Vipengele vya msingi vya faida za GIS katika mifumo ya umeme wa juu ya voltage?

Vipengele vya msingi vya faida za GIS katika mifumo ya umeme wa juu ya voltage?

Kituo cha kawaida cha umeme kilichopakwa kwa hewa (AIS) cha 220 kV kinachukua eneo la mita za mraba 5,000 hadi 8,000. Kituo cha umeme kilichopakwa kwa gesi (GIS) cha kile kipindi kile cha voltage kinachukua eneo la mita za mraba 500 hadi 1,200—hii ni upungufu wa eneo la asilimia 85 au zaidi. Nambari hiyo pekee inasimamia utekelezaji wa GIS katika miji, vituo vya baharini, mapango ya maji, na mahali popote gharama za ardhi au uko wa nafasi huzima uwezekano wa kutumia AIS. Lakini upungufu wa eneo ni faida iliyovonekana zaidi tu.

Kiwango cha Kupakwa: Kwa Nini SF₆ Inabadilisha Yote

Hewa katika shinikizo la anga lina nguvu ya kuzima ya karibu na 3 kV/mm. Sulfur hexafluoride (SF₆) katika shinikizo cha gauge ya 4–6 bar inafikia 25–30 kV/mm—karibu mara 8–10 zaidi. Hivyo ndilo sababu ya kipengele cha kuvunja umeme cha GIS cha 145 kV kufanana ndani ya kifaa cha kuhifadhi chenye kipenyo cha kifaa cha kujaza maji ya nyumbani, wakati kipengele cha kuvunja umeme cha AIS kinyume chake kinahitaji umbali wa kati ya mawimbi ya mita 1.5 na umbali wa kati ya mawimbi na ardhi ya mita 1.3.

Molekuli ya SF₆ ni isiyotamkwa kimakini, haionyeshi sumu, na inayosimama kwa joto hadi 500°C. Uwezo wake wa kuzima umeme ni karibu mara 100 kuliko hewa kwa sababu SF₆ huugua katika joto la umeme la juu ya 2,000 K kuunda viumbe vya kurejea vya kielektroniki vya kuchukua elektronu na kujikwamisha haraka baada ya sifuri ya sasa, ikiruhusu kuvunja mikondo ya kushindwa inayozidi 63 kA katika mzunguko wa 2–3. Gesi hii huendelea kujisaidia baada ya kila kuvunja—tofauti na mafuta, ambayo huunda kaboni na inahitaji kubadilishwa baada ya idadi fulani ya kuvunja kwa kushindwa.

Ushindani wa mazingira kuhusu SF₆ ni uwezekano wake wa kusababisha joto la dunia, ambalo ni mara 23,500 ya CO₂ katika muda wa miaka 100. Uundaji wa GIS wa kisasa unatumia vituo vya gesi vilivyofungwa kwa maisha, na kiwango cha kushuka chini ya 0.1% kwa mwaka kwa kila kituo—chini sana ya kipimo cha juu cha 0.5% kama kilichotolewa katika IEC 62271-203. Vifaa vya kufuatilia densiti vimeunganishwa ili yareporti shinikizo la gesi kwa wakati wa kweli kupitia ufumbuzi wa SCADA, na kutoa taarifa kwa wafanyikazi kuhusu mtiruko wowote wa kushuka kabla ya kufikia kipimo cha taarifa ya hatari.

Mizani ya Kudumisha na Gharama ya Maisha

AIS inahitaji usafi wa kila wakati wa uso wa vinyozi, hasa katika mazingira ya pwani, viwanda, au jangwa ambapo chumvi, maji ya kuzunguka, au mchanga hujaza na kupunguza umbali wa kuzunguka na kuongeza hatari ya kuvuruga. Mifumo ya GIS ya busbar na vifungo vimefungwa kabisa—hakuna uchafuzi unaoweza kufikia uso la uvinyozi. Hii inaongeza muda wa usafi kutoka kwa kila mwaka kwa AIS hadi kwa miaka 5–10 kwa GIS, kulingana na idadi ya shughuli za kisasa zilizofanyika na vifungo na vifungo vya kujitenga.

Ulinganisho wa gharama za maisha ya GIS na AIS unabadilika kulingana na kiwango cha voltage na eneo. Katika eneo la mji kwa voltage ya 72.5 kV mpaka 145 kV, GIS inafikia uhakika wa gharama sawa na AIS ndani ya miaka 8–12 wakati gharama za ardhi, kazi za ujenzi, na malipo ya wafanyakazi wa usafi yamejumuishwa. Katika voltage ya 245 kV na juu, uvutio wa ardhi pekee mara nyingi hufanya GIS kuwa chaguo cha gharama ya kwanza chini katika matumizi ya kitongoji cha mji ambapo bei ya ardhi inapita dola 500 kwa mita za mraba.

Ujenzi wa vitengo na utajiri wa kifactory

GIS inatozwa kama vikundi vilivyoundwa na kuchunguzwa katika uzinduzi. Vikundi vyote vya 145 kV vya mstari wa pili na kipengele cha kuvunja moja—pamoja na kivunja kisurubu, vifungo viwili vya kuvunja, kifungo moja cha kusambaza, vifungo vya kupima sasa, na vifungo vya kupima utaratibu—hutumika kwa vituo 2–3 vya usafirishaji na hujengwa upande wa mahali kwa kuunganisha sehemu za gesi ya SF₆ zenye mabanda na vifungo vya kuchanganya kabeli za udhibiti vinavyowekwa kwa kuvuta. Kazi za ujenzi upande wa mahali zinajumuisha ubao wa moshi ulio sawa na mtandao wa kusambaza; hakuna muundo wa chuma wa msingi, hakuna vifungo vya uvunja, na hakuna mfumo wa mstari wa juu.

Ujaribisho wa kiufundi wa sehemu kamili ya kazi—pamoja na ujaribisho wa kushinda voltaji ya juu, ujumlisho wa uvutaji wa sehemu chini ya 5 pC (picocoulombs) kulingana na IEC 62271-203, na ujaribisho wa uwezo wa kushinda mafuta—unapunguza hatari za kuanzisha kwa mahali ambazo zinachukua asilimia 30–40 ya muda wa kukoma kwa miradi ya AIS. Sehemu ya GIS ambayo inapita ujaribisho wa uvutaji wa sehemu katika kiufundi kwa chini ya 2 pC mara nyingi huonesha viwango vya PD visivyotambulika baada ya kuwekwa, ikiwa vitendo vya kushughulikia gesi kwenye mahali vinatumika kwa usahihi.

Mfano: Kituo cha Nishati cha Jiji Kinaingia Chini ya Jengo la Biashara

Ushirika wa umeme unaosaidia eneo la mji wenye wakazi 12,000 kwa kilometa ya mraba ulihitaji kituo kipya cha umeme cha 220/66 kV ndani ya kitongojio cha mji. Mahali pekee pa kupatikana palikuwa chumba cha chini cha tambarare ya biashara yenye matumizi mengi ambayo ilikuwa inajengwa. Kituo cha kawaida cha AIS kingahitaji eneo la mita za mraba 6,000—zaidi ya mara tatu ya eneo la chumba cha chini lililopatikana. Suluhisho la GIS ya 220 kV, lilivyowekwa kama mfumo wa mistari mbili na vifungu vya kujitoa vinne (8) na vifungu vya transforma mbili (2), vilifanana na eneo la mita za mraba 800 pamoja na transforma zote za umeme, chumba cha udhibiti, na mifumo ya kusaidia. Vifaa vya GIS, vilivyotolewa na mtengenezaji wa vifaa vya umeme vya kujumuisha, vilifanywa majaribio katika fabrika kwa vifungu vitano (6) na vilisakinishwa kwa wiki 14—muda usiowezekana kwa ujenzi wa AIS.

Maswali Yanayoulizwa Marahaba

Je, GIS inafaa kwa usakinisho nje ya nyumba?

Ndiyo. Vitambaa vya GIS za nje vimefungwa kwa kutumia vitambaa vya udhibiti vilivyopimwa kwa IP65 na vitambaa vya chuma cha aluminium vilivyolindwa dhidi ya uvunjaji. GIS za nje huzima hitaji la jengo, kuhakikisha pungufu ya gharama za ujenzi, na ni kawaida katika aina ya 72.5–145 kV.

Jinsi gasi ya SF₆ inavyotendelezwa wakati wa usimamizi?

Usimamizi unaohusisha kufungua sehemu ya gasi unatumia magari ya kurejesha gasi ambayo huondoa SF₆ kwenye silinda za uhifadhi, kuyafiltru ili kuondoa bidhaa za uvunjaji, na kuyarejesha tena kwenye sehemu baada ya usimamizi. Hakuna SF₆ inayotolewa kwenye anga katika mchakato wa usimamizi uliofanywa vizuri.

Ni nini kinachotokea ikiwa kuna mapafu ya SF₆?

Kipimo cha densiti ya bayu kinaweza kusababisha alama ya shinikizo la chini wakati wa kipimo cha kwanza, kwa kawaida ni 90% ya densiti ya kujazwa iliyowekwa. Katika 85%, kufunga kinalesha uwezo wa kufanya kazi ya kifungo cha mzunguko au kifungo cha kugawanya ili kuepuka kufanya kazi chini ya ufunuo ulioharibika. Wafanyikazi wanatuma kwa mahali palipo mapafu na kuyarekebisha kabla ya kufikia kipimo cha kufunga.

Je GIS inaweza kukuwa kubwa zaidi baada ya uwekaji wa awali?

Ndiyo. Uundaji wa sehemu za kujumuisha unaruhusu kuongeza sehemu mpya za kujumuisha karibu na bar ya busbar iliyopo, pamoja na sehemu za bar ya busbar za kuongeza zinazopandwa wakati wa mgogoro uliopangwa. Mipangilio ya milango ya kuongeza kwa baadaye mara nyingi huamriwa katika mradi wa awali ili kufanya kuongeza kwa baadaye iwe rahisi.

GIS inalingana vipi na AIS kwa uwezo wa kushinda vishindo?

GIS inafanya kazi vizuri zaidi kwa sababu ya kituo cha kuzunguka chake kwa chini—jumla ya uundaji huu una urefu wa chini ya mita 3—ambacho unafanya kushindwa kwa kutokuwa na ustawi zaidi kuliko insulator za AIS ambazo zinaweza kufikia mita 5–6. GIS ni kawaida katika eneo la vishindo ambapo AIS ingetahitaji ubunifu wa msingi wa ghali sana.

Wapi substation ya GIS kamili inaweza kupatikana?

Watoa wa vifaa vya umeme vya muundo wa moja, wanaotoa vitu vyote vya substation—transformer, switchgear, ulinzi, na SCADA—hutoa suluhisho la GIS ya kujitawala. Kampuni kama vile Liaoning Sinotech Group hutoa GIS kutoka kwa 72.5 kV hadi 245 kV kama sehemu ya mstari wa bidhaa zao za substation.