بازکناری بهینهسازی شکن مدار با تانک مرده: یادگیری-محور سهبعدی برای تعادل ولتاژ و کنترل ایمنی میدان الکتریکی
ی. تشخیص مشکل: مکانیزمهای عدم توازن ولتاژ و مطالعات موردی تجربی
منطقی بودن پیکربندی طبقهبندی ولتاژ به طور مستقیم بر قابلیت قطع و قابلیت عایقسازی قاطعهای دستگاههای خاموش با ولتاژ بالا تأثیر میگذارد. به دلیل ظرفیت خازنی جانبی قابل توجه به زمین در ساختارهای دستگاههای خاموش، توزیع ولتاژ در محل قطع غالباً نامساوی است؛ ولتاژ در محل قطع انتهای ولتاژ بالا میتواند حتی بیش از ۷۰٪ باشد. در حال حاضر، صنعت از تحقیقات کافی در مورد پیکربندی طبقهبندی و انتخاب نامناسب خازن رنج میبرد. این امر معمولاً منجر به شدت الکتریکی فراتر از حد مجاز در نقاط اتصال فلزی، ایجاد تخلیه جزئی (PD) و کوتاه شدن عمر مفید تجهیزات میشود.
مورد نمونه: یک پروژه برق از قاطع خلاء سهقطعنده ۱۲۶kV دستگاه خاموش استفاده کرد. در ابتدا، یک پیکربندی خازن طبقهبندی دوطرفه استفاده شد. پس از راهاندازی، شبیهسازیهای میدان الکتریکی نشان داد که توزیع ولتاژ به طور جدی نامتعادل بود: قطع انتهای ولتاژ بالا ۷۴٪ ولتاژ را شامل میشد، قطع میانی ۱۹٪ و قطع انتهای ولتاژ پایین فقط ۷٪. علاوه بر این، شدت میدان الکتریکی حداکثر در نقاط اتصال فلزی به ۱۸kV/mm رسید، که بسیار بیشتر از آستانه ایمنی ≤3kV/mm بود. پس از شش ماه عملیات، صدای غیرعادی PD در قطعکننده انتهای ولتاژ بالا شناسایی شد. تأیید شد که پیکربندی طبقهبندی نامناسب باعث تمرکز میدان الکتریکی شده بود که اگر حل نشود، منجر به پیری عایق و شکست قطع میشد.
دی. بهینهسازی دقیق: بازسازی سیستم طبقهبندی با استفاده از شبیهسازی سهبعدی
با تمرکز بر بهینهسازی طبقهبندی و بهبود توزیع ولتاژ، و با در نظر گرفتن ویژگیهای ساختارهای دستگاههای خاموش، رویکرد سهگانهای شامل انتخاب پیکربندی، هماهنگی ظرفیت و همکاری ساختاری برای حل مسائل اصلی اتخاذ میشود:
-
بهینهسازی ساختار پیکربندی طبقهبندی: اولویت به پیکربندیهای خازن طبقهبندی استوانهای داده میشود که بهترین اثر طبقهبندی را دارند. این میتواند شدت میدان الکتریکی حداکثر در نقاط اتصال فلزی را به کمتر از ۳kV/mm کنترل کند، به طور موثر توزیع ولتاژ را بهبود بخشد و مطمئن شود که قطع انتهای ولتاژ بالا در محدوده معقولی باقی بماند.
-
هماهنگی دقیق ظرفیت طبقهبندی: با ترکیب مدلسازی شبیهسازی میدان الکتریکی سهبعدی برای سطوح مختلف ولتاژ (مثلاً ۱۲۶kV، ۲۵۲kV) و تعداد قطعها، ظرفیت طبقهبندی بهینه محاسبه میشود. این امر جلوگیری از تأثیر ظرفیت نامناسب بر بازیابی دی الکتریک قطعکننده را میسر میکند و تضمین میکند که یکنواختی توزیع ولتاژ در قطعها به بیش از ۹۰٪ بهبود یابد.
-
بهینهسازی همکاری ساختاری: میلههای هادی داخلی و پوششهای محافظ قاطع بهینه میشوند تا ظرفیت خازنی جانبی به زمین کاهش یابد و توزیع ولتاژ بیشتر بهبود یابد. قطعکنندهها از تماسهای آلیاژی مس-کروم (CuCr) استفاده میکنند تا عملکرد خاموشکننده قوس الکتریکی را بهبود بخشند که در هماهنگی با پیکربندی طبقهبندی، قطع مطمئن را در مقابل تأثیر جریان کوتاه تضمین میکند.
سی. تأیید اثربخشی: دوگانهسازی در تعادل ولتاژ و ایمنی میدان الکتریکی
اجرای این طرح به طور مؤثر مشکلات پیکربندی طبقهبندی غیرمنطقی و توزیع نامتعادل ولتاژ را حل میکند و PD ناشی از تمرکز میدان الکتریکی را حذف میکند. بر اساس تجربیات عملی بازسازی، توزیع ولتاژ در قطعها پس از بهینهسازی متعادل میماند، شدت میدان الکتریکی در نقاط اتصال فلزی به استانداردهای ایمنی میرسد و پدیدههای PD رخ نمیدهد. قابلیت قطع و قابلیت عایقسازی تجهیزات به طور قابل توجهی بهبود مییابد و عمر مفید آن به طور مؤثر افزایش مییابد.
