Өндөр хүчдэлийн тоноглолыг найдвартай болгодог нь юу вэ?

Үндсэн загварчлалын зарчим болон үйлдвэрлэлийн чанар

Өндөр хүчдэлийн таслуурын инженерийн стандарт, бүрэлдэхүүн хэсгийн чанар

Өндөр хүчдэлийн түлхүүрийн найдвартай ажиллах чадвар нь бид бүгд сайн мэддэг, IEC 62271 болон IEEE C37 зэрэг олон улсын инженерийн стандартуудыг дагаж мөрдөхөд шууд хамааралтай. Үнэндээ хэлбэл, өндөр чанартай компонентуудыг ашиглах нь ихэвчлэн ялгааг бүтээдэг. Жишээлбэл, ойролцоогоор 40 кА-ийн салгалтын чадалтай хоосон зай дахь нумыг устгагч, эсвэл 50 микроом-оос доош эсэргүүцэлтэй мөнгөний давхаргаар бүрсэн холбогчид, мөн 95% цэвэр корундын (alumina) изоляторууд нь хямд, чанар муутай орлох бодисуудаас илүү сайн ажилладаг. Тоон өгөгдлүүд үүнийг баталдаг. 2019 онд CIGRE-ийн явуулсан гэмтлийн шинжилгээний дүнг харвал маш анхаарал татахуйц зүйл гарч ирсэн - бүх түлхүүрийн үйлдвэрийн 50%-иас дээш (62%) гажиг нь стандартыг хангахааргүй хэсгүүдээс үүдэлтэй байсан. Түүнээс ч муу нь, аюултай нумны цацрагийн бараг гуравны нэг нь стандартыг хангахааргүй гүйдлийн хувиргууртай холбоотой байсан. Иймээс чанартай материалд хөрөнгө оруулах нь зөвхөн сайн дадлын асуудал биш, аюулгүй байдал, ажиллагааны үзүүлэлтэнд бараг л үндсэн шаардлага болдог.

Дулааны бүрэлдэхүүн хэсгийн бүтэн байдлыг хадгалах, дулаан зохицуулахад шаардлагатай чухал материал

Сайн дулааны тусгаарлалт нь SF6 хий шиг -30 градусаас эхлээд 40 градус Цельсийн хооронд температурт сайн ажилладаг чанартай диэлектрик материалаас ихэвчлэн хамаардаг. Мөн циклоалифатик эпоксид смолууд эдгээр бодисууд 135 градусаас дээш температурт өртсөн ч бүтцийн бүрэн байдлыг хадгалж, цахилгааны гэмтлийг үр дүнтэй саатуулдаг тул чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр шинж чанараараа онцлог шунт холболтууд дээрх дулааны илүүдлийг зохицуулахад нэг метр кельвинд таван ватт болон түүнээс дээш дулаан дамжуулах чадал бүхий дулааны интерфэйс материалын үнэн хэрэг ялгаа гаргадаг. Мөн таван жилийн өмнө NEMA-аас хийсэн судалгаагаар элс тэргүүлэх хэсэгт явуулсан туршилтаас харахад гидрофобик шилзний давхаргууд чийгийн нэвтрэлтийг багасган гэмтэл гарах магадлалыг дөрвөн хувиар бууруулдаг байна.

Хамгаалалтын загварчлал дахь давхардлын болон системийн тэсвэрт чадал

Өнөөгийн цахилгаан тоноглолын байгууламж нь ихэвчлэн хоёр хэсэгтэй автомат таслагч болон N+1 шугамын байгууламжийг ашигладаг бөгөөд цахилгаанын гэмтлийг зөвхөн гурван циклд хязгаарлахад тусалдаг. EPRI-ийн 2023 оны сүүлд явуулсан судалгаагаар 145 киловольтын системд хослуулсан хурдан үйлчлэх релеийг суурилуулах нь дараалсан гэмтлийг 84 хувиар бууруулдаг байна. IEC 61850 стандартад нийцсэн дэд станцын тоноглолд одоогоор бүсийн сонгомол хооронд холбох (ZSI) хөтөлбөрүүдийг заавал хэрэгжүүлэх шаардлага гарч байна. Эдгээр системүүдийн координацийн хоцрогдол үйл ажиллагааны үед гэмтлийн янз бүрийн төрлөөс ялгахын тулд 12 миллисекундээс илүүгүй байх ёстой.

Туршлагын жишээ: Доогуур чанарын үйлдвэрлэлийн аргачлалаас үүдэлтэй гэмтэл

2020 онд 245 кВ-ийн GIS-д томоохон асуудал гарчээ. Учир нь таг хийлттэй хэсэгт зэвэрдэггүй ган биш, цайрт гайкаар солих ёстой байсан ч ийм болсон. Үүний дараа сульфиджилэлтийн коррозоор дамжуулагч зам үүссэн бөгөөд эцэст нь фаз ба газардуулалтын хооронд гэмтэл үүсгэсэн. Хамгаалалтын стандарт EN 50181-ийн дагуу эпоксидой зайн хэмжээ хамгийн ихдээ 0.3 мм байх ёстой байсан ч шалгахад 0.8 мм олдсон байна. Ponemon Institute-ийн 2022 оны мэдээллээр ингэснээр зүйл бүрийг солихад ойролцоогоор 740,000 ам.доллар зарцуулсан бөгөөд цахилгааны сүлжээ 14 цагийн турш зогссон. Энэ нь жижиг үйлдвэрлэлийн алдаа ч гэсэн санхүүгийн болон үйл ажиллагааны хувьд хүндээрхий нөлөө үзүүлж болохыг харуулж байна.

GIS vs. AIS: найдвартай байдал, ажиллагааг харьцуулах

Орчны стрессын нөхцөлд хийгээр тусгаарлагдсан (GIS) болон агаараар тусгаарлагдсан (AIS) таслагчийн найдвартай байдал

Газар хийн тоноглол (GIS) нь ердийн агаарын дамжуулагч тоноглол (AIS) - ийнхаас гадаад орчны хүнд нөхцөлд илүү сайн ажилладаг. Энэ нь SF6 хийгээр бүрэн таглаагдсан байдагтаа шалтгаална. Энэ дизайн нь чийгийг орохоос сэргийлж, цэвдэг хуримтлагдахаас сэргийлж, амьтад залхуулж болохгүй байдалд оруулдаг. Эдгээр бүгд AIS системд түгээмэл тохиолддог асуудлууд юм. Бодит ажиллагааны тоон мэдээллийг харвал далайн эрэг дээрх давс ихтэй агаарт цахилгаан тоноглолд маш хортой нөхцөлд л GIS нь 99.9% итгэл үнэмшилтэй ажиллаж байна. Харин бохирдол ихтэй, үйлдвэрлэл ихтэй бүс нутгийн AIS-той харьцуулахад ойролцоогоор 30% - иар илүү их асуудалтай байдаг. Ийм учраас одоо үед олон компани уг систем рүү шилжих нь мэдээж.

GIS системд дамжуулах чанар ба шалгалтын аргачлал

SF6 хий нь агаарын цахилгаан тусгаарлах чадвараас гурвалсан илүү бөгөөд шигшүүрт, өндөр найдвартай тусгаарлалтанд тохиромжтой. Жилийн турш хийн хроматографи нь чийгийг 200 ppm-с доош байлгах болон хэсэгчилсэн цахилгаан салаалтыг тасралтгүй хянах замаар тусгаарлалтын дутагдалыг эрт илрүүлэх боломжийг олгоно. Эдгээр арга хэмжээнүүд нь хяналтгүй системүүдтэй харьцуулахад тусгаарлалтын гэмтлийг 80%-иар бууруулдаг.

AIS суурилуулалтын дулааны ажиллагаа ба хэт халалтын эрсдэл

Орчны температур 40°C-с хэтэрвэл эсвэл агааржуулалт хангалтгүй үед AIS төхөөрөмжүүд хэт халалтанд өртөмхтэй. Гадаа байрлах AIS суурилуулалтын 23%-д шугамын зангилууд дээрх халуун цэгийг инфра улаан туяаны шалгалтаар илрүүлдэг бөгөөд ихэвчлэн төлөвлөгөөгүй зогсолтод хүргэдэг. Үүнийг бууруулах арга бол хүчирхийлж агааржуулах, дулааны үр ашгийг хадгалахын тулд улиралд нэг удаа цэвэрлэх юм.

Дэлхийн хандлага: Хот ба зай хязгаарлагдмал хэрэглээнд GIS-ийн хэрэглээ өсөж байна

GIS-ийн хэрэглээ нь AIS шаарддаг зайны зөвхөн 10–30%-ийг эзлэх бага хэмжээтэй байдлаас болон жил ирэх тутамд хот суурин газруудад 15% өсөж байна. Хотууд метроны цахилгаан хангамж, өндөр барилгуудад GIS-ийг байршуулж, зай хэмнэх, ажиллагааны найдвартай байдлыг хангаж, анхны илүү өндөр хөрөнгө оруулалтыг оправдан болгодог.

Урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ болон байдал хяналтын стратеги

Засвар үйлчилгээний хуваарь зохицуулах, механик износийг сэргийлэх ажлын онцгой аргачлал

Идэвхтэй засвар үйлчилгээ нь урвал үзүүлэх арга замаас харьцуулахад цахилгаан тоног төхөөрөмжийн механик износийг 62%-иар бууруулдаг (Machinery Lubrication, 2024). Санал болгож буй аргуудад хагас жилд нэг удаа таслагчийн механизмийг тослох, жилд нэг удаа салгагчийн холболтын эсэргүүцлийг шалгах, мөн 8000 үйлдэлдээ тус бүр нарийвчлан шинжилгээ хийж муруйдсан механизмд илрэх ядархийллийг урьдчилан тодорхойлох орно.

Томоохон гэмтэл гарахаас урьдчилан сэргийлэх идэвхтэй шалгалт

Термографийн судалгааг цахилгаан дамжуулах чадвар алдагдсаныг илрүүлэхтэй хослуулснаар 72кВ-аас дээш хүчдэлтэй тоноглолын изоляциас үүдэлтэй гэмтлийн 83%-ийг урьдчилан сэргийлж болно. Роботжуулсан шалгалтын платформ ашигладаг төхөөрөмжүүд эрт үедээ илрэх коррозийг илрүүлснээр критик элэгдэл үүсэхээс өмнө 99.97% ашиглалтын байдалд хүрдэг бөгөөд үүнийг 2024 оны Сүлжээний найдвартай ажиллагааны тайлан .

Гэмтэл илрүүлэх үеийн сенсор ба бодит цагийн хяналтыг ашиглах

Нэгтгэсэн сенсорын сүлжээ нийт 14 чухал параметрийг бодит цагт хянах боломжийг олгодог:

Машин сургалтын алгоритмууд энэ өгөгдлийг шинжилж, дутагдалуудын 79%-ийг 48 цагаас илүү урьдчилан тодорхойлж, цагт нь буслах боломжийг олгодог.

Урьдчилан сэргийлэх засварын үед дулааны зураглал ба тасралтгүй хяналт

0.1°C мэдрэг чадал бүхий инфра улаан туяаны камер нь ижилсэн материалтай холболтуудын хэт халах үзэгдлийг гарын авлагаар шалгах аргаас 22 дахин хурдан илрүүлдэг. Тасралтгүй дулааны профилирование нь далайн эргийн бүс нутгуудад нуман цахилгааны гэнэт гарах явдлыг 41%-иар бууруулдаг бөгөөд энд давсны бохирдол нь исэлдэлтийг хурдасгадаг (Plant Engineering, 2023).

Урьдчилан туршилт хийх болон Дижитал Хувинхай технологиоос гарах өгөгдөлд суурилсан ойлголтууд

Дижитал хувинхай нь 18,000-аас дээш үйл ажиллагааны нөхцлийг имитаци хийж, засварын завсрыг 94% нарийвчлалтайгаар тохируулдаг. 2023 оны Springer судалгаанд физик цахилгаан тоноглолыг виртуаль загваруудтай синхрончлох нь цоожингоны элэгдлийн хурдыг нарийвчлан урьдчилан таамаглах замаар хоосон зайг хаагчийн амьдралыг есөн жилээр сунгасан байна.

Орчны бэрхшээлүүд ба асуудлыг бууруулах арга хэмжээнүүд

Өндөр хүчдэлийн тоноглолын ажиллагаа орчны нөхцөлд маш мэдрэг байдаг. Хэт их чийгшилт нь дамжуулагчийг идэвхжүүлэх бол, 35°C-с (IEEE 2023) давах температурын хэлбэлзэл нь тусгаарлагчийн цоорхойжих хурдыг нэмэгдүүлдэг. Үйлдвэрийн тоос нь агаарын зайны диелектрик бат бэхийг 12–18%-иар (EPRI 2022) бууруулж, цахилгаан салхины үүсэх магадлалыг нэмэгдүүлдэг.

Чийгшилтийн, температурын хэлбэлзлийн болон бохирдлын ажиллагаанд үзүүлэх нөлөө

Далайн шороонд уур амьсгалтай орчинд таслагчийн холболтууд удирдамжит орчноос гурван дахин хурдан элэгдэж, таван жилд 5–7 дотор эпоксидын хаалтууд трещин үүсгэдэг—тэдний 15 жилийн дизайны амьдралын хагасаас бага байдаг. Харин элсэн цөлөнд давтан дулааны цикл нь 5–7 жилийн дотор эпоксидын хаалтууд трещин үүсгэдэг—тэдний 15 жилийн дизайн наснаас хагасаас бага байдаг.

Хүнд ажиллагааны орчинд найдвартай ажиллагааг сайжруулах арга замууд

Орчны стресстэй тэмцэхийн тулд одоо үйлчлэгчид дараахь зүйлсийг ашиглаж байна:

• Чийгшилтэнд 95% тэсвэртэй силикон бүрхүүлтэй бушингууд
• ±2°C температурын тогтвортой байдлыг хангах идэвхтэй конденсаци барьж буй систем
• Роботын цэвэрлэх горим нь хэсгийн бохирдлын 99,6%-ийг арилгадаг

Эдгээр арга хэмжээнүүд нь сүлжээний ирмэгт байршуулсан тоноглолын цаг агаарын хүчин зүйлд орох гэмтлийг 37%-иар бууруулдаг (2024 оны Сүлжээний Тэсвэрт чадварын Тайлан). Сүүлийн үеийн зохицуулах хяналтын шинэчлэлтүүд чухал инфраструктурын хувьд бодит цагт орчны мониторингийг шаардаж байна.

Мэдээлэл дамжуулах мэдээллийн системд зориулсан хамгаалалттай хаалтууд ба агаарын горимын удирдлага

Дэвшилтэт хаалтууд илүү нарийн орчны хамгаалалт санал болгодог:

Сингапурын Марина Сауз дэд станц нь 2019 оноос хойш кабелын төгсгөлүүдэд чийгийг бүрэн арилгахын тулд азотоор цэвэрлэсэн камерийг ашигласнаар онцлох жишээ болсон.

Хамгаалалтын төхөөрөмжүүд болон системийн найдвартай байдлын интеграци

Өндөр хүчдэлийн таслагч төхөөрөмжид хэлхээний таслагч, реле, цахилгаан сарниулагчийн үүрэг

Итгэлтэй цахилгаан хамгаалалтын системийн үндсийг гурван үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг бүрдүүлдэг. Эхлээд, гэмтлийн гүйдлийг тэдэн дотор нь 30-50 миллисекундын дотор таслан, илү зөөлөн халалтаас сэргийлэх зориулалттай автомат таслагчид байдаг. Дараа нь релеүүд байдаг бөгөөд эвгүй бага хэмжээний хүчдэлийн тэнцвэрийн алдагдлыг ч мэдэрч, зарим тохиолдолд хэвийн түвшингээсээ 10%-иас дээш өөрчлөгдөхийг илрүүлж чаддаг. Эцэст нь, цахилгаан салаам, тоног төхөөрөмжийн шилжилтийн үед үүсэх маш их цахилгаан даралтын түр зуурын өсөлтийг шууд зам хөтлөх болон 100 киловольтоос дээш хүчдэлийг мэдрэг тоног төхөөрөмжөөс холдуулах зориулалттай цахилгаан даралтын уналтын хязгаарлагчид байдаг. Одоогоор ихэнх цахилгаан даралтын уналтын хязгаарлагчид цахилгаан даралтын далайцад хамгаалахын тулд IEC 60099-4 стандартыг хангасан байдаг. Эдгээр бүх төхөөрөмжүүд зөв ажиллавал цахилгааны гэмтлийг хязгаарлан, ажиллагааны ямар ч нөхцөлд цахилгааны торны тогтвортой байдлыг хангах баталгаат хамгаалалтын системийг бүрдүүлдэг.

Хамгаалалтын төхөөрөмж ба таслагчийн хугацааны уялдаа холбоо

Реле, таслагч болон хяналтын системүүдийн хооронд 100 мс-аас доошхи нэгэн зэрэг ажиллалт шаардагддаг. Инженерүүд сонгомол зохицуулгийг хангахын тулд ±2% нарийвчлалтайгаар тохируулсан цаг-гүйдлийн муруйг ашигладаг—зөвхөн доод түвшний төхөөрөмсүүд гэмтэх үед дээд түвшний төхөөрөмсүүдийг идэвхжүүлнэ. Хамаатай бус зохицуулга нь индустрийн суурилуулалтад (NFPA 70E-2024) цахилгаан нум гарах эрсдэлийг 22%-иар нэмэгдүүлдэг.

Хамгийн их ажиллагааны цагийг хангахын тулд олон давхар хамгаалалтын хүрээшийг хэрэгжүүлэх

Баталгаатай хамгаалалтын иерархид дараах зүйлс орно:

1. Үндсэн давхарга : Өндөр хурдны хоосон зайны цахилгаан таслагч (≥40 кА чадалтай)
2. Хоёрдогч давхарга : <5 мс-ийн дээж авах хурдтай цифров реле
3. Гуравдагч давхарга : Дундаж 25 кА-ийн гүйдэл шингээх чадал бүхий цахилгаан сарнилтын баригч
   Энэ олон давхаргатай арга нь цахилгаан энергийн масштабын хэрэглээнд цорын ганц давхаргатай системүүдтэй харьцуулахад төлөвлөгөөгүй зогсолтыг 89% бууруулдаг.

Хамгаалалт байх эдгээр нөхцөлд ч гэсэн цацрагийн алдагдалыг ойлгох

Дамжуулагчийн чанар муудаж диэлектрик бат бэхшил ≥35%-иар буурах, кибер-физик довтолгоо төхөөрөмжийн логикийг гэмтээх эсвэл зэрэгцээ олон цэгийн гэмтэл таслагчийн дахин тохируулах хугацааг даван гарах зэрэг хүнд нөхцөлд ч гэсэн сайн зохион байгуулсан системүүд ч гэсэн гэмтэж болно. Орчин үеийн суурилуулалтад жигд програм хангамж шинэчлэх, хугацаа хугацаагаар инфра улаан туяаны шалгалт хийх нь цацрагийн 73% потенциал эх үүсвэрийг арилгахад тусалдаг.

Түгээмэл асуултууд

Өндөр хүчдэлийн түлхүүр төхөөрөмжийн гол стандартууд юу вэ?

Өндөр хүчдэлийн түлхүүр төхөөрөмжийн гол стандартуудад IEC 62271 ба IEEE C37 багтдаг бөгөөд эдгээр нь бүрэлдэхүүн хэсгийн чанар, инженерийн бат бэхшилд анхаарлыг хандуулдаг.

Тусгаарлалтын бүрхэвчийн бүтэн байдлын тулд ямар материалууд чухал вэ?

SF6 хий, мөчлөгт алифатик эпоксид смолууд температурын тогтвортой байдал, диэлектрик бат бэхшилтэй байдлаараа тусгаарлалтын бүрхэвчийн бүтэн байдлын тулд маш чухал.

GIS нь AIS-тэй харьцуулахад найдвартай байдлаар хэрхэн харьцах вэ?

GIS нь SF6 хий агуулсан битүү таглаасан дизайнтайгаар чийгшилт болон бохирдлыг саатуулдаг тул орчны стресстэй үед илүү найдвартай ажилладаг.

Хатуу орчинд цахилгаан тоноглолын үзүүлэлтийг хэрхэн хадгалж байх вэ?

Үйлчлэгчид силикониар бүрсэн изолятор, идэвхтэй конденсацийн хяналтын систем, роботжуулсан цэвэрлэх горим ашиглан хатуу орчинд найдвартай ажиллагааг сайжруулах боломжтой.

Механик элэгдлийг урьдчилан сэргийлэх зарим арга замууд юу вэ?

Жилд хоёр удаа шингэлэх, жилдээ нэг удаа хүрэлцэх эсэргүүцлийг шалгах зэрэг урьдчилан сэргийлэх засвар үйлчилгээ нь механик элэгдлийг ихэд бууруулдаг.