سری ZHW سوئیچ گیرهای عایق گازی با فشار بالا (GIS)

اصول عمل توابع حفاظت:

• تجهیزات GIS با توابع حفاظت متنوعی مجهز شده‌اند تا اجرای ایمن سیستم برق را تضمین کنند.

حفاظت از جریان بیش از حد:

• توابع حفاظت از جریان بیش از حد، جریان در مدار را با استفاده از ترانسفورماتورهای جریان نظارت می‌کنند. هنگامی که جریان از آستانه تعیین شده فراتر رود، دستگاه حفاظتی باعث خاموش شدن قطع‌کننده مدار می‌شود و مدار معیوب را قطع کرده و از آسیب به تجهیزات به دلیل جریان بیش از حد جلوگیری می‌کند.

حفاظت از کوتاه‌شدن مدار:

• توابع حفاظت از کوتاه‌شدن مدار، جریان‌های کوتاه‌شدن را زمانی که خطای کوتاه‌شدن در سیستم رخ می‌دهد به سرعت تشخیص می‌دهند و باعث عملکرد سریع قطع‌کننده مدار می‌شوند تا سیستم برق را از آسیب محافظت کنند.

توابع حفاظت اضافی:

• توابع حفاظت دیگری مانند حفاظت از خرابی زمین و حفاظت از ولتاژ بیش از حد نیز شامل می‌شوند. این توابع حفاظتی از سنسورهای مناسب برای نظارت بر پارامترهای الکتریکی استفاده می‌کنند. هنگامی که هر نوع ناهماهنگی تشخیص داده می‌شود، اقدامات حفاظتی فوراً آغاز می‌شوند تا ایمنی سیستم برق و تجهیزات را تضمین کنند.

اصل عایق‌بندی:

• در یک میدان الکتریکی، الکترون‌های موجود در مولکول‌های گاز SF₆ به طور نسبتاً اندکی از هسته‌ها دور شده‌اند. با این حال، به دلیل پایداری ساختار مولکولی SF₆، آزاد شدن الکترون‌ها و تشکیل الکترون‌های آزاد دشوار است که منجر به مقاومت عایقی بالا می‌شود. در تجهیزات GIS (Switchgear عایق‌بندی شده با گاز)، عایق‌بندی از طریق کنترل دقیق فشار، خلوص و توزیع میدان الکتریکی گاز SF₆ حاصل می‌شود. این امر تضمین می‌کند که یک میدان الکتریکی عایق‌بندی کننده یکنواخت و پایدار بین بخش‌های رسانای ولتاژ بالا و پوشش زمین‌دار، و همچنین بین رساناهای مختلف فاز حفظ شود.

• در ولتاژ عملیاتی معمولی، تعداد کمی از الکترون‌های آزاد در گاز انرژی را از میدان الکتریکی دریافت می‌کنند، اما این انرژی برای ایجاد یونیزاسیون برخوردی مولکول‌های گاز کافی نیست. این امر تضمین می‌کند که ویژگی‌های عایق‌بندی حفظ شوند.

به دلیل عملکرد عایق‌بندی بسیار خوب، خاموش کننده قوس الکتریکی و پایداری SF6، تجهیزات GIS مزایایی نظیر حجم کوچک، توانایی خاموش کردن قوس قوی و قابلیت اطمینان بالا را دارند. اما توانایی عایق‌بندی گاز SF6 به شدت تحت تأثیر یکنواختی میدان الکتریکی است و در صورت وجود نوک‌ها یا اجسام خارجی در داخل GIS، ممکن است باعث اختلال در عایق‌بندی شود.

تجهیزات GIS ساختار کاملاً بسته‌ای دارند که مزایایی نظیر عدم تداخل محیطی با اجزای داخلی، چرخه نگهداری طولانی، کم بودن حجم کار نگهداری و کم بودن تداخل الکترومغناطیسی را فراهم می‌کند. اما همچنین مشکلاتی نظیر پیچیدگی کار تعمیر و نگهداری واحد و روش‌های تشخیصی نسبتاً ضعیف را نیز دارد. هنگامی که ساختار بسته توسط محیط خارجی فرسوده و آسیب دیده شود، مسائلی نظیر ورود آب و نشت هوا را نیز با خود به همراه خواهد داشت.

• بر اساس روش عایق‌بندی و خنک‌سازی: به دو نوع عایق‌بندی مایع (غوطه‌ور در روغن) و خشک تقسیم می‌شوند. ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن برای انتقال قدرت اصلی هستند که برای ولتاژهای بالاتر از ۳۴۵kV مناسب هستند و روش‌های استاندارد خنک‌سازی مانند ONAN (روغن طبیعی هوا طبیعی)، ONAF (روغن طبیعی هوا مجبور) و OFAF (روغن مجبور هوا مجبور) دارند. ترانسفورماتورهای خشک عمدتاً برای کاربردهای داخلی یا صنعتی خاص استفاده می‌شوند که معمولاً برای ولتاژهای پایین‌تر (تا ۳۵kV) هستند، اگرچه برخی از انواع خاص برای ولتاژهای بالاتر نیز موجود هستند.
• بر اساس عملکرد ولتاژ: شامل ترانسفورماتورهای بالابر، پایین‌بر و خودکار. ترانسفورماتورهای بالابر در نیروگاه‌ها برای افزایش ولتاژ ژنراتور به ولتاژ انتقال (مثلاً ۱۳.۸kV به ۳۴۵kV) استفاده می‌شوند. ترانسفورماتورهای پایین‌بر در زیرстанسیون‌ها برای کاهش ولتاژ انتقال به ولتاژ فرعی یا توزیع (مثلاً ۳۴۵kV به ۱۳۲kV یا ۳۴.۵kV) استفاده می‌شوند. ترانسفورماتورهای خودکار برای اتصال سیستم‌های با نسبت ولتاژ ثابت استفاده می‌شوند که مزیت کارایی در شبکه‌های انتقال (مثلاً کاربردهای ۴۰۰kV/۲۲۰kV) دارند.
• بر اساس ساختار هسته: به دو نوع هسته‌ای و پوسته‌ای تقسیم می‌شوند. ترانسفورماتورهای هسته‌ای دارای پیچش‌هایی هستند که اطراف اعضای هسته قرار دارند (معمولاً در کاربردهای EHV). ترانسفورماتورهای پوسته‌ای دارای هسته‌ای هستند که اطراف پیچش‌ها قرار دارد.

تجهیزات تغییر دهنده فشار هیدروژنی ترکیبی (HGIS) نوعی از تجهیزات تغییر دهنده فشار بالا است که مزایای تجهیزات تغییر دهنده فشار هیدروژنی با عایق هوا (AIS) و تجهیزات تغییر دهنده فشار هیدروژنی با عایق گاز (GIS) را ترکیب می‌کند. ویژگی اصلی طراحی آن ساختار ماژولار است، جایی که اجزای عملکردی کلیدی تجهیزات تغییر دهنده (مانند قطع کننده‌ها و جداکننده‌ها) در پوشش‌های عایق گازی یکپارچه شده‌اند، در حالی که از طریق میله‌های اتصال با عایق هوا به سایر تجهیزات متصل می‌شوند. این طراحی باعث کوچک شدن ساختاری می‌شود در حالی که راحتی نصب و نگهداری را تضمین می‌کند.