Optimizacija tehnologije napetostnih transformatorjev GIS: Tehnološka inovacija za izboljšanje izolacijskih lastnosti in natančnosti meritve
Ⅰ. Analiza tehničnih izzivov
Tradicionalni GIS (gazovinsulirani preklopniki) napetostne preobrazovalniki soočajo z dvema ključnima problemoma v kompleksnih omrežjih:
- Nedostatna zanesljivost izolacijskega sistema
- Nedokončnosti SF₆ plina (vlaga, razpadni produkti) povzročajo površinske razboje, kar vodi k degradaciji izolacije.
- Temperaturne fluktuacije (-40°C do +80°C) povzročajo spremembe gostote plina, kar zmanjša zapalno napetost delne razbojne napetosti (PDIV).
- Degradacija točnosti meritve
- Temperaturno drevanje prozračnosti jedra (tipično drevanje: 0,05 %/K).
- Fluktuacije frekvence sistema (±2 Hz) povzročajo, da napake razmerja/faznega kota presegajo meje.
Podatki s polja kažejo: Tradicionalni napravi lahko pri ekstremnih pogoji prikažejo meritvene napake do razreda 0,5, z letno stopnjo odpadlosti, ki presega 3 %.
II. Ključne tehnološke optimizacijske rešitve
(1) Posodobitev nano-kompozitnega izolacijskega sistema
|
Tehnični modul |
Točke implementacije |
|
Nano izolacijski material |
Pristop Al₂O₃-SiO₂ nano-kompozitno prelivo (velikost častice: 50-80 nm) za izboljšanje upornosti površine epoksidne smole na površinske razboje za ≥35 %. |
|
Optimizacija mešanega plina |
Izpolnitev mešanice SF₆/N₂ (80:20), zmanjšanje temperature tekotja na -45°C in zmanjšanje tveganja za iztekanje za 40 %. |
|
Izboljšan dizajn tesnjenja |
Dvojni tesnilenjev sistem metalnih bivalov + laser skrivanje, stopnja iztekanja ≤ 0,1 %/leto (standard IEC 62271-203). |
Tehnična validacija: Prešla test trdne napetosti pri 150 kV in 1000 termalnih ciklov; raven delne razbojne napetosti ≤3 pC.
(2) Sistem digitalne kompenzacije za vse pogoje
A[Temperaturni senzor] --> B(MCU kompenzacijski procesor)
C[Modul za nadzor frekvence] --> B(MCU kompenzacijski procesor)
D[AD vzorčevalni vezav] --> E(Algoritem za kompenzacijo napak)
B(MCU kompenzacijski procesor) --> E(Algoritem za kompenzacijo napak)
E(Algoritem za kompenzacijo napak) --> F[Izhod standarda razreda 0,2]
Izvedba osrednjega 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}
Kjer:
- k_1 = 0,0035/°C (koeficient temperaturne kompenzacije)
- k_2 = 0,01/Hz (koeficient frekvenčne kompenzacije)
- k_3 = faktor kompenzacije starenja
Čas odziva za popravljanje v realnem času <20 ms; operativni temperaturni obseg razširjen na -40°C ~ +85°C.
III. Kvantitativna napoved koristi
|
Mera |
Tradicionalna rešitev |
Ta tehnološka rešitev |
Magnitude optimizacije |
|
Razred točnosti merila |
Razred 0,5 |
Razred 0,2 |
↑150% |
|
Zapalna napetost PD (PDIV) |
30 kV |
≥50 kV |
↑66,7% |
|
Obdobje oblikovanja |
25 let |
>32 let |
↑30% |
|
Letna frekvenca pregledov |
2 krat/leto |
1 krat/leto |
↓50% |
|
Stroški življenjskega cikla O&M |
$180k/enota |
$95k/enota |
↓47,2% |
IV. Rezultati tehnične validacije
- Podatki tipa preskus (s certifikatom tretje osebe):
- Preskus cikliranja temperature: Po 100 ciklih (-40°C ~ +85°C) sprememba napake razmerja < ±0,05 %.
- Dolgoročna stabilnost: Po 2000 h pospešenega staranja, pomik napake ≤ 0,05 razreda.
- Predstavniški projekt (750 kV podstanica):
Brez zapisov o odpadu po 18 mesecih delovanja. Največja meritvena napaka: 0,12 % (prekoračevanje zahtev razreda 0,2).
V. Pot za izvedbo inženiringa
- Cikel prilagoditve opreme:
- Razrešitev (15 dni) → Izdelava prototipa (30 dni) → Tip preskušanja (45 dni)
- Rešitev za nadgradnjo na polju:
- Kompatibilnost z obstoječimi vmesniki GIS plinskih komor (flančni standard IEC 60517).
- Čas zamenjave med prekinitvami ≤ 8 ur.
- Podpora pametnemu O&M:
- Vgrajeni senzorji mikro-okolja H₂S/SO₂.
- Podpora za digitalni izhod IEC 61850-9-2LE.
