Penggunaan Unit Ring Utama Isolasi Pepejal Pintar (SIRMUs) dalam Rangkaian Pengagihan Qinzhou

1 Pengenalan​

Kawasan pesisir menghadapi cabaran persekitaran termasuk hujan lebat, petir, suhu tinggi, kelembapan tinggi, dan pengerosian semburan garam yang tinggi. Untuk memastikan keselamatan grid agihan bandar dalam persekitaran seperti itu, mengurangkan gangguan bekalan elektrik disebabkan oleh pemeliharaan peralatan, dan mencegah kemalangan akibat usia simpan peralatan dan faktor-faktor lain yang mempengaruhi keselamatan grid, kami telah meneliti penggunaan jenis baru Unit Utama Cincin Berasingan Padat (SIRMU). SIRMU ini menawarkan umur panjang, operasi bebas pemeliharaan, patuh kepada persekitaran, kecerdasan, dan kebolehpercayaan bekalan kuasa yang lebih baik.

Pada masa kini, lebih daripada 90% Unit Utama Cincin (RMUs) voltan sederhana bergantung kepada gas SF₆ sebagai medium penyelidup. Gas SF₆ sangat stabil secara kimia, mempunyai ciri-ciri penyelidupan dan padaman lengkung yang luar biasa, dan digunakan secara meluas dalam peralatan kuasa. Peranti pemutus litar berasingan gas SF₆ adalah kompak. Walau bagaimanapun, gas SF₆ menjadi cecair pada suhu rendah, mengurangkan ciri-ciri penyelidupan dan padaman lengkungnya. Pada suhu tinggi, ia terurai menjadi produk sampingan yang sangat toksik, membawa risiko besar kepada manusia. Selain itu, kebocoran dan pelepasan tidak dapat dielakkan semasa pengisian gas, operasi, dan pemulihan, menjadikan SF₆ sebagai pencemar persekitaran utama. SF₆ diiktiraf antarabangsa sebagai salah satu daripada enam gas rumah hijau utama; dari segi persekitaran, penggunaannya harus dikurangkan atau dihapuskan. Prinsip reka bentuk Unit Utama Cincin Berasingan Padat secara asas menghapuskan keperluan untuk gas SF₆, memberikan jaminan asas untuk pengurangan pelepasan dan perlindungan alam sekitar dalam sektor grid agihan, sangat sesuai dengan keperluan alam sekitar.

Unit Utama Cincin Berasingan Padat Kecerdasan (SIRMU) untuk penambahan grid agihan tidak hanya ramah alam sekitar dan tahan terhadap persekitaran yang keras, tetapi juga mempunyai tahap kecerdasan yang tinggi. Fungsinya merangkumi semua ciri yang ditawarkan oleh peralatan sistem kuasa primer dan sekunder dalam satu unit. Produk ini mengambil pendekatan reka bentuk terpadu dan modul untuk komponen voltan tinggi dan rendah, menawarkan versatiliti dan keterluasan yang luar biasa, mewakili peranti elektrik pintar yang sebenar.

​2 Aplikasi Teknikal Unit Utama Cincin Berasingan Padat Kecerdasan (SIRMUs)​​

​2.1 Aplikasi Teknologi Penyelidupan Padat​

Teknologi penyelidupan padat terutamanya melibatkan penyegelan dan pengepakan bahagian hidup peralatan pemutus litar voltan sederhana dengan bahan padat, atau pemindahan intensiti medan elektrik yang tinggi ke dalam bahan penyelidup padat. Ini membolehkan bahan padat menahan potensial yang lebih tinggi, seterusnya mengurangkan kekuatan medan di udara. Bahan penyelidup padat yang paling biasa adalah resin epoksi dan silikon karet.

Unit Utama Cincin Berasingan Padat (SIRMU) menggunakan bahan penyelidup padat sebagai medium penyelidup utama. Komponen litar konduktif utama seperti pemutus litar vakum dan sambungan-sambungannya, sakelar pemutusan, sakelar pengasingan, busbar utama, dan busbar cabang dikenakan pengepakan individu atau bersama-sama dalam penyelidup padat, membentuk satu atau beberapa modul. Modul-modul ini sepenuhnya terisolasi, tertutup rapat, spesifik fungsi, dan direka untuk kombinasi semula dan keterluasan. Permukaan yang boleh diakses manusia dilapisi dengan lapisan perisai konduktif atau separa konduktif dan langsung serta boleh dipercayai dipenggal. Ciri-ciri utama termasuk penyelidupan penuh, penyegelan penuh, modular, saiz kecil, dan kecerdasan. SIRMU menunjukkan prestasi yang jauh lebih unggul berbanding RMU SF₆ dalam menahan persekitaran yang keras seperti cuaca sejuk ekstrem, ketinggian tinggi, kelembapan, dan angin/pasir yang kuat. Dengan reka bentuk tertutup rapat, tahan air tanpa konduktor voltan tinggi yang terdedah, mereka sangat sesuai untuk kawasan yang lembap dan mudah tergenang, mampu menyediakan bekalan kuasa yang boleh dipercayai dalam keadaan lembap atau terendam.

​2.2 Aplikasi Teknologi Perlindungan Kecerdasan​

Integrasi teknologi mikropemproses dan komputer ke dalam peralatan elektrik memberikannya fungsi kecerdasan sambil membolehkan komunikasi dua hala dengan pusat kawalan. Ini membentuk sistem pemantauan, perlindungan, dan pengurusan rangkaian yang cerdas. Melalui konfigurasi parameter yang mudah, satu peranti cerdas boleh dengan mudah melakukan fungsi yang biasanya memerlukan beberapa peranti.

Reka bentuk struktur SIRMU sejajar dengan keperluan grid pintar ketahanan moden. Ia menggunakan algoritma pantas untuk memberikan kemampuan pemutusan cepat kepada pemutus litar, membolehkan isolasi garisan cacat dengan cepat dan mencegah pemutusan berturutan. Dilengkapi dengan sistem perlindungan kesalahan tanah fasa tunggal, ia membolehkan deteksi dalam talian kesalahan tersebut dalam sistem yang tidak dipegang (atau dipegang impedans tinggi/PET/PEN) tanpa memerlukan konfigurasi tambahan, memberikan isyarat atau perintah trip mengikut nilai yang ditetapkan. Litar utama menggunakan reka bentuk modul fasa tunggal, yang sepenuhnya mengelakkan korsleting antara fasa semasa operasi dan meningkatkan kecekapan pemeliharaan sambil mengurangkan kos. Sistem operasi tertanam terintegrasi mempunyai arkitektur CPU inti, termasuk pemproses ARM (ARMP) untuk pemprosesan umum dan kawalan sistem, bersama dengan DSP yang kuat untuk multitasking yang efisien, membolehkan pemprosesan data, kawalan, dan komunikasi berkelajuan tinggi. Unit-unit ini strukturnya padat, saiz kecil, ringan, dan mudah dipasang. Celah pengasingan boleh diperiksa secara visual untuk operasi yang selamat. Pengenalan mod suplai automatik membolehkan perubahan otomatis yang fleksibel untuk bekalan kuasa ganda, meningkatkan kebolehpercayaan bekalan kuasa. Menyokong komunikasi fleksibel (SMS GSM, GPRS, CDMA, perkhidmatan nirkabel serba guna, fiber, pasangan berbelit, nirkabel, pembawa), dan menyokong pelbagai protokol komunikasi, memudahkan pelaksanaan automasi agihan.

​2.3 Bebas Pemeliharaan dan Ramah Alam Sekitar​

Sakelar utama menggunakan pemutus litar vakum bebas pemeliharaan yang dikenali kerana kestabilan dan kebolehpercayaannya, tidak memerlukan pemeliharaan berkala. Reka bentuk terpadu sakelar pemutusan dan pengasingan dengan pemutus litar memberikan struktur yang padat dengan interlok mekanikal dan elektrikal yang boleh dipercayai, dengan efektif mencegah kesilapan operasi.

​2.4 Proses Pembuatan Utama dan Jaminan Kualiti untuk SIRMUs​

Untuk memastikan kestabilan produksi, konsistensi, dan kualiti produk—sehingga menjamin daya tahan voltan penyelidupan jangka panjang produk SIRMU—pole penyelidup padat menggunakan proses Gelation Tekanan Automatik (APG) apabila dibuat dari resin epoksi. Tuntutan proses pembuatan untuk SIRMUs melampaui tuntutan untuk RMU berasingan gas SF₆. Kawalan proses produksi yang tidak mencukupi secara signifikan meningkatkan kemungkinan dan keparahan cacat dan kesalahan penyelidupan yang tersembunyi berbanding unit SF₆. Kawalan kualiti bahan mentah yang ketat dan kemampuan proses yang canggih adalah penting.

Penyelidupan luar pemutus litar vakum dicapai melalui media pelbagai, termasuk epoxy, silikon karet, dan udara. Oleh itu, kekuatan penyelidupan bahan-bahan individu dan rawatan antarmuka antara media penyelidup berbeza sangat penting. Baik epoxy mahupun silikon karet menawarkan kekuatan dielektrik yang luar biasa, mencapai 5-6 kali lebih tinggi daripada udara. Mencapai kekuatan ini memerlukan kawalan ketat atas proses pencetakannya—suhu dan tekanan optimum—bersama dengan memastikan degasing dan ventilasi bahan semasa pencetakan untuk mengelakkan gelembung mikro yang terperangkap. Gagal melakukannya bukan sahaja mengurangkan kekuatan penyelidupan tetapi juga menyebabkan pembahagian tak sekata medan elektrik, meningkatkan aktiviti pelepasan separa (PD), dan membawa risiko operasi. Rawatan antarmuka memastikan kekuatan penyelidupan antarmuka yang mencukupi di bawah stres, siklus termal, dll., mencegah kegagalan penyelidupan. Kaedah deteksi yang boleh dipercayai untuk kualitas antarmuka adalah perlu. Pada masa kini, pengukuran PD, pemeriksaan sinar-X, dan ujian impuls petir boleh menilai dengan tepat kekuatan penyelidupan antarmuka.

Menggunakan pemeriksaan sinar-X sebagai ujian kilang mencegah cacat seperti gelembung, pori, atau retak dalam perakitan penyelidup padat dan memastikan pemutus litar vakum, sambungan/terminalnya, dan busbar penyelidup padat tidak menunjukkan deformasi abnormal yang boleh dilihat dalam imej sinar-X relatif kepada kedudukan mereka. Melakukan pengukuran PD mencegah inisiasi dan penghentian PD dalam kelemahan atau cacat dalam penyelidupan SIRMU disebabkan oleh medan elektrik yang tinggi, mengelakkan penurunan kumulatif yang menyebabkan kegagalan penyelidupan seiring waktu.

​3 Skema Reka Bentuk Teknikal untuk SIRMU Kecerdasan​

Berdasarkan pengalaman operasi grid agihan yang luas dan analisis peralatan domestik dan antarabangsa yang canggih, mempertimbangkan keadaan operasi grid praktikal dan keperluan persekitaran, kami menentukan melalui perbandingan menyeluruh untuk mengembangkan dan menerapkan projek "Penelitian Aplikasi Unit Utama Cincin Berasingan Padat Kecerdasan 10kV".

​3.1 Kandungan Teknikal Utama​

Unit Utama Cincin Berasingan Padat jenis AVR-12 baru dipasang di tapak asal. Konfigurasi bekalan kuasa ganda digunakan, memanfaatkan fungsi kecerdasan SIRMU untuk isolasi cepat garisan cacat, deteksi cepat kesalahan tanah fasa tunggal, dan transmisi semua maklumat sakelar melalui fiber optik ke Stesen Utama Automasi Agihan (DMS) atau melalui SMS ke telefon personel pemeliharaan. Menggunakan platform pemantauan stesen utama membolehkan statistik data dan analisis kesalahan.

Projek ini dilaksanakan dalam aspek-aspek berikut:

• Berdasarkan skema RMU asal dan mempertimbangkan kepentingan pengguna, bekalan kuasa disediakan melalui dua garisan masuk. Semasa operasi normal, Garisan Masuk #1 menyediakan kuasa sementara Garisan Masuk #2 dalam keadaan siaga panas.
• Peralatan utama adalah Unit Utama Cincin jenis AVR-12, terdiri daripada 7 bay: 6 bay pemutus litar (CB) dan 1 bay Transformator Potensial (PT).
• 6 bay CB mengambil struktur CB + Disconnector (DS) + Grounding Switch (ES), dilengkapi dengan peranti perlindungan terpadu.
• Bay PT menggunakan struktur DS + PT fasa tunggal, menyediakan kuasa komunikasi. PT boleh dihidupkan/mati menggunakan DS di bay PT, membolehkan pemeliharaan PT atau garisan tanpa memerlukan penghentian SIRMU penuh.
• Menggunakan SIRMU jenis CB membolehkan gangguan berulang kali arus kesalahan korsleting pendek. Berbanding perlindungan fusible, selain menghilangkan ketidakselesaan dan pembaziran penggantian fusible, ia memberikan liputan perlindungan korsleting pendek yang komprehensif melalui penyesuaian set.

​Operasi Normal:​​
Pengawal cerdas memperoleh parameter (status pemutus, status disconnector, arus/voltan primer, arus/voltan siri nol, status stesen utama DMS) untuk setiap bay masuk/keluar. Muat naik data masa nyata melalui fiber optik ke Stesen Utama Peralihan Agihan Cerdas membolehkan operasi jarak jauh.

​Kesalahan Korsleting Pendek:​​
Ciri perlindungan pantas pengawal cerdas mendeteksi arus kesalahan dan aliran kuasa dalam 15ms dan membersihkan kesalahan dalam 25ms, memastikan bekalan garisan normal, mencegah pemutusan berturutan, dan mengurangkan lingkup gangguan. Ciri instan (voltan, arus, status sakelar) membolehkan kawalan ciri tindakan aktuator magnet permanen, memendekkan masa pemutusan kesalahan untuk mengasingkan garisan kesalahan dengan cepat. Serentak, pengawal menghantar maklumat tindakan SIRMU melalui fiber ke pusat pemantauan, membolehkan penilaian tepat status produk dan memudahkan lokasi kesalahan dan pemulihan kuasa.

​Kesalahan Tanah Fasa Tunggal:​​
Pengawal menggunakan magnitud/fasa arus siri nol dan magnitud/fasa voltan siri nol untuk menentukan sama ada kesalahan berlaku pada sisi beban SIRMU. Hanya untuk kesalahan tanah pada sisi beban, pengawal mengeluarkan perintah trip atau isyarat dan memuat naik maklumat kesalahan melalui fiber. Kesalahan pada sisi sumber tidak memicu tindakan dari pengawal SIRMU ini.

​3.2 Cabaran Teknikal Utama​

(1) Menggunakan teknologi penyelidupan padat dan proses pembuatan APG untuk memastikan kebolehpercayaan, umur panjang, dan operasi bebas pemeliharaan SIRMU dalam persekitaran suhu tinggi dan kabut garam tinggi.
(2) Memanfaatkan konsep reka bentuk terpadu dan fleksibel yang menggabungkan bahagian primer voltan tinggi pemutus litar dengan bahagian kawalan cerdas sekunder. Sensor arus/voltan gabungan binaan membolehkan pengumpulan masa nyata isyarat voltan/ar