Penyelesaian Pengoptimuman Teknologi Penjana Tegangan GIS: Inovasi Teknologi Meningkatkan Prestasi Pengebumian dan Ketepatan Pengukuran
Ⅰ. Analisis Cabaran Teknikal
Peralatan transformator voltan tradisional GIS (Gas-Insulated Switchgear) menghadapi dua masalah utama dalam persekitaran grid yang kompleks:
- Ketidakbolehpercayaan Sistem Pengasingan yang Tidak Mencukupi
- Impurities gas SF₆ (kelembapan, hasil penguraian) menyebabkan peluruhan permukaan, yang mengakibatkan penurunan pengasingan.
- Perubahan suhu (-40°C hingga +80°C) menyebabkan perubahan ketumpatan gas, mengurangkan voltan pemulihan peluruhan separa (PDIV).
- Penurunan Ketepatan Pengukuran
- Drift permeabiliti inti berdasarkan suhu (drift biasa: 0.05%/K).
- Fluktuasi frekuensi sistem (±2Hz) menyebabkan ralat nisbah/sudut fasa melebihi had.
Data lapangan menunjukkan: Peranti konvensional boleh menunjukkan ralat pengukuran sehingga kelas 0.5 di bawah keadaan ekstrem, dengan kadar kegagalan tahunan melebihi 3%.
II. Penyelesaian Optimum Teknikal Utama
(1) Peningkatan Sistem Pengasingan Nano-Komposit
|
Modul Teknikal |
Titik Pelaksanaan |
|
Bahan Pengasingan Nano |
Pelapis nano-komposit Al₂O₃-SiO₂ (saiz zarah: 50-80nm) digunakan untuk meningkatkan ketahanan pelacakan permukaan resin epoksi sebanyak ≥35%. |
|
Optimasi Gas Hibrid |
Isian campuran SF₆/N₂ (80:20), menurunkan suhu likuefaksi hingga -45°C dan mengurangkan risiko kebocoran sebanyak 40%. |
|
Reka Bentuk Pengasingan Ditingkatkan |
Struktur segel ganda belows logam + proses penyambungan laser, kadar kebocoran ≤ 0.1%/tahun (standard IEC 62271-203). |
Pengesahan Teknikal: Lulus ujian daya tahan voltan frekuensi kuasa 150kV dan 1000 siklus termal; tahap peluruhan separa ≤3pC.
(2) Sistem Kompensasi Digital Penuh Keadaan
A[Sensor Suhu] --> B(Prosesor Kompensasi MCU)
C[Modul Pemantauan Frekuensi] --> B(Prosesor Kompensasi MCU)
D[Litar Sampel AD] --> E(Algoritma Kompensasi Ralat)
B(Prosesor Kompensasi MCU) --> E(Algoritma Kompensasi Ralat)
E(Algoritma Kompensasi Ralat) --> F[Output Standard Kelas 0.2]
Implementasi Algoritma Utama:
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
Di mana:
- k1k_1k1 = 0.0035/°C (Pekali Kompensasi Suhu)
- k2k_2k2 = 0.01/Hz (Pekali Kompensasi Frekuensi)
- k3k_3k3 = Faktor Kompensasi Pengurangan Usia
Masa respons koreksi masa nyata <20ms; julat suhu operasi diperluaskan hingga -40°C ~ +85°C.
III. Ramalan Manfaat Kuantitatif
|
Item Metrik |
Penyelesaian Konvensional |
Penyelesaian Teknikal Ini |
Magnitud Optimasi |
|
Kelas Ketepatan Pengukuran |
Kelas 0.5 |
Kelas 0.2 |
↑150% |
|
Voltan Pemulihan PD (PDIV) |
30kV |
≥50kV |
↑66.7% |
|
Jangka Hidup Reka Bentuk |
25 tahun |
>32 tahun |
↑30% |
|
Frekuensi Pemeriksaan Tahunan |
2 kali/setahun |
1 kali/setahun |
↓50% |
|
Kos O&M Sepanjang Hayat |
$180k/unit |
$95k/unit |
↓47.2% |
IV. Hasil Pengesahan Teknikal
- Data Ujian Jenis (Disahkan Pihak Ketiga):
- Ujian Siklus Suhu: Selepas 100 siklus (-40°C ~ +85°C), perubahan ralat nisbah < ±0.05%.
- Kestabilan Jangka Panjang: Selepas ujian penuaan terpacu 2000 jam, pergeseran ralat ≤ 0.05 kelas.
- Projek Demonstrasi (Substansi 750kV):
Tiada rekod kegagalan selepas 18 bulan operasi. Ralat maksimum yang diukur: 0.12% (melebihi keperluan kelas 0.2).
V. Laluan Pelaksanaan Kejuruteraan
- Siklus Penyesuaian Peralatan:
- Reka Bentuk Penyelesaian (15 hari) → Pembuatan Prototaip (30 hari) → Ujian Jenis (45 hari)
- Penyelesaian Peningkatan Lapangan:
- Serasi dengan antara muka ruang gas GIS sedia ada (Standard Flange IEC 60517).
- Masa penggantian gangguan ≤ 8 jam.
- Sokongan O&M Cerdas:
- Sensor mikro-alam H₂S/SO₂ bawaan.
- Menyokong output digital IEC 61850-9-2LE.
