uygulama Yolu
- Ekipman Özel Ayarlama Döngüsü:
- Çözüm Tasarımı (15 gün) → Prototip Üretimi (30 gün) → Tür Testi (45 gün)
- Alan Güncellemesi Çözümü:
- Mevcut GIS gaz odası arayüzleriyle uyumlu (Flange standardı IEC 60517).
- Bakım dışı değiştirme süresi ≤ 8 saat.
- Akıllı Bakım ve Onarım Desteği:
- İçinde H₂S/SO₂ mikro çevre sensörleri var.
- IEC 61850-9-2LE dijital çıkışı destekler.
