Impactus Immersionis Longinqua in Transformatores Electricitatis Intensivae Bassae Tensionis Epoxy-Insulati
1 Introductio
Transformatores electricitatis ad mensurandum, structurae resinae epoxydi, per cor transitus, in area distributionis et pro consumptu electricitatis industriarum et commerciorum parvorum et mediocrium saepe utuntur. Quod extensio ambitus ad mensurandum electricitatis, directe se refert ad securitatem consumptus electricitatis et accuratam calculi commercii usantium. Studium impactus immersionis longaevae super hos transformatores est practicae significantis ad determinandum qualitatem multorum transformatorum electricitatis ad tensiolem inferiorem inundatorum per pluvias et inundationes extremas.
Investigatio absorbentiae humidi transformatorum diu iam procedit. Resultata existentia non operuerunt conditiones immersionis longaevae, et deterioratio transformatorum electricitatis ab immersione longaeva gravior est quam a sorptione humidi. In proba typica nationali pro transformatoribus electricitatis, tantum protectio interiorum transformatorum est IP20 et exteriorum IP44; standardes technici industriae electricitatis et societatum rete non specificaverunt id. Ut determinetur si transformatores immersi adhuc uti possint, haec scriptio simulatam probationem immersionis facit, analysit mutuationes performance post immersionem, et offert suggestiones supervisionis qualitatis ad meliorem impermeabilitatem transformatorum.
2 Theoretica Analyse Characteristicarum Immersionis Transformatorum
Characteristica principalia transformatorum electricitatis ad tensiolem inferiorem sunt characteristicae insulationis et mensurationis. Characteristicae insulationis praecipue includunt resistentiam insulationis et tensionem ferendam frequentiae potestatis, et characteristicae mensurationis reflectuntur in errore fundamental. Characteristicae immersionis referuntur ad mutationes in resistentia insulationis, tensione ferenda frequentiae potestatis, et errore fundamental transformatoris ante et post immersionem et siccationem.
2.1 Resistencia Insulationis
Resistentia insulationis R componitur ex resistencia voluminis Rv et resistencia superficiei Rs, ut in formula (1) demonstratur. Volumen resistentiae ρv et resistentia superficialis ρs demonstrantur in formulis (2) et (3).
In formula, EV est fortitudo electrica continua intra materiam insulantem; JV est densitas currentis stabilis; ES est fortitudo electrica continua; α est densitas linearis currentis.
Resistentia insulationis magnopere a humiditate afficitur. Cum conductivitas aquae multo maior sit quam materiae insulantis resinae epoxydi, et aqua habeat magnam constantem dielectricam, quae potest reducere energiam ionizationis ioni. Itaque, cum materia insulans immergitur in aqua, resistentia superficialis cito diminuitur, dum resistentia voluminis paene non mutatur; cum materia imersa siccatur, si resistentia aquae medii materialis communis est vel interius sunt defectus, resistentia superficialis cito restituitur, sed resistentia voluminis notabiliter diminuit et non potest efficaciter restituiri.
2.2 Tensio Ferenda Frequentiae Potestatis
Tensio probationis ad tensionem ferendam frequentiae potestatis applicatur inter terminalem secundarium, tabulam fundamenti et terram. In campo electrico inaequali, fortitudo rupturae medium potest fere calculari per formulam (4).
In formula, EBD est fortitudo rupturae (valore maximo) inter duo electrodos materiae insulantis; UBD est tensio rupturae dielectricae (valore effectivo); s est distantia rupturae, et η est coefficientem utilitatis campi electrici.
2.3 Error Fundamentalis
Errores fundamentales transformatoris electricitatis includunt errorem rationis et errorem phase. Quomodocunque conditio operationis, error fundamentalis non debet excessisse limitem erroris correspondenti gradui accurate dicto in standardo antequam uti possit.
3 Conditiones Probationis
3.1 Selectio Speciminarum Probationis
Casu selecta sint transformatores electricitatis ad tensiolem inferiorem insulati resinae epoxydi ad probandum, et duae series probationum successive fiant. Gruppi probationis et parametri speciminarum probandarum ostenduntur in Tabula 1.
3.2 Apparatus Probationis
Apparatus et parametri in probatione usi sunt ostendi in Tabula 2.
3.3 Proba Immersionis
Secundum regulam IPX8 in GB/T 4208 - 2017 "Gradus Protectionis a Claustris (Codices IP)", proba fit cum aqua pura. Si altitudo claustrorum minor est quam 850 mm, punctum minimum debet esse 1000 mm sub superficie aquae. Ante probam, primum mensurare oportet resistentiam insulationis, tensionem ferendam frequentiae potestatis, et errorem fundamentalem speciminis probationis, deinde probam immersionis facere.
In prima serie probationum, tres specimina probationis a eodem fabricante in apparatum probationis immersionis collocata sunt. Aqua injecta fuit, cuius altitudo liquidum erat 1000 mm et temperatura aquae 15 °C. Post immersionem in aqua per 5 dies, extrahuntur. Guttae aquae in eis cum panno sicco absterguntur, et relinquantur stare per 15 minutas. Post siccationem, probationes fiunt. Deinde, probationes unaquaeque die per 10 dies fiunt. Denique, ventilantur ad temperaturam ambientes per 5 dies, et rursus probationes post siccationem aeris fiunt. In secunda serie probationum, magnitudo speciminum aucta est. Specimina probationis a quinque fabricantibus casu selectis directe in aqua immersa sunt per 10 dies, deinde ventilata per 5 dies, et rursus probata post siccationem aeris.
3.4 Data Probationis
3.4.1 Resistencia Insulationis
Resistentia insulationis mensurata est per ambitum tensionis DC 500V. Valores resistantiae insulationis (partiales) duarum serierum probationum ostenduntur in Tabula 3 et Tabula 4.
Specimen probationis #3 habuit maximam mutationem ratio resistantiae insulationis. Post immersionem in aqua per 10 dies, resistensia insulationis erat 43.3 MΩ. Post ventilationem per 5 dies, resistensia insulationis erat 46.0 MΩ, et ratio mutationis attingit -99%. Post probationem immersionis et siccationem, resistantiae insulationis reliquorum septem speciminarum probationis omnes restituerunt ad magnitudinem ordinis resistantiae insulationis in statu sicco initiali.
3.4.2 Tensio Ferenda Frequentiae Potestatis
Erant in tota octo specimina probationis in duabus seriis probationum ante et post. Inter eos, septem transierunt probationem tensionis ferendae frequentiae potestatis. Solum specimen probationis #3 habuit difficultatem in augendo tensionem, et sonus dismissionis valde manifestus audiri poterat. Post probam, vestigia aquae manifesta invenirentur inter tabulam fundamenti et resinae epoxydi speciminis probationis #3. Erat hiatus manifestus in interfacie fusionis resinae fundamenti huius speciminis. Tabula fundamenti speciminis post probam ostenditur in Figura 1. In medio umido cum immersione aquae, humiditas externa intrat in corpus principale per hiatus et non potest expelli, quod reducit nivellum insulationis.
3.4.3 Error Fundamentalis
Probationes erroris factae sunt in octo speciminibus probationis tam ante quam post immersionem. Exempli gratia, data probationis erroris speciminis #3 ostenduntur in Tabula 5.
4 Analysim Probationis
Transformatores electricitatis ad tensiolem inferiorem praecipue constat ex materialibus insulantibus, ferris et bobinis. Usantur processus fusionis: resina epoxydi, pulvis silicis minutus, agentia indurandi, accelerantes, et agentia indurandi commixti in proportione designata, agitantur uniformiter, et in formas sub certis conditionibus infunduntur ad solidificandum.
4.1 Resistencia Insulationis
Figura 2 est histogramma distributionis datarum resistantiae insulationis transformatorum electricitatis in diversis seriis probationum. Plurimi transformatores probati ostendunt consistentes mutationes resistantiae insulationis post immersionem et siccationem: initio cedit notabiliter durante immersione, deinde redit ad magnitudinem ordinis originalis sicci post siccationem. Solum specimen probationis #3 habet rationem mutationis resistantiae insulationis -99% post siccationem, proxima ad valorem criticum 30 MΩ.
Pro speciminibus probationis Series 2, mutationes resistantiae insulationis varie post immersionem. #01, #03, #04, #05 cadunt ad valorem criticum; #02 paene immutatur. Post siccationem per 5 dies, plerumque redeunt ad nivellum resistantiae originalem, ostendentes quod #02 habet excellentem qualitatem fusionis insulationis sine penetratione aquae post immersionem longam.
Temperatura (hic negligibilis) et humiditas afficiunt resistantiam insulationis. Humiditas multum variat ante et post probam. Normaliter, resistentia superficialis cedit, dum resistentia voluminis manet. Sed si material insulans habet parvam resistentiam aquae vel defectus fusionis, medium insulans principale absorbet aquam. Etiam post siccationem, aqua interna vix evanescit. Resistentia superficialis restituitur, sed resistentia voluminis cedit irreparabiliter, reducens resistantiam insulationis universalem.
4.2 Tensio Ferenda Frequentiae Potestatis
Transformatores electricitatis ad tensiolem inferiorem insulati resinae epoxydi habent magnam marginem insulationis. Normaliter, humiditas superficialis non causat dismissionem superficiei, et transibunt probationem tensionis ferendae frequentiae potestatis post immersionem et siccationem.
Tamen, pori minimi in medio insulante permittunt moleculas aquae intrare post immersionem, formantes poros micrometricos plenos aqua et convertentes dielectricum solidum in compositum solidum-liquidum. Aqua in poris micrometricis polarizatur et deformatur sub campo electrico, mutans a sphaerico ad ellipsoidem, connectens canales et reducens fortitudinem rupturae. Plus aquae et densus canales cum immersione longiore augmentant periculum rupturae. Hiatus aeris in fusionibus permittunt etiam aquam intrare. Haec causa sonus dismissionis durante probatione tensionis ferendae, ut in specimine probationis #3 visum est.
4.3 Error Fundamentalis
Error transformatoris dependet solummodo a proprietatibus magneticis ferris et parametris bobinis. Ante et post immersionem, characteristicae excitationis ferris et impedimenta bobinis permanent immutata, et data probationis ostendunt minimam variationem erroris fundamentalis.
Probationes immersionis revelaverunt:
5 Suggestiones Supervisionis Qualitatis
Ut severa insuccessus insulationis post immersionem in meteoris extremis frequentibus evitentur, suggestiones includunt:
6 Conclusiones
Haec studia se refert ad aestimationem qualitatis transformatorum electricitatis ad tensiolem inferiorem insulati resinae epoxydi post immersionem pluvialis gravitatis. Inventum principale:
Hae resultata dirigunt societates electricitatis et fabricantes in aestimando/reutilizando transformatores longe immersos.
