Defekti izolacije in metode preskusov odpornosti napetosti za UHV vmesnike v maslu

1 Raziskava defektov izolacije v UHV masnodelnih reaktorjih

Ključne težave pri delu visokonapetostnih masnodelnih reaktorjev vključujejo defekte izolacije, magnetno utrčeno segrevanje železne jezgre, vibracije/šum in iztekanje masla.

1.1 Defekti izolacije

Paralelno povezani reaktorji, ko so povezani z glavnim omrežjem preko primarne bobnine in uporabljani, delujejo dolgoročno na polno moč. Trajno visoka napetost poviša delovne temperature, s čimer pospeši staranje materialov izolacije bobnin in masla. Možni defekti: preboj izolacije med bobnino in zemljo, kratkoporo med sloji. Tropski reaktorji tudi soočajo z nevarnostjo preboja izolacije med fazami.

1.2 Magnetno utrčeno segrevanje železne jezgre

Zračne vrzeli naredijo gostoto magnetne utrčbe reaktorjev veliko višjo kot transformatorjev. Blizu železne jezgre, ograje in podpornih elementov bobnin je intenziteta utrčbe večkrat večja kot pri transformatorjih. Utrčba skozi silikatno jeklo povzroča dodatno energijsko izgubo in lokalno presegrevanje, še posebej tam, kjer utrčba presega železno ograjo navpično (na primer, pri stiskalnih železih, jeklenih listih). To je velika težava za masnodelne reaktorje v UHV omrežjih.

1.3 Vibracije in šum

Zračne vrzeli razdelijo magnetni tok reaktorja na območja z neodvisnimi magnetnimi poli. Spremembe privlačnosti polov povzročajo vibracije. Železna jezgra, guma in okvir ograje lahko sprožijo mehansko resonanco, s čimer vibracije in šum reaktorja presegajo tiste pri transformatorjih. Dolgoročne vibracije lahko povzročijo defekte, kot so nesporazume plinskega releja, razbitine aluminijevih listov, otekanje izolacije, odpustanje listov železne jezgre in razpoloženje naprav za omejevanje jezgre. Šum je tesno povezan z vibracijami jezgre.

1.4 Iztekanje masla

Iztekanje masla moti stabilno delovanje, onesnažuje okolje in predstavlja varnostno tveganje. Običajno se izteka maslo tako domače kot uvožene masnodelne reaktorji, zaradi slabe kontrole procesov proizvajalcev in zaradi vibracij med prevozom in delovanjem, ki poslabšujejo iztekanja.

2 Načela in karakteristike dveh metod preskusne napetosti
2.1 Preskusna metoda serijske rezonance

Metoda preskusa serije rezonančne napetosti je zelo učinkovita strategija za detekcijo izolacije visokonapetostne električne opreme. Pokazuje nenadomestljivo uporabnost, zlasti pri mernih preskusih izolacije reaktorjev v ultra visokonapetostnih pretvorovalnih postajah. Ta tehnologija predvsem doseže učinek ustvarjanja relativno visoke preskusne napetosti celo z majhno zmogljivostjo napajanja, skozi resonančno sodelovanje med induktivnim upornikom reaktorja in kapacitivnim upornikom kompenzacije kondenzatorja na določeni frekvenci. Njeno načelo je prikazano na Sliki 1. Glavne značilnosti te metode so naslednje:

• Mala preskusna zmogljivost. V stanju rezonance upornost zanke pada na minimum. Zato je dejanska potrebna zmogljivost preskusnega napajanja le majhen del, mnogo manjša od polne zmogljivosti, ki bi jo potrebovali za ustvarjanje preskusne napetosti. Zlasti je primerljiva za uporabo na mestu, zlasti v okoljih, kjer je zmogljivost napajanja omejena.

• Visoka izhodna napetost. V rezonantnem stanju lahko napajanje ustvari napetost, ki izpolnjuje zahteve za visokonapetostne preskuse, celo na relativno nizki frekvenci. To ustvarja pogoje za merno oceno izolacije ultra visokonapetostnih reaktorjev na mestu.

• Dobra kakovost valovanja. Serijski rezonančni preskus lahko zagotovi izhod stabilnega sinusnega valovanja na fiksni frekvenci napajanja, z čimer učinkovito zmanjša vpliv harmonskih načel na rezultate preskusa in zagotavlja točnost preskusa.

• Preprosta preskusna oprema. Oprema, ki je potrebna za ta preskus, je relativno preprosta, predvsem sestavljena iz spremenljive frekvence napajanja, pobudnega transformatorja in ladnega kondenzatorja itd., kar olajša prevoz in hitro nameščanje na mestu.

• Visoka varnost. Če se vzorec preskusa prebije med serijskim rezonančnim preskusom, bo zanka takoj izgubila rezonančno stanje, in iztok napajanja bo ostro padel, z čimer učinkovito omeji poškodbe vzorca preskusa in preskusne opreme.

V skladu s tem pružajo raziskave defektov izolacije ključne podatke za merna ocena izolacije reaktorjev v pretvorovalnih postajah, s čimer usmerjajo izbiro metod preskusa. Prihodnje raziskave bodo optimizirale tehnologije mernih ocen, da bi povečale natančnost/zanesljivost ocen stanja izolacije visokonapetostnih masnodelnih reaktorjev.

2.2 Metoda preskusa osilatorne napetosti

Metoda preskusa osilatorne napetosti je pogosto uporabljana sredstvo za detekcijo izolacije v sistemu energije. Prikazuje edinstveno pomembnost, zlasti pri preskusu trdnosti med vrsticami suhih zračnih jezgrnih reaktorjev. Ta tehnologija uporablja visokofrekventne osilatorne valovne oblike za uporabo napetosti na preskušanem objektu, s čimer inducira in identificira defekte izolacijskega sistema, kot so delne razpoloženja. Njeno načelo je prikazano na Sliki 2. Ključne značilnosti preskusa osilatorne napetosti in ključni dejavniki, ki jih je treba upoštevati, so naslednji:

• Načelo detekcije: Ta preskus se zanaša na značilnosti visokofrekventnih osilatornih valovnih oblik. Z primerjanjem valovnih oblik strujnega vzorca preskušanega vzorca pod referenčno in preskusno napetostjo oceni, ali je stanje izolacije idealno. Stopnja zmanjševanja valovne oblike in sprememba presečišč ničle so ključni parametri za merjenje kakovosti izolacije.

• Preskusna valovna oblika: Osilatorna valovna oblika, generirana s to metodo, vsebuje veliko visokofrekventnih komponent. Njegovo čas fronta valovnice je mnogo krajši od časa fronta valovnice bližnjice, s čimer učinkovito aktivira signale delnih razpoloženj, ki jih povzročajo defekti opreme.

• Preskusna oprema: Oprema, ki je potrebna za preskus osilatorne napetosti, vključuje DC napajanje, nabiralne kondenzatorje, visokonapetostni silicijev kontroliran diod, sprožilno vrzel, upornik fronta valovnice itd. Struktura je relativno zapletena in zahteva relativno visoke zahteve glede preskusnega okolja na mestu.

• Okoljski dejavniki: Preskus osilatorne napetosti je izjemno občutljiv na okoljske dejavnike, kot so temperatura in vlaga. Morajo biti izvedeni pod strogo nadzorovanimi pogoji, da se zagotovi točnost rezultatov preskusa.

• Odgornost proti motnjam: Glede na visoko napetost in osilatorno frekvenco, ki jo generira preskus osilatorne napetosti, zahtevajo zahteve za zemljenje in ekranirane učinke preskusne opreme ter okoljske pogoje preskusnega sistema izjemno stroge. Potrebne so učinkovite mere za zmanjševanje motenj.

• Omejitve: Preskus osilatorne napetosti ima določene omejitve pri uporabi na mestu za ultra visokonapetostne reaktorje. Zlasti pri preskusu reaktorjev na ravni 1000 kV obstajajo težave, da bi s sedanji tehnološke sredstva zadostili zahteve za visoko napetost in veliko zmogljivost.

3 Primerjava dveh metod preskusne napetosti

Pri mernih ocenah lastnosti izolacije visokonapetostnih masnodelnih reaktorjev v pretvorovalnih postajah so običajne tehnike serije rezonančnih in osilatornih preskusov napetosti. Ta raziskava izvaja globoko primerjalno analizo teh dveh metod, s ciljem najti rešitev, ki je bolje primerna za merna ocena ultra visokonapetostnih reaktorjev v pretvorovalnih postajah.

• Zahteve za opremo: Preskus serije rezonance se zanaša na spremenljivo frekventno napajanje, pobudne transformatorje in ladne kondenzatorje. Preskus osilatorne napetosti zahteva DC napajanje, nabiralne kondenzatorje in visokonapetostne silicijev kontrolirane diode. Prva ima preprostejšo in manjšo opremo, kar omogoča lažje delo na mestu.

• Pogoji preskusa: Preskus serije rezonance se dobro prilagaja okolju na mestu, z nizko odvisnostjo od faktorjev, kot so temperatura in vlaga. Nasprotno, preskus osilatorne napetosti zahteva strožje okoljske zahteve, da zagotovi točnost rezultatov.

• Postopki preskusa: Preskus serije rezonance je relativno enostaven, doseže rezonancijo s popravljanjem frekvence spremenljive frekventne napajalne naprave. Preskus osilatorne napetosti pa zahteva natančno nadzorovanje ustvarjanja in zmanjševanja valovne oblike napetosti.

• Določanje rezultatov: (Opomba: Odstranjeni so bili ponavljajoči se vsebini zaradi lahkosti, ker je original imel ponavljajoče se opise tu.) Preskus serije rezonance poenostavi postopek s popravljanjem frekvence za rezonanco. Preskus osilatorne napetosti zahteva natančno nadzorovanje valovne oblike.

• Varnost: Obe metodi zagotavljata visoko varnost. Vendar preskus serije rezonance lahko hitro zniža napetost ob preboju vzorca, z manjšim poškodovanjem opreme in postavitve preskusa.

S tem, da je bila izvedena globoka primerjava preskusnih postav, konfiguracij okolja na mestu, postopkov preskusa in standardov za določanje rezultatov, je preskus serije rezonante napetosti dokazal, da je bolje primern za merna ocena izolacije visokonapetostnih masnodelnih reaktorjev. Ima preprosto postavitev, močno prilagodljivost, jasne korake preskusa, enostavno prepoznane rezultate in visoko varnost. Nasprotno, preskus osilatorne napetosti ima strožje okoljske zahteve, zapleteno postavitev in prikazuje omejitve v praktičnih aplikacijah reaktorjev. Torej, ta raziskava priporoča, da se za merna ocena izolacije visokonapetostnih masnodelnih reaktorjev v pretvorovalnih postajah uporablja preskus serije rezonante napetosti.

4 Zaključek

Ta članek najprej raziskuje tipične defekte izolacije reaktorjev in tehnologije mernih ocen izolacije na mestu. Nato za dve metodi mernih ocen izolacije reaktorjev predstavi osnovna načela in vrste opreme za preskus serije rezonante napetosti, skupaj z relevantnimi standardi, načeli in logiko detekcije za preskus osilatorne napetosti. Z primerjavo prednosti in slabosti iz štirih vidikov (preskusna oprema, konfiguracija okolja na mestu, postopki preskusa in metode določanja rezultatov) zaključi, da je metoda serije rezonante napetosti bolje primerna za merna ocena izolacije visokonapetostnih masnodelnih reaktorjev v pretvorovalnih postajah.