Hochfeuchtigkeits/Hochverschmutzungs-AIS? CT-Zuverlässigkeitssteigerungslösung für schwierige Bedingungen

Anwendungshintergrund
Umspannwerke in Küstengebieten, chemischen Industrieparks und Regionen mit hohem Salznebel sind durch extreme Umgebungen gekennzeichnet, die durch dauerhaft hohe Luftfeuchtigkeit (RF > 85%) und hohe Konzentrationen von Salz und industriellen Schadstoffen geprägt sind. Solche Umgebungen stellen erhebliche Herausforderungen für Stromwandlern (CTs) innerhalb von AIS-Schaltanlagen dar:

Isolierungsverschlechterung: Feuchtigkeit und Schadstoffe (Salz, Staub, chemische Aerosole), die an Isolierflächen haften und sich auflösen, bilden leitfähige Schichten, die die Oberflächenwiderstände signifikant reduzieren und zu Oberflächenentladungen (Verschmutzungsentladungen) führen.
Innere Kondensation: Bei Temperaturschwankungen kann die Luftfeuchtigkeit im Gehäuse leicht die Sättigung erreichen und Wassertröpfchen bilden, die die langfristige Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen und Isoliermaterialien direkt bedrohen.
Korrosion metallischer Bauteile: Korrosionsfördernde Substanzen wie Chloridionen und Schwefeldioxid beschleunigen das Rosten von Metallgehäusen und Verbindern, was zu einer Verringerung der strukturellen Integrität, einer Verschlechterung der elektrischen Leitfähigkeit und sogar zum Bruchrisiko führt.

Herkömmliche AIS-CTs zeigen in solchen Umgebungen signifikant höhere Ausfallraten, verkürzen die Lebensdauer der Geräte und gefährden den sicheren und stabilen Betrieb des Stromnetzes. Diese Lösung zielt speziell auf diese Probleme ab und verbessert die Zuverlässigkeit.

Kernlösungen

1. Hydrophobe Kompositisolierungstechnologie

Kern Technologie: Beschichtung der Oberflächen externer CT-Isolatoren und kritischer Isolationskomponenten mit Fluoräthylenpropylen (FEP)-Material.
Kernmerkmale:

Ausgezeichnete Hydrophobie: Statischer Kontaktwinkel **>110°**. Das Wasser bildet deutliche Tropfen auf der Oberfläche, verhindert die Ausbreitung und wirkt effektiv gegen Benetzung und Eindringen.
Dauerhafte Anti-Verschmutzung: Selbst unter schweren Verschmutzungen (z.B. simulierten Salznebel-Umgebung) behält die Beschichtung ausgezeichnete hydrophobe Migrations Eigenschaften, verhindert, dass Schadstoffe eine kontinuierliche leitfähige Wasserschicht bilden.
Hochwertiger Volumen-/Oberflächenwiderstand: Nach einem strengen 480-Stunden-Salznebeltest (ASTM B117 oder gleichwertig) bleibt der Oberflächenwiderstand über 10¹² Ω, weit über herkömmlichen Epoxidharz- oder Porzellanisoliermaterialien, was die Widerstandsfähigkeit gegen Verschmutzungsentladungen drastisch verbessert.

Vorteil: Reduziert das Risiko von Verschmutzungsentladungen signifikant und gewährleistet langfristige Isolationsstabilität in Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und hoher Verschmutzung.

2. Aktive Antikondensations-Kontrollsystem

Kern Technologie: Integration eines PTC (Positive Temperature Coefficient) selbstregulierenden Heizelements im CT-Gehäuse/Kammer, verbunden mit einem hochpräzisen Feuchtigkeitssensor, um ein geschlossenes Regelkreissystem zu bilden.
Betriebsmodus:

Feuchtigkeitssensoren überwachen die relative Luftfeuchtigkeit (RF) im Gehäuse in Echtzeit.
Wenn die gemessene RF > 85% (konfigurierbarer Schwellenwert) ist, aktiviert das Regelungssystem automatisch das PTC-Heizelement.
Das Heizelement arbeitet (Nennleistung ~15W), erhöht die innere Lufttemperatur sanft.
Regelziel: Die Gehäusetemperatur soll immer > Taupunkttemperatur + 5°C gehalten werden.

Kernschutz: Präzise Temperaturkontrolle stellt sicher, dass die innere relative Luftfeuchtigkeit deutlich unter der Sättigung (z.B. dem 85%-Schwellenwert) bleibt und das Entstehen von Wassertröpfchen vollständig verhindert wird.
Vorteil: Eliminiert Risiken, die mit Kondensation verbunden sind, einschließlich der Feuchtigkeitsaufnahme durch interne Isolation, Korrosion metallischer Teile und elektrischen Kurzschlüssen.

3. Korrosionsbeständiges Strukturdesign

Materialverbesserungen:

Hauptgehäuse: Verwendet 316L Edelstahl, der einen weitaus höheren Widerstand gegen Pitting- und Kerbenkorrosion in chloridhaltigen Umgebungen (z.B. Salznebel, chemische Atmosphären) bietet als herkömmlicher 304 Edelstahl oder unlegierter Stahl.
Oberflächenverbesserung: Wendet eine AlMg₃ (Aluminium-Magnesium-Legierung) opferanodische Beschichtung an kritischen Verbindungspunkten oder anfälligen Bereichen an. Diese Beschichtung bietet aktiven kathodischen Schutz und verbessert die Gesamtkorrosionsbeständigkeit weiter.

Zuverlässigkeitsvalidierung: Das gesamte Strukturdesign muss strengen Tests nach dem ISO 9227 Salznebelsprayteststandard Klasse C5-H (höchst korrosive industrielle und maritime Umgebungen) standhalten, was in der Regel tausende Stunden Testzeit erfordert. Dies repräsentiert die höchste internationale Korrosionsumgebungsbewertung.
Lebensdauererhöhung: Im Vergleich zu traditionellem unlegiertem Stahl oder Standardoberflächenbehandlungen wird die gesamte korrosionsbeständige Lebensdauer der Struktur mindestens verdreifacht.
Vorteil: Erweitert die Strukturlebensdauer der Ausrüstung signifikant, widersteht extrem korrosiven Umgebungen und gewährleistet die langfristige Zuverlässigkeit der mechanischen Festigkeit und elektrischen Verbindungen.

Gesamtbenefits

Präzise Szenariopassung: Diese Lösung ist speziell entwickelt, um die Zuverlässigkeitsprobleme von AIS-CTs in äußerst harschen Umgebungen anzugehen, einschließlich Umspannwerken in Küstengebieten, chemischen Industrieparks, Salznebelgebieten und stark verschmutzten Industriezonen.
Signifikant erhöhte Zuverlässigkeit: Durch drei Schlüsseltechnologien (hydrophobe Isolation, aktive Antikondensation, starke Korrosionsbeständigkeit) kann die MTBF (Mean Time Between Failures) des Geräts auf über 250.000 Stunden (ca. 28,5 Jahre) erhöht werden.
Sicherheit und Wirtschaftlichkeit:

Stellt Netzwerksicherheit sicher: Reduziert erheblich das Risiko von CT-Ausfällen aufgrund von Isolierentladungen, kondensationsbedingten Kurzschlüssen und struktureller Korrosion, verhindert ungeplante Ausfälle und schwere Sicherheitsvorfälle.
Verlängert Wartungsintervalle: Reduziert häufige Wartungs- und Austauschbedarfe, die durch Umweltprobleme verursacht werden, senkt die Life-Cycle Cost (LCC) signifikant.
Verbesserte Investitionsrendite (ROI): Eine einmalige Investition bringt langfristige Vorteile, bietet robuste Unterstützung für den stabilen Netzbetrieb in extremen Umgebungen.
Reduziert Ausfallverluste: Vermeidet regionale Ausfälle aufgrund von CT-Ausfällen, bringt erhebliche wirtschaftliche Vorteile – insbesondere für kritische industrielle und zivile Verbraucher (z.B. Verluste bei einem typischen 10-Stunden-Ausfall von ¥0,5-1 Millionen oder höher).