عيوب العزل وطرق اختبار الجهد المستقر للمفاعلات المغمورة في الزيت ذات الجهد الفائق
1 استكشاف عيوب العزل في المفاعلات الغامضة ذات الجهد الفائق المغمورة بالزيت
تشمل التحديات الرئيسية للمفاعلات المغمورة بالزيت ذات الجهد العالي أثناء التشغيل أعطال العزل، تسرب الحرارة المغناطيسي للقلب، الاهتزاز/الضوضاء، وتسرب الزيت.
1.1 أعطال العزل
المفاعلات المتوازية، بمجرد ربطها بلفائف الأولية الشبكة الرئيسية واستخدامها، تعمل على الطاقة الكاملة لفترة طويلة. يزيد الجهد العالي المستمر من درجات الحرارة التشغيلية، مما يؤدي إلى تسريع تآكل مواد العزل لللفائف والزيت. الأعطال المحتملة: انهيار العزل بين اللفيفة والأرض، الدوائر القصيرة بين الطبقات. تواجه المفاعلات ثلاثية الطور أيضًا مخاطر انهيار العزل بين الطور والطور.
1.2 تسرب الحرارة المغناطيسية للقلب
تجعل الفجوات كثافة تسرب المجال المغناطيسي للمفاعلات أعلى بكثير من تلك الخاصة بالمحولات. بالقرب من القلب والحامل والدعامات، تكون شدة التسرب عدة مرات أكثر من تلك الخاصة بالمحولات. يؤدي التسرب عبر السيليكون الفولاذي إلى خسارة طاقة إضافية والتعرض للحرارة المحلية، خاصة حيث يعبر التسرب القلب العمودي (مثل دعامات الضغط، الصفائح الفولاذية). تحدي كبير للمفاعلات المغمورة بالزيت في شبكات الجهد الفائق.
1.3 الاهتزاز والضوضاء
تفصل الفجوات مسار المجال المغناطيسي للمفاعل إلى مناطق ذات قطبي مغناطيسي مستقلين. تتسبب التغيرات في جذب القطبين في الاهتزاز. قد يسبب القلب والحشو والهيكل الحامل الرنين الميكانيكي، مما يجعل اهتزاز/ضوضاء المفاعل تتجاوز تلك الخاصة بالمحولات. تنتج الأعطال مثل سوء تشغيل مفتاح الغاز، انكسار صفائح الألمنيوم، تآكل العزل، تخفيف صفائح القلب، وإطلاق أجهزة حدود القلب عن الاهتزاز طويل الأمد. ترتبط الضوضاء ارتباطًا وثيقًا بهز القلب.
1.4 تسرب الزيت
يؤدي تسرب الزيت إلى تعطيل التشغيل المستقر وتلوث البيئة ويهدد السلامة. يحدث تسرب الزيت بشكل شائع في المفاعلات المغمورة بالزيت المحلية والاستيرادية، بسبب ضعف السيطرة على العملية من قبل الشركات المصنعة وتفاقم التسرب خلال النقل/التشغيل.
2 مبادئ ومميزات طريقتي اختبار تحمل الجهد
2.1 طريقة اختبار تحمل الجهد بالتسلسل المتناغم
تعتبر طريقة اختبار تحمل الجهد بالتسلسل المتناغم استراتيجية فعالة للغاية لاكتشاف العزل في المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي. تظهر فائدة لا يمكن الاستغناء عنها، خاصة في تقييم العزل على الأرض للمفاعلات في محطات التحويل ذات الجهد الفائق. تقوم هذه التقنية بشكل أساسي بتحقيق تأثير إنتاج جهد اختبار نسبياً عالي حتى مع قدرة مصدر الطاقة الصغيرة، من خلال التناغم بين المقاومة الحثية للمفاعل والمقاومة السعتية لمكثف التعويض عند تردد معين. يتم عرض مبدأ ذلك في الشكل 1. المميزات الرئيسية لهذه الطريقة هي كالتالي:
قدرة اختبار صغيرة. في حالة التناغم، تنخفض مقاومة الحلقة إلى الحد الأدنى. لذلك، فإن القدرة الفعلية المطلوبة لمصدر الطاقة الاختبار هي فقط جزء صغير، أقل بكثير من القدرة الكاملة اللازمة لإنتاج الجهد الاختبار. فهو مناسب بشكل خاص للاستخدام على الأرض، وخاصة في البيئات التي تكون فيها قدرة مصدر الطاقة محدودة.
جهد إخراج عالي. تحت ظروف التناغم، يمكن لمصدر الطاقة أن ينتج جهدًا يلبي متطلبات الاختبار العالي حتى عند تردد نسبيًا منخفض. هذا يوفر الشروط لتقييم العزل على الأرض للمفاعلات ذات الجهد الفائق.
جودة موجة جيدة. يمكن لاختبار التسلسل المتناغم ضمان إخراج موجة جيبية مستقرة عند تردد مصدر الطاقة الثابت، مما يقلل بشكل فعال من تأثير التوافقيات على نتائج الاختبار ويضمن دقة الاختبار.
معدات اختبار بسيطة. الأجهزة المطلوبة لهذا الاختبار بسيطة نسبيًا، تتكون بشكل أساسي من مصدر طاقة متغير التردد، محول التحفيز، ومكثف التوافقي، وما إلى ذلك، مما يسهل النقل والإعداد السريع على الأرض.
سلامة عالية. إذا حدث انهيار للعينة الاختبار أثناء اختبار التسلسل المتناغم، سيفقد الحلقة حالة التناغم فورًا، وسينخفض تيار الإخراج لمصدر الطاقة بشكل حاد، مما يحد بشكل فعال من الأضرار للعينة الاختبار ومعدات الاختبار.
باختصار، توفر تحقيقات عيوب العزل بيانات رئيسية لتقييم العزل على الأرض للمفاعلات في محطات التحويل، مما يوجه اختيار طرق الاختبار. ستقوم الأبحاث المستقبلية بتحسين تقنيات التقييم على الأرض لزيادة دقة/موثوقية تقييم حالة العزل للمفاعلات المغمورة بالزيت ذات الجهد العالي.
2.2 طريقة اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة
تعتبر طريقة اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة وسيلة شائعة الاستخدام في اكتشاف العزل لأنظمة الطاقة. تظهر أهمية فريدة، خاصة في اكتشاف تحمل الجهد بين الدورانات للمفاعلات الهوائية الجافة. تقوم هذه التقنية بتطبيق موجات جهد متأرجحة ذات تردد عالي على العينة الاختبار لتوفير الجهد، مما يؤدي إلى تحفيز وكشف عيوب نظام العزل مثل التفريغ الجزئي. يتم عرض مبدأ ذلك في الشكل 2. الخصائص الأساسية لاختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة والعوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها هي كالتالي:
مبدأ الاكتشاف:يعتمد هذا الاختبار على خصائص الموجات المتأرجحة ذات التردد العالي. من خلال مقارنة موجات التيار للعينة الاختبار تحت الجهد المرجعي والجهد الاختبار، يقيم ما إذا كانت حالة العزل مثالية. معدل التخميد للموجة وتغير نقاط التقاطع الصفرية هما المعلمات الرئيسية لقياس جودة العزل.
موجة الاختبار:تحتوي الموجة المتأرجحة التي تولدها هذه الطريقة على العديد من المكونات ذات التردد العالي. زمن مقدمة الموجة أقصر بكثير من زمن مقدمة موجة الصدمة الكهربائية، مما يمكنه من تنشيط إشارات التفريغ الجزئي الناتجة عن عيوب المعدات بكفاءة.
جهاز الاختبار:يتطلب اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة مصدراً للطاقة المباشرة، مكثفات الشحن، مستقيم السيليكون عالي الجهد، فجوة التحفيز، مقاوم مقدمة الموجة، وغيرها. الهيكل معقد نسبيًا، ويضع مطالب عالية على بيئة الاختبار على الأرض.
العوامل البيئية: يعتبر اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة حساسًا للغاية للعوامل البيئية مثل درجة الحرارة والرطوبة. يجب أن يتم تحت ظروف مشددة لتحقيق دقة نتائج الاختبار.
أداء مقاومة التداخل:نظرًا للجهد العالي وتكرار التأرجح الذي يولده اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة، فإن متطلبات التأريض والترابط لأجهزة الاختبار وظروف نظام الاختبار صارمة للغاية. يجب تنفيذ إجراءات فعالة لمنع التداخل.
القيود:يوجد بعض القيود في تطبيق اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة على الأرض للمفاعلات ذات الجهد الفائق. خاصة في اختبار المفاعلات على مستوى 1000 كيلوفولت، فإن الوسائل التقنية الحالية صعبة المنال لتلبية متطلبات الجهد العالي والسعة الكبيرة.
3 مقارنة بين طريقتي اختبار تحمل الجهد
في تقييم أداء العزل على الأرض للمفاعلات المغمورة بالزيت ذات الجهد العالي في محطات التحويل، تشمل التقنيات الشائعة اختبار التسلسل المتناغم واختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة. يقوم هذا البحث بتحليل مقارنة شاملة بين الطريقتين، بهدف العثور على حل أفضل ملاءمة لتقييم العزل على الأرض للمفاعلات في محطات التحويل ذات الجهد الفائق.
متطلبات المعدات: يعتمد اختبار التسلسل المتناغم على مصادر الطاقة المتغيرة التردد، المحولات التحفيزية، ومكثفات التوافقي. يتطلب اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة مصادر طاقة مباشرة، مكثفات الشحن، ومستقيم السيليكون عالي الجهد. الأولى لديها معدات أبسط وأصغر، مما يسمح بسهولة أكبر في التشغيل على الأرض.
شروط الاختبار: يتكيف اختبار التسلسل المتناغم بشكل جيد مع بيئات الاختبار على الأرض، مع اعتماد منخفض على عوامل مثل درجة الحرارة والرطوبة. في المقابل، يفرض اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة متطلبات بيئية أشد لتحقيق دقة النتائج.
إجراءات الاختبار: يعتبر اختبار التسلسل المتناغم نسبيًا بسيطًا، حيث يتم تحقيق التناغم عن طريق تعديل تردد مصدر الطاقة المتغير. بينما يتطلب اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة السيطرة الدقيقة على توليد وتخميد موجة الجهد.
تحديد النتائج: (ملاحظة: تم إزالة المحتوى الزائد للتوضيح، حيث كان هناك وصف متكرر هنا في النص الأصلي.) يقوم اختبار التسلسل المتناغم بتيسير العملية عبر تعديل التردد للتناغم. يتطلب اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة السيطرة الدقيقة على الموجة.
الأمان: تضمن الطريقتان أمانًا عاليًا. ومع ذلك، يمكن لاختبار التسلسل المتناغم أن يقلل بسرعة من الجهد عند حدوث انهيار للعينة، مما يقلل من الأضرار لمعدات الاختبار والنظام.
من خلال مقارنة شاملة لتكوينات التجارب، تكوينات البيئة على الأرض، إجراءات الاختبار، ومعايير تحديد النتائج، يثبت اختبار تحمل الجهد بالتسلسل المتناغم أنه أكثر ملاءمة لتقييم العزل على الأرض للمفاعلات المغمورة بالزيت ذات الجهد العالي. يتميز بتكوين بسيط، قابلية تكيف قوية، خطوات اختبار واضحة، نتائج سهلة التعرف عليها، وأمان عالٍ. في المقابل، يتطلب اختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة شروط بيئية أشد، تكوينًا معقدًا، ويظهر قيودًا في التطبيقات العملية للمفاعلات. لذلك، يوصي هذا البحث باعتماد اختبار تحمل الجهد بالتسلسل المتناغم لتقييم العزل على الأرض للمفاعلات المغمورة بالزيت ذات الجهد العالي في محطات التحويل.
4 الخاتمة
تناول هذا البحث أولاً عيوب العزل النموذجية للمفاعلات وتقنيات تقييم العزل على الأرض. ثم، بالنسبة لطرق تقييم العزل للمفاعلات، يقدم المبادئ الأساسية وأنواع الأجهزة لاختبار تحمل الجهد بالتسلسل المتناغم، بالإضافة إلى المعايير والمبادئ والمنطق الكشف الخاص باختبار تحمل الجهد بالموجة المتأرجحة. من خلال مقارنة المزايا والعيوب من أربعة جوانب (معدات الاختبار، تكوينات البيئة على الأرض، إجراءات الاختبار، وطرق تحديد النتائج)، يخلص إلى أن طريقة التسلسل المتناغم أكثر ملاءمة لتقييم العزل على الأرض للمفاعلات المغمورة بالزيت ذات الجهد العالي في محطات التحويل.
