Ultra korkean jännitteen öljypohjaisissa reaktoreissa esiintyvät eristysvirheet ja sähköjännitteen kestotestausmenetelmät

1 UHV-öljyimurtojen eristysvirheiden tutkimus

Korkean jännitteen öljyimurtoreissa toiminnassa kohtaamia avainhaasteita ovat eristysvika, rautaydin magneettinen vuotolämmitys, vibraatio/melu ja öljyn vuoto.

1.1 Eristysvikat

Rinnakkaissijoitetut imurot, kun ne yhdistetään pääverkon ensisijaiseen kymppeeseen ja käytetään, toimivat pitkäaikaisesti täysiin tehoihin. Pidetty korkea jännite nostaa toimintalämpötiloja, nopeuttaen kymppeen eristysmateriaalien ja öljyn ikääntymistä. Mahdolliset vikat: kymppeen-maan eristysrikki, kerroksenvälinen lyhyys. Kolmifasede imuroissa on myös vaihtoehto fasettien välisen eristyksen rikkoutumiselle.

1.2 Rautaydin magneettinen vuotolämmitys

Ilmahiat tekevät imureiden magneettisen vuototiheyden paljon suuremmaksi kuin muuntajien. Rautaydin, selkäluun ja kymppeen tukirakenteiden lähellä vuotointensiteetti on useita kertoja suurempi kuin muuntajissa. Vuoto silikoni-raudan läpi aiheuttaa lisäenergian menetyksen ja paikallista ylikuumenemista, erityisesti silloin, kun vuoto kulkee rautaselkään pystysuunnassa (esim. puristusradat, teräslevyt). Tämä on merkittävä haaste UHV-verkossa toimiville öljyimurtoreille.

1.3 Vibraatio ja melu

Ilmahiat jakavat imuron magneettipolun alueisiin, joilla on itsenäisiä magneettisia nappeja. Nappeiden vetovoiman muutokset aiheuttavat vibraation. Rautaydin, tiiviste ja selkäluun kehikko voivat aiheuttaa mekaanista resonanssia, mikä saattaa imuron vibraation/melun ylittää muuntajien. Pitkäaikainen vibraatio voi aiheuttaa vikoja, kuten kaasupuskurien väärä toiminta, aluminiiumilevyjen murtumisen, eristysmateriaalien kuluminen, rautalevyn löysyys ja raja-ulkopuolelle sijoitetun laitteen sähkösuola. Melu on tiiviisti sidoksissa rautaydin vibraatioon.

1.4 Öljyn vuoto

Öljyn vuoto häiritsee vakaita toimintoja, saastuttaa ympäristöä ja aiheuttaa turvallisuusriskiä. Paikallisten ja tuoduiden öljyimurtoreiden öljyn vuoto on yleistä, koska valmistajien prosessivalvonta on heikkoa ja kuljetuksen/toiminnan aikana tapahtuva vibraatio pahentaa öljyn vuotoa.

2 Kaksi eristyskykytestausmenetelmää niiden periaatteet ja ominaisuudet
2.1 Sarjaresonanssi eristyskykytestausmenetelmä

Sarjaresonanssin eristyskykytestausmenetelmä on erittäin tehokas strategia korkean jännitteen sähkölaitteiden eristysmateriaalien tutkimiseksi. Se osoittaa korvaamatonta hyödyllisyyttä, erityisesti ultra-korkean jännitteen muuntamisasemissa toimivien imurojen paikan päällä tehtävässä eristystestauksessa. Tämä teknologia pystyy tuottamaan suhteellisen korkean testijännitteen vaikka pienellä sähkövarannon kapasiteetilla, resonanssin avulla imurin induktiivisen impedanssin ja kompensointikonvektiinin kapasitiivisen impedanssin välillä tiettyyn taajuuteen. Sen periaate on nähtävissä kuvassa 1. Tämän menetelmän päätavoitteet ovat seuraavat:

• Pieni testauskapasiteetti. Resonanssissa silmukan impedanssi laskee minimiin. Siksi todellinen tarvittava testausvoimanlähde on vain pieni osa, paljon pienempi kuin täysi kapasiteetti, joka tarvitaan testijännitteen luomiseen. Se on erityisen soveltuva paikan päälle, erityisesti rajoitetussa sähkövarannossa.

• Korkea ulostulojännite. Resonanssissa voimanlähde voi tuottaa jännitteen, joka vastaa korkean testauksen vaatimuksia edes suhteellisen matalalla taajuudella. Tämä mahdollistaa UHV-imurojen paikan päällä tehtävän eristystestauksen.

• Hyvä aaltomuodon laatu. Sarjaresonanssitestaus voi taata vakavan siniaallon tuotannon kiinteällä sähkövarannon taajuudella, vähentäen harmonioiden vaikutusta testituloksiin ja varmistamalla testin tarkkuuden.

• Yksinkertainen testauslaitteisto. Tämän testauksen tarvitsema laitteisto on suhteellisen yksinkertaista, pääasiassa koostuen muuttuvan taajuuden voimanlähde, viritysmuuntaja ja säätökondensaattori, mikä helpottaa paikan päällä tapahtuvaa kuljetusta ja nopeaa asennusta.

• Korkea turvallisuus. Jos sarjaresonanssitestauksen aikana testattu näyte rikkoutuu, silmukka menettää välittömästi resonanssinsa, ja voimanlähden ulostulovirta laskee jyrkästi, rajoittaen näytteen ja testauslaitteiston vahingoittumista.

Yhteenvetona, eristysvirhetutkimukset tarjoavat avaindataa muuntamisaseman imuroissa tehtävälle paikan päällä eristystestaukselle, ohjaen testausmenetelmien valintaa. Tulevaisuuden tutkimus optimoi paikan päällä tehtävää arviointiteknologiaa parantaakseen korkean jännitteen öljyimurtoreiden eristystilan arvioinnin tarkkuutta ja luotettavuutta.

2.2 Heilurijännite eristyskykytestausmenetelmä

Heilurijännite eristyskykytestausmenetelmä on usein käytetty tapa sähköverkkojen eristystestauksessa. Se osoittaa ainutlaatuisen tärkeyden, erityisesti ilmanpaikkaisten ilmakypäimurojen kierroskierros eristystestauksessa. Tämä teknologia soveltaa korkeataajuuden heilurijänniteaaltoja testattavalle objektille, jolloin se aiheuttaa ja tunnistaa eristysjärjestelmän vikoja, kuten osittaispurkautumisia. Sen periaate on nähtävissä kuvassa 2. Jänniteheiluri eristyskykytestin ydinoiminnot ja huomioon otettavat tekijät ovat seuraavat:

• Tutkimisperiaate: Tämä testi perustuu korkeatajuuden heiluri-aaltojen ominaisuuksiin. Vertaamalla testattavan näytteen virta-aaltoja viitejännitteessä ja testijännitteessä se arvioi, onko eristystila ideaalinen. Aaltomuodon heikentyminen ja nollakohdan muutos ovat keskeisiä parametreja eristyslaadun mittauksessa.

• Testiaalto: Tämän menetelmän generoima heiluri-aalto sisältää monia korkeataajuuden komponentteja. Sen aallon etulinjan aika on paljon lyhyempi kuin salamanimpulssin aallon etulinja, mikä aktivoi tehokkaasti laitteen vikoista johtuvat osittaispurkautumis-signaalit.

• Testilaitteisto: Jänniteheiluri eristyskykytestiin tarvittava laitteisto sisältää jännitevoimanlähde, ladattavat kondensaattorit, korkeajännite-siliconidiode, virityslauman, aallon etulinjan vastuksen jne. Rakennus on suhteellisen monimutkainen, ja se asettaa suuria vaatimuksia paikan päällä testiympäristölle.

• Ympäristötekijät: Jänniteheiluri eristyskykytesti on erittäin herkkä ympäristötekijöille, kuten lämpötilalle ja kosteudelle. Se on suoritettava tiukasti kontrolloituina olosuhteissa, jotta testitulokset olisivat tarkkoja.

• Häiriökiinteyys: Koska jänniteheiluri eristyskykytesti tuottaa korkeaa jännitettä ja heiluriota, testilaitteiston maanturva ja suojailu sekä testijärjestelmän ympäristöolosuhteet ovat erittäin tiukkoja. On toteutettava tehokkaita häiriökiinteyshyödykkeitä.

• Rajoitukset: Jänniteheiluri eristyskykytestillä on tiettyjä rajoituksia UHV-imurojen paikan päällä suoritettavissa testeissä. Erityisesti 1000kV-tason imureiden testauksessa nykyiset tekniset keinot eivät ole riittäviä korkean jännitteen ja suuren kapasiteetin testauksen vaatimuksiin.

3 Kaksi eristyskykytestausmenetelmän vertailu

Muuntamisasemien korkean jännitteen öljyimurtoreiden paikan päällä tehdässä eristystehon arvioinnissa yleisiä tekniikoita ovat sarjaresonanssi ja heilurijännite eristyskykytestaus. Tämä tutkimus tekee syvällisen vertailuanalyysin näistä kahdesta menetelmästä, pyrkien löytämään ratkaisun, joka on paremmin soveltuva UHV-muuntamisasemien imurojen paikan päällä tehtävään arviointiin.

• Laitteiston vaatimukset: Sarjaresonanssitesti perustuu muuttuvan taajuuden voimanlähde, viritysmuuntaja ja säätökondensaattori. Jänniteheiluri-testi vaatii jännitevoimanlähde, ladattavat kondensaattorit ja korkeajännite-siliconidiode. Edellä mainittu on yksinkertaisempi ja pienempi laitteisto, mikä mahdollistaa helpomman paikan päällä tapahtuvan toiminnan.

• Testausedellytykset: Sarjaresonanssitesti sopeutuu hyvin paikan päälle, sillä se on vähemmän riippuvainen tekijöistä, kuten lämpötila ja kosteus. Toisaalta, jänniteheiluri-testi asettaa tiukempia ympäristövaatimuksia tulosten tarkkuuden varmistamiseksi.

• Testimenettely: Sarjaresonanssitesti on suhteellisen yksinkertainen, saavuttaen resonanssin muuttamalla muuttuvan taajuuden voimanlähden taajuutta. Jänniteheiluri-testi puolestaan vaatii tarkan valvonnan jänniteaallon tuotannosta ja heikennyksestä.

• Tulosten määrittäminen: (Huom: Poistettiin päällekkäinen sisältö tiiviysvuoksi, koska alkuperäisessä oli toistuva kuvaus tässä.) Sarjaresonanssitesti yksinkertaistaa prosessia taajuuden säätämällä resonanssiin. Jänniteheiluri-testi vaatii tarkan aaltomuodon valvonnan.

• Turvallisuus: Molemmat menetelmät takaa korkean turvallisuuden. Kuitenkin, sarjaresonanssitesti voi nopeasti vähentää jännitettä näytteen rikkoutuessa, vähentäen vahinkoa laitteiston ja testiasetelmien vahingolle.

Syvällisen vertailun kokeellisesta asettelusta, paikan päällä ympäristön konfigurointi, testausmenettelyt ja tulosten määrittämisstandardit, sarjaresonanssin eristyskykytesti osoittautuu sopivammaksi korkean jännitteen öljyimurtoreiden paikan päällä eristystestaukseen. Sillä on yksinkertainen asettelu, vahva sopeutuvuus, selvät testausvaiheet, helposti tunnistettavat tulokset ja korkea turvallisuus. Toisaalta, jänniteheiluri-testillä on tiukemmat ympäristövaatimukset, monimutkaisempi asettelu ja rajat käytännön imurien soveltamisessa. Siksi tämä tutkimus suosittelee priorisoimaan sarjaresonanssin eristyskykytestiä korkean jännitteen öljyimurtoreiden paikan päällä eristystestaukseen muuntamisasemissa.

4 Johtopäätös

Tässä artikkelissa tutkitaan ensin typistä eristysvirheitä imuroissa ja paikan päällä tehtäviä eristystestausmenetelmiä. Sitten, kahdelle imurojen eristystestausmenetelmälle, esitellään sarjaresonanssin eristyskykytestin perusperiaatteet ja laitetyypit, sekä liittyvät standardit, periaatteet ja havaintologiikka jänniteheiluri-testeissä. Vertaamalla etuja ja haittoja neljästä näkökulmasta (testauslaitteisto, paikan päällä olevat olosuhteiden konfigurointi, testausmenettelyt ja tulosten määrittämismetodit) se päättyy siihen, että sarjaresonanssimenetelmä on soveltuvin menetelmä korkean jännitteen öljyimurtoreiden paikan päällä eristystestaukseen muuntamisasemissa.