10kV kanpoko baku vakuum iturri-bikotzaileen izolamendu errendimendu analisia

Sarrera

Bakio iturritzailea da bakio iturritzaile-itzalaren osagai garrantzitsuenetako bat. Oso asko kopurua duten ondorioak ditu, hala nola kapasitate handiko itsatsia, erabilera maiztasuna, arkuak ezabatzeko prestaskuntza ona, kontaminazio gabe eta tamaina txiki. Bakio iturritzaile-itzalak maila elektrikoen altuagoetara garatzen diren heinean, kanpo eta barruko isolamendu-prestaskuntza gainbegiratu behar da.

Iturritzailearen barneko karga elektrikoaren banaketa oso garrantzitsu da bakio iturritzaile-itzalen isolamendu-prestaskuntzan. Karga elektrikoaren banaketaren desberdintasunak kontaktu-zatiaren kolapsorako bide egin dezake, horrela iturritzaile-itzalak irekita egotearen akatsa sortuz. Iturritzailearen barruan gradiente-babesa instalatzeak karga elektrikoaren banaketa homogeneizatu dezake, iturritzailearen estruktura arrazoitsuz eta trinkotasunez bete.

Hala ere, babesaren gehitzeak karga elektrikoaren banaketa aldatzen du iturritzailearen barruan. Iturritzailearen isolamendu-prestaskuntza zehazki konprobatzeko eta babesak karga elektrikoaren banaketari emandako eragina aztertzeko, kanpo bakio iturritzaile-itzalen karga elektrikoaren analisi numerikoa produktuaren fidagarritasuna balioztatzeko urrats garrantzitsua da.

Beraz, lan honetan, herrialdeko sakelarien fabrikak autonomoki garatutako eta ekoiztutako 10kVren kanpo tensio-altuaren bakio iturritzaile-itzalen isolamendu-egitura diseinatzen eta aztertzen da.

Bakio iturritzaile-itzalen karga elektroestatikoaren analisian, modeloko mugetara tentsioa aplikatzen da, eta tetraedro motako elementuak erabiltzen dira modeluko egituraren arabera. Sakelaren banaketa intelligentzia-tipoarekin egiten da. Bakio iturritzaile-itzalek axila-simetriko egitura duteenez, iturritzailea tresnakorden X ardatzaren barruan sekzio egiten da. Intelligentzia-tipoaren sakelaren banaketaren abantaila da grafikoko kurbitasuna aldaketak handiak diren lekuetan sakela oso trinkoak direla, eta egitura erregelekua dituzten lekuetan sakela oso esparruak direla.

Iturritzaile-itzalen kontaktuen bi egoerarako, hots, irekitzea eta itxizteko egoeretarako, baita ere, irekitze-prozesuan kontaktuen arteko distantziak desberdinak direnean, bakio iturritzailearen karga elektrikoaren analisik egiten da. Karga elektrikoaren banaketaren ezaugarriak eta indar-karga konsentratzen diren puntuak zehazten dira. Indar-karga konsentratzen diren puntuak dira lana honetan azterketaren eremua nagusia. Baldintza desberdinetan lortutako karga elektrikoaren emaitzak alderatzen dira.

Irudi 1 Bakio iturritzailearen barne egituraren diagrama handiagoa

Irudi 1 - Egoera finkoaren amaierako plaka; 2 - Babesa nagusia; 3 - Kontaktua; 4 - Bellows; 5 - Egoera mugigarriaren amaierako plaka; 6 - Egoera finkoaren sakelari elektrikoa; 7 - Isolamendu-egoera; 8 - Egoera mugigarriaren sakelari elektrikoa

Emaitzak eta Azterketa

Lan honetan, iturritzaile-itzalen kontaktuen arteko isolamendu-prestaskuntza ikertzen da tentsio-ontsietako kolpea loratzea eskatzen duenean. 125kVko tentsio altua aplikatzen da iturritzaile-itzalen kontaktu finkoari, eta 0ko potentziala aplikatzen da kontaktu mugigarrira. Kontaktuen arteko distantziak 50%, 80% eta 100% direnean, iturritzaile-itzalen potentzialen banaketa lortzen da. Potentzialen unitatea V da, eta karga elektrikoaren intentsitatearen unitatea V/m da.

Bakio iturritzailearen barruan babesa dagoenez, karga elektrikoaren deformazioa murriztu egin da, horrela kontaktuen inguruko tentsioaren banaketa oso uniformea eta simetrikoa izan daiteke. Babesan dagoen potentzial flotantea 60kV inguru da.

• Bakio iturritzailearen potentzialen banaketa kontaktuen arteko distantziak 50% direnean

• Bakio iturritzailearen potentzialen banaketa kontaktuen arteko distantziak 80% direnean

•  Bakio iturritzailearen potentzialen banaketa kontaktuen arteko distantziak 100% direnean

Irudi 2an, (a) - (c) irudiak dira bakio iturritzailearen barruan goiko hiru kontaktuen arteko distantziei dagokien karga elektrikoaren intantsitatearen kontur-mapak.

Kontaktuen arteko distantziak 50% direnean, karga elektrikoaren intantsitate handiena babesan amaitzen da, 25.4kV/mm balioa duena. Orduan, kontaktuen arteko karga elektrikoaren intantsitatea aurreko bi distantziei buruzko intantsitatea baino handiagoa da. Gradiente-babesa kontaktuen inguruko tentsioak gradiente-banaketa du, eta karga elektrikoaren intantsitatea uniformeki banatuta dago, kontaktuen arteko intantsitatea handia izanik.

Kontaktuen arteko distantziak 80% eta 100% direnean, karga elektrikoaren intantsiate maximoak 21.2kV/mm eta 18.1kV/mm dira hurrenez hurren. Kontaktuen inguruko tentsioak gradiente-banaketa du, eta karga elektrikoaren intantsitatea uniformeki banatuta dago.

• Bakio iturritzailearen karga elektrikoaren kontur-mapak kontaktuen arteko distantziak 50% direnean

• Bakio iturritzailearen karga elektrikoaren kontur-mapak kontaktuen arteko distantziak 80% direnean

• Bakio iturritzailearen karga elektrikoaren kontur-mapak kontaktuen arteko distantziak 100% direnean

Irudietan ikusten da, kanpo isolamendu-medioa konstantea eta uniformea denean, karga elektrikoaren intantsitate handiena duen bakio iturritzailearen eremua oso kontzentratuta dago kontaktu mugigarri eta finkoen amaieran eta babesan goian eta behean. Hau isolamendu-lastergarriak dira, isolamendu kolpasuna sortu dezan. Beraz, produktuaren diseinu errealan, kontaktu mugigarri eta finkoen amaieran kurbadura handiagoa eta babesan bi amaitzetan eskuinak adierazleago jartzez, kontzentrazio-puntu horretan karga elektrikoaren banaketak hobetu daitezke.

Bakio iturritzailearen kanpo azalpean karga elektrikoaren intantsitatea oso txikia da. Iruditik ikusten da, bakio iturritzailearen kanpo azalpenetan eta bere amaierako plakan, karga elektrikoaren intantsitate-balioak beste posizio batzuei buruzkoak baino handiagoak dira.

Bakio iturritzaile-itzalen kontaktuak itxita daudenean, 125kVko tentsio altua aplikatzen da sakelari zentralera, eta infinitu-mugara potentziala 0 bezala ezarri da. Kargatzearen ostean, kalkuluak karga elektrikoaren intantsitatea oso txikia dela erakusten du, baita bere barruan eta kanpoan, karga elektrikoaren intantsitate maximoa 0.8kV/mm delarik. Karga elektrikoaren intantsitatea uniformeki banatuta dago, eta kontaktuen inguruko tentsioak kontaktuei buruzko zentruarekin gradiente-banaketa du.

• (a) Bakio iturritzailearen karga elektrikoaren kontur-mapak kontaktuen arteko distantziak 50% direnean

• (b) Bakio iturritzailearen karga elektrikoaren kontur-mapak kontaktuen arteko distantziak 80% direnean

• (c) Bakio iturritzailearen karga elektrikoaren kontur-mapak kontaktuen arteko distantziak 100% direnean

Konklusioa

10kVren kanpo tensio-altuaren bakio iturritzaile-itzalen karga elektrikoaren azterketa eta ikerketa bidez, iturritzaile-itzalen karga elektrikoaren intantsitate eta potentzialen aldaketak mugien egoera desberdinetan lortu dira. Emaitzetan, ANSYS erabiliz objektuaren prototipoa zehazki simulatuz, eta karga elektriko eta potentzialaren zenbakizko kalkuluetarako metodo-elementu finituaren aplikazioa, bakio iturritzailearen barruan karga elektriko eta potentzialen aldaketak zehazki kalkulatu daitezke.