Vysoká vlhkost/Vysoké znečištění AIS? Řešení pro zvýšení spolehlivosti CT v těžkých podmínkách

Pozadí aplikace
Transformátory proudu (CT) v rozvodnách umístěných v pobřežních oblastech, chemických průmyslových zónách a oblastech s vysokou koncentrací solné mlhy jsou vystaveny extrémním podmínkám charakterizovaným trvale vysokou vlhkostí vzduchu (RH > 85%) a vysokou koncentrací soli a průmyslových znečišťujících látek. Tato prostředí představují významné výzvy pro transformátory proudu (CTs) uvnitř AIS rozvodu:

Zhoršení izolace: Vláhkost a znečišťující látky (sůl, prach, chemické aerosoly) se drží na povrchu izolačních materiálů a tvoří vodivé vrstvy, což výrazně snižuje povrchový odpor a vyvolává povrchové zapalování (znečišťovací zapalování).
Kondenzace uvnitř kompartmentu: Během kolísání teploty může vlhkost uvnitř kompartmentu snadno dosáhnout nasycení, což vede k vytvoření vodních kapinek, které příměji ohrožují dlouhodobou spolehlivost vnitřních elektrických spojů a izolačních materiálů.
Koroze kovových částí: Korozní agenty, jako jsou chloridové ionty a oxid siřičitý, urychlují korozi kovových obalů a spojů, což vedeme ke snížení strukturální integrity, degradaci elektrické vodivosti a dokonce i riziku zlomení.

Tradiční AIS CTs v takových prostředích ukazují výrazně vyšší míru selhání, což krátí životnost zařízení a ohrožuje bezpečnou a stabilní operaci elektrické sítě. Toto řešení specificky cílí na tyto problémy pomocí opatření pro zlepšení spolehlivosti.

Základní řešení

1. Hydrofobní kompozitní izolační technologie

Základní technologie: Povrchy vnějších izolátorů CT a klíčových izolačních částí jsou pokryty materiálem Fluorovaný etylenpropylen (FEP).
Klíčové charakteristiky:

Vynikající hydrofobnost: Statický kontaktní úhel **>110°**. Voda tvoří samostatné kapky na povrchu, což brání šíření a efektivně odolává namočení a proniknutí.
Třídoba proti znečištění: I za těžkého znečištění (např. simulované prostředí s solnou mlhou) nátěr zachovává vynikající vlastnosti hydrofobní migrace, což brání tvoření spojitých vodivých vodních filmů znečišťujícími látkami.
Vysoký objemový/povrchový odpor: Po přísném 480-hodinovém testu solnou mlhou (ASTM B117 nebo ekvivalentní) zůstává povrchový odpor nad 10¹² Ω, což je daleko více než u běžných epoxidových resin nebo porcelánových izolačních materiálů, což dramaticky zlepšuje odolnost proti znečišťovacímu zapalování.

Přínos: Značně snižuje riziko znečišťovacího zapalování a zajišťuje dlouhodobou stabilitu izolace ve vysoko-vlhkém a vysoko-znečištěném prostředí.

2. Aktivní systém proti kondenzaci

Základní technologie: Integrace samořídícího ohřívacího prvku PTC (Positive Temperature Coefficient) do kompartmentu/chamberu CT, propojeného s precizním senzorem vlhkosti, tvoří uzavřený kontrolní systém.
Režim fungování:

Senzory vlhkosti sledují relativní vlhkost (RH) v kompartmentu v reálném čase.
Pokud detekovaná RH > 85% (konfigurovatelný prah), kontrolní systém automaticky aktivuje ohřívací prvek PTC.
Ohřívací prvek funguje (nominální výkon ~15W), jemně zvyšuje teplotu vnitřního vzduchu.
Cíl regulace: Udržovat teplotu kompartmentu vždy > Bod rosy + 5°C.

Klíčová ochrana: Přesná kontrola teploty zajistí, že relativní vlhkost uvnitř zůstane daleko pod nasycením (např. 85% RH prah), což úplně zabrání vytvoření vodních kapinek.
Přínos: Eliminuje rizika spojená s kondenzací, včetně napojení vody do vnitřní izolace, koroze kovových částí a elektrických krátkých spojů.

3. Konstrukce odolná proti korozi

Upgrady materiálů:

Hlavní obal: Používá 316L nerezovou ocel, která nabízí mnohem vyšší odolnost proti bodové a mezerní korozí v prostředích obsahujících chlorid (např. solná mlha, chemické atmosféry) oproti běžné 304 nerezové oceli nebo uhlíkové oceli.
Zlepšení povrchu: Aplikuje AlMg₃ (hliníkovomagnesiiový slitina) obětový anodový nátěr na klíčové spojovací body nebo zranitelné oblasti. Tento nátěr poskytuje aktivní katodní ochranu, což dále zvyšuje celkovou odolnost proti korozi.

Ověření spolehlivosti: Kompletní konstrukční návrh musí projít přísnými testy podle ISO 9227 Salt Spray Test Standard Class C5-H (velmi korozní průmyslové a mořské prostředí), což typicky vyžaduje tisíce hodin testování. To představuje nejvyšší mezinárodní hodnocení korozního prostředí.
Zvýšení životnosti: Oproti tradiční uhlíkové oceli nebo standardním povrchovým úpravám je celková životnost odolná proti korozi zvýšena alespoň třikrát.
Přínos: Značně prodlužuje životnost konstrukce zařízení, odolává extrémním korozním prostředím a zajišťuje dlouhodobou spolehlivost mechanické pevnosti a elektrických spojů.

Komplexní přínosy

Přesná shoda scénáře: Toto řešení je speciálně navrženo k řešení problémů spolehlivosti AIS CT v extrémně tvrdých prostředích, včetně pobřežních rozvodných stanic, chemických parkových rozvodných stanic, oblastí s solnou mlhou a silně znečištěných průmyslových zón.
Značně zvýšená spolehlivost: Prostřednictvím tří klíčových technologických inovací (hydrofobní izolace, aktivní protikondenzační systém, silná odolnost proti korozi) lze MTBF (Střední doba mezi selháními) zařízení zvýšit na více než 250 000 hodin (asi 28,5 let).
Bezpečnost a ekonomická efektivita:

Zajišťuje bezpečnost sítě: Drasticky snižuje rizika selhání CT způsobená zapalováním izolace, krátkými spoji způsobenými kondenzací a korozi struktury, což prevence neplánovaných výpadků a velkých bezpečnostních incidentů.
Prodlužuje intervaly údržby: Snižuje časté požadavky na údržbu a výměnu způsobené environmentálními problémy, což výrazně snižuje Celkové náklady na životnost (LCC).
Zlepšení návratnosti investice (ROI): Jednorázová investice přináší dlouhodobé přínosy, poskytuje robustní podporu pro stabilní provoz sítě v extrémních prostředích.
Snížení ztrát způsobených výpady: Prevence regionálních výpadků způsobených selháním CT, což přináší významné ekonomické přínosy – zejména pro klíčové průmyslové a civilní spotřebitele (např. prevence ztrát odhadovaných na ¥0,5-1 milion nebo více pro typický 10-hodinový incidentální výpadek).