750kV ტრანსფორმატორის დაბადებული PD და გამოწვეული გაძლენადობის ტესტი: კეისის შესახებ და რეკომენდაციები
I. შესაძლებლობები
2005 წლის 26 სექტემბერს ჩინეთში განხორციელდა გუანტინგ-ლანჟოუ აღმოსავლეთი 750kV ტრანსპორტისა და ქსელის დემონსტრაციული პროექტი. პროექტი შეიცავს ორ ქსელს - ლანჟოუ აღმოსავლეთი და გუანტინგ (თითოეული შესაძლებლობით ექვსი 750kV ტრანსფორმატორით, სადაც სამი მათგანი მუშაობს სამფაზიანი ტრანსფორმატორის ჯგუფში, ერთი კი არის რეზერვში) და ერთ ტრანსპორტის ხაზს. პროექტში გამოყენებული 750kV ტრანსფორმატორები დამზადდა ჩინეთში. ადგილზე ჩატარებულ ტესტებში ლანჟოუ აღმოსავლეთის ქსელის A ფაზის მთავარ ტრანსფორმატორში დაინიშნა ზედმეტი ნაწილობრივი დისპერსია (PD). ჩატარების წინასახით და შემდეგ გაიკეთა სულ 12 PD ტესტი. ამ სტატიაში ანალიზირებულია ამ ტრანსფორმატორის PD ტესტებთან დაკავშირებული რეფერენტული სტანდარტები, პროცედურები, მონაცემები და პრობლემები, და მოიხსენიება პრაქტიკული ინჟინერული რეკომენდაციები მომავალი 750kV და 1000kV ტრანსფორმატორების ადგილზე ტესტირების მხარდაჭერისთვის.
II. ტრანსფორმატორის ძირითადი პარამეტრები
ლანჟოუ აღმოსავლეთის ქსელის მთავარი ტრანსფორმატორი დამზადდა სიანის XD ტრანსფორმატორის კომპანიის მიერ. ძირითადი პარამეტრები შემდეგნაირად:
მოდელი: ODFPS-500000/750
ნორმირებული დარტყმის ძალა: HV 750kV, MV (±2.5% რეგულირებით) kV, LV 63kV
ნორმირებული სარგებელი: 500/500/150 MVA
მაქსიმალური მუშაობის დარტყმის ძალა: 800/363/72.5 kV
გამაცილებელი მეთოდი: ძაბულის სირთული წრედით და ჰაერით გამაცილებით (OFAF)
ძაბულის წონა: 84 ტონა; სრული წონა: 298 ტონა
HV გამართის იზოლაციის დონე: სრული ტალღის დარტყმა 1950kV, შემოკრული ტალღის დარტყმა 2100kV, მოკლე დროის გამომუშავების დარტყმა 1550kV, სიხშირის დარტყმა 860kV
III. ტესტის პროცედურა და სტანდარტები
(A) ტესტის პროცედურა
GB1094.3-2003-ის მიხედვით, ტრანსფორმატორების ნაწილობრივი დისპერსიის ტესტის პროცედურა შედგება ხუთი პერიოდიდან - A, B, C, D და E, თითოეული პერიოდისთვის შესაბამისი დარტყმის ძალა. C პერიოდის წინასწარ დარტყმის ძალა განისაზღვრება როგორც 1.7 ერთეული (pu), სადაც 1 pu = Um/√3 (Um არის მაქსიმალური სისტემის დარტყმის ძალა). ეს მნიშვნელობა ცივის GB1094.3-1985-ის Um-ის შესაბამისი მნიშვნელობიდან ცოტა დაბალია. ლანჟოუ აღმოსავლეთის ტრანსფორმატორისთვის, Um = 800kV, ამიტომ წინასწარ დარტყმის ძალა უნდა იყოს 785kV.
(B) დარტყმის ძალის მოთხოვნები
ლანჟოუ აღმოსავლეთის ტრანსფორმატორის მოკლე დროის გამომუშავების დარტყმის ძალა არის 860kV. ჩინეთის ელექტროენერგეტიკის კორპორაციის "750kV UHV ელექტროსახელმწიფო მოწყობილობების ჩატარების ტესტების სტანდარტების" მიხედვით, ადგილზე ტესტის დარტყმის ძალა უნდა იყოს ფაბრიკის ტესტის მნიშვნელობის 85%, ანუ 731kV, რაც ნებისმიერი მოთხოვნის წინასწარ დარტყმის ძალაზე ნაკლებია 1.7 pu (785kV).
წინასწარ დარტყმის ძალასა და ჩატარების დარტყმის ძალას შორის კონფლიქტის გადასარჩენად შესაბამისი სტანდარტები მიუთითებს, რომ თუ წინასწარ დარტყმის ძალა აღემატება ფაბრიკის დარტყმის ძალის 85%-ს, ადგილზე დარტყმის ძალა უნდა დაეთანხმოთ მომხმარებელს და წარმომადგენელს. "750kV მთავარი ტრანსფორმატორების ტექნიკური სპეციფიკაცია" განსაზღვრავს, რომ ადგილზე ნაწილობრივი დისპერსიის ტესტის წინასწარ დარტყმის ძალა უდრის ფაბრიკის დარტყმის ძალის 85%. ამიტომ, ლანჟოუ აღმოსავლეთის ტრანსფორმატორის ადგილზე ნაწილობრივი დისპერსიის ტესტის წინასწარ დარტყმის ძალა იყო 731kV. ნაწილობრივი დისპერსიის ზომვა და დარტყმის ძალის ტესტი შერეული იყო, და დარტყმის ძალის ტესტის ფაზა წარმოადგენდა ნაწილობრივი დისპერსიის ტესტის წინასწარ დარტყმის ფაზას.
(C) ნაწილობრივი დისპერსიის დასამრავლებელი კრიტერიუმი
1.5 pu ტესტის დარტყმის ძალის შემთხვევაში, ტრანსფორმატორის ნაწილობრივი დისპერსიის დონე უნდა იყოს ნაკლები 500 pC-ზე.
IV. ტესტის პროცესი
2005 წლის 9 აგვისტოდან 2006 წლის 26 აპრილამდე, ლანჟოუ აღმოსავლეთის ქსელის A ფაზის მთავარ ტრანსფორმატორზე ჩატარებული იყო სულ 12 ნაწილობრივი დისპერსიის ტესტი. კვლევის მთავარი ინფორმაცია შემდეგნაირად არის შეჯამებული:
Test No. |
Date |
Withstand Test? |
PD Level |
Remarks |
1 |
2005-08-09 |
Yes |
HV: 180pC, MV: 600–700pC |
Pre-commissioning; MV slightly exceeds limit |
2 |
2005-08-10 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
3 |
2005-08-10 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
4 |
2005-08-12 |
Yes |
688pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
5 |
2005-08-12 |
No |
600pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
6 |
2005-08-15 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
7 |
2005-08-16 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
8 |
2005-08-17 |
No |
700pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
9 |
2005-08-21 |
No |
500pC (power frequency, 1.05pu, 48h) |
Pre-commissioning; included 48h no-load test |
10 |
2005-08-24 |
No |
667pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning |
11 |
2005-09-23 |
Yes |
910pC (>100kV, at 1.5pu) |
Pre-commissioning; PD level slightly increased |
12 |
2006-04-26 |
Yes |
280pC (>100kV, at 1.5pu) |
Post-commissioning; MV PD level reduced to acceptable range |
საერთო ჯამში, დანერგვამდე A-ფაზის ძირეული ტრანსფორმატორის შუა ძაბვის ქვეშ მდებარე პერიოდის PD დონე 600-დან 910 pC-მდე იყო, რაც 500 pC-იან დასაშვებ ნორმას აღემატებოდა. თუმცა, 2006 წლის 26 აპრილს დანერგვის შემდეგ ხელახლა ტესტირების შედეგად, PD დონე 280 pC-მდე შემცირდა და მოთხოვნებს აკმაყოფილებდა.
V. ტესტის ანალიზი
(A) ნაწილობრივი განმუხტვის წარმოქმნის ძაბვა (PDIV) და გაქრობის ძაბვა (PDEV)
განმარტების საკითხები: GB7354-2003 და DL417-1991 არასწორად განსაზღვრავენ PDIV და PDEV-ს. მაგალითად, „განსაზღვრული მნიშვნელობა“ განმარტებაში არ არის ზუსტად განსაზღვრული—მიუხედავად იმისა, რომ ჩვეულებრივ 500pC მიიჩნევა, ეს პრაქტიკული გამოყენებისას მნიშვნელოვან განსხვავებებს იწვევს. გარდა ამისა, საიტზე ტესტირების დროს ფონური ხმაური ხშირად ათასობით და ასობით პიკოკულონამდე აღწევს, რაც განმუხტვის დასაწყისის ზუსტად განსაზღვრას რთული ხდის.
შემთხვევის დაკვირვება: Lanzhou East A-ფაზის ტრანსფორმატორზე ჩატარებულ 12 PD ტესტში, PD დონე ძაბვის თანახმად დადებითად იზრდებოდა, ხოლო გასკვლა არ იყო მკვეთრი (მაქსიმალური ნაბიჯის ცვლილება ~200pC), რაც PDIV-ის ზუსტად განსაზღვრას შეუძლებელს ხდის. ზოგიერთ ტესტში უკვე დაბალ ძაბვაზე გაზომვადი PD არსებობდა, რაც რთული ხდის განსაზღვრას, დაეცემოდა თუ არა PDIV. გარდა ამისა, უახლესი ეროვნული სტანდარტი GB1094.3-2003 არ ახსენებს PDIV-ს ან PDEV-ს, რაც პრაქტიკოსებს შორის განსხვავებულ ინტერპრეტაციებსა და განსაზღვრებებს იწვევს.
(B) განმუხტვის ლოკალიზაცია
გავრცელებული მეთოდების შეზღუდვები: ფართოდ გამოყენებული ულტრაბგერითი PD ლოკალიზაციის მეთოდი განმუხტვის დროს გენერირებული ულტრაბგერის ტალღების სენსორებზე მისვლის დროის სხვაობას აღირიცხავს რეზერვუარის კედლებზე. თუმცა, ამ მეთოდს აქვს რამდენიმე რთული პრობლემა: ტექნოლოგიის არასრულფასოვნება, საკმარისად დიდი განმუხტვის ენერგიის საჭიროება (სენსორის მგრძნობელობის დიაპაზონში), და ულტრაბგერის ტალღების შიდა ქვეშ მდებარე ხანგრძლივი ქსოვილებიდან მრავალჯერადი არეკლილობის და გარდატეხის გამო არასწორი ლოკალიზაცია.
შემთხვევის შედეგები: დანერგვამდე ჩატარებულ ტესტების დროს, PD ლოკალიზაციის მოწყობილობამ მხოლოდ დაახლოებითი შეფასება მოგვცა განმუხტვის ადგილის შესახებ. საკონტროლო ოთახის მონიტორინგის სისტემამ ვერ გამოავლინა PD-ის ცვლილებები ძაბვის მიმართ, რაც შედეგების გამოყენებას შეზღუდავს. შემდგომში დამონტაჟებული ონლაინ მონიტორინგის სისტემებიც ვერ გამოავლინეს შესაბამისი ცვლილებები 2006 წლის 26 აპრილის ტესტის დროს. შესაბამისად, დაბალი PD დონის შემთხვევაში ულტრაბგერითი ლოკალიზაციის შედეგები ფრთხილად უნდა გამოიყენებოდეს.
(C) განმუხტვის სიმძიმის ხარისხი
მიუხედავად იმისა, რომ სტანდარტი 1.5 pu-ზე 500pC-ის ზღვარს ადგენს, პრაქტიკაში 500pC-სა და 700pC-ს შორის არსებითი განსხვავება არ არსებობს — ისინი ერთი და იმავე რიგის მნიშვნელობებია. გარდა ამისა, როდესაც PD 1000pC-ზე ნაკლებია, ტრანსფორმატორის შიგნით სახით ხედადი განმუხტვის კვალები ჩვეულებრივ არ არის, ხოლო საიტზე ზეთის ჩაღვრის შემოწმებები იშვიათად აჩვენებს არანორმალურობებს. 750kV ტრანსფორმატორის (დიდი და მძიმე) საწარმოში დაბრუნება სარემონტოდ მაღალ რისკს წარმოადგენს.
VI. რეკომენდაციები
(A) დიელექტრიკული დონის გაზრდა
Lanzhou East ტრანსფორმატორის ინდუცირებული დაცვის ძაბვა შედარებით დაბალია. გათვალისწინებული უნდა იქნეს ქვეყნის შიდა 750kV ტრანსფორმატორების დამზადების მოკლე ისტორია და შეზღუდული გამოცდილება, ასევე საიტზე PD ტესტების აუცილებლობა. რეკომენდებულია, რომ მომავალი 750kV ძირეული ტრანსფორმატორების ინდუცირებული დაცვის ძაბვა 900kV-ზე ნაკლები არ იყოს.
(B) საიტზე დანერგვისას PD ტესტის მოთხოვნების განადგურება
უცხოეთში PD ტესტები მკაცრად მხოლოდ საწარმოში ტარდება, საიტზე ხელახლა არ გამეორდება. ჩინეთში, თუმცა, საიტზე PD ტესტირება აუცილებელი დანერგვის ეტაპია. რეკომენდებულია, რომ 750kV ტრანსფორმატორების საიტზე ჩატარებული PD ტესტების დასაშვები ნორმა შეიცვალოს და 1000pC-ზე ნაკლები გახდეს შემდეგი მიზეზების გამო:
500–1000pC დიაპაზონში მყოფი PD დონის მქონე ტრანსფორმატორები ხშირად აჩვენებენ PD-ის შემცირებას შენახვის ან მუშაობის გარკვეული პერიოდის შემდეგ ხელახლა ტესტირებისას (მაგ., Lanzhou East A-ფაზის ტრანსფორმატორი).
როდესაც PD 1000pC-ზე ნაკლებია, ჩვეულებრივ ხედადი განმუხტვის კვალები არ არის, საიტზე შემოწმებები იშვიათად აჩვენებს პრობლემებს, ხოლო საწარმოში დაბრუნება მაღალ რისკს წარმოადგენს.
750kV და 1000kV ტრანსფორმატორების საიტზე ჩატარებული PD ტესტები ეფექტურად „ნახევარ-დაცვის ტესტები“ არის:
პატარა ძაბვის მარჟი: Lanzhou East ტრანსფორმატორისთვის, 1.5 pu-ზე (693kV, ±3% გაზომვის უზუსტობა: 672–714kV) PD ტესტის ძაბვა ძალიან ახლოს არის დანერგვის დროს გამოყენებული 731kV დაცვის ძაბვასთან, რაც მხოლოდ 2.4%-იან მარჟას ტოვებს. მაშინაც კი, თუ მომავალში 750kV ტრანსფორმატორების ინდუცირებული დაცვის ძაბვა 900kV-მდე გაიზარდება, 765kV-ზე ჩატარებული დანერგვის ტესტს მაინც შეზღუდული მარჟა ექნება. ანალოგიურად, 1000kV ტრანსფორმატორებისთვის, PD ტესტის ძაბვა (1.4 pu = 889kV) ძალიან ახლოს არის 935kV დაცვის დონესთან.
გრძელი ხანგრძლივობა: მიუხედავად იმისა, რომ სტანდარტული დაცვის ხანგრძლივობა მხოლოდ დაახლოებით 56 წამია (108Hz ტესტური სიხშირით), სრული PD ტესტი 1.5 pu ძაბვას მიაწოდებს 65 წუთის განმავლობაში. გამეორებითი ტესტირება შეიძლება გამოიწვიოს დიელექტრიკული დაზიანების დაგროვება, რაც ტრანსფორმატორის სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე უარყოფითად იმოქმედებს.
იშვიათად ხდება, რომ ხელახლა ჩატარებული საიტზე ტესტები ამცირებს ზედმეტ PD-ს დასაშვებ დონემდე; უფრო ხშირად, PD დონე იზრდება (მაგ., Lanzhou East A-ფაზის ტრანსფორმატორი: 2005 წლის 10 აგვისტოს 700pC, 23 სექტემბერამდე 910pC-მდე გაიზარდა).
(C) PD წარმოქმნის და გაქრობის ძა რეალური ტრანსფორმატორის PD პატტერნების შეკრება: ლიტერატურაში ყველაზე ტიპიური PD პატტერნები არის ლაბორატორიული სიმულაციებიდან, რომლებიც განსხვავდება რეალური ტრანსფორმატორის ქცევიდან. ილუსტრაციული დიაგრამები არასაკმარისია საფეხური სამუშაოს მიმართულებისთვის. საჭიროა რეალური PD პატტერნების შეკრება და ანალიზი და ისინი შეჯამდეს რეფერენტულ რუკებში კვალიტატური ანალიზის და ლოკალიზაციისთვის. ანტი-ინტერფერენციის კვლევების განვითარება: გარე ინტერფერენცია წარმოადგენს სადგურის PD ტესტირების მთავარ პრობლემას. ამჟამინდელი მონიტორინგის სისტემები არ შეძლებენ განსაზღვრას რეალური გაშლილებებისა და ინტერფერენციის შორის, და ძალიან დიდი ხნის ჩასატარებლად დამოკიდებულია ოპერატორის გამოცდილებაზე. საჭიროა დამატებითი კვლევა ინტერფერენციის წყაროებზე და წინააღმდეგობის მეთოდებზე. (E) ტესტირების პერსონალის სერტიფიკაციის მოთხოვნა PD ზომვა არის ყველაზე ტექნიკურად მოთხოვნილი და არასამოსალოდნელი რუტინული სადგურის მაღალდარტყნის ტესტი. თუმცა, შეცდომები ხშირად ხდება. პერსონალი უნდა გაიაროს სისტემური ტრენინგი ფუნდამენტურ პრინციპებში, მოწყობილობების კაბელირებაში, კომპონენტების მეთოდებში, ინტერფერენციის არადებაში და PD ლოკალიზაციაში და უნდა მიიღოს სერტიფიკატი ტესტირების ჩატარებამდე. (F) ტესტირების ინსტრუმენტების რეგულარული კალიბრაცია GB7354-2003-ის ნახსნარი ცხადად აცხადებს, რომ PD ზომვის ინსტრუმენტები უნდა გადიოდეს კალიბრაცია მინიმუმ ორჯერ წელს ან დიდი რემონტის შემდეგ. პრაქტიკაში, ეს ხშირად არ ხდება სტრიქონით, ზოგიერთი ინსტრუმენტი გამოიყენება წლების განმავლობაში კალიბრაციის გარეშე და ჩანაწერი მიიღება მისი შეცდომების მიხედვით ათეული ჯერ უფრო მაღალი. რეკომენდებულია კალიბრაციის სტრიქონით დადება ეროვნული სტანდარტების მიხედვით ზომვის ზუსტობის დასამართად. (G) საჭიროების შემთხვევაში სანახავად მონიტორინგის გამოყენება სანახავად მონიტორინგის ტექნოლოგია დიდად განვითარდა. 750kV ტრანსფორმატორებისთვის, რომლებიც არიან მეტი ზღვის ზღვის PD დონეზე, მაგრამ არ არიან კრიტიკულად მაღალი, მართლაც სანახავად მონიტორინგი არის რეალური მიდგომა. გარდა PD-ს, უნდა მონიტორდეს სხვა პარამეტრები, როგორიცაა ტემპერატურა, ბურთულის და კლამპის დამატებითი დენი და ნეფტის ქრომატოგრაფია, რათა კომპლექსურად შეაფასოს ტრანსფორმატორის დარგი. VII. შეჯამება და პერსპექტივა შეჯამება: არსებული სტანდარტები არ იძლევა საკმარის განმარტებას PD შესასვენებლად და გაქრობის ვოლტაჟებისთვის, რაც შეზღუდავს მათ სადგურის ტესტების განმარტებაში. ლანჟოუს აღმოსავლეთის 750kV ტრანსფორმატორის იზოლაციის დონე შესაძლოა დაბალი იყოს, რაც ხდება "კვაზი-ხელისუფლების" ტესტად. ფაზა A ტრანსფორმატორის 12 სადგურის PD ტესტი შესაძლოა შეიქმნა ზოგიერთი კუმულატიური იზოლაციის სტრესი. მომავალი 750kV ტრანსფორმატორები უნდა იყოს იზოლაციის დონე მინიმუმ 900kV-ის ტესტი. პერსპექტივა: ჩინეთის 1000kV AC საერთაშორისო მაღალდარტყნის ტრანსპორტის კვლევა და პლანირება დასრულდა და დემონსტრაციული პროექტები არის აშენებაში. მიუხედავად 1000kV ტრანსფორმატორების უფრო მცირე იზოლაციის მარჯვენა, სადგურის კომისიონირების ტესტების კვლევა უნდა დაიწყოს დასაწყისში, რათა მოწოდოს ტექნიკური მხარდაჭერა პრაქტიკულ გამოყენებაში.
