Pa fesurau i amddiffyn rhag taro trym yw ffitio gorffennol trydanu sengl yn y gorau?

Deall Peryglon Taro’r Drychau ar Gyseineddau Trawsnewidydd Sengl

Sut mae fflachod taro’r drychau yn ysgwyddo systemau trawsnewidydd sengl

Pan mae taro’r drychau yn taro gerllaw llinellau dosbarthu pŵer, mae hyn yn aml yn creu chwyrddau voltedd sy sudden a all gyrraedd dros 300 cilovolt ar gyfer trawsnewidyddion nad ydyn nhw'n cael eu hamddiffyn yn addas. Beth sy'n digwydd nesaf yw'r peth sydd yn pryderus i systemau trydanol. Mae'r fflachod pŵer hyn yn teithio trwy'r omsynnau trawsnewidydd ac yn creu mannoedd poeth. Yn ôl safonau IEEE o 2021, mae pob cynydd o 10 gradd Celsius yn y tymheredd yn torri'r gallu preswyl ynni trydanol y papur inswleiddio gan amcangyfrifol 60 i 80 y cant. Nid dim ond unwaith mae'r niwed tymhereddol hwn yn digwydd. Mae'r stres tymhereddol yng Nghymru'n gyflymach yn y fath yn cyflymu'r hanner oed y papur inswleiddio, gan wneud trawsnewidyddion yn fwy tebygol o lwytho'n llwyr yn y dyfodol.

Moddion methiant cyffredin mewn trawsnewidyddion sengl annhegredig

Yn dilyn methiadau anadferadwy yn y taraniaethau yn arwain at dri phrif fath methiant:

1. Torrwyd y seiliol rhwng troadau , sy'n cyfrif am 47% o fethiadau sydd mewn perthnaset â thonnau
2. Tonnau trawsnewidydd sy'n darogi methiadau rhwng y ffas a'r tir
3. Cyffredinolrwydd y craig , sy'n cyflwyno tannau a gall achosi amddiffynfeydd i weithredu'n anghywir

Mae data'r diwydiant yn dangos bod 68% o drafodion a gafodd eu hanafu rhaid eu haildrewtho'n gyflawn yn hytrach na pherfformio arglwyddiadau lleol, gan ychwanegu ar y methdal a'r costau.

Tebygolrwydd ystadegol o dorroddau tonnau ger trefniadau dosbarthu

Yn rhanbarthau â mwy na 20 diwrnod o stormoedd blyg yn flynyddol, mae trosfyrddwyr dosbarthu yn wynebu cyfradd o fethiadau o 23% uwch oherwydd gwaith trydan. Mae dadansoddiad o 15,000 ased o ddefnyddiau yn dangos gwahaniaethau sylweddol yn ôl lleoliad:

Lleoliad	Tebygolrwydd Adrannol y Taro	Cyfartaledd Cost Adfer
Gorsafoedd Isafred Trefol	1:250	$18,000
Safleoedd Buan Tuedd	1:85	$42,000

(Data'r Corfforaeth Trydanol Gredadwy Gogledd America 2023)

Mae'r canfyddiadau hyn yn datguddio'r angen am strategaethau diogelu oherwydd gwaith trydan sydd wedi'u cysoni ar gyfer sganau trosfyrddwr sengl, yn enwedig yn amgylcheddion o uchel allared.

Egwyddorion Dylunio Craffter ar gyfer Diogelu rhag Terynnoedd Sengl

Pam Nid Osgorddiad Rhag Terynnoedd Safonol yn Digon ar gyfer Trawsnewidyddion Sengl

Mae terynnod cyffredinol a gynlluniwyd ar gyfer rhwydweithiau lluosog trawsnewidydd yn aml yn gweithredu'n wael mewn gosodiadau trawsnewidydd sengl oherwydd cyfyngiadau allweddol:

1. Bregusgau ar wahaniaethu : Heb gyfres o gyffredinol i ddos o fewn ynni teryn, mae'r pwysau'n canolbwyntio ar uned sengl
2. Cyfyngiadau thermol : Nid oes gan derynnod o'r shiwâr ddigon o gawystedd i reoli gweithredu thermol ailadroddus neu hyd yn oed yn y gosodiadau ar wahân
3. Anghydfod o fewn ynni : Mae dyfeisiau rhagwiriwyd yn aml yn methu cyd-fynd â Lefelau Insiwleiddio Sylfaenol (BIL) sy'n benodol i'r system, gan gynyddu'r risg o dros-ynnau

Mae'r camau hyn yn amharu ar ddibyniaeth y diogelwch a'n cynyddu'r angen am ddefnydd hirdymor.

Meini Prawf Ar gyfer Diogelu Penodol y Trawsffurfiwr Effeithiol

Mae diogelu tânffurfiwr sengl yn ddigon cryf i ddod o hyd i bedwar meini prawf sydd yn dibynnu ar ei gilydd:

Ffactor Dylunio	Trothwy Gweithredol	Cyfres Olygolion
Seftateg Ddynamig	≥ 40 kA cyrrent tânffurfiwr	Holltiad Mecanyddol
Cyfleustodau Thermol	4.2 kJ/kV hyneddwedd ynoeddi	Oesrwydd ynnillo
Amser ymateb	< 25 namosecwnd	Amlsgiwrthiant
Ymyrdded Cydlyniad	15-20% uwchben BIL	Methodd amddiffiant cysgodol

Mae gosodiadau sy'n cydymffurfio â'r meini prawf hyn yn cyrraedd lleihiant o 73% mewn methoddion anhrefnus o danfol o gymhar â datrysiadau cyffredinol (Llyfr Cynnig Amddiffiant 2022).

Cydlyniad Insiliad a Graddio Tensiwn yn Dyluniad Arrester

Mae dyluniad arrester effeithiol yn gofyn am gydymffurfio uniongyrchus â BIL y trawsnewidydd tra'n cadw ymyrdded amddiffiant o 15–20%. Mae hyn yn atal y ddau danamddiffiant —ble mae'r tensiwn wedi'i adennu yn fwy na'r safonau insiliad—a urdroddi , sy'n arwain at oedreiddio'r atalwr yn gynnar oherwydd gweithgarwch gwasgaru'r clampio yn excesif.

Mae systemau modern yn cynwys cylchoedd graddio sydd â chymyddeddau nad ydynt yn linol sy'n ymateb yn ddynamig at groeswch y donlifogydd, y lleithder amgylchynol, a'r stres gwresol cronnus o fyrraethau blaenorol. Mae'r cydlyniad addasadwy hwn yn sicrhau bod 94% o egni'r fyrraeth yn cael ei ddiflannu cyn cyrraedd ardaloedd ywstru meysenol, gan wella hyblygrwydd o hyd.

Lleoliad a Maint Mwyafol y Tatalwyr Fyrraeth ar gyfer Trawsffurfiwyr Sengl

Y pellter argymhellt rhwng y tatalwr a therminau'r trawsffurfiwr

Mae'r canllawiau yn awgrymu gosod gwrthsefyllt symudiadau dim mwy na thair troedfedd (tua 0.9 metr) i ffwrdd o'r terfynellau ar drawsffurmiadau sengl. Mae cadw nhw mor agos â hyn yn helpu i leihau'r annogfa sy'n gallu arafu tithau ymateb, yn ogystal â lleihau'r rhyliad trydanol anhysbaid gyda'r gwifrau ag sydd gerllaw. Mae'r sefyllfa yn ychydig yn wahanol ar gyfer gosodiadau â voltedd uwach fel y rhai sy'n gweithio ar lefelau 15 kV ble mae'r gwneuthurwyr yn aml yn gosod terfyn uchaf ar hyd y sylfaen o tua wyth troedfedd (2.4 metr). Os yw amgylchiadau'n gorfodi cyswysiadau hyrach, sicrhewch fod y gynhwyswyr hyn yn rhugl ynghau a'u cadw ar wahân i unrhyw gylchoedd nad oes gynllun amddiffyn rhag symudiadau arnynt. Mae'r rhagofyn hwn yn atal y trowch symudol annhebygol rhag amharu ar y weithdy ar y llawr isaf.

Effaith hyd y sylfaen ar berfformiad amddiffyn rhag symudiadau

Ychwanegu un troedfan ar ychwanegol i hyd y sylfaen yn codi'r ymyllogrwydd rhywle rhwng 18 a 22% yn ôl y canllawiau IEEE o 2023 ar amddiffyn rhag taraniaeth, sy'n golygu bod y galluoedd amddiffyn yn dechrau gostwng yn gyflym iawn. Wrth edrych ar ddata byd go iawn, mae arrestwyr sydd wedi'u gosod â sylfeini o oddeutu deg troed yn gadael traws 34% mwy o boltedd wedi'i chadw o'i gymharu â'u gosod yn briodol ger y rhai maen nhw'n cael eu gosod i amddiffyn. Rydym yn gweld y effaith hon yn enwedig yn glir yn y sefyllfaoedd sydd â'r taraniaethau cyflym hynny o fewn 1.2/50 o donfeddi micro, gweithrediadau mawr o newid sy'n anfon pŵer yn taro trwy'r systemau, a llifogyddion cychwynnol sy'n dod o'r amryw o ffynonellau egni dosbarthol sydd yn dod i'r amlwg ar y grid yn y dyfodol.

Cydbwysedd agwedd a straen thermol: Y paradocs 'mwy agos nad yw'n bob amser yn well'

Mae gosod arrestwyr yn uniongyrchol ar y bushings trawsnewidydd yn gwella perfformiad trydanol ond yn eu bwrw yn erbyn amodau thermol sy'n gallu eu hamharu:

Ffactor Agwedd	Effaith Tymoleddol	Strategaeth Lleiha'r Risg
Cynnyd tymoledd y trawstoriwr	Dadfeintiaeth gyflym o MOV	Defnyddio tynau Dosbarth II (50°C sgrinio)
Goleuadau haul	Tymhereddau arwyneb sydd dros 50°C yn y haf	Gosod clystyrau gosod â sglein
Arwain o gelloedd tueddiadol	Dianc tymoleddol yn ystod camweithrediad parhaol	Ychwanegu bysau cyfyngu cyrrent

Mae'r ffordd orau yn gosod atalwyr 3–5 troedfedd o derminals gan ddefnyddio gweithwaith bws galed, ymyl isel yn hytrach na chabliau hyblyg. Mae'r configiwration hon yn cyrraedd dros 98% effeithloni amddiffyn tra'n sicrhau gweithrediad thermol ddiogel.

Cyfuno Sgleintrwm Amddiffyn Trawsffurfiwr Sengl i Strategaethau System-Wide Surge

Cydgweithredu Amddiffyn ar gyfer Unedau Ar wahân O fewn Rhwydweithiau Pŵer Chwefraidd

Wrth osod trawsnewidyddion sengl, mae angen i'r rhain wirioneddol ffitio o fewn y llun mwy o amddiffyn rhag gorrachod y grid os ydym am stopio problemau bychain rhag achosi blackouts mawr. Er bod y trawsnewidyddion yn sefyll ar eu pen eu hunain yn ffisegol, mae ganddynt dal gyswdd electroleg â'r offer cyn eu bod yn y sefydliadau a'r rhai ar ôl eu hymdrech y llinellau pŵer. Mae cael y cydweithrediad hwn yn iawn yn golygu cadw taflynnau cyson trwy'r system gyfan. Roedd ymchwil a gyhoeddwyd y flwyddyn ddiwethaf hefyd yn dangos rhai canlyniadau hyfryd - roedd gridiau â chyddiwydd rhag gorrachod yn gydweithredig yn profi tua 38 y cant llai o amser anweithgar ar y cyfan na rhai sydd yn dibynnu ar ddulliau amddiffyn unigol. Mae hyn yn gwneud synnwyr pan rydych chi'n meddwl am hyd at ba raddau mae systemau pŵer modern yn gyswllt.

Dyluniad y System Ddaearyddu ar gyfer Sefydliadau Trawsnewid Sengl

Mae gwreiddio da yn gwneud pob gwahaniaeth pan mae angen trin tonnau'n gywir. Ar gyfer gosodiadau un trawsnewidydd, cadw gwrthiant gwreiddio o dan 5 ohm yw'r rheol a ddim yn newid. Mae'r mwyafrif o osodwyr yn cyrraedd hyn trwy gyfuno'r rhod gwreiddio a'r gridiau cynhwysydd rhwydledig o amgylch y safle. Mae'r llwybr gwrthiant isel hwn yn gallu trin y tonnau cyfred hyn, weithiau dros 25 kA, a'u cyfeirio'n ddiogel i'r tir ble mae angen iddynt fynd. Edrychwch ar y canllawiau IEEE diweddaraf o 2022 a gwelwch chi beth sy'n digwydd pan nad yw gwreiddio yn cyd-fynd â'r barod: mae'r risg o ôlflash yn neidio 70%. Ffaith ddiddorol o brofiad maes yn dangos bod gorsafoedd sy'n gweithio'u cyswadau yn hytrach na dibyn ar gampau mecanyddol yn cael tua 40% llai o broblemau gwreiddio yn ystod digwydianton. Mae hyn yn gwneud synnwyr, oherwydd bod y rhai wedi'u gweithio yn cadw gwell dros amser, sy'n golygu llai o amser anweithgarwch a chostau adfer yn y dyfodol.

Cyfuniad Gwarthwch â Llinellau Darglawr a Chanlyniadau Cynhwysydd

Pan roddir amddiffyn rhaglennu trawsnewidiwr sengl, mae'r rheol ongl amddiffyn 45 gradd yn gweithio'n dda iawn. Yn groesawol, mae'r gweithwyr yn gosod y gwydrau croesi er mwyn blocio'r cynhwysyddion cywir rhag cael eu taro gan blwch yn uniongyrchol. A gair am ddim? Mae'r trefniad hwn yn llwyddo i aildfeilio tua 98 y cant o'r taroadau blwch rhag yr offer pwysig. Ar gyfer y cynhwysyddion cwynt, mae'r peirianwyr yn eu gosod ar wahân o'i gilydd dim mwy na 30 metr ar hyd y strwythurau cefnogi. Pam? Oherwydd bod y pwlâu hyn yn helpu lleihau'r digwyddiadau taro ochr anifail. Mae'r lluos o lwybrau cyfochrog a greir yn y trefniad hwn yn amddiffyn rhag taroadau ochr yn ogystal â chadw pethau mewn sefyllfa dermael pan roddir â'r lluos o blwm symudiadau a welir yn aml yn ystod stormoedd blwch gryf.

Technolegau Datblygol a Threndi'r Dyfodol yn Ymddiffyn rhag Gwthio Trawsnewidiwr Sengl

Datblygiadau mewn Aplicau'r Metal-Ocsid Varistor (MOV) ar gyfer Trawsnewidiwyr

Mae'r gwellaethau diweddaraf yn y tecchnoleg MOV wedi cynyddu galluoedd huraethu egni gan oddeutu 40%, a hynny tra'n cadw'r un faint gryno â chyn hyn. Mae hyn yn gwneud y dyfeisiau hyn yn berffaith ar gyfer y gofodau cyfyngedig lle mae dim ond un trawsnewidydd yn ffitio (yn ôl Adroddiad Deunyddion Diogelu Rhag Ffrwydro 2024). Mae'r modiwlau newydd o amrywriwr â llawer o blygeliadau'n cynnwys sawl haen o amddiffyniad mewn un carcas, sy'n lleihau tensiwn ymyl trwy'r rhewindiadau gan oddeutu 30% o'i gymharu â modelau hŷn. Beth mae hyn yn golygu yn ymarferol? Offer sydd yn para am hyd yn oed a llai o amnewidion sydd eu hangen hyd yn oed mewn ardaloedd sydd yn aml yn ymateb i ffrwydro a thapiadau pŵer.

Systemau Gwyrdroi Smart ar gyfer Canfod a Ymateb i Ffrwydro yn Real-Time

Mae systemau monitro a gafodd eu pweru gan dechnoleg IoT yn newid ein ffordd o olwch am godiadau a monitro iechyd MOV mewn trawsnewidyddion unigol. Mae'r platfformau smart hyn yn edrych ar bethau fel patrymau o gurrintod lwd a newidion tymheredd i leoli methiadau posibl mewn yswiriad hyd at dri dydd cyn bod nhw'n digwydd, yn ôl adroddiad diweddaraf o'r ymhlithwyr am 2024 sydd yn honni am 92% cywirdeb. Gall rhai o'r modelau newydd lwcio ar y fath foltiau sydd yn ffurfio pan mae'r currint lwd yn cyrraedd 1mA - sydd yn amcangyfrif 15 gwaith yn fwy sensitif o gymharu â'r hyn mae'r offerynion traddodiadol fwyaf ar y farchnad heddiw yn cynnig. Mae'r rhy warning cynnar hwn yn gwneud hi'n bosib i dechnegwyr amserlen adweithiau cyn i broblemau mawr ddigwydd yn hytrach na chweang ar ôl i rywbeth fynd o'i le.

Nanocomposite Insulation Materials Boosting Lightning Resilience

Dangosodd astudiaeth ddiweddar gan IEEE ar inswleiddio (2023) fod smwddion eposi wedi'u cymysgu â græfyn yn dangos cryfder dielectric amcangyfrifol 60% gwell. Mae hyn yn golygu bod trawsnewidyddion sengl arferol yn gallu delio â voltijau ymholi hyd at 200kV heb orfod gwneud iwelliadau inswleiddio drut. Mae priodweddau hunan-ielo gan rai nanwymau hefyd yn ddigon anogaidd. Mae'r deunyddiau hyn yn gwirio bygyth camdriniaethau bychan sydd yn digwydd yn ystod dadleisiau rhannol, sy'n arafu'r cyfradd mae'r inswleiddio yn sbwriel dros amser. Ar gyfer ardaloedd ble mae taro tân yn gyffredin, mae trawsnewidyddion a gynhyrchir gyda'r deunyddiau newydd yn aros yn y gwasanaeth rhwng 8 i 12 mlynedd ychwanegol. Mae'r fath hyd oes yn trowyd yn arbedion arian sylweddol dros gyfnod o amser cyfanol ar gyfer offer trydanol.

Cwestiynau Cyffredin

Beth yw'r ffyrdd anlwythu cyffredin ar gyfer trawsnewidyddion sengl heb amddiffyn?

Mae'r moddion o fethiant sylfaenol yn cynnwys toriad ymysg inswleiddio tro, trowchau flashover sy'n ysgogi methiannau cyffredinol, a chryfder y cwmwl sy'n cyflwyno gwythriad harmonig.

Pam bod amddiffyn rhag gwaith anhrefn ddigonol ar gyfer un trosfynyddion?

Mae amddiffyn rhag gwaith anhrefn yn aml yn methu mewn ffyrdd trosfynydd sengl oherwydd ansicrwydd ysgafn, terfynau tymhereddol, a chydwiriadau voltedd, a all arwain at risg gorgymylau.

Sut mae hyd y sylwadau yn effeithio ar berfformiad amddiffyn rhag gwaith anhrefn?

Mae sylwadau hyrach yn cynyddu gwrthiant a'n lleihau'r ystod amddiffyn, gan arwain at gyntafol uwch yn ystod gwaith anhrefn a phosibl methu amddiffyn y trosfynydd.

Beth yw'r datblygiadau mewn technoleg MOV ar gyfer amddiffyn trosfynydd?

Mae datblygiadau mewn technoleg MOV wedi gwella'r alluoedd crynhoi ynni, gan ganiatáu i MOVs ddod o hyd i fwy o ynni gwaith anhrefn yn effeithiol a lleihau straen ar draws cwrsiau trosfynydd.