Pagsasalamin ng Mahabang Termino ng Paglilipad sa Epoxy-Insulated Low-Voltage Current Transformers
1 Pagkakatawan
Ang mga current transformer na may mababang volt para sa pagmemeasure, na may estruktura ng through-core type epoxy resin, ay malawakang ginagamit sa mga lugar ng distribution transformer at para sa maliit hanggang sa katamtaman na industriyal at komersyal na konsumo ng kuryente. Bilang isang range expander para sa pagmemeasure ng enerhiya, ang kanilang performance ay direktang nauugnay sa seguridad ng konsumo ng kuryente at ang tama ng mga kalkulasyon ng kalakalan ng mga gumagamit. Ang pag-aaral ng impacto ng mahabang paglubog sa mga transformer na ito ay may praktikal na kahalagahan sa pagtukoy ng kalidad ng maraming mababang voltage transformers na nabaha dahil sa ekstremong ulan at baha.
Ang pag-aaral tungkol sa pag-absorb ng tubig ng mga transformer ay matagal nang nangyayari. Ang umiiral na resulta ay hindi pa nakakalipas sa kondisyon ng mahabang paglubog, at ang mahabang paglubog ay mas seryosong nagdudulot ng pagkasira sa mga current transformer kaysa sa pag-absorb ng tubig. Sa pambansang standard na type test para sa mga current transformer, ang proteksiyon level ng indoor transformers lamang ang IP20 at ang outdoor ones ay IP44; ang teknikal na pamantayan ng power industry at grid company ay hindi ito nagspesipiko. Upang matukoy kung ang mga transformer na nalubog pa rin ay maaaring gamitin, ang paper na ito ay naglalayong magsagawa ng simuladong immersion test, mag-analisa ng mga pagbabago sa performance pagkatapos ng immersion, at magbigay ng mga rekomendasyon para sa quality supervision upang mapabuti ang waterproofing ng mga transformer.
2 Teoretikal na Analisis ng mga Katangian ng Paglubog ng Transformer
Ang pangunahing katangian ng mababang-voltage current transformers ay ang insulation characteristics at metering characteristics. Ang insulation characteristics ay kasama ang insulation resistance at power frequency withstand voltage, at ang metering characteristics ay ipinapakita sa basic error. Ang immersion characteristics ay tumutukoy sa mga pagbabago sa insulation resistance, power frequency withstand voltage, at basic error ng transformer bago at pagkatapos ng immersion at pagdrying.
2.1 Insulation Resistance
Ang insulation resistance R ay binubuo ng volume resistance Rv at surface resistance Rs, tulad ng ipinapakita sa formula (1). Ang volume resistivity ρv at surface resistivity ρs ay ipinapakita sa formulas (2) at (3).
Sa formula, EV ang DC electric field strength sa loob ng insulating material; JV ang steady-state current density; ES ang DC electric field strength; α ang linear current density.
Ang insulation resistance ay lubhang naapektuhan ng humidity. Dahil ang electrical conductivity ng tubig ay mas mataas kaysa sa epoxy resin insulating materials, at ang tubig ay may malaking dielectric constant, na maaaring bawasan ang ionization energy ng ions. Kaya, kapag ang insulating material ay nalubog sa tubig, ang surface resistivity ay mabilis na bumababa, habang ang volume resistivity ay may kaunti lang na pagbabago; kapag ang nailubog na materyal ay nadry, kung ang water resistance ng medium material ay pangkaraniwan o may mga defect sa loob ng cast body, ang surface resistivity ay mabilis na bumabalik, ngunit ang volume resistivity ay malaki ang pagbaba at hindi maaaring ma-restore nang epektibo.
2.2 Power Frequency Withstand Voltage
Ang test voltage para sa power frequency withstand voltage ay inilapat sa pagitan ng secondary terminal, bottom plate at lupa. Kapag sa non-uniform electric field, ang breakdown field strength ng medium ay maaaring humampas ng hula sa pamamagitan ng formula (4).
Sa formula, EBD ang breakdown field strength (peak value) sa pagitan ng dalawang electrode ng insulating material; UBD ang dielectric breakdown voltage (effective value); s ang breakdown distance, at η ang electric field utilization coefficient.
2.3 Basic Error
Ang basic errors ng current transformer ay kasama ang ratio error at phase error. Anuman ang working condition, ang basic error ay hindi dapat lumampas sa error limit value na naka-spesipiko sa standard bago ito maaaring gamitin.
3 Test Conditions
3.1 Paggamit ng Mga Sampol
Piliin nang random ang mga epoxy resin-insulated low-voltage current transformers na sususunduin, at gawin ang dalawang grupo ng mga test. Ang test grouping at mga parameter ng mga sampol ay ipinapakita sa Table 1.
3.2 Test Equipment
Ang equipment at mga parameter na ginamit sa test ay ipinapakita sa Table 2.
3.3 Immersion Test
Ayon sa IPX8 regulation sa GB/T 4208-2017 "Degrees of Protection Provided by Enclosures (IP Codes)", ang test ay isinasagawa gamit ang malinis na tubig. Para sa mga enclosure na may taas na mas mababa sa 850 mm, ang pinakamababang punto ay dapat 1000 mm sa ilalim ng ibabaw ng tubig. Bago ang test, una munang sukatin ang insulation resistance, power-frequency withstand voltage, at basic error ng sampol, at pagkatapos ay isagawa ang immersion test.
Sa unang grupo ng mga test, 3 sampol mula sa parehong manufacturer ay ilagay sa diving test equipment. Ilagay ang tap water, na may liquid level height na 1000 mm at temperatura ng tubig na 15 °C. Pagkatapos ng 5 araw ng paglubog, ilabas sila. Iwiping ang mga drop ng tubig sa kanila gamit ang dry cloth, at iwanan sila ng 15 minuto. Pagkatapos ng pagdrying, isagawa ang mga test. Pagkatapos, isagawa ang mga test kada araw ng 10 araw. Sa wakas, ilabas sila sa normal na temperatura ng hangin ng 5 araw, at isagawa muli ang mga test pagkatapos ng pagdrying. Para sa ikalawang grupo ng mga test, ang sampol size ay idagdag. Isinasagawa ang mga sampol mula sa 5 random na napiling manufacturer direkta sa tubig ng 10 araw, pagkatapos ay ilabas sila ng 5 araw, at isagawa muli ang mga test pagkatapos ng pagdrying.
3.4 Test Data
3.4.1 Insulation Resistance
Ang insulation resistance ay sukatin gamit ang 500V DC voltage range. Ang mga halaga ng insulation resistance (bahagi) ng dalawang grupo ng mga test ay ipinapakita sa Table 3 at Table 4.
Ang #3 test sample ay may pinakamalaking rate ng pagbabago ng insulation resistance. Pagkatapos ng 10 araw ng paglubog sa tubig, ang insulation resistance ay 43.3 MΩ. Pagkatapos ng 5 araw ng pagdrying, ang insulation resistance ay 46.0 MΩ, at ang rate ng pagbabago ay umabot sa -99%. Pagkatapos ng immersion test at pagdrying, ang insulation resistances ng natitirang 7 test samples ay lahat bumalik sa order of magnitude ng insulation resistance sa initial dry state.
3.4.2 Power-frequency Withstand Voltage
Mayroong kabuuang 8 test samples sa dalawang grupo ng mga test bago at pagkatapos. Kung saan, 7 ang lumampas sa power-frequency withstand voltage test. Tanging ang #3 test sample lamang ang may difficulty sa voltage boosting sa panahon ng test, at mararamdaman ang napakalakas na discharge sound. Pagkatapos ng test, natuklasan ang obvious na water traces sa loob ng joint sa pagitan ng bottom plate at epoxy resin ng #3 test sample. May obvious gap sa pouring interface ng bottom plate resin ng sampol na ito. Ang bottom plate ng sampol pagkatapos ng test ay ipinapakita sa Figure 1. Sa isang basa na kapaligiran na may paglubog sa tubig, ang external moisture ay pumasok sa loob ng main body sa pamamagitan ng gap at hindi maaaring ilabas, na nagresulta sa pagbaba ng insulation level.
3.4.3 Basic Error
Isinasagawa ang mga error test sa 8 test samples bago at pagkatapos ng immersion. Bilang halimbawa, ang error test data ng test sample #3 ay ipinapakita sa Table 5.
4 Test Analysis
Ang mababang-voltage current transformers ay pangunahing binubuo ng insulating materials, iron cores, at windings. Ginagamit nila ang casting process: ang epoxy resin, silicon micropowder, toughening agents, accelerators, at curing agents ay iminumix sa naka-spesipikong proporsyon, sinisidlan ng husto, at inilalagay sa molds sa ilalim ng tiyak na kondisyon para sa solidification.
4.1 Insulation Resistance
Ang Figure 2 ay isang histogram ng distribution ng data ng insulation resistance ng current transformers sa iba't ibang grupo ng test. Ang karamihan sa mga nasusukat na transformers ay nagpapakita ng consistent na pagbabago ng insulation resistance pagkatapos ng immersion at pagdrying: isang malinaw na pagbaba sa simula ng immersion, pagkatapos ay bumabalik sa original na order of magnitude ng dry state pagkatapos ng pagdrying. Tanging ang test sample #3 ang may -99% na rate ng pagbabago ng insulation resistance pagkatapos ng pagdrying, malapit na sa 30 MΩ na qualified critical value.
Para sa Test Group 2 samples, ang mga pagbabago ng insulation resistance ay iba-iba pagkatapos ng immersion. Ang #01, #03, #04, #05 ay bumaba hanggang sa critical value; ang #02 ay halos hindi nagbago. Pagkatapos ng 5-araw na pagdrying, sila ay kadalasang bumabalik sa orihinal na resistance level, na nagpapakita na ang #02 ay may excellent na insulation casting quality at walang penetration ng tubig pagkatapos ng mahabang immersion.
Ang temperatura (negligible dito) at humidity ay nakakaapekto sa insulation resistance. Malaking pagbabago ang humidity bago at pagkatapos ng test. Normal na, ang surface resistivity ay bumababa habang ang volume resistivity ay halos hindi nagbabago. Ngunit kung ang insulating material ay may mababang water resistance o may casting defects, ang pangunahing insulation medium ay nag-absorb ng tubig. Kahit pagkatapos ng pagdrying, ang internal water ay mahirap makalabas. Ang surface resistivity ay bumabalik, ngunit ang volume resistivity ay malaki ang pagbaba at hindi maaaring makuha nang epektibo, na nagreresulta sa pagbaba ng overall insulation resistance.
4.2 Power Frequency Withstand Voltage
Ang epoxy resin-insulated low-voltage current transformers ay may malaking insulation margin. Normal na, ang surface moisture ay hindi nagdudulot ng surface discharge, at lumulusot sila sa power frequency withstand voltage test pagkatapos ng immersion at pagdrying.
Gayunpaman, ang mga tiny pores sa insulation medium ay nagbibigay daan sa mga water molecule na pumasok pagkatapos ng immersion, na nagreresulta sa pagbuo ng water-filled micropores at nagbabago ang solid dielectric sa solid-liquid composite. Ang tubig sa micropores ay polarize at deform under the electric field, nagbabago mula sa spherical to ellipsoidal, na nagbibigay ng mga channel at nagbabawas ng breakdown field strength. Mas maraming tubig at mas dense na channels, at mas mahabang immersion, ay nagdudulot ng mas mataas na panganib ng breakdown. Ang air gaps sa casting ay din nagbibigay daan sa tubig. Ang mga factor na ito ang nagdudulot ng discharge sounds sa panahon ng withstand voltage, tulad ng nakita sa test sample #3.
4.3 Basic Error
Ang error ng transformer ay depende lamang sa magnetic properties ng core at winding parameters. Bago at pagkatapos ng immersion, ang excitation characteristics ng core at winding impedance ay hindi nagbabago, at ang test data ay nagpapakita ng minimal na pagbabago ng basic error.
Ang immersion tests ay nagpakita rin:
5 Quality Supervision Suggestions
Upang maiwasan ang severe insulation failure pagkatapos ng immersion sa gitna ng madalas na ekstremong panahon, ang mga suggestion ay kasama:
6 Conclusions
Ang pag-aaral na ito ay tumutugon sa quality assessment ng epoxy-insulated low-voltage current transformers pagkatapos ng heavy rain immersion. Ang mga pangunahing natuklasan:
Ang mga resulta na ito ay nagbibigay ng gabay sa mga power companies at manufacturers sa pag-assess at pag-reuse ng mga transformer na matagal na nalubog.
