Дефекти на изолацията и методи за тестове на издръжливост към напрежение за УВН маслени реактори

1 Разследване на дефектите в изолацията на реактори с ултра-високо напрежение, погружени в масло

Основните предизвикателства при експлуатацията на реактори с високо напрежение и маслено напълнение включват дефекти в изолацията, нагорещяване от магнитна утечка в желязната ядро, вибрации/шум и утечки на масло.

1.1 Дефекти в изолацията

Паралелно свързаните реактори, след като са свързани с основната мрежа чрез главната обмотка и поставени в употреба, работят дълготрайно на пълна мощност. Дългосрочното поддържане на високо напрежение повишава температурата на работа, ускорява стареенето на материали за изолация на обмотките и маслото. Възможни дефекти: пробив на изолацията между обмотката и земята, кратки замыкания между слоеве. Трехфазните реактори също са изложени на рискове от пробив на изолацията между фази.

1.2 Нагорещяване от магнитна утечка в желязната ядро

Въздушните разстояния правят плътността на магнитната утечка на реакторите много по-голяма от тази на трансформаторите. Близо до желязната ядро, раменете и опорите на обмотките интензитетът на утечката е няколко пъти по-голям от този на трансформаторите. Утечката през силиконовата стомана причинява допълнителна загуба на енергия и локално нагорещяване, особено там, където утечката пресича вертикално желязната рамена (например, зажимни железа, стоманени листове). Едно от основните предизвикателства за маслено потопени реактори в мрежи с ултра-високо напрежение.

1.3 Вибрации и шум

Въздушните разстояния разделят магнитния път на реактора на области с независими магнитни полюси. Промените в привличането на полюсите причиняват вибрации. Желязната ядро, прокладките и раменната конструкция може да спровокират механична резонанс, което прави вибрациите и шума на реакторите по-големи от тези на трансформаторите. Дългосрочните вибрации могат да доведат до дефекти като грешки в газовите реле, разцепления на алюминиеви листове, износ на изолация, ослабяване на желязните листове и разряди на ограничителни устройства. Шумът е тясно свързан с вибрациите на ядрото.

1.4 Утечки на масло

Утечките на масло нарушават стабилната работа, замърсяват околната среда и представляват риск за безопасността. И домакински, и импортни маслено потопени реактори често утекат масло, поради лош контрол на производствения процес от страна на производителите и вибрации при транспортиране и експлуатация, които усугубяват утечките.

2 Принципи и характеристики на два метода за изпитване на издръжливостта към напрежение
2.1 Метод за изпитване на издръжливостта към напрежение чрез сериен резонанс

Методът за изпитване на издръжливостта към напрежение чрез сериен резонанс е ефективна стратегия за детекция на изолацията на високонапреженето електрическо оборудване. Той демонстрира незаменима полезност, особено при настаняване на изолацията на реактори в ултра-високонапреженето подстанции. Тази технология осъществява ефекта на генериране на относително високо изпитвателно напрежение дори с малка капацитет на доставката на енергия, чрез резонансното сътрудничество между индуктивното импеданс на реактора и капацитивното импеданс на компенсиращия кондензатор при специфична честота. Неговият принцип е показан на Фигура 1. Основните характеристики на този метод са следните:

• Малък изпитвателен капацитет. В резонансното състояние, импедансът на контура намалява до минимум. Следователно, реално необходимата капацитет на изпитвателната доставка на енергия е само малка част, далеч под пълната капацитет, необходима за генериране на изпитвателното напрежение. Той е особено подходящ за използване на място, особено в условия, където капацитетът на доставката на енергия е ограничен.

• Високо изходно напрежение. При резонансни условия, доставката на енергия може да генерира напрежение, отговарящо на изискванията за високи изпитвания, дори при относително ниска честота. Това създава условия за настаняване на изолацията на ултра-високонапрежените реактори на място.

• Добра качествена форма на вълната. Изпитването чрез сериен резонанс може да осигури изход на стабилна синусоидална форма на вълната при фиксирана честота на доставката на енергия, което ефективно намалява влиянието на гармоничните компоненти върху резултатите от изпитването и гарантира точността на изпитването.

• Просто изпитвателно оборудване. Устройствата, необходими за това изпитване, са относително прости, главно състоящи се от променлива честота на доставката на енергия, възбудителен трансформатор и щемпелен кондензатор и т.н., което облекчава транспортирането и бързата инсталация на място.

• Висока безопасност. Ако изпитваната проба се развали по време на изпитването чрез сериен резонанс, контурът веднага ще загуби резонансното състояние и изходният ток на доставката на енергия ще намалее рязко, което ефективно ограничава повредите на изпитваната проба и изпитвателното оборудване.

Като цяло, разследванията на дефектите в изолацията предоставят ключови данни за настаняване на изолацията на реакторите в подстанциите, насочвайки избора на метода за изпитване. Бъдещи изследвания ще оптимизират техниките за настаняване на място, за да повишат точността и надеждността на оценките на състоянието на изолацията на реакторите с високо напрежение и маслено напълнение.

2.2 Метод за изпитване на издръжливостта към напрежение чрез колебателно напрежение

Методът за изпитване на издръжливостта към напрежение чрез колебателно напрежение е често използван начин за детекция на изолацията в електроенергийните системи. Той демонстрира уникална важност, особено при изпитването на издръжливостта към напрежение между витки на сухи реактори с въздушен ядро. Тази технология прилага високочестотни колебателни форми на вълната към изпитваната проба, за да приложи напрежение, по този начин индуцира и идентифицира дефекти в изолационната система, като частични разряди. Неговият принцип е показан на Фигура 2. Основните характеристики на изпитването на издръжливостта към напрежение чрез колебателно напрежение и ключовите фактори, които трябва да се вземат предвид, са следните:

• Принцип на детекция: Това изпитване се основава на характеристиките на високочестотните колебателни форми на вълната. Чрез сравнение на формите на тока на изпитваната проба при референтното напрежение и изпитвателното напрежение, то оценява дали състоянието на изолацията е идеално. Темпът на затихване на формата на вълната и промяната в точките на нула са ключови параметри за измерване на качеството на изолацията.

• Форма на изпитване: Колебателната форма на вълната, генерирана от този метод, съдържа множество високочестотни компоненти. Нейното време на фронт е много по-кратко от времето на фронт на мълниен бълнец, което може ефективно да активира сигнали от частични разряди, причинени от дефекти на оборудването.

• Изпитвателно устройство: Оборудването, необходимо за изпитването на издръжливостта към напрежение чрез колебателно напрежение, включва постоянен ток, зареждащи кондензатори, високонапрежен силиконов управляем диод, тригърна пролука, резистор на фронта на вълната и т.н. Структурата му е относително сложна и поставя относително високи изисквания към изпитвателната среда на място.

• Екологични фактори: Изпитването на издръжливостта към напрежение чрез колебателно напрежение е изключително чувствително към екологични фактори като температура и влажност. То трябва да се провежда при строго контролирани условия, за да се гарантира точността на резултатите от изпитването.

• Съпротивление на интерференцията: Учитывайки високото напрежение и честотата на колебанията, генерирана от изпитването на издръжливостта към напрежение чрез колебателно напрежение, изискванията за заземяване и екраниране на изпитвателното устройство и екологичните условия на изпитвателната система са изключително строги. Трябва да се предприемат ефективни мерки за подавяне на интерференцията.

• Ограничения: Изпитването на издръжливостта към напрежение чрез колебателно напрежение има определени ограничения в приложението му на място за ултра-високонапрежените реактори. Особено при изпитването на реактори на 1000кВ ниво, съществуващите технически средства трудно могат да удовлетворят изискванията за изпитване на високо напрежение и голям капацитет.

3 Сравнение на двата метода за изпитване на издръжливостта към напрежение

При настаняването на изолацията на реакторите с високо напрежение и маслено напълнение в подстанциите, общи техники включват изпитване чрез сериен резонанс и изпитване чрез колебателно напрежение. Това проучване провежда дълбоко сравнително анализиране на тези два метода, с цел да намери решение, по-подходящо за настаняване на изолацията на ултра-високонапрежените реактори в подстанциите на място.

• Изисквания за оборудване: Изпитването чрез сериен резонанс се основава на доставки на енергия с променлива честота, възбудителни трансформатори и щемпелни кондензатори. Изпитването чрез колебателно напрежение изисква постоянен ток, зареждащи кондензатори и високонапрежен силиконов управляем диод. Първият метод има по-просто и по-малко оборудване, позволяващо по-лесна работа на място.

• Условия за изпитване: Изпитването чрез сериен резонанс се адаптира добре към условията на място, с ниска зависимост от фактори като температура и влажност. От друга страна, изпитването чрез колебателно напрежение поставя по-строги екологични изисквания, за да се гарантира точността на резултатите.

• Процедури за изпитване: Изпитването чрез сериен резонанс е относително просто, достигайки резонанс чрез регулиране на честотата на доставката на енергия с променлива честота. Изпитването чрез колебателно напрежение обаче изисква прецизно контролиране на генерирането и затихването на формата на напрежението.

• Определение на резултатите: (Бележка: Премахнат е повторящ се съдържание за краткост, тъй като оригинала имаше повторящи се описания тук.) Изпитването чрез сериен резонанс опростява процеса чрез регулиране на честотата за резонанс. Изпитването чрез колебателно напрежение изисква прецизно контролиране на формата на вълната.

• Безопасност: И двата метода гарантират висока безопасност. Все пак, изпитването чрез сериен резонанс може бързо да намали напрежението при разрушаване на пробата, минимизирайки повредите на оборудването и изпитвателната установка.

Чрез дълбоко сравнение на експерименталните установки, конфигурациите на местната среда, процедурите за изпитване и стандарти за определяне на резултатите, изпитването чрез сериен резонанс доказва, че е по-подходящо за настаняване на изолацията на реакторите с високо напрежение и маслено напълнение на място. То има проста установка, силна адаптивност, ясни процедури за изпитване, лесно разпознаваеми резултати и висока безопасност. От друга страна, изпитването чрез колебателно напрежение поставя по-строги екологични изисквания, има по-сложна установка и показва ограничения в практическия приложението на реакторите. Ето защо, това проучване препоръчва изпитването чрез сериен резонанс за първоначално настаняване на изолацията на реакторите с високо напрежение и маслено напълнение в подстанциите на място.

4 Заключение

Тази статия първо разглежда типичните дефекти в изолацията на реакторите и технологии за настаняване на изолацията на място. След това, за две метода за настаняване на изолацията на реакторите, представя основните принципи и видове устройствата за изпитване чрез сериен резонанс, както и съответните стандарти, принципи и логика на детекцията за изпитването чрез колебателно напрежение. Чрез сравнение на предимствата и недостатъците от четири аспекта (изпитвателно оборудване, конфигурация на местната среда, процедури за изпитване и методи за определяне на резултатите), се заключава, че методът чрез сериен резонанс е по-подходящ за настаняване на изолацията на реакторите с високо напрежение и маслено напълнение в подстанциите на място.