Влияние на дългосрочното погружение върху епоксидно изолираните нисковoltage токови трансформатори
1 Въведение
Нисконапяганите трансформатори за измерване на тока с епоксидна смола от преминаващ тип са широко използвани в области на разпределителните трансформатори и за малки до средни размери индустриално и комерциално потребителство на електроенергия. Като устройство за разширяване на обхвата на измерването на електрическата енергия, техните характеристики са пряко свързани с безопасността на потребителството на електроенергия и точността на търговските изчисления на потребителите. Изучаването на влиянието на дългосрочното поглъщане във водна среда върху тези трансформатори има практически значение за определянето на качеството на много нисконапягани трансформатори, засегнати от екстремни валежи и наводнения.
Изследванията върху абсорбцията на влага от трансформаторите продължават от дълго време. Съществуващите резултати не покриват условията на дългосрочно поглъщане, а дългосрочното поглъщане във водна среда влошава трансформаторите за измерване на тока по-силно от абсорбцията на влага. В националния стандартен тест за трансформатори за измерване на тока защитният клас за вътрешни трансформатори е IP20, а за външни - IP44; техническите стандарти на електроенергийната индустрия и електроразпределителните компании не са го специфицирали. За да се определи дали потопените трансформатори все още могат да бъдат използвани, настоящата работа провежда симулиран тест за поглъщане във водна среда, анализира промените в характеристиките след потопяването и предлага препоръки за качествен надзор, за да се подобри водонепроницаемостта на трансформаторите.
2 Теоретичен анализ на характеристиките на потопяването на трансформаторите
Основните характеристики на нисконапяганите трансформатори за измерване на тока са изолационни и измервателни характеристики. Изолационните характеристики включват основно изолационно съпротивление и издръжливост към напрежение на променяща се честота, а измервателните характеристики се отразяват в основната грешка. Характеристиките на потопяването се отнасят до промените в изолационното съпротивление, издръжливостта към напрежение на променяща се честота и основната грешка на трансформатора преди и след потопяването и изсушаването.
2.1 Изолационно съпротивление
Изолационното съпротивление R се състои от обемно съпротивление Rv и повърхностно съпротивление Rs, както е показано в формула (1). Обемната удельна съпротивителност ρv и повърхностната удельна съпротивителност ρs са показани в формулите (2) и (3).
В формулата, EV е силата на DC електрическото поле във изолационния материал; JV е постоянната плътност на тока; ES е силата на DC електрическото поле; α е линейната плътност на тока.
Изолационното съпротивление е силно влияно от влажността. Тъй като електропроводимостта на водата е много по-висока от тази на епоксидните смоли, а водата има голяма диелектрична константа, която може да намали енергията за йонизация на йоните. Затова, когато изолационният материал е потопен във вода, повърхностното съпротивление бързо намалява, докато обемното съпротивление почти не се променя; когато потопеният материал е изсушен, ако водонепроницаемостта на медиумния материал е обикновена или има дефекти в отливката, повърхностното съпротивление бързо се възстановява, но обемното съпротивление значително намалява и не може да бъде ефективно възстановено.
2.2 Издръжливост към напрежение на променяща се честота
Пробното напрежение за издръжливост към напрежение на променяща се честота се прилага между вторичния терминал, дъното и земята. При неединолично електрическо поле пробното напрежение на медиума може да бъде приблизително изчислено по формула (4).
В формулата, EBD е пробното напрежение (пиковата стойност) между двата електрода на изолационния материал; UBD е пробното напрежение (ефективна стойност); s е пробното разстояние, а η е коефициентът на използване на електрическото поле.
2.3 Основна грешка
Основните грешки на трансформатора за измерване на тока включват грешка в отношенията и фазова грешка. Независимо от работните условия, основната грешка трябва да не надвишава граничната стойност на грешката, съответстваща на степента на точност, определена в стандарта, преди да може да бъде използвана.
3 Условия за тестове
3.1 Избор на проби за тестове
Случайно се избират епоксидно-изолирани нисконапягани трансформатори за измерване на тока, които трябва да бъдат тествани, и се провеждат две групи тестове поред. Групирането на тестовете и параметрите на пробите са показани в таблица 1.
3.2 Тестово оборудване
Оборудването и параметрите, използвани в теста, са показани в таблица 2.
3.3 Тест за потопяване
Според регламента IPX8 в GB/T 4208 - 2017 "Степени на защита, предоставени от обвивките (IP кодове)", тестът се провежда с чиста вода. За обвивки с височина под 850 мм, най-ниската точка трябва да е 1000 мм под повърхността на водата. Преди теста, първо се измерва изолационното съпротивление, издръжливостта към напрежение на променяща се честота и основната грешка на пробата, и след това се провежда тест за потопяване.
В първата група тестове, 3 проби от един и същ производител се поставят в тестово оборудване за дайвинг. Се нагласява питейна вода, с височина на водния слой 1000 мм и температура на водата 15 °C. След 5 дни потопяване, те се изваждат. Водните капки върху тях се изтриват суха кърпа, и те се оставят да стои 15 минути. След изсушаване, се провеждат тестове. Последователно, тестове се провеждат всеки ден в продължение на 10 дни. Накрая, те се оставят да се изсушат при стаяна температура за 5 дни, и отново се провеждат тестове след изсушаване. За втората група тестове, размерът на пробите се увеличава. Проби от 5 произволно избрани производители се потопяват директно във вода за 10 дни, след това се оставят да се изсушат при стаяна температура за 5 дни, и се провеждат тестове след изсушаване.
3.4 Тестови данни
3.4.1 Изолационно съпротивление
Изолационното съпротивление се измерва с диапазон 500V DC напрежение. Стойностите на изолационното съпротивление (частично) от двете групи тестове са показани в таблица 3 и таблица 4.
Пробата №3 има най-голямата стойност на изменение на изолационното съпротивление. След 10 дни потопяване, изолационното съпротивление е 43.3 MΩ. След 5 дни изсушаване, изолационното съпротивление е 46.0 MΩ, и ставането на изменението достига - 99%. След теста за потопяване и изсушаване, изолационното съпротивление на останалите 7 проби се възстановява до порядъка на големина на изолационното съпротивление в началното сухо състояние.
3.4.2 Издръжливост към напрежение на променяща се честота
Всичко общо, има 8 проби в двете групи тестове преди и след. От тях, 7 преминават теста за издръжливост към напрежение на променяща се честота. Само пробата №3 има трудности при повишаването на напрежението по време на теста, и се чува много явен звук на разряд. След теста, в пробата №3 се откриват явни следи от вода във връзката между дъното и епоксидната смола. Има явен разрез в интерфейса на отливката на дъното. Дъното на пробата след теста е показано на фигура 1. В мокро околн
