ĢIS Sprieguma Transformatora Tehnoloģijas Optimizācijas Risinājums: Tehnoloģiskais Inovācijas Palielināšana Izolācijas Veiktspēkam un Mērījumu Precizitātei
I. Tehnisku izaicinājumu analīze
Parastajiem GIS (gāzveida izolētā pārslēguma aprīkojumiem) sprieguma transformatoriem sarežģītos tīklu apstākļos jāsaskaras ar diviem galvenajiem problēmām:
- Nepietiekama izolācijas sistēmas uzticamība
- SF₆ gāzes sastāvdaļas (mitruma, sadalīšanās produkti) rada virsmas izlaides, kas izraisa izolācijas pasliktināšanos.
- Temperatūras svārstības (-40°C līdz +80°C) izraisa gāzes blīvuma maiņas, samazinot daļējo izlaidi sāknospriegumu (PDIV).
- Mērījumu precizitātes pasliktināšanās
- Kerns permeabilitātes temperatūras kustinājums (parasts kustinājums: 0,05%/K).
- Sistēmas frekvences svārstības (±2Hz) izraisa attiecību/fāzes leņķa kļūdas, kas pārsniedz robežas.
Lauka dati liecina: Parastie ierīces var rādīt mērījumu kļūdas līdz klasei 0,5 ārkārtējos apstākļos, un gada defekta rādītājs pārsniedz 3%.
II. Galvenās tehniskās optimizācijas risinājumi
(1) Nano-savienojuma izolācijas sistēmas atjauninājums
|
Tehniskais modulis |
Ieviešanas punkti |
|
Nano izolācijas materiāls |
Al₂O₃-SiO₂ nano-savienojuma apklājums (daudzpunktu izmērs: 50-80nm), lai palielinātu epoksidu smaržu virsmas izlaišu atbilstību par ≥35%. |
|
Hibrīda gāzes optimizācija |
SF₆/N₂ (80:20) maisījuma pieplūdums, samazina šķidrināšanas temperatūru līdz -45°C un samazina noplūdes risku par 40%. |
|
Palielināta izolācijas dizaina uzlabošana |
Metāla baltuma divu seku struktūra + lazeru saldināšanas process, noplūdes rādītājs ≤ 0,1%/gadu (IEC 62271-203 standarts). |
Tehniskais apstiprinājums: Veiksmīgi veikts 150kV elektroenerģijas dažādu frekvenci noturības vērtējums un 1000 termiskās ciklus; daļējā izlaida ≤3pC.
(2) Pilna apstākļa digitālais kompensācijas sistēma
A[Temperatūras sensor] --> B(MCU kompensācijas procesors)
C[Frekvences monitorings modulis] --> B(MCU kompensācijas procesors)
D[AD mērīšanas shēma] --> E(Kļūdas kompensācijas algoritms)
B(MCU kompensācijas procesors) --> E(Kļūdas kompensācijas algoritms)
E(Kļūdas kompensācijas algoritms) --> F[Klase 0,2 standarta izvade]
Galvenā algoritma ieviešana:
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
Kur:
- k1k_1k1 = 0,0035/°C (Temperatūras kompensācijas koeficients)
- k2k_2k2 = 0,01/Hz (Frekvences kompensācijas koeficients)
- k3k_3k3 = Vecumā izsmalcināšanas kompensācijas faktors
Reāllaika koriģēšanas reakcijas laiks <20ms; darbības temperatūras diapazons paplašināts līdz -40°C ~ +85°C.
III. Kvantitatīvs labuma prognozējums
|
Mērījuma vienība |
Parastais risinājums |
Šis tehniskais risinājums |
Optimizācijas apmērs |
|
Mērījuma precizitātes klase |
Klase 0,5 |
Klase 0,2 |
↑150% |
|
Daļējās izlaidi sāknospriegums (PDIV) |
30kV |
≥50kV |
↑66,7% |
|
Projekta dzīves ilgums |
25 gadi |
>32 gadi |
↑30% |
|
Gada pārbaudes biežums |
2 reizes/gadā |
1 reize/gadā |
↓50% |
|
Dzīves cikla uzturēšanas un remonta izmaksas |
$180k/vienība |
$95k/vienība |
↓47,2% |
IV. Tehniskās apstiprināšanas rezultāti
- Tipa testa dati (trešās puses apstiprināti):
- Temperatūras ciklu tests: Pēc 100 ciklu (-40°C ~ +85°C), attiecības kļūdas maiņa < ±0,05%.
- Ilgtermiņa stabilitāte: Pēc 2000h paātrinātā novecēšanas tests, kļūdas maiņa ≤ 0,05 klases.
- Demonstrācijas projekts (750kV pārvades stacija):
Nekas nav zināms par kļūdām pēc 18 mēnešu darbības. Maksimālais mērīto kļūdu rādītājs: 0,12% (pārsniedzot klase 0,2 prasības).
V. Inženieru ieviešanas ceļš
- Ierīču pielāgošanas cikls:
- Risinājuma dizains (15 dienas) → Prototipa ražošana (30 dienas) → Tipa testēšana (45 dienas)
- Lauka atjaunināšanas risinājums:
- Saderīgs ar esošajiem GIS gāzes kameras saskariem (Flange standarts IEC 60517).
- Apturēšanas aizvietošanas laiks ≤ 8 stundas.
- Smarta uzturēšanas un remonta atbalsts:
- Iebūvēti H₂S/SO₂ mikrovide sensors.
- Atbalsta IEC 61850-9-2LE digitālo izvadi.
