
Прикладное обоснование
Подстанции, расположенные в прибрежных районах, химических промышленных парках и регионах с высокой солевой пылью, подвергаются экстремальным условиям, характеризующимся постоянно высокой влажностью воздуха (RH > 85%) и высокими концентрациями соли и промышленных загрязнителей. Такие условия представляют значительные вызовы для трансформаторов тока (CT) в оборудовании AIS:
- Ухудшение изоляции: Влага и загрязнители (соль, пыль, химические аэрозоли), прилипающие и растворяющиеся на поверхностях изоляции, образуют проводящие слои, значительно снижая поверхностное сопротивление и вызывая поверхностные пробои (загрязнение пробоя).
- Внутреннее конденсирование: При колебаниях температуры влажность внутри отсека легко достигает точки насыщения, образуя капли воды, которые напрямую угрожают долгосрочной надежности внутренних электрических соединений и изоляционных материалов.
- Коррозия металлических компонентов: Коррозионные агенты, такие как ионы хлора и диоксид серы, ускоряют коррозию металлических корпусов и соединителей, что приводит к снижению структурной целостности, ухудшению электрической проводимости и даже риску разрушения.
Традиционные CT в оборудовании AIS демонстрируют значительно более высокие показатели отказов в таких условиях, сокращая срок службы оборудования и угрожая безопасной и стабильной работе энергетической сети. Это решение специально направлено на решение этих проблем с мерами по повышению надежности.
Основные решения
1. Технология гидрофобной композитной изоляции
- Основная технология: Нанесение покрытия из фторированного этилена-пропилена (FEP) на поверхности внешних изоляторов CT и ключевых изоляционных компонентов.
- Основные характеристики:
- Выдающаяся гидрофобность: Статический угол контакта **>110°**. Вода формирует отдельные капли на поверхности, предотвращая распространение и эффективно сопротивляясь смачиванию и проникновению.
- Постоянная антизагрязняющая способность: Даже при сильном загрязнении (например, в моделируемой среде солевого тумана) покрытие сохраняет отличные свойства гидрофобной миграции, предотвращая образование непрерывной проводящей водяной пленки загрязнителями.
- Высокое объемное/поверхностное сопротивление: После строгого 480-часового испытания на соль (ASTM B117 или эквивалентное) поверхностное сопротивление остается выше 10¹² Ω, значительно превосходя традиционные эпоксидные смолы или фарфоровые изоляционные материалы, что значительно улучшает сопротивление загрязнению и пробою.
- Преимущество: Значительно снижает риск пробоя из-за загрязнения, обеспечивая долгосрочную стабильность изоляции в условиях высокой влажности и загрязнения.
2. Активная система контроля конденсации
- Основная технология: Интеграция саморегулирующегося нагревательного элемента PTC (Positive Temperature Coefficient) в отсек/камеру CT, связанный с высокоточным датчиком влажности, чтобы сформировать замкнутую систему управления.
- Режим работы:
- Датчики влажности в реальном времени мониторят относительную влажность (RH) отсека.
- При обнаружении RH > 85% (настраиваемый порог) система управления автоматически активирует нагревательный элемент PTC.
- Нагревательный элемент работает (номинальная мощность ~15W), мягко повышая внутреннюю температуру воздуха.
- Цель управления: Поддерживать температуру отсека всегда > Температура точки росы + 5°C.
- Основная защита: Точное управление температурой обеспечивает, что внутренняя относительная влажность остается значительно ниже точки насыщения (например, порог 85% RH), полностью предотвращая образование капель воды.
- Преимущество: Устраняет риски, связанные с конденсацией, включая впитывание влаги внутренней изоляцией, коррозию металлических деталей и короткие замыкания.
3. Антикоррозийный конструктивный дизайн
- Обновление материалов:
- Основной корпус: Использует нержавеющую сталь 316L, которая обеспечивает значительно лучшую устойчивость к точечной и щелевой коррозии в средах, содержащих хлориды (например, солевой туман, химическая атмосфера), по сравнению с традиционной нержавеющей сталью 304 или углеродистой сталью.
- Улучшение поверхности: Применяет AlMg₃ (алюминиево-магниевый сплав) жертвенный анодный слой к ключевым точкам соединения или уязвимым областям. Этот слой обеспечивает активную катодную защиту, дополнительно повышая общую устойчивость к коррозии.
- Проверка надежности: Полный конструктивный дизайн должен пройти строгие испытания в соответствии со стандартом ISO 9227 Salt Spray Test Standard Class C5-H (высококоррозионные промышленные и морские среды), обычно требующие тысячи часов испытаний. Это представляет собой самый высокий международный рейтинг коррозионной среды.
- Увеличение срока службы: По сравнению с традиционной углеродистой сталью или стандартными поверхностными обработками, общий срок службы конструкции, устойчивой к коррозии, увеличивается как минимум в три раза.
- Преимущество: Значительно продлевает срок службы оборудования, выдерживает экстремальные коррозионные среды и обеспечивает долгосрочную надежность механической прочности и электрических соединений.
Комплексные преимущества
- Точное соответствие сценарию: Это решение специально разработано для решения болевых точек надежности CT в оборудовании AIS в крайне суровых условиях, включая прибрежные подстанции, подстанции химических парков, зоны с солевым туманом и сильно загрязненные промышленные зоны.
- Значительно повышенная надежность: Благодаря трем ключевым технологическим инновациям (гидрофобная изоляция, активное противоконденсационное управление, сильная антикоррозийная защита) средний срок службы до отказа (MTBF) оборудования может быть повышен до более 250,000 часов (примерно 28,5 лет).
- Безопасность и экономическая эффективность:
- Обеспечение безопасности сети: Значительно снижает риски отказов CT из-за пробоя изоляции, коротких замыканий, вызванных конденсацией, и коррозии, предотвращая незапланированные отключения и крупные инциденты безопасности.
- Увеличение интервалов обслуживания: Снижает потребность в частом обслуживании и замене, вызванную экологическими проблемами, значительно уменьшая стоимость жизненного цикла (LCC).
- Улучшенная окупаемость инвестиций (ROI): Одноразовая инвестиция приносит долгосрочные выгоды, предоставляя надежную поддержку для стабильной работы сети в экстремальных условиях.
- Снижение потерь от отключений: Предотвращает региональные отключения, вызванные отказами CT, принося значительные экономические выгоды — особенно для важных промышленных и гражданских потребителей (например, предотвращение потерь, оцениваемых в ¥0.5-1 миллион или выше за типичный 10-часовой инцидент отключения).
- Хорошая точность и линейность: Гибкий дизайн, легко соответствует требованиям, относительно меньше подвержен влиянию быстрых переходных процессов.