Proposta Técnica: Solução de Melhoria da Confiabilidade do TC Baseada em Isolamento Híbrido a Gás
Cenário de Aplicação: Regiões extremamente frias (ambiente de -40°C), projetos com requisitos ambientais rigorosos (por exemplo, estações de conexão à rede eólica nórdica)
Objetivo Principal: Aumentar a confiabilidade a longo prazo dos Transformadores de Corrente (TCs) dentro do Equipamento de Comutação Isolado a Gás (GIS) ao mesmo tempo em que atende aos requisitos ambientais de baixa emissão de carbono.
I. Otimização do Meio de Isolamento: Tecnologia de Gás Híbrido SF₆/N₂
- Parâmetro - Design da Solução
- Razão de Gás: Mistura de SF₆ (80%) + N₂ (20%)
- Força de Isolamento: A 20°C & 0,5MPa, força de isolamento >85% do SF₆ puro
- Desempenho Ambiental: PEP (Potencial de Aquecimento Global) reduzido em 70%, diminuindo significativamente o impacto dos gases de efeito estufa
- Adequação a Baixas Temperaturas: Ponto de liquefação do gás híbrido ≤ -60°C, garantindo nenhum risco de liquefação a -40°C em ambientes extremamente frios
II. Design de Blindagem Anti-Disparo Parcial
- Inovação Estrutural:
- Fundição de Resina Epóxi:
- Bobinas de TC fabricadas usando processo de fundição a vácuo, taxa de preenchimento de resina epóxi >99,9%, eliminando cavidades internas.
- Malha de Blindagem Metálica de Equipotencial:
- Adicionada malha de cobre galvanizada na camada externa do corpo de fundição, mantida em equipotencial com o condutor primário do TC.
- Elimina a distorção do campo elétrico superficial e suprime o disparo parcial.
- Validação de Desempenho:
- Nível de DP (Disparo Parcial) <5 pC (segundo a norma IEC 60270)
- Aprovado no teste de ciclagem térmica a -40°C, sem risco de rachaduras no isolamento.
III. Sistema de Controle de Aquecimento Dinâmico
- Arquitetura de Controle Inteligente:
Camada de Sensores → Camada de Controle → Camada de Execução
Sensores de Temperatura PT100 → Sistema de Monitoramento do GIS → Módulo de Controle de Velocidade dos Ventiladores - Implementação de Funções:
- Monitoramento em Tempo Real: Sondas PT100 embutidas (±1°C de precisão) localizam as temperaturas quentes dos TCs.
- Resfriamento Ativo: Ativa automaticamente os ventiladores do GIS quando o aumento de temperatura excede o limite (por exemplo, ΔT >40K).
- Otimização de Eficiência Energética: Potência dos ventiladores ajustada dinamicamente com base na demanda, reduzindo o desperdício de energia.
IV. Comparação de Vantagens Técnicas Chaves
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Indicador |
TC Tradicional de SF₆ |
Esta Solução: TC de Gás Híbrido |
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Vida Útil do Isolamento |
25~30 anos |
>40 anos |
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Valor de PEP |
100% (SF₆=23.900) |
Reduzido em 70% |
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Confiabilidade em Baixas Temperaturas |
Propenso a liquefação a -30°C |
Operação estável a -40°C |
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Controle de Disparo Parcial |
10~20 pC |
<5 pC |
V. Validação de Adaptabilidade ao Cenário
- Cenário de Energia Eólica em Regiões Extremamente Frias (Nórdicas):
- Aprovado no teste de partida a frio a -40°C /72h; erro de razão do TC ≤ ±0,2%.
- Curva de Pressão-Temperatura otimizada para o gás híbrido evita queda excessiva de pressão em temperaturas baixas.
- Conformidade Ambiental:
- Atende às restrições do Regulamento EU F-gas (No.517/2014) sobre o uso de SF₆.
- Pegada de carbono ao longo do ciclo de vida reduzida em 52% (conforme a norma ISO 14067).
