Ultra magas feszültségű olajalapú reaktorok izolációs hibái és vízdíj-támasztó próbaeljárások

1 Ultra magas feszültségű olajbetoltott reaktorok izolációs hibái

A nagy feszültségű olajbetoltott reaktorok működési kihívásai közé tartoznak az izolációs hibák, a vasmagának mágneses lecsökkedési hőtartása, a rezgés/zaj, valamint az olajszivárgás.

1.1 Izolációs hibák

A párhuzamosan kapcsolt reaktorok, amikor a fő hálózat elsődleges tekercséhez csatlakoztatva használatba kerülnek, hosszú távon teljes teljesítménnyel működnek. A fenntartott magas feszültség növeli a működési hőmérsékletet, ami gyorsítja a tekercsizolációs anyagok és az olaj öregedését. Lehető hibák: a tekercs-földkapcsoló izoláció romlása, rétegkénti rövidzárlatok. A háromfázisú reaktorok szintén szembenéznek fázisközti izolációs romlás kockázatával.

1.2 Vasmagának mágneses lecsökkedési hőtartása

Az üreshelyek miatt a reaktorok mágneses lecsökkedési sűrűsége sokkal magasabb, mint a transzformátoroké. A vasmaga, a gát, és a tekercstámogatók közelében a lecsökkedés intenzitása többszörös a transzformátoroknál. A silíciumvashoz történő lecsökkedés további energiaperdét okoz és helyi túlzott hőt, különösen ott, ahol a lecsökkedés függőlegesen áthalad a vasgáton (pl. szorítóvas, acéllemez). Ez egy jelentős kihívás az ultra magas feszültségű olajbetoltott reaktorok számára.

1.3 Rezgés és zaj

Az üreshelyek a reaktor mágneses útvonalát olyan területekre osztják, amelyek független mágneses pólusokat alkotnak. A pólus-vonulás változásai okozzák a rezgések. A vasmaga, a gát, és a yoke keret mechanikai rezgőhangzást indíthat, ami a reaktor rezgései és zajai meghaladják a transzformátorokét. Hosszú távú rezgések eredményei lehetnek a gázrelé operációs hibái, alványlap törése, izoláció elhasználódása, vasmagalemez lassítása, és a magkorlátozó eszköz leroppanása. A zaj szorosan kapcsolódik a vasmaga rezgéseihez.

1.4 Olajszivárgás

Az olajszivárgás zavarja a stabil működést, szennyezi a környezetet, és biztonsági kockázatot jelent. Mind hazai, mind behozott olajbetoltott reaktorok gyakran olajat szivárognak, ami a gyártók rossz gyártási folyamat-ellenőrzésének, valamint a szállítás és működés során fellépő rezgéseknek tudható be.

2 Két kitartó feszültség vizsgálati módszer elvei és jellemzői
2.1 Soros rezgéses kitartó feszültség vizsgálati módszer

A soros rezgéses kitartó feszültség vizsgálati módszer egy nagyon hatékony stratégia a nagy feszültségű elektromos berendezések izolációjának felismerésére. Különösen az ultra magas feszültségű alakváltókban található reaktorok helyszíni izolációs értékelésében mutat ki helyettesíthetetlen hasznosságot. Ez a technológia főleg arra szolgál, hogy egy adott frekvencián a reaktor induktív ellenállása és a kompenzáló kondenzátor kapacitív ellenállása közötti rezgéssel együttműködve, akár kis tápegység-kapacitással is relatíve magas vizsgálati feszültséget generáljon. Az elvét mutatja az 1. ábra. Ez a módszer főbb jellemzői a következők:

• Kis vizsgálati kapacitás. A rezgéskor a hurok ellenállása a legkisebb lesz. Így a valóban szükséges vizsgálati tápegység-kapacitás csak egy kis része, sokkal kevesebb, mint a teljes teljesítmény, amire a vizsgálati feszültség generálása szükséges. Különösen alkalmas a helyszíni használatra, különösen olyan környezetekben, ahol a tápegység-kapacitás korlátozott.

• Magas kimeneti feszültség. Rezgéskor a tápegység még relatíve alacsony frekvencián is képes olyan feszültséget előállítani, ami megfelel a magas vizsgálati követelményeknek. Ez feltételeket teremt az ultra magas feszültségű reaktorok helyszíni izolációs értékelésére.

• Jó hullámforma minősége. A soros rezgéses vizsgálat biztosíthatja a fix tápegység frekvenciájának stabil szinusz hullámformájának kimenetét, hatékonyan csökkentve a harmonikusok hatását a vizsgálati eredményekre, és garantálva a vizsgálat pontosságát.

• Egyszerű vizsgálati berendezések. A vizsgálat szükséges berendezései viszonylag egyszerűek, főleg variábilis frekvenciájú tápegység, indító transzformátor, és hangoló kondenzátor, stb., ami megkönnyíti a helyszíni szállítást és gyors telepítést.

• Magas biztonság. Ha a vizsgálati minta bezáródik a soros rezgéses vizsgálat során, a hurok azonnal elveszíti a rezgési állapotot, és a tápegység kimeneti áram jelentősen csökken, így hatékonyan korlátozza a vizsgálati minta és a vizsgálati berendezések károsodását.

Összefoglalva, az izolációs hibák felismerése kulcsfontosságú adatokat nyújt a reaktorok helyszíni izolációs értékelésére, iránymutatva a vizsgálati módszerek kiválasztásában. A jövőbeli kutatások optimalizálni fogják a helyszíni értékelési technológiát, hogy növeljék a nagy feszültségű olajbetoltott reaktorok izolációs állapotának pontosságát és megbízhatóságát.

2.2 Oszcilláló feszültségű kitartó feszültség vizsgálati módszer

Az oszcilláló feszültségű kitartó feszültség vizsgálati módszer gyakran használt eszköz a villamosenergia rendszerek izolációs felismerésében. Különösen fontos szerepet játszik a száraz légmagú reaktorok fordulók közötti kitartó feszültség vizsgálatában. Ez a technológia magas frekvenciájú oszcilláló feszültség hullámformákat alkalmaz a vizsgálati objektumra, hogy feszültséget adjon, és ezzel aktiválja és felismerje az izolációs rendszer hibáit, például a részleges levezetési jeleket. Az elvét mutatja a 2. ábra. Az oszcilláló feszültségű kitartó feszültség vizsgálat főbb jellemzői és a figyelembe vett kulcsfontosságú tényezők a következők:

• Feltárás elve: Ezt a vizsgálatot a magas frekvenciájú oszcilláló hullámformák jellemzői alapján végezik. A vizsgálati minta áram hullámformájának összehasonlítása a referencia feszültséggel és a vizsgálati feszültséggel alapján értékeli, hogy az izolációs állapot ideális-e. A hullámforma enyhülési aránya és a nullátmetszési pontok változása a kulcsfontosságú paraméterek az izolációs minőség mérésére.

• Vizsgálati hullámforma: Az ezen módszerrel generált oszcilláló hullámforma számos magas frekvenciájú összetevőt tartalmaz. Hullámfront ideje sokkal rövidebb, mint a villámimpulzus hullámfrontjának, ami hatékonyan aktiválhatja a berendezés hibáiból eredő részleges levezetési jeleket.

• Vizsgálati berendezés: Az oszcilláló feszültségű kitartó feszültség vizsgálatához szükséges berendezések közé tartozik DC tápegység, töltő kondenzátor, magas feszültségű szilícium vezérlő, indító lyuk, hullámfront ellenállás, stb. A szerkezet viszonylag bonyolult, és magas követelményeket tesz a helyszíni vizsgálati környezetre.

• Környezeti tényezők: Az oszcilláló feszültségű kitartó feszültség vizsgálat nagyon érzékeny a hőmérséklet és a páratartalom környezeti tényezőkre. Szigorúan kontrollált feltételek mellett kell végrehajtani, hogy garantálja a vizsgálati eredmények pontosságát.

• Zavarmentesség: Mivel az oszcilláló feszültségű kitartó feszültség vizsgálat magas feszültséget és rezgési frekvenciát generál, a vizsgálati berendezés és a vizsgálati rendszer környezeti feltételeinek illetve a földelés és a szabályozás hatásainak igen szigorú követelményei vannak. Hatékony zavarmentesítő intézkedésekre van szükség.

• Korlátok: Az oszcilláló feszültségű kitartó feszültség vizsgálat bizonyos korlátai vannak a helyszíni alkalmazásokban az ultra magas feszültségű reaktorok esetében. Különösen a 1000 kV szintű reaktorok vizsgálatában a meglévő technikai eszközök nehéznek bizonyulnak a magas feszültség és nagy kapacitású vizsgálati követelményeknek megfelelni.

3 A két kitartó feszültség vizsgálati módszer összehasonlítása

A nagy feszültségű olajbetoltott reaktorok helyszíni izolációs teljesítményértékelésében a gyakori technikák közé tartozik a soros rezgés és az oszcilláló feszültségű kitartó feszültség vizsgálat. Ez a tanulmány mélyreható összehasonlító elemzést végez ezek két módszer között, célul tűzve a jobb megoldás megtalálását az ultra magas feszültségű alakváltók reaktorainak helyszíni értékelésére.

• Berendezési igények: A soros rezgéses vizsgálat variábilis frekvenciájú tápegységekre, indító transzformátorokra és hangoló kondenzátorokra támaszkodik. Az oszcilláló feszültségű vizsgálat DC tápegységekre, töltő kondenzátorokra és magas feszültségű szilícium vezérlőkre van szüksége. Az első egyszerűbb, kisebb berendezésekkel rendelkezik, ami könnyebb helyszíni működést tesz lehetővé.

• Vizsgálati feltételek: A soros rezgéses vizsgálat jól alkalmazkodik a helyszíni környezethez, alacsony függőséggel a hőmérséklet és a páratartalom környezeti tényezőkre. Ellenben az oszcilláló feszültségű vizsgálat szigorúbb környezeti követelményeket tesz, hogy garantálja a vizsgálati eredmények pontosságát.

• Vizsgálati eljárás: A soros rezgéses vizsgálat viszonylag egyszerű, a rezgések elérése a variábilis frekvenciájú tápegység frekvenciájának beállításával történik. Az oszcilláló feszültségű vizsgálat viszont pontos ellenőrzést igényel a feszültség hullámforma generálására és enyhülésére.

• Eredmények meghatározása: (Megjegyzés: A tartalom redundancia miatt eltávolítva, mert az eredeti tartalmazott ismétlődő leírásokat.) A soros rezgéses vizsgálat egyszerűsíti a folyamatot a frekvencia beállításával a rezgések elérése érdekében. Az oszcilláló feszültségű vizsgálat pedig pontos hullámforma-ellenőrzést igényel.

• Biztonság: Mindkét módszer magas biztonságot biztosít. Ugyanakkor a soros rezgéses vizsgálat gyorsan csökkenti a feszültséget a minta bezáródása esetén, minimalizálva a berendezések és a vizsgálati beállítások károsodását.

Mélyreható összehasonlítás után a kísérleti beállítások, a helyszíni környezeti konfigurációk, a vizsgálati eljárások és az eredmények meghatározási szabványai alapján a soros rezgéses kitartó feszültség vizsgálat inkább alkalmas a nagy feszültségű olajbetoltott reaktorok helyszíni izolációs értékelésére. Egyszerű beállítás, erős alkalmazkodó képesség, világos vizsgálati lépések, könnyen felismerhető eredmények, és magas biztonság. Ellenben az oszcilláló feszültségű vizsgálat szigorúbb környezeti követelményeket, bonyolultabb beállítást és korlátozottságot mutat a gyakorlati reaktoralkalmazásokban. Így ez a tanulmány ajánlja, hogy a soros rezgéses kitartó feszültség vizsgálatot prioritásként adják a nagy feszültségű olajbetoltott reaktorok helyszíni izolációs értékelésére a transzformátorházakban.

4 Összefoglalás

Ez a cikk először a reaktorok tipikus izolációs hibáit és a helyszíni izolációs értékelési technológiákat vizsgálja. Ezután a két reaktor izolációs értékelési módszer esetében bemutatja a soros rezgéses kitartó feszültség vizsgálat alapelveit és berendezés típusait, valamint az oszcilláló feszültségű vizsgálat vonatkozó szabványait, elveit és felismerési logikáját. Négy aspektusból (vizsgálati berendezés, helyszíni feltételek, vizsgálati eljárás, eredmények meghatározása) összehasonlítva az előnyöket és hátrányokat, arra a következtetésre jut, hogy a soros rezgéses módszer inkább alkalmas a transzformátorházakban található nagy feszültségű olajbetoltott reaktorok helyszíni izolációs értékelésére.