750kV trafo á staðnum PD og ók ágætispróf: Tilvísanlegt tilvik og tillögur

I. Inngangur

Sýnishorn verksins fyrir 750kV flutning og undirstöðuverk milli Guanting og Lanzhou Austur í Kína var virkjað á formlegan hátt 26. september 2005. Þetta verkefni inniheldur tvær undirstöðuverk—Lanzhou Austur og Guanting (hvert með fjórum 750kV ummyltingsrafa, þar sem þrír mynda þrívíða ummyltingsbanka sem er í notkun, með einum í bið)—og einn flutningsleið. 750kV ummyltingsrafunar sem notaðar voru í verkinu voru sjálfstætt þróuð og framleiddar í Kína. Á staðsvarðum prufunum við rafverksupptöku var fundin of mikil hlutspurn (PD) í A-fás hagnaðarafravörinni á Lanzhou Austur undirstöðuverki. Í heild sér 12 PD-prufur voru gerðar áður og eftir upptöku. Þessi ritgerð greinir tilvísunarreglur, aðferðir, gögn og spurningar tengd PD-prufunum á þessari ummyltingsrafu, og býður upp á praktískar verklegtækjareiningar til að stuðla við framtíða staðsvarða prufur 750kV og 1000kV ummyltingsrafa.

II. Staðalparametrar ummyltingsrafa

Hagnaðarafravörin á Lanzhou Austur undirstöðuverki var framleidd af Xi’an XD Transformer Co., Ltd. Meginparametrar eru eins og eftirtalið:

• Gerð: ODFPS-500000/750

• Fasteð spenna: HH 750kV, MH (með ±2.5% tapbreytingu) kV, LH 63kV

• Fasteð tjáning: 500/500/150 MVA

• Stærsta virkni spenna: 800/363/72.5 kV

• Kyljanámsáætla: Skiptað olíuværing með loftkylju (OFAF)

• Olíuværing: 84 tonn; Heildartjáning: 298 tonn

• HH skynjaðarspjaldsstig: Fullbili svifspenna 1950kV, klippt svifspenna 2100kV, stutt tíma veiknið 1550kV, vefspenna 860kV

III. Prufuferli og staðlar

(A) Prufuferli

Samkvæmt GB1094.3-2003 samanstendur hlutspurnaprufuferlið fyrir ummyltingsrafa af fimm tímaþungum—A, B, C, D, og E—með fasteðum spennu fyrir hverja. Fyrirspurnarspenna í C-tímabili er skilgreind sem 1.7 per unit (pu), þar sem 1 pu = Um/√3 (Um vera stærsta kerfisspenna). Þetta gildi er smá lágara en Um sem skilgreint er í GB1094.3-1985. Fyrir Lanzhou Austur ummyltingsrafu, Um = 800kV, svo fyrirspurnarspennan ætti að vera 785kV.

(B) Kröfur fyrir standfestingarspenna

• Stutt tíma veiknið fyrir Lanzhou Austur ummyltingsrafu er 860kV. Samkvæmt State Grid Corporation of China's "Prufustandarmál fyrir 750kV UHV elektrisk úrusta," ætti staðsvarða prufuspennan að vera 85% af virkjarafstöðu gildi, þ.e. 731kV, sem er lægra en kröfufyrirspurnarspenna 1.7 pu (785kV).

• Til að leysa mótsögn milli fyrirspurnarspennu og staðsvarða standfestingarspennu segir tilheyrandi staðlar að ef fyrirspurnarspenna fer yfir 85% af virkjarafstöðu standfestingarspenu, ætti raunveruleg fyrirspurnarspenna að vera samþykkt af notanda og framleiðanda. „Teknikkreglur fyrir 750kV hagnaðarafravör“ skilgreina nánast að staðsvarða PD-prufu fyrirspurnarspennan sé jöfn 85% af virkjarafstöðu standfestingarspenu. Svo sem niðurstaða var fyrirspurnarspennan fyrir staðsvarða PD-prufu á Lanzhou Austur ummyltingsrafu sett á 731kV. PD-mæling og standfestingarprufa voru sameinkta, með standfestingarprufutímabil sem fyrirspurnastigi PD-prufunnar.

(C) Samþykktarkröfur fyrir hlutspurn

Undir prufuspennu 1.5 pu, verður hlutspurnastig ummyltingsrafunnar að vera lægra en 500 pC.

IV. Prufuferli

Frá 9. ágúst 2005 til 26. apríl 2006 voru alls 12 PD-prufur gerðar á A-fás hagnaðarafravörinni á Lanzhou Austur undirstöðuverki. Meginupplýsingar um prufuna eru samanstiltar hér fyrir neðan:

Í mörgum málum var PD stig MV spönnunar A hásvarar á skynjunartímanum á milli 600 og 910 pC, sem yfirleitt 500 pC samþykktarmörk. En eftir endurpróf á 26. apríl 2006, eftir skynjingu, lækkandi PD stiginu niður í 280 pC, sem uppfyllti kröfur.

V. Prófanalýsis

(A) Upphafsspenna (PDIV) og loksprengja (PDEV) hlutdrægspunnar

• Skilgreiningarmál: GB7354-2003 og DL417-1991 gefa ónákvæmar skilgreiningar á PDIV og PDEV. Til dæmis, "tiltekinn gildi" í skilgreiningunni er ekki skilgreint skýrt—þó að 500pC sé oft tekið fyrir gildi, það leiðir til mikilla óeinsleikar í verklegri notkun. Auk þess, bakgrunnarspjall við staðbundið próf kemur oft upp í tíunda til hundraða picocoulombs, sem gerir það erfitt að greina skýrt upphaf hlutdrægspunnar.

• Málsgreining: Í 12 PD prófum á Lanzhou East A hásvari, stigið á PD stigi gradi auglækt með spennu, án skýrs leksi (mestu skrefbreyting ~200pC), sem gerði það ómögulegt að fastsetja skýr PDIV. Í sumum prófum var mælanlegt PD þegar núverandi við lága spennu, sem gerði það erfitt að meta hvort PDIV hefði minnst. Einnig getur nýsta þjóðarskilyrði GB1094.3-2003 ekki nefnt PDIV eða PDEV, sem leiðir til óeinsleika í túlkun og fastsetningu með starfsmönnum.

(B) Staðfesting af aflsprengju

• Takmarkanir algengra aðferða: Útrásin ultrahljóðaflsprengju staðfestingaraðferð merkir tíma mismun á ultrahljóðum sem eru myndaðar af aflsprengju sem koma að sýnilegum á tanka vegg. En þessi aðferð stendur við takmarkanir eins og ófullgöngu teknologíu, kröfu um nægulega stórt aflsprengjugildi (í snúningsmargfeldi sýnilegra), og ónákvæm staðfestingu vegna margfaldra endurþrep og brottnings af ultrahljóðum frá innri spönnunum.

• Niðurstöður mála: Á undan skynjingu prófunum gaf aflsprengju staðfestingargerð einungis rúmhugaða metingu um stað aflsprengju. Stjórnborðs kerfið fór ekki upp á PD breytingar með spennu, sem takmörkuði gagnvirði niðurstöðurnar. Senari stillt vefstillingarkerfi fengu ekki upp á relevant breytingar á prófinu 26. apríl 2006. Því miður ætti að taka varliga við útrásinum á ultrahljóðaflsprengju staðfestingu þegar PD stig eru lág.

(C) Einkvæmi aflsprengju

Þrátt fyrir að staðlar markmiði 500pC takmörk á 1,5 pu, er í verklegri notkun engin mjög skýr munur á 500pC og 700pC—they falla í sama röð stærðar. Auk þess, þegar PD er undir 1000pC, er venjulega engin sýnileg aflsprengju spor inn í hásvaranum, og staðbundið olíuskerjar próf finna sjaldan óreglu. Afturkalla 750kV hásvar (stór og tungur) til verksins fyrir lagfæringu fer með miklar riskur.

VI. Tillögur

(A) Auka öryggisstig

Útbúðin standaða spenna á Lanzhou East hásvaranum er sérstaklega lága. Með tilliti til stuttar sögu og takmarkaðar reynslu í framleiðslu 750kV hásvara innanlands, og nauðsyn á staðbundnum PD prófum, er tillögð að framtíðar 750kV hásvar hafa útbúða standaða spennu sem er ekki lægri en 900kV.

(B) Slækka á staðbundnum skynjunga PD prófunar skilyrðum

Utanlands eru PD próf strengt keypt aðeins á verkinu, ekki afturtekn á staðnum. Í Kína, hins vegar, er staðbundið PD próf nauðsynlegt skynjunganefndaratri. Er tillögð að slækka samþykktarmörk fyrir staðbundin PD próf á 750kV hásvarum niður í undir 1000pC, vegna eftirfarandi:

• Hásvar með PD stig á milli 500–1000pC oft birta lækt PD við endurpróf eftir vissar tíma geymslu eða vinnum (t.d., Lanzhou East A hásvar).

• Þegar PD er undir 1000pC, er venjulega engin sýnileg aflsprengju spor fundin, staðbundið olíuskerjar próf finna sjaldan óreglu, og afturkalli til verksins fer með miklar riskur.

• Staðbundið PD próf fyrir 750kV og 1000kV hásvar eru í raun „quasi-withstand tests“:

• Lítill spennamargfeldi: Fyrir Lanzhou East hásvar, PD prófspennan á 1,5 pu (693kV, ±3% mælingargildi: 672–714kV) er mjög nær skynjungaspennu 731kV, sem eftir léttar 2,4% margfeldi. Jafnvel ef framtíðar 750kV hásvar hafa útbúða standaða spennu hækkuð niður í 900kV, skynjungaprófið á 765kV eftir það sem er takmarkað margfeldi. Sama má segja um 1000kV hásvar, PD prófspennan (1,4 pu = 889kV) er mjög nær 935kV standaða spennu.

• Langur tími: Þrátt fyrir að staðlað standaðatími sé aðeins um 56 sekúndur (við 108Hz próf frekvens), fullt PD próf notast við 1,5 pu allt að 65 mínútur. Endurtekin próf geta valdi samanlagðri öryggismargfeldi, sem hefur áhrif á hásvars líftíma.

• Það eru fá tilfelli þegar endurtekin staðbundið próf lækkar of mikil PD niður í samþykktarmörk; í staðinn getur PD stig haft á auka (t.d., Lanzhou East A hásvar: 700pC á 10. ágúst 2005, aukadist til 910pC til 23. september).

(C) Endurskilgreina PDIV og PDEV

Núverandi staðlar hafa ekki skýr skilgreiningar á PDIV og PDEV, sem geta villt próf túlkun (sem sýnt er í Lanzhou East tilfelli). Er tillögð að endurskilgreina þessa orð með skýrum tölulegum skilyrðum og innihalda leiðbeiningar fyrir tilfelli þegar PDIV og PDEV eru ekki skýrt sýnileg.

(D) Sterka rannsóknir á verklegum staðbundnum aðferðum

• Safna raunverulegum PD-mynsturum af trafo: Flestar heimildar tengjast PD-mynsturum frá rannsóknarstöðum sem eru ólík raunverulegri trafoferð. Myndir sem lýsa þessu mætti ekki vera næg á leiðbeiningar fyrir realkostnaðarverkefni. Er mikilvægt að safna og greina raunverulegum PD-mynsturum og samsetja þá í tilvísunarbækur fyrir gæðagreiningu og staðfestingu.

• Framkvæma frekari rannsóknir á ofangreiningarandvari: Ytri ofangreining er mikil vandamál við stofnunarprouningu á PD. Núverandi mælingarkerfi geta ekki skilgreint milli raunverulegra losana og ofangreiningar, en hafa áhuga á reynslu starfsmanna. Þarf að framkvæma frekari rannsóknir á uppruna og aðferðum til að dregja ofangreiningu.

(E) Krafaskert til prófunarstarfsmanna

PD-mæling er mest teknileg og óforritaða af venjulegum stofnunarprouningum á hágildistrafo. Þó svo, misuppfattanir eru algengar. Starfsmenn ættu að fá kerfisbundin kennslu á grunnarstefnum, tengingu tæna, efnasambandi, ofangreiningarskörun og PD-staðfestingu, og verða að fá skírteini áður en þeir fá leyfi til að framkvæma prófanir.

(F) Regluleg kemping prouningartæna

GB7354-2003 segir klart að PD-mælingartænir verða kempaðar að minnsta kosti tvö sinnum á ári eða eftir stórum lagfæringum. Í raun er þetta oft ekki strikt fylgt, og sumar tænir eru notaðar ára meðan án kempingar—villa sem hækkar upp í tífolu hefur verið skráð. Er ráðlegt að strikt fylgja kempingar eftir þjóðlegum staðlarum til að tryggja nákvæmni mælinga.

(G) Nota netþjónustu við nauðsyn

Netþjónusta hefur marktækkað sig. Fyrir 750kV trafo sem hafa PD-gildi yfir takmark en ekki alvarlega há, er aukin netþjónusta rétt aðferð. Auk PD, ætti að fara yfir aðrar stærðir eins og hita, jörðstraum í kjarni og spenningaraðgerð, og olíuvísind til að gera heilsugreiningu á trafo.

VII. Samanstilling og útsýni

• Samanstilling: Núverandi staðlar gefa ónúverandi skilgreiningar fyrir PD-upphaf og -lok, sem takmarkar notkun þeirra fyrir stofnunarprouningu. Íslykill Lanzhou austur 750kV trafo er hlutfallslega lágr, sem gerir PD-prófun hans "quasi-withstand" prófun. 12 stofnunarprouningar á Phase A trafo geta valdi nokkrum samlögðri íslykkju. Framtíðar 750kV trafo ættu að hafa íslykkju á að minnsta kosti 900kV.

• Útsýni: Rannsóknir og áætlanir fyrir Kína 1000kV AC hágildisflutning eru lokið, og sýnidæmi eru í byggingu. Með því að 1000kV trafo hafa enn minni íslykkju, ætti að byrja á rannsóknir á stofnunarprouningu fljótlega til að veita teknilega stuðning fyrir verklega notkun.