Defectes d'aislament i mètodes de proves de tensió de resistència per a reactors immersos en oli UHV
1 Investigació dels defectes d'aislament en reactius UHV d'oli
Els reptes principals en els reactius d'alta tensió omplerts d'oli durant l'operació inclouen defectes d'aislament faltes de fuga magnètica del nucli, vibracions/soroll i fugues d'oli.
1.1 Defectes d'aislament
Els reactius connectats en paral·lel, una vegada connectats a la bobina principal de la xarxa principal i posats en funcionament, operen a ple rendiment a llarg termini. La tensió elevada sostenida augmenta les temperatures d'operació, accelerant l'envellesciment dels materials d'aislament de la bobina i de l'oli. Possibles falles: trencament de l'aislament entre la bobina i el terra, circuits curts interestratificats. Els reactius trifàsics també corren el risc de trencaments d'aislament entre fases.
1.2 Fugues magnètiques del nucli
Les aigües fetges fan que la densitat de fuga magnètica dels reactius sigui molt més alta que la dels transformadors. Prop del nucli, la jugular i els suports de la bobina, la intensitat de fuga és diverses vegades superior a la dels transformadors. La fuga a través de l'acer siliciós provoca una pèrdua d'energia addicional i un sobrecalentament local, especialment on la fuga travessa verticalment la jugular de ferro (per exemple, ferros de presa, fulls d'acer). Un repte important per als reactius immersos en oli en xarxes UHV.
1.3 Vibració i soroll
Les aigües fetges divideixen el camí magnètic del reactor en regions amb pols magnètics independents. Els canvis en l'atracció dels pols causen vibracions. El nucli, el juny i l'estructura de la jugular poden desencadenar ressonància mecànica, fent que la vibració/soroll del reactor superi la dels transformadors. Falles com l'operació incorrecta del relé de gas, fractures de fulls d'alumini, desgast de l'aislament, alliberament de fulls de nucli i descàrregues del dispositiu de límit del nucli resulten de la vibració a llarg termini. El soroll està estretament relacionat amb la vibració del nucli.
1.4 Fugue d'oli
La fugue d'oli perturba l'operació estable, contamina l'ambient i suposa un risc per la seguretat. Tant els reactius immersos en oli nacionals com els importats sovint fuguen oli, degut al control deficient del procés pel fabricant i la vibració durant el transport/funcionament que agrava les fugues.
2 Principis i característiques de dos mètodes de prova de resistència a la tensió
2.1 Mètode de prova de resistència a la tensió en ressonància sèrie
El mètode de prova de resistència a la tensió en ressonància sèrie és una estratègia altament eficaç per a la detecció de l'aislament en equips elèctrics d'alta tensió. Mostra una utilitat irreplaceble, especialment en l'avaluació in situ de l'aislament de reactius en subestacions UHV. Aquesta tecnologia aconsegueix generar una tensió de prova relativament alta, fins i tot amb una capacitat de font d'alimentació petita, a través de la cooperació en ressonància entre la impedància inductiva del reactor i la impedància capacitiva del condensador de compensació a una freqüència específica. El seu principi es mostra a la Figura 1. Les característiques principals d'aquest mètode són les següents:
Capacitat de prova reduïda. En l'estat de ressonància, la impedància del circuit cau al mínim. Per tant, la capacitat real requerida de la font d'alimentació de prova només és una part petita, molt inferior a la potència total necessària per generar la tensió de prova. És particularment adequat per a l'ús in situ, especialment en entorns on la capacitat de la font d'alimentació és limitada.
Tensió d'eixida alta. En condicions de ressonància, la font d'alimentació pot generar una tensió que compleix amb els requisits d'alta prova, fins i tot a una freqüència relativament baixa. Això crea les condicions per a l'avaluació in situ de l'aislament de reactius UHV.
Qualitat de forma d'ona bona. La prova de ressonància sèrie pot assegurar una eixida de forma d'ona sinusoidal estable a una freqüència fixa de la font d'alimentació, reduint efectivament l'impacte d'armònics en els resultats de la prova i assegurant la precisió de la prova.
Equips de prova simples. Els dispositius requerits per a aquesta prova són relativament senzills, compostos principalment per una font d'alimentació de freqüència variable, un transformador d'excitació i un condensador d'afinament, facilitant el transport i la instal·lació ràpida in situ.
Alta seguretat. Si l'amostre de prova s'esquerraça durant la prova de ressonància sèrie, el circuit perd immediatament l'estat de ressonància, i la corrent d'eixida de la font d'alimentació disminueix dràsticament, limitant eficaçment el daño a l'amostre de prova i a l'equip de prova.
En resum, les investigacions de defectes d'aislament proporcionen dades clau per a l'avaluació in situ de l'aislament dels reactius de subestacions, guiant la selecció del mètode de prova. Les recerques futures optimitzaràn la tecnologia d'avaluació in situ per millorar la precisió i la fiabilitat de les avaluacions de l'estat de l'aislament en reactius d'alta tensió omplerts d'oli.
2.2 Mètode de prova de resistència a la tensió oscil·lant
El mètode de prova de resistència a la tensió oscil·lant és un mitjà sovint utilitzat en la detecció de l'aislament en sistemes elèctrics. Mostra una importància única, especialment en la detecció de la resistència a la tensió entre voltes en reactius de nucli d'aire sec. Aquesta tecnologia aplica formes d'ona de tensió oscil·lant de freqüència alta a l'objecte de prova per aplicar tensió, induint i identificant defectes del sistema d'aislament com ara descàrregues parcials. El seu principi es mostra a la Figura 2. Les característiques principals de la prova de resistència a la tensió oscil·lant i els factors clau a considerar són els següents:
Principi de detecció: Aquesta prova es basa en les característiques de les formes d'ona oscil·lants de freqüència alta. Comparant les formes d'ona de corrent de l'amostre de prova sota la tensió de referència i la tensió de prova, avaluem si la condició d'aislament és ideal. La taxa d'aturament de la forma d'ona i la variació dels punts de creuament zero són paràmetres clau per mesurar la qualitat de l'aislament.
Forma d'ona de prova: La forma d'ona oscil·lant generada per aquest mètode conté nombrosos components de freqüència alta. El seu temps de front de ona és molt més curt que el d'un impuls d'oratge, el que permet activar eficientment els senyals de descàrrega parcial causats per defectes d'equips.
Equip de prova: L'equip requerit per a la prova de resistència a la tensió oscil·lant inclou una font d'alimentació DC, condensadors de càrrega, un rectificador de silici de tensió alta, un forat de disparador, un resistor de front d'ona, etc. La estructura és relativament complexa, i presenta exigències relatives al medi ambient de prova in situ.
Factors ambientals: La prova de resistència a la tensió oscil·lant és extremadament sensible a factors ambientals com la temperatura i l'humitat. Ha de realitzar-se en condicions estrictament controlades per assegurar la precisió dels resultats de prova.
Rendiment anti-interferència: Donada la tensió alta i la freqüència d'oscil·lació generada per la prova de resistència a la tensió oscil·lant, els requisits per a la terra i l'efecte de blindatge de l'equip de prova, així com les condicions ambientals del sistema de prova, són extremadament estrictes. Cal implementar mesures eficients de supressió d'interferències.
Limitacions: La prova de resistència a la tensió oscil·lant té certes limitacions en les aplicacions in situ per a reactius UHV. Especialment en la prova de reactius al nivell de 1000kV, les eines tècniques existents tenen dificultats per complir els requisits de prova per a tensions altes i capacitats grans.
3 Comparació dels dos mètodes de prova de resistència a la tensió
En l'avaluació in situ del rendiment d'aislament dels reactius d'alta tensió omplerts d'oli en subestacions, les tècniques comunes inclouen les proves de ressonància sèrie i tensió oscil·lant. Aquest estudi realitza una anàlisi comparativa en profunditat d'aquests dos mètodes, amb l'objectiu de trobar una solució més adequada per a l'avaluació in situ dels reactius de subestacions UHV.
Requisits d'equip: La prova de ressonància sèrie es basa en fonts d'alimentació de freqüència variable, transformadors d'excitació i condensadors d'afinament. La prova de tensió oscil·lant requereix fonts d'alimentació DC, condensadors de càrrega i rectificadors de silici de tensió alta. L'anterior té equips més simples i petits, facilitant l'operació in situ.
Condicions de prova: La prova de ressonància sèrie s'adapt
