लंबावधि डुबोने का एपॉक्सी-आइसोलेटेड लो वोल्टेज करंट ट्रांसफॉर्मर्स पर प्रभाव

1 परिचय
मीटरिंग के लिए कम-वोल्टेज वाले धारा ट्रांसफॉर्मर, जिनकी संरचना थ्रू-कोर प्रकार की एपॉक्सी रेजिन होती है, वितरण ट्रांसफॉर्मर क्षेत्रों में और छोटे से मध्यम आकार की औद्योगिक और व्यापारिक बिजली उपभोग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। इनका प्रदर्शन बिजली उपभोग की सुरक्षा और उपयोगकर्ताओं की व्यापार गणना की सटीकता से सीधे संबंधित होता है। लंबी अवधि के डूबने के प्रभाव का अध्ययन अत्यधिक वर्षा और बाढ़ से डूबे हुए बहुत सारे कम-वोल्टेज ट्रांसफॉर्मरों की गुणवत्ता निर्धारित करने के लिए व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण है।

ट्रांसफॉर्मरों के आर्द्रता अवशोषण पर शोध लंबे समय से चल रहा है। विद्यमान परिणामों ने लंबी अवधि के डूबने की स्थिति को शामिल नहीं किया है, और लंबी अवधि का डूबना आर्द्रता अवशोषण की तुलना में धारा ट्रांसफॉर्मरों को अधिक गंभीर रूप से खराब करता है। धारा ट्रांसफॉर्मरों के लिए राष्ट्रीय मानक प्रकार के परीक्षण में, केवल भीतरी ट्रांसफॉर्मरों की सुरक्षा स्तर IP20 और बाहरी ट्रांसफॉर्मरों की IP44 है; बिजली उद्योग और ग्रिड कंपनियों के तकनीकी मानकों ने इसे निर्दिष्ट नहीं किया है। डूबे हुए ट्रांसफॉर्मरों का उपयोग किया जा सकता है या नहीं, यह निर्धारित करने के लिए, यह पेपर एक सिमुलेटेड डूबने का परीक्षण करता है, डूबने के बाद के प्रदर्शन परिवर्तनों का विश्लेषण करता है, और ट्रांसफॉर्मरों की पानी-रोधी क्षमता में सुधार के लिए गुणवत्ता निगरानी के सुझाव प्रदान करता है।

2 ट्रांसफॉर्मर डूबने की विशेषताओं का सैद्धांतिक विश्लेषण

कम-वोल्टेज धारा ट्रांसफॉर्मरों की प्रमुख विशेषताएं इन्सुलेशन विशेषताएं और मीटरिंग विशेषताएं हैं। इन्सुलेशन विशेषताएं मुख्य रूप से इन्सुलेशन प्रतिरोध और विद्युत आवृत्ति सहन वोल्टेज को शामिल करती हैं, और मीटरिंग विशेषताएं मूल त्रुटि में प्रतिबिंबित होती हैं। डूबने की विशेषताएं डूबने और सूखने से पहले और बाद में ट्रांसफॉर्मर के इन्सुलेशन प्रतिरोध, विद्युत आवृत्ति सहन वोल्टेज और मूल त्रुटि में होने वाले परिवर्तनों को संदर्भित करती हैं।

2.1 इन्सुलेशन प्रतिरोध

इन्सुलेशन प्रतिरोध R आयतन प्रतिरोध Rv और सतह प्रतिरोध Rs से बना होता है, जैसा कि सूत्र (1) में दिखाया गया है। आयतन प्रतिरोधकता ρv और सतह प्रतिरोधकता ρs सूत्र (2) और (3) में दिखाई गई हैं।

सूत्र में, E_V इन्सुलेटिंग सामग्री के अंदर डीसी विद्युत क्षेत्र की ताकत है; J_V स्थिर-अवस्था धारा घनत्व है; E_S डीसी विद्युत क्षेत्र की ताकत है; α रैखिक धारा घनत्व है।

इन्सुलेशन प्रतिरोध पर आर्द्रता पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। क्योंकि पानी की विद्युत चालकता एपॉक्सी रेजिन इन्सुलेटिंग सामग्री से बहुत अधिक होती है, और पानी का बड़ा डाइलेक्ट्रिक स्थिरांक होता है, जो आयनों की आयनीकरण ऊर्जा को कम कर सकता है। इसलिए, जब इन्सुलेटिंग सामग्री को पानी में डूबा जाता है, तो सतह प्रतिरोधकता तेजी से घटती है, जबकि आयतन प्रतिरोधकता कम परिवर्तन होती है; जब डूबी हुई सामग्री सूखी जाती है, तो यदि माध्यम सामग्री का पानी-रोधी गुण आम होता है या डाक्ट के भीतर कोई दोष होता है, तो सतह प्रतिरोधकता तेजी से बहाल हो जाती है, लेकिन आयतन प्रतिरोधकता तेजी से घट जाती है और प्रभावी रूप से बहाल नहीं हो सकती।

2.2 विद्युत आवृत्ति सहन वोल्टेज

विद्युत आवृत्ति सहन वोल्टेज का परीक्षण वोल्टेज द्वितीयक टर्मिनल, बेस प्लेट और भूमि के बीच लगाया जाता है। जब असमान विद्युत क्षेत्र में हो, तो माध्यम की ब्रेकडाउन क्षेत्र ताकत सूत्र (4) द्वारा लगभग गणना की जा सकती है।

सूत्र में, E_BD  इन्सुलेटिंग सामग्री के दो इलेक्ट्रोडों के बीच की ब्रेकडाउन क्षेत्र ताकत (पीक मान) है; U_BD  डायलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन वोल्टेज (प्रभावी मान) है; s ब्रेकडाउन दूरी है, और η विद्युत क्षेत्र उपयोग गुणांक है।

2.3 मूल त्रुटि

धारा ट्रांसफॉर्मर की मूल त्रुटियाँ अनुपात त्रुटि और फेज त्रुटि शामिल होती हैं। किसी भी कार्यावधि की स्थिति में, मूल त्रुटि केवल तभी उपयोग की जा सकती है जब वह मानक में निर्दिष्ट सटीकता स्तर के त्रुटि सीमा मान से अधिक न हो।

3 परीक्षण की स्थितियाँ
3.1 परीक्षण नमूनों का चयन

परीक्षण के लिए एपॉक्सी रेजिन-इन्सुलेटेड कम-वोल्टेज धारा ट्रांसफॉर्मरों का यादृच्छिक चयन किया जाता है, और दो समूहों में लगातार परीक्षण किया जाता है। परीक्षण नमूनों का समूह बनाना और पैरामीटर तालिका 1 में दिखाया गया है।

3.2 परीक्षण उपकरण

परीक्षण में उपयोग किए गए उपकरण और पैरामीटर तालिका 2 में दिखाए गए हैं।

3.3 डूबने का परीक्षण

GB/T 4208 - 2017 "Enclosures (IP Codes) Provided by Degrees of Protection" के IPX8 विनियम के अनुसार, परीक्षण शुद्ध पानी के साथ किया जाता है। 850 mm से कम ऊंचाई वाले एन्क्लोजरों के लिए, सबसे निचला बिंदु 1000 mm नीचे जल सतह से होना चाहिए। परीक्षण से पहले, पहले परीक्षण नमूने का इन्सुलेशन प्रतिरोध, विद्युत आवृत्ति सहन वोल्टेज, और मूल त्रुटि मापी जाती है, फिर डूबने का परीक्षण किया जाता है।

पहले समूह के परीक्षण में, एक ही निर्माता से 3 परीक्षण नमूनों को डाइविंग परीक्षण उपकरण में रखा गया। टैप वाटर इंजेक्ट किया गया, जिसकी तरल सतह की ऊंचाई 1000 mm और पानी का ताप 15 °C था। 5 दिन तक पानी में डूबने के बाद, उन्हें बाहर निकाला गया। उन पर लगे पानी की बूंदें सूखी कपड़ी से पोंछी गई, और 15 मिनट तक खड़े रखा गया। सूखने के बाद, परीक्षण किया गया। उसके बाद, 10 दिनों तक हर दिन एक बार परीक्षण किया गया। अंत में, उन्हें कमरे के ताप पर 5 दिन तक हवा दिया गया, और हवा से सूखने के बाद फिर से परीक्षण किया गया। दूसरे समूह के परीक्षण के लिए, नमूना का आकार बढ़ाया गया। 5 यादृच्छिक रूप से चुने गए निर्माताओं से परीक्षण नमूने को सीधे 10 दिन तक पानी में डूबा गया, फिर 5 दिन तक हवा दी गई, और हवा से सूखने के बाद फिर से परीक्षण किया गया।

3.4 परीक्षण डेटा
3.4.1 इन्सुलेशन प्रतिरोध

इन्सुलेशन प्रतिरोध 500V DC वोल्टेज सीमा का उपयोग करके मापा गया। दो समूहों के परीक्षणों के इन्सुलेशन प्रतिरोध मान (आंशिक) तालिका 3 और तालिका 4 में दिखाए गए हैं।

#3 परीक्षण नमूने में इन्सुलेशन प्रतिरोध परिवर्तन दर सबसे बड़ी थी। 10 दिन तक पानी में डूबने के बाद, इन्सुलेशन प्रतिरोध 43.3 MΩ था। 5 दिन तक हवा देने के बाद, इन्सुलेशन प्रतिरोध 46.0 M&Ω था, और परिवर्तन दर -99% तक पहुंच गई। डूबने के परीक्षण और सूखने के बाद, शेष 7 परीक्षण नमूनों का इन्सुलेशन प्रतिरोध शुरुआती सूखे अवस्था के इन्सुलेशन प्रतिरोध के क्रम में बहाल हो गया।

3.4.2 विद्युत आवृत्ति सहन वोल्टेज

दो समूहों के परीक्षणों में कुल 8 परीक्षण नमूने थे, जिनमें से 7 विद्युत आवृत्ति सहन वोल्टेज परीक्षण पारित कर गए। केवल #3 परीक्षण नमूने के लिए परीक्षण के दौरान वोल्टेज बढ़ाने में कठिनाई हुई, और बहुत स्पष्ट रूप से डिस्चार्ज ध्वनि सुनाई दी। परीक्षण के बाद, #3 परीक्षण नमूने के बेस प्लेट और एपॉक्सी रेजिन के जंक्शन के अंदर बहुत स्पष्ट जल निशान पाए गए। इस परीक्षण नमूने के बेस प्लेट रेजिन के पोरिंग इंटरफेस पर एक स्पष्ट अंतराल था। परीक्षण के बाद टेस्ट सैंपल का बेस प्लेट चित्र 1 में दिखाया गया है। पानी से भरे हुए गीले वातावरण में, बाहरी आर्द्रता अंतराल के माध्यम से मुख्य शरीर के अंदर प्रवेश करती है और निकल नहीं सकती, जिससे इन्सुलेशन स्तर में कमी होती है।

3.4.3 मूल त्रुटि

8 परीक्षण नमूनों पर डूबने से पहले और बाद दोनों पर त्रुटि परीक्षण किया गया। #3 परीक्षण नमूने को उदाहरण के रूप में लेते हुए, त्रुटि परीक्षण डेटा तालिका 5 में दिखाए गए हैं।

4 परीक्षण विश्लेषण

कम-वोल्टेज धारा ट्रांसफॉर्मर मुख्य रूप से इन्सुलेटिंग सामग्री, आयरन कोर, और वाइंडिंग से बने होते हैं। इन्हें एक डाक्टिंग प्रक्रिया का उपयोग करके बनाया जाता है: एपॉक्सी रेजिन, सिलिकॉन माइक्रोपाउडर, टफेनिंग एजेंट, एक्सीलरेटर, और क्यूरिंग एजेंट निर्दिष्ट अनुपात में मिश्रित किए जाते हैं, उन्हें एकसमान रूप से फेरबदल किया जाता है, और निश्चित शर्तों के तहत मोल्ड में इंजेक्ट किया जाता है और ठोस होने के लिए रखा जाता है।

4.1 इन्सुल