Dichte-Tank-Schaltwerks-Optimierung: 3D-Simulation-getriebene Spannungsausgleich und elektrisches Feld-Sicherheitskontrolle.
I. Problemdiagnose: Mechanismen der Spannungsausgleichsungleichgewichte und empirische Fallstudien
Die Rationalität der Spannungsklassifizierungskonfiguration beeinflusst direkt die Unterbrechungsfähigkeit und die Isolationszuverlässigkeit von Hochspannungs-Schaltanlagen in toten Behältern. Aufgrund der erheblichen Streukapazität zum Erdpotential, die in Strukturen von toten Behältern innewohnt, ist die Spannungsverteilung über die Unterbrechungen oft ungleichmäßig; die Spannung an der Hochspannungsende-Unterbrechung kann sogar 70% überschreiten. Derzeit leidet die Branche unter unzureichenden Forschungen zur Klassifizierungskonfiguration und unangemessener Kondensatorauswahl. Dies führt häufig zu einer zu hohen elektrischen Feldstärke an Metallanschlusspunkten, was partielle Entladungen (PD) auslöst und die Lebensdauer der Ausrüstung verkürzt.
Typischer Fall: Ein Stromprojekt nutzte einen 126kV toter Behälter-Dreifachunterbrecher. Anfänglich wurde eine zweiseitige Klassifizierungskondensatorkonfiguration verwendet. Nach der Inbetriebnahme zeigten elektrische Feldsimulationen ein schwerwiegendes Ungleichgewicht in der Spannungsverteilung: Die Hochspannungsende-Unterbrechung stellte 74% der Spannung, die mittlere Unterbrechung 19% und das Niederspannungsende nur 7% dar. Darüber hinaus erreichte die maximale elektrische Feldstärke an Metallanschlusspunkten 18kV/mm, weit über dem Sicherheitsschwellenwert von ≤3kV/mm. Nach sechs Monaten Betrieb wurde im Hochspannungsende-Unterbrecher ungewöhnliches PD-Geräusch festgestellt. Es wurde bestätigt, dass die unangemessene Klassifizierungskonfiguration zu einer Konzentration des elektrischen Feldes führte, die, wenn nicht behoben, zu Isolierstoffalterung und Unterbrechungsversagen führen würde.
II. Präzisionsoptimierung: Rekonstruktion des Klassifizierungssystems durch 3D-Simulation
Mit dem Fokus auf die Optimierung der Klassifizierung und die Verbesserung der Spannungsverteilung und unter Berücksichtigung der Eigenschaften von Strukturen in toten Behältern wird ein dreigeteilter Ansatz – Konfigurationsauswahl, Kapazitätsabstimmung und strukturelle Synergie – angewendet, um Kernprobleme zu lösen:
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Optimierung der Klassifizierungskonfigurationsstruktur: Vorrangig werden zylindrische Klassifizierungskondensatorkonfigurationen gewählt, die den besten Klassifizierungseffekt bieten. Dies kann die maximale elektrische Feldstärke an Metallanschlusspunkten auf 3kV/mm begrenzen, die Spannungsverteilung effektiv verbessern und sicherstellen, dass die Hochspannungsende-Unterbrechung in einem vernünftigen Bereich bleibt.
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Präzise Abstimmung der Klassifizierungskapazität: Durch die Kombination von 3D-Elektrofeldsimulationen für verschiedene Spannungsniveaus (z.B. 126kV, 252kV) und Unterbrechungsmengen wird die optimale Klassifizierungskapazität berechnet. Dies verhindert, dass eine unangemessene Kapazität die dieloktische Wiederherstellung des Unterbrechers beeinträchtigt und stellt sicher, dass die Gleichmäßigkeit der Spannungsverteilung über die Unterbrechungen auf über 90% verbessert wird.
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Strukturelle synergetische Optimierung: Die internen Leiterstäbe und Abschirmdeckel des Schalters werden optimiert, um die Streukapazität zum Erdpotential zu reduzieren und die Spannungsverteilung weiter zu verbessern. Unterbrecher nutzen Kupfer-Chrom (CuCr)-Legierungskontakte, um die Bogenlöschleistung zu verbessern, die in Verbindung mit der Klassifizierungskonfiguration eine zuverlässige Unterbrechung bei Kurzschlussstromauswirkungen gewährleistet.
III. Wirksamkeitsprüfung: Doppelte Einhaltung von Spannungsausgleich und elektrischer Feldsicherheit
Die Umsetzung dieses Schemas löst effektiv die Probleme irrationaler Klassifizierungskonfigurationen und ungleichmäßiger Spannungsverteilung, indem PD durch elektrische Feldkonzentration beseitigt werden. Basierend auf praktischen Umbauerfahrungen bleibt die Spannungsverteilung über die Unterbrechungen nach der Optimierung ausgeglichen, die elektrische Feldstärke an Metallanschlusspunkten entspricht den Sicherheitsstandards und es treten keine PD-Phänomene auf. Die Unterbrechungsfähigkeit und die Isolationszuverlässigkeit der Ausrüstung werden signifikant verbessert, was ihre Lebensdauer effektiv verlängert.
