Yuqori temperaturali shartlarda elektr energiyasi kondensatorlarining ish rejimini pasaytirish xususiyatlari va omillarini baholash

Yuqori darajadagi sharoitlarda elektr energiyasi kondensatorlarining ishlov berish xususiyatlarining pasayishi va omillik muddatini bashorat qilish

Elektr tarmog'ning davraviy kengayishi va yuk talablarining oshishi bilan, elektr jihozlarining ishlash mohiyati bo'lgan sharoitlar aniqroq bo'lib ketmoqda. Muhitning havo haroratining oshishi elektr energiyasi kondensatorlarining ishonchli ishlashiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar orasiga kirib ketti. Elektr energiyasini uzatish va taqsimot tizimlaridagi muhim komponentlar sifatida, elektr energiyasi kondensatorlarining ishlov berish xususiyatlarining pasayishi to'g'ridan-to'g'ri tarmoqning xavfsizligi va barqarorligiga ta'sir qiladi. Yuqori darajadagi sharoitlarda, kondensatorlar ichidagi dielektrik materiallar tezroq yoshlanadi, bu esa elektr xususiyatlari bo'yicha o'tkir pasayishga, omillik muddatining qisqarishiga va potentsial ravishda tizimni xato ishlashi ga olib keladi.

1. Islohotlash xususiyatlarini o'rganish
1.1 Tadqiqot uskunasi

10 kV reytingli voltaj va 100 kvar kapasitetga ega parallel elektr energiyasi kondensatorlari sinov namunalar sifatida tanlandi, bu GB/T 11024.1—2019, 1000 V dan yuqori reytingli voltajli doimiy tok tizimlari uchun paralleldagi kondensatorlar – Qism 1: Umumiy talablarni qanoatlantirdi. Sinov tizimi OMICRON CP TD1 kapasitet sinovchisi va ME632 dielektrik yo'qolish analizatorini o'z ichiga oladi, harorat KSP-015 yuqori darajadagi yoshlanish kamerasi yordamida nazorat qilinadi. Uchta harorat darajasi - 70 °C, 85 °C va 100 °C belgilandi, har bir darajada besh namuna sinovdan o'tkazildi. Sinov jarayoni IEC 60871-2 asosida amalga oshirildi, yoshlanish jarayonini real ishlash sharoitlarini taklif etish uchun reytingli voltaj davomli qo'llanilgan.

1.2 Dielektrik yo'qolishning pasayish xususiyatlari

Yuqori darajalarda, dielektrik yo'qolish (tanδ) ifodasi aniq harorat bog'liqligini ko'rsatdi. 70 °C haroratda, tanδ juda sekin o'sishni davom ettiradi, operatsion chegaralarga qarama-qarshi, bu isolyatsiya xususiyatlarining qonuniy ekanligini ko'rsatadi. 85 °C haroratda, o'sish tezligi tezlashadi, chizma egrisi qattiqroq bo'lib boradi; ba'zi namunalar keyinchalik standart chegaralardan oshadi. 100 °C haroratda, tanδ tezkor o'sadi, bu qattiq chizma egrisi bilan, issiqlik yoshlanishining tipikal xususiyatlarini ko'rsatadi.

1.3 Kapasitetning o'zgarish xususiyatlari

Haroratning oshishi kapasitetning qonuniyatli ekanligiga o'tkir ta'sir qiladi, bu aniq bosqichli xususiyatga ega. Past haroratda, kapasitetning farqi qabul qilinishi mumkin bo'lgan chegaralarda qoladi, bu juda qonuniylikni ko'rsatadi. O'rtacha harorat darajasida, kapasitet aniqroq pasayishni boshlaydi, farq operatsion chegaralargacha yetib boradi. Yuqori haroratda, kapasitet tezkor pasayadi, qabul qilinishi mumkin bo'lgan farqdan oshib ketadi, bu tezroq yoshlanishni ko'rsatadi.

2. Omillik muddatni bashorat qilish modelini ishlab chiqish
2.1 Islohotlash ma'lumotlarini tahlil qilish

Turli harorat darajalaridagi islohotlash tezliklarini solishtirish orqali, harorat va tezlashtirish faktori orasidagi munosabat tahlil qilindi. Dielektrik yo'qolish, kapasitet farqi va izolyatsiya qarshilik kabi asosiy parametrlar asosida umumiy xato ishlash kriteriyasi belgilandi. Natijalar yuqori harorat sharoitlarida islohotlash tezligi tezkor o'sishini, tezlashtirish faktori harorat bilan eksponensial munosabatda ekanligini ko'rsatadi. Ma'lumotlar moslashish yuzdami korrelyatsiya koeffitsientini berdi, bu statistik ma'noda kuchli ekanligini tasdiqladi. Arrhenius tenglamasi tezlashtirish faktorini hisoblash uchun ishlatildi, tajribaviy tarzda aniqlangan aktivlashtirish energiyasi va Boltzmann konstantasi qo'shilgan, shunda kvantitatativ harorat-tezlashtirish munosabati belgilandi.

2.2 Arrhenius modelidan foydalanish

Rasm 1-figurada, tajribaviy ma'lumotlar log-muddat va teskari harorat (1/T) koordinatalar sistemasida moslashilgan, bu juda kuchli chiziqli korrelyatsiyani berdi. Moslashilgan chizma egrisining egri tortib olingan aktivlashtirish energiyasi EaEa (kJ/mol), bu yoshlanish jarayonining energiya barierini ko'rsatadi va teoretik kutular bilan yaxshi mos keladi. Yuzdami korrelyatsiya koeffitsienti tajribaviy ma'lumotlar va Arrhenius modeli orasidagi yaxshi moslashuvchanlikni tasdiqlaydi. 95% ishonch intervali tahlili statistik ravishda ishonchli bashoratlarini ko'rsatadi. Tajribaviy natijalar, sinovlangan harorat oraliqda, islohotlash tezligi harorat bilan aniqroq eksponensial munosabatda ekanligini ko'rsatadi. Turli harorat nuqtalari bo'yicha omillik ma'lumotlari asosida, harorat va omillik muddat orasidagi matematik model ishlab chiqildi.

2.3 Omillik muddatni bashorat qilishni amalga oshirish
Omillik muddatni bashorat qilish jamlangan zarar nazariyasi asosida amalga oshiriladi, bu turli harorat sharoitlari ostidagi zararlarni yig'indisini o'z ichiga oladi. Bashorat qilish usuli materialning yoshlanish tezligi, mohiyat haroratining o'zgarishi va yuk o'zgarishlari kabi omillarni umumiy hisobga oladi. Ishlash tsikli n ta vaqt oralig'iga ajratiladi, har bir oraliqdagi zarar ishlash harorati va davomiyligiga qarab aniqlanadi. Harorat ma'lumotlari 1 soatlik sampling intervali bilan onlayn nazorat tizimidan olinadi, bu ma'lumotlar doimiyligini va to'g'riligini ta'minlaydi. O'lchangan haroratlar Arrhenius tenglamasiga kiritilib, har bir oraliq uchun ekvivalent ishlash vaqti hisoblanadi. Barcha oraliqlar bo'yicha yig'ilgan zarar qoldiq omillik muddatni bashorat qilishga olib keladi [4]. Bashorat qilish to'g'rixligi tezlashtirilgan yoshlanish sinovlari natijalari yordamida tekshiriladi, model hisob-kitoblari va tajribaviy ma'lumotlar orasidagi o'rtacha farq ±8% chegarasida saqlanadi.

3. Qo'llanish va tekshirish
3.1 Bashorat qilish to'g'rixligi tahlili

Bashorat qilish modeli tezlashtirilgan yoshlanish sinovlari va haqiqiy ish rejimlari ma'lumotlari kombinatsiyasi yordamida tekshiriladi. Farqli ish rejimlari bo'lgan bir nechta elektr energiyasi kondensatorlari guruhlari tanlanib, ularning ishlov berish xususiyatlarini sinovdan o'tkazish uchun tanlanadi, natijalar model bashoratlarini solishtirish uchun ishlatiladi. Jadvallar 1-da, 5 yillik ish rejimiga ega guruh uchun, o'lchangan o'rtacha omillik muddati 4.8 yil, bashoratlangan qiymati 5.2 yil, nisbiy xato 7.7%; 8 yillik guruh uchun, o'lchangan qiymat 7.6 yil, bashoratlangan qiymat 8.3 yil, nisbiy xato 8.4%; 10 yillik guruh uchun, o'lchangan qiymat 9.5 yil, bashoratlangan qiymat 10.2 yil, nisbiy xato 6.9%. Xato manbalari tahlili ko'rsatadi, mohiyat haroratining o'zgarishi bashorat qilish to'g'rixligiga ta'sir qiluvchi asosiy omil ekan. Kunlik harorat o'zgarishi 20 °C ni oshib ketganda, model bashorat xatosi 12% ga oshadi. Shuningdek, yuk o'zgarishlari tomonga harorat o'zgarishlari bashorat xatosini 4.2% ga oshiradi.

3.2 Injinerlik qo'llanish tavsiyalar

Jadval 2-da, mohiyat harorat 75 °C dan pastda saqlanishi kerak, bu jihoz omillik muddatining pasayish tezligini 58% ga pasaytiradi. O'rnatish joyi haroratining har 5 °C pasayishiga mos ravishda, kutilayotgan omillik muddat 18.5% ga oshadi. Sharqitishni yaxshilash orqali, sinov joyidagi mohiyat harorat o'rtacha 7.2 °C pasaydi, bu kondensator ishlov berish xususiyatlarining qonuniy ekanligini 32% ga yaxshilaydi. Onlayn nazorat tizimidan olingan harorat ma'lumotlari, aqlli sharqitishni amalga oshirishdan keyin, jihoz atrofida maksimal harorat 11.3 °C, o'rtacha harorat 8.7 °C pasayganligini ko'rsatadi. Omillik muddatni bashorat qilish modeli 500 kV PGES-da bir yil muddatda amalga oshirilgan, muvaffaqiyatli ravishda 6 ta potensial xato ishlarini oldindan ogohlantirish uchun ishlatilgan, profilaktik remont samaradorligini 43% ga oshirgan. Remont ma'lumotlari tahlili, model bashoratlariga asoslangan remont va almashtirish qarorlari 87% to'g'rixlikka erishgan, bu aniq vaqt asosida remontga nisbatan 35% yaxshiroq natija. Modelga asoslangan jihoz boshqarish strategiyasi remont xarajatlarini 27% ga pasaytiradi va jihoz ishlatish ekanligini 15% ga oshiradi.

4. Xulosa

Bu tadqiqot tizimli tezlashtirilgan yoshlanish sinovlari va ma'lumotlar tahlili orqali, yuqori harorat sharoitlari elektr energiyasi kondensatorlarining ishlov berish xususiyatlarining pasayishiga ta'sir qilishini ko'rsatadi va Arrhenius tenglamasi asosida omillik muddatni bashorat qilish modelini ishlab chiqadi. Tajribaviy natijalar, mohiyat harorat kondensator omillik muddatiga ta'sir qiluvchi asosiy omil ekanligini ko'rsatadi: har 10 °C harorat oshishi omillik muddatni 42.5% ± 2.5% ga pasaytiradi. Dielektrik yo'qolish, kapasitet va izolyatsiya qarshilik kabi muhim ishlov berish xususiyatlari harorat oshishi bilan aniqroq pasayish trendini ko'rsatadi. Ishlab chiqilgan omillik muddatni bashorat qilish modeli 90% dan yuqori to'g'rixlikni erishadi, bu elektr energiyasi kondensatorlarini remont va almashtirish qarorlarini qabul qilish uchun ilmiy asosni taqdim etadi.