Sähkömuuntajoiden eristysvianalyysi ja korjaavat toimenpiteet
Kaikkiin tarkoituksiin laajimmin käytetyt voimansiirjaimet: öljysisäiset ja resinsiirteiset voimansiirjaimet
Nykyisin kaikkiin tarkoituksiin laajimmin käytetyt voimansiirjaimet ovat öljysisäiset voimansiirjaimet ja resinsiirteiset voimansiirjaimet. Voimansiirjaimen eristysjärjestelmä, joka koostuu erilaisista eristyksessä käytettävistä materiaaleista, on keskeinen sen oikean toiminnan kannalta. Voimansiirjaimen käyttöikä määräytyy pääasiassa sen eristysmateriaalien (öljy-paperi tai resiini) elinkaaresta.
Käytännössä useimmat voimansiirjainten epäonnistumiset johtuvat eristysjärjestelmän vahingoittumisesta. Tilastot näyttävät, että eristystä koskevat epäonnistumiset ovat yli 85 prosenttia kaikista voimansiirjainonnettomuuksista. Hyvin ylläpidettyjen voimansiirjainten, joiden eristystä on huolehdittu, voidaan saavuttaa poikkeuksellisen pitkä käyttöikä. Siksi normaalin voimansiirjaimen toiminnan suojaaminen ja eristysjärjestelmän järkevän ylläpidon vahvistaminen voivat suuresti taata pidempään kestäviä voimansiirjainten käyttöikä. Ennaltaehkäisevä ja ennustava ylläpito ovat avainasemassa voimansiirjainten käyttöajan pidentämisessä ja sähköntarjonnan luotettavuuden parantamisessa.
1. Kiinteiden paperieristysten epäonnistumiset
Öljysisäisissä voimansiirjaimissa pääasialliset eristysmateriaalit ovat eristysöljy ja kiinteät eristysmateriaalit, kuten eristyspaperi, painopaperoita ja puupaloja. Voimansiirjaimen eristysikääntyminen tarkoittaa näiden materiaalien hajoamista ympäristötekijöiden vaikutuksesta, mikä johtaa eristysvoiman heikkenemiseen tai häviämiseen.
Kiinteä paperieristyksen on yksi öljysisäisten voimansiirjainten eristysjärjestelmien pääkomponentteja, mukaan lukien eristyspaperi, levyt, tyyny, rullat ja sidonta nauhat. Sen pääkomponentti on selluloosa, jonka kemiallinen kaava on (C6H10O5)n, missä n edustaa polymeerien asteetta (DP). Uudella paperilla DP on noin 1300, kun taas se laskee noin 250:een, kun mekaaninen vahvuus on vähentynyt enemmän kuin puoliksi.
Kun aika on hyvin vanha, ja DP on 150-200, materiaali on saavuttanut ikänsä loppuun. Kun eristyspaperi iänty, sen DP ja vetovoima vähenevät asteittain samalla kun se tuottaa vettä, CO:ta, CO2:ta ja furfuraalia (furan aldehydi). Nämä ikäntymisen sivutuotteet ovat suurelta osin haitallisia sähkölaitteille, vähentäen eristyspaperin murtojännitettä ja tilavuuseristystä, lisäämällä dielektrista häviötä ja vähentäen vetovoimaa, mikä voi aiheuttaa metalliosien korroosion.
Kiinteällä eristyksellä on käänteetön ikäntymisen ominaisuus, jossa mekaanisen ja sähköisen vahvuuden heikentyminen ei ole palautettavissa. Koska voimansiirjaimen käyttöikä perustuu pääasiassa eristysmateriaalien käyttöikään, öljysisäisten voimansiirjainten kiinteillä eristysmateriaaleilla täytyy olla erinomaiset sähköiset eristysohjaimet ja mekaaniset ominaisuudet, joiden suorituskyky heikkenee hitaasti vuosien ajan - mikä viittaa hyviin ikäntymisen ominaisuuteen.
1.1 Paperihuiden ominaisuudet
Eristyspaperin huita on tärkein eristyskomponentti öljysisäisissä voimansiirjaimissa. Huita on kasvien perustavanlaatuinen solulohko. Eristysmateriaaleilla ei ole läheskään yhtä paljon vapaita elektroneja kuin metallijohtimilla, ja niiden johtovirta on pääasiassa ionien johtama. Selluloosasta koostuu hiili, happi ja vesi. Sitä paitsi, selluloosan molekyyliin sisältyvät hydroksyryhmät antavat sille mahdollisuuden muodostaa vettä, mikä antaa paperihuille kosteuden imevä ominaisuus.
Lisäksi nämä hydroksyryhmät voivat olla ympäröityjä erilaisten polarimolekyylien (kuten hapettojen ja veden) keskuksina, jotka sitoutuvat vetykappaleilla, mikä tekee huijasta alttiita vahingoittumiselle. Paperihuidessa on myös yleensä noin 7 prosentin verran impuriteetteja, mukaan lukien kosteus. Kosteus ei voi poistua kokonaan huiden geeliominaisuuksien vuoksi, mikä vaikuttaa paperihuiden suorituskykyyn.
Polariset huit imovat helposti kosteutta (vesi on vahva polarinen medium). Kun paperihuit imoo vettä, hydroksyryhmien väliset vuorovaikutukset heikkenevät, mikä aiheuttaa mekaanisen vahvuuden nopean heikkenemisen epävakaiden huiden rakenteiden ollessa. Siksi eristyspaperikomponentit käsitellään yleensä kuivattavana tai vakiovakiona, ennen kuin ne käytetään öljyllä tai eristysvernille maustetuina.
Maustumisen tavoitteena on pitää huit kosteana, mikä takaa korkeampi eristys ja kemiallinen vakaus sekä parannettu mekaaninen vahvuus. Lisäksi verin peittäminen vernillä vähentää kosteuden imeytymistä, estää materiaalin oksidoinnin ja täyttää tyhjiöt vähentääkseen kuplien, jotka voivat vaikuttaa eristysominaisuuksiin ja aiheuttaa osittaisen purkauksen ja sähköisen murroksen. Jotkut uskovat kuitenkin, että verin maustumisen jälkeen öljyllä maustumisen seurauksena osa verista voi hitaasti liueta öljyyn, mikä vaikuttaa öljyn suorituskykyyn, joten tällaiset maalaukset vaativat huolellista huomiota.
Luonnollisesti eri huiden komposiotion ja samankompositioisten huiden eri laaduntasoilla on erilaisia vaikutuksia ja ominaisuuksia. Esimerkiksi puu on korkein huiden sisältö, kanasu on vahvimpi huita, ja tietyt tuotettujen eristyspainepaperien, jotka on tuotettu paremmin, suorituskyky on huomattavasti parempi kuin joissakin kotimaisten paperilevyjen. Useimmat voimansiirjaimen eristysmateriaalit käyttävät eri muotoja paperia (kuten paperin nauhoja, painopaperia ja painettuja paperiosia) eristyksessä.
Siksi on tärkeää valita laadukkaat huiden perustuvat eristyspaperimateriaalit voimansiirjainten valmistuksessa ja ylläpidossa. Huiden paperi tarjoaa erityisiä etuja, kuten käytännöllisyyttä, alhaisia kustannuksia, helppoa käsittelyä, yksinkertaista muodostamista ja käsittelyä kohtuullisissa lämpötiloissa, kevyys, kohtuullinen vahvuus ja helppo maustumateriaalien imeytyminen (kuten eristysverni ja voimansiirjaimen öljy).
1.2 Paperieristysmateriaalien mekaaninen vahvuus
Öljysisäisten voimansiirjainten eristysmateriaalien valinnassa, kun valitaan paperieristysmateriaaleja, tärkeimmät tekijät ovat huiden komposiotion, tiheyden, läpäisemiskyvyn ja tasaisuuden lisäksi myös mekaanisen vahvuuden vaatimukset, kuten vetovoima, napakuvaus, revitysvoima ja kestävyys:
Vetovoima: Maksimijännitys, jota paperihuidet voivat kestää venytyskuormituksessa ilman murtoa.
Napakuvaus: Mittari paperihuiden kyvystä kestää painetta ilman murtoa.
Revitysvoima: Voima, joka tarvitaan paperihuiden revitykselle, täytyy vastata sovellettavia standardeja.
Kovinuus: Paperin vahvuus taivutettaessa tai pressupuun vahvuus venyttäessä täytyy täyttää vastaavat vaatimukset.
Kiinteän eristämateriaalin suorituskyky voidaan arvioida ottaen näyte mittamaan paperin tai pressupuun polymeerisaasteen asteita tai käyttämällä korkeasuorituskykyistä nestemäistä kromatografiaa mittaamaan furfural-pitoisuutta öljyssä. Tämä auttaa analysoimaan sisäisten muuntimen ongelmien osallistumista kiinteään eristämateriaaliin, mikä aiheuttaa alhaisen lämpötilan ylilämmityksen ja paikallisen ikääntymisen kytkentäeristykseen, tai määrittämään kiinteän eristämateriaalin ikääntymisaste. Toiminnassa ja huollossa paperihiusten eristämateriaaleihin tulisi kiinnittää huomiota muuntimen sähköistä kuormitusta kontrollointiin, varmistamalla hyvä ilmanvaihto ja lämmön siirto toimintaympäristössä, estämällä liian suuri muuntimen lämpötilan nousu ja öljyn puute säiliössä. On myös ryhdyttävä toimiin, jotka estävät öljyn saastumisen ja heikentyneisyyden, joka voisi nopeuttaa hiusten ikääntymistä, vaarantaa muuntimen eristysominaisuudet, käyttöikä ja turvallinen toiminta.
1.3 Paperihiusten materiaalien heikentyminen
Tämä sisältää pääasiassa kolme näkökulmaa:
Hiusten rappeutuminen: Liian suuri lämpötila aiheuttaa kosteuden eroon hiusten materiaaleista, mikä nopeuttaa hiusten rappeutumista. Rappeutuneet ja riisuva paperi voi johtaa eristysongelmiin ja sähköisiin onnettomuuksiin mekaanisen värähtelyn, sähkömagneettisen stressin ja toiminnallisen aallon vaikutuksessa.
Hiusten materiaalien mekaanisen vahvuuden väheneminen: Hiusten materiaalien mekaaninen vahvuus vähenee pitkäkestoisessa lämmittelyssä. Kun muuntimen lämmittely aiheuttaa kosteuden eronneeksi eristysmateriaaleista uudelleen, eristysresistanssin arvot saattavat kasvaa, mutta mekaaninen vahvuus vähennee merkittävästi, jolloin eristyspaneeleja ei enää kestä mekaanisia voimia lyhytkypäisyjen sähkövirroista tai pulssihaastatteluista.
Hiusten materiaalien tiivistys: Rappeutumisen jälkeen hiusten materiaalit tiivistyvät, mikä vähentää puristusvoimaa ja saattaa aiheuttaa siirtymistä. Tämä voi johtaa muuntimen kytkennän siirtymiseen ja kitkoon elektromagneettisen värähtelyn tai pulssiennätyksen vaikutuksessa, mikä vahingoittaa eristystä.
2. Nestemäinen öljyeristys epäonnistuu
Öljykuiva muuntin keksittiin vuonna 1887 amerikkalaisen tiedemiehen Thompsonin toimesta, ja General Electric ja muut edistivät sen soveltamista sähkömuuntimissa vuonna 1892. Tässä viitataan transformer oil insulation -öljyeristykseen.
2.1 Öljykuivien muuntimien ominaisuudet:
① Parantaa huomattavasti sähköistä eristyskykyä, lyhentää eristyspätkän ja pienentää laitekokoja; ② Parantaa huomattavasti tehokasta lämmön siirtymistä ja levittämistä, lisää sallittua virtadensitiä johtimissa, vähentää laitteen painoa. Toimivan muuntimen ytimen lämpö siirtyy muuntin öljyn termiset kuljetuksen avulla muuntimen koteloon ja jäähdyttimeen levittämiseksi, mikä parantaa tehokasta jähdytystä; ③ Öljykuivaus ja sulautuminen vähentävät tiettyjen sisäisten komponenttien ja kokoonpanojen hapettumista, mikä pidentää käyttöikää.
2.2 Muuntin öljyn ominaisuudet
Toimivan muuntin öljyn on oltava vakaa, erinomainen eristys- ja lämmönjohtavuus. Tärkeimmät ominaisuudet ovat eristyskyky (tan δ), viskositeetti, tuottaminen, happamuusarvo. Eritysöljy, joka on raffinoidultuna nafta-öljystä, on monien hydrokarboiden, resiinien, happeiden ja muiden epäpuhtauksien seos, jonka ominaisuudet eivät ole täysin vakaita. Lämpötilan, sähkökentän ja valon vaikutuksessa öljy hapettuu jatkuvasti. Normaalissa tilanteessa tämä hapettumisprosessi etenee hitaasti; kun huolehditaan kunnolla, öljy voi säilyttää vaadittavan laadun ilman ikääntymistä jopa 20 vuotta. Kuitenkin metalleja, epäpuhtauksia ja kaasuja, jotka sekoitetaan öljyyn, nopeuttavat hapettumista, heikentävät öljyn laatua, tummentavat väriä, hämärtävät läpinäkyvyyttä ja lisäävät kosteuspitoisuutta, happamuusarvoa ja tuhkan pitoisuutta, mikä heikentää öljyn ominaisuuksia.
2.3 Muuntin öljyn heikennyksen syyt
Muuntin öljyn heikentymistä voidaan jakaa kontaminaation ja degradoinnin vaiheisiin sen vakauden mukaan.
Kontaminaatio tarkoittaa kosteutta ja epäpuhtauksia, jotka sekoitetaan öljyyn - nämä eivät ole hapettumisen tuotteita. Kontaminoitu öljy kokee heikentynyttä eristyskykyä, vähentynyttä sähköisen romahduskykyä ja lisääntyneen dielektrisen häviön kulman.
Degradointi johtuu öljyn hapettumisesta. Tämä hapettuminen ei viittaa pelkästään puhtaan öljyn hiilivetyjen hapettumiseen, vaan se käsittää öljyn epäpuhtauksien nopeuttaman hapettumisprosessin, erityisesti kuparin, raudan ja alumiinin metallipartikkelit.
Happi tulee muuntimen sisällä olevasta ilmaa. Jopa täysin suljetuissa muuntimissa on noin 0,25 % happia. Happi on hyvin liukeneva, joten se on suuri osa öljyssä liuenneista kaasuissa.
Muuntin öljyn hapettumisessa kosteus toimii katalysaattorina ja lämpö nopeutena, mikä aiheuttaa muuntin öljyn sludgin muodostumisen. Tämä vaikuttaa suorituskykyyn pääasiassa: isoilla precipitaatiopartikkeleilla sähkökentän vaikutuksessa; epäpuhtauksien precipitaation keskittyy vahvimpiin sähkökenttiin, muodostaen johtavan "siltauksen" muuntimen eristykselle; epätasainen precipitaatio muodostaa erillisiä pitempiä nauhoja, jotka saattavat linjautua sähkökentän linjojen kanssa, estää lämmön siirtymistä, nopeuttaa eristysmateriaalien ikääntymistä, aiheuttaa eristysresistanssin vähenemisen ja vähentää eristysarvoja.
2.4 Muuntin öljyn heikennyksen prosessi
Öljyn heikentymisen aikana ensisijaiset sivutuotteet ovat peroksidiitit, happeet, alkoholit, ketonit ja sludge.
Varhaisessa heikentymisvaiheessa öljy tuottaa peroksidiittejä, jotka reagoivat eristyshiusten materiaaleihin muodostaen hapettuneen selluloosan, mikä vähentää eristyshiusten mekaanista vahvuutta, aiheuttaa niiden rappeutumisen ja eristysmateriaalien tiivistymisen. Tuotetut happeet ovat tiheässä rasvahapetta. Vaikka ne eivät ole yhtä kovahtoisia kuin mineraalihapat, niiden kasvuvauhti ja vaikutus orgaanisiin eristysmateriaaleihin on merkittävä.
Myöhäisvaihe: Lauta muodostuu, kun hapot syövät kuparia, rautaa, eristyslakkaa ja muita materiaaleja, reagoimalla muodostaen lautan—levydeksi, asfaltin kaltaisen polymeerisen johtavan aineen. Se liukenee öljyyn kohtuudella ja muodostuu nopeasti sähkökentän vaikutuksesta, kiintymäen eristysmateriaaleihin tai muuntajan säiliön reunoihin, talletumalla öljypipeihin ja jäähdytyspinnan sirviin, lisäämällä muuntajan toimintalämpötilaa ja vähentäen diel ektrinen voima.
Öljyn hapettumisprosessi koostuu kahdesta pääasiallisesta reaktioolosuhteesta: ensiksi, liian korkeasta happoarvosta muuntimessa, joka tekee öljystä happaman; toiseksi, hapetusaineet, jotka on liuennut öljyyn, muuttuvat aineiksi, jotka eivät liuennu öljyyn, heikentäen muuntajan öljyn laatua asteittain.
2.5 Muuntajan öljyn analyysi, arviointi ja ylläpito
① Eristysohjun heikentyminen: Fyysiset ja kemialliset ominaisuudet muuttuvat, heikentäen sähköominaisuuksia. Tämän vikatyypin olemassaolo voidaan määrittää testaamalla öljyn happoarvo, rajapinnan jännitys, lautan talletuminen ja vedenliukeneminen happoarvo. Öljyn uudelleenkäsittely voi poistaa heikennyntuotteet, vaikka prosessi saattaa myös poistaa luonnollisia antioxidantteja.
② Eristysohjun vesisaastuminen: Vesi on vahvasti polarinen aine, joka ionisoituu ja hajoaa helposti sähkökentissä, lisäämällä eristysohjuun johtovirtaa. Jopa pieni kosteus lisää huomattavasti eristysohjun dielektrista häviötä. Öljyn kosteuden määritys voi tunnistaa tämän vikatyypin. Painevakiovakuumpiirto yleensä poistaa kosteuden.
③ Mikrobien saastuttaminen eristysohjuun: Kun päämuuntaja asennetaan tai sen ydin nostetaan, hyönteiset eristyskomponentteissa tai ihmisen hiki jäänteet saattavat kuljettaa bakteereita, saastuttaen eristysohjua; tai öljy itse voi olla kontaminoitu mikroorganismeilla. Päämuuntajat tyypillisesti toimivat 40-80°C lämpötiloissa, mikä on suotuisa mikrobien kasvulle ja lisääntymiselle. Koska mikroorganismien ja niiden ekskrementtien mineraalit ja proteinit ovat paljon huonompia eristysominaisuuksiltaan kuin eristysohju, ne lisäävät öljyn dielektrista häviötä. Tätä vikaa on vaikea käsitellä paikan päällä sirkulaatiokäsittelyllä, koska jokin osa mikrobeista pysyy aina pehmeässä eristyksessä. Käsittelyn jälkeen muuntajan eristys voi tilapäisesti palautua, mutta toimintaympäristö suosii mikrobien uudelleenkasvua, mikä aiheuttaa eristystehon vuosittain heikentyvän.
④ Alkydiinsien eristyslakka polaristen aineiden liukeneminen öljyyn: Sähkökentän vaikutuksesta polariset aineet kokevat dipoolien rentoutumisen polarisaation, kuluttamalla energiaa AC-polarisaation prosesseissa, lisäämällä öljyn dielektrista häviötä. Vaikka eristyslakka käsitellään kyynnytyksellä ennen poistoa, osa käsittelystä voi jäädä tekemättä. Toiminnan jälkeen osittain käsittelyttömä lakka liuenee hitaasti öljyyn, heikentäen asteittain eristysominaisuuksia. Tämän vikatyypin esiintymisaika riippuu lakan käsittelyn perusteellisuudesta; yksi tai kaksi adsorptiokäsittelyä voi saavuttaa tietyt tulokset.
⑤ Öljy, joka on saastunut vain vedellä ja impuriteeteilla: Tämä saastuminen ei muuta öljyn perusominaisuuksia. Kosteus voidaan poistaa kuivattamalla; impuriteet voidaan poistaa suodatuksella; ilma öljyssä voidaan poistaa vakuumpiirrolla.
⑥ Kaksi tai useampi eri lähdettä eristysohjuun sekoittaminen: Öljyn ominaisuudet pitäisi täyttää asiaankuuluvat määritykset; öljyn tiheyden, jäätymislämpötilan, viskositeetin ja liekkipisteen pitäisi olla samankaltaisia; ja sekoitetun öljyn vakaus pitäisi täyttää vaatimukset. Heikennyneelle sekoitetulle öljylle tarvitaan kemiallisia uudelleenkäsittelymenetelmiä, jotta heikennyntuotteet voidaan erottaa ja ominaisuudet voidaan palauttaa.
3. Kuivalevyrahoitusmuuntajan eristys ja ominaisuudet
Kuivalevyrahoitusmuuntajat (tässä viitaten epoksiharjakuitueristettyihin muuntajiin) käytetään pääasiassa korkeiden palokuntovaatimusten paikoissa, kuten korkeissa rakennuksissa, lentokentillä ja öljysäilöissä.
3.1 Harjakuitueristyksetyypit
Epoksiharjakuitueristetyt muuntajat voidaan luokitella kolmeen tyyppiin valmistusprosessin ominaisuuksien perusteella: epoksi-kvartssandiyhdistelmä vakuumpiirto, epoksi-harjakuitu vakuupiirto ja harjakuitu pakkaus imprengointi.
① Epoksi-kvartssandiyhdistelmä vakuumpiirtoeristys: Nämä muuntajat käyttävät kvartssantaa täyteaineena epoksiharjalle. Kiertot, jotka on pakattu ja käsittelyt eristyslakkalla, asetetaan piirto-muotiin ja vakuumpiirretään epoksiharjan ja kvartssandin seoksella. Koska piirtovalmistusprosessissa on haasteita laadunvaatimuksien täyttämisessä, kuten jäävät kuplat, paikallinen seoksen epätasainen jakautuminen ja mahdollinen paikallinen lämpöstressihajoaminen, nämä eristysmuuntajat eivät sovi kosteille, lämpimille ympäristöille ja alueille, joissa on merkittäviä kuormituksen vaihteluja.
② Epoksi-harjakuitu vakuupiirtoeristys: Tämä käyttää lyhyitä harjakuituja tai harjakangasta ulkopuoliseksi eristyksenä kierrosten välillä. Ulkoisen eristyksen pakkaus on yleensä ohut 1-3mm:n levyinen eristys. Kun se on sekoitettu epoksiharjan piirtoaineeseen asianmukaisessa suhteessa, ilmakuplat poistetaan korkean vakuuman alla ennen piirtämistä. Koska pakkauseristyksen paksuus on ohut, huono imprengointi voi helposti muodostaa osittaisen sähköpurkauksen. Siksi piirtoaineen seoksen täytyy olla täydellinen, vakuumpoisto täytyy olla perusteellinen, ja matalan viskositeetin sekä piirtonopeuden on oltava hallittu, varmistaen korkealaatuisen kiertopakkausten imprengoinnin piirtoa tehdessä.
③ Harjakuitu pakkaus imprengointieristys: Nämä muuntajat suorittavat kerroskerrokselta eristyskäsittelyt ja kiertojen imprengoinnin samanaikaisesti kiertamisen aikana. Ne eivät vaadi edellisissä kahdessa imprengointiprossessissa tarvittavia kiertomuodeja, mutta vaativat matalan viskositeetin harjaa, jossa ei saa jäädä mikrokuplia kiertamisen ja imprengoinnin aikana.
3.2 Resinimuuntajien eristysominaisuudet ja ylläpito
Resinimuuntajien eristysaste ei ole merkittävästi erilainen kuin öljyimmersion muuntajien; keskeiset erot liittyvät lämpötilan nousuun ja osittaiseen sähköpurkauksen mittaamiseen.
① Lämpötilan nousun ominaisuudet: Harsoituissa muuntimissa on korkeampi keskimääräinen lämpötilan nouseminen kuin öljykytetyissä muuntimissa, mikä vaatii korkeamman lämpökestävyyden sähköeristemateriaaleja. Kuitenkin keskimääräinen lämpötilan nouseminen ei heijasta kuuminta pistettä kytkentässä. Kun eristemateriaalin lämpökestävyyden luokka valitaan vain keskimääräisen lämpötilan nousun perusteella, tai kun se valitaan väärin, tai harsoitut muuntimet toimivat pitkäaikaisesti ylilatauksessa, muuntimen käyttöikä tulee vaarantumaan.
Koska mitattu muuntimen lämpötilan nouseminen usein ei heijasta kuuminta pistettä, tulisi käyttää mahdollisuuksien mukaan infrapunasäädintä tarkistaakseen harsoitujen muuntimien kuumimmat pisteet suurimmalla latauksella. Jäähdytyksen tuulikuuden suunta ja kulma tulisi säätää vastaavasti ohjatakseen paikallista lämpötilan nousua ja varmistaakseen muuntimen turvallisen toiminnan.
② Osittainen sähköjännitys: Harsoitujen muuntimien osittaisen sähköjännityksen suuruus liittyy sähkökentän jakautumiseen, harssejauheen seoksen tasaisuuteen sekä jäämään ilmakehikkoihin tai harssejauheen rikkoutumiseen. Osittaisen sähköjännityksen suuruus vaikuttaa harsoitujen muuntimien suorituskykyyn, laatuun ja käyttöikään. Siksi osittaisen sähköjännityksen mittaus ja hyväksyminen toimivat kattavana arviointikeinona valmistusprosessin ja laadun kannalta. Osittaisen sähköjännityksen mittauksen tulisi tehdä harsoitujen muuntimien siirtymisessä sekä suurten huollon jälkeen, ja osittaisen sähköjännityksen muutosten avulla voidaan arvioida laadun ja suorituskyvyn vakavuutta.
Kun kuivia muuntimia käytetään yhä laajemmin, muuntimia valittaessa tulisi ymmärtää valmistusprosessin rakenne, eristysdesign sekä eristyksen konfiguraatio. Valittavaksi tulisi ottaa valmistajien tuotteet, joilla on täydelliset valmistusprosessit, tiukat laadunvarmistusjärjestelmät, ankarat valmistusturvavalvonta sekä luotettava tekninen suorituskyky, joka takaa muuntimien tuotelaatun ja lämpöikän, parantaen siten turvallista toimintaa ja sähkönjakelun luotettavuutta.
4. Pääasialliset tekijät, jotka vaikuttavat muuntimen eristysongelmiin
Pääasialliset tekijät, jotka vaikuttavat muuntimen eristystehokkuuteen, ovat: lämpötila, kosteus, öljyn suojausmenetelmät sekä ylivoltteihin liittyvät vaikutukset.
4.1 Lämpötilan vaikutukset
Voimanmuuntimet käyttävät öljy-paperieristystä, jossa öljyssä ja paperissa olevan kosteuden tasapainosuhde vaihtelee eri lämpötiloissa. Yleisesti, kun lämpötila nousee, paperissa oleva vesi siirtyy öljyyn; päinvastoin, paperi imee vettä öljystä. Siksi korkeammassa lämpötilassa muuntimen eristysöljyssä on enemmän mikrovedettä; päinvastoin, mikroveden määrä on pienempi.
Eri lämpötilat aiheuttavat selluloosan renkaan avaumisen, ketjujen rikkoutumisen ja yhteydessä olevalle kaasun tuotannon eri asteilla. Tiettyyn lämpötilaan saavuttaessa CO:n ja CO2:n tuotantomäärä pysyy vakiona, mikä tarkoittaa, että öljyn CO:n ja CO2:n sisältö kasvaa lineaarisesti ajan kanssa. Kun lämpötila jatkuvaan nousee, CO:n ja CO2:n tuotantomäärät usein kasvavat eksponentiaalisesti. Siksi öljyn CO:n ja CO2:n sisältö liittyy suoraan eristyspaperin lämpöikääntymiseen ja voi toimia yhtenä kriteerinä arvioimaan poikkeamia suljetussa muuntimessa olevissa paperikerroksissa.
Muuntimen elinkaari riippuu eristysikääntymisen asteesta, joka taas riippuu toimintalämpötilasta. Esimerkiksi öljykytetyn muuntimen normaalilla latauksella on keskimääräinen kytkennän lämpötilan nouseminen 65°C ja kuumimman pisteen lämpötilan nouseminen 78°C. Keskimääräisellä ympäristölämpötilalla 20°C, kuumimman pisteen lämpötila nousee 98°C, mikä sallii 20-30 vuoden toiminnan. Jos muuntin toimii ylilatauksessa korkeammalla lämpötilalla, elinkaari lyhenee vastaavasti.
Kansainvälinen sähkötekniikan komitea (IEC) toteaa, että A-luokan eristyksen muuntimille, jotka toimivat 80-140°C välillä, jokaista 6°C lämpötilan nousua kohti, muuntimen eristysikänsäteily nopeutetaan kaksinkertaiseen - tunnetaan 6°C-sääntönä, mikä osoittaa tiukempia lämpörajoituksia aiemmin hyväksytystä 8°C-säännöstä.
4.2 Kosteuden vaikutukset
Kosteen läsnäolo nopeuttaa selluloosan rappeutumista. Siksi CO:n ja CO2:n tuotanto liittyy selluloosamateriaalin kosteuden määrään. Vakiohumiditeetillä, korkeampi kosteus tuottaa enemmän CO2:tä; päinvastoin, alhaisempi kosteus tuottaa enemmän CO:tä.
Jälkeläinen kosteus eristysöljyssä on merkittävä tekijä, joka vaikuttaa eristysominaisuuksiin. Erityisesti jälkeläinen kosteus eristysöljyssä vaikuttaa paljon sähköisten ja fysikaalisten kemiallisten ominaisuuksien heikkenemiseen eristysvälineessä. Kosteus voi vähentää sähköiskun purkavoltagea eristysöljyssä, lisätä dielektrisen häviön (tan δ), nopeuttaa eristysöljyn ikääntymistä ja heikentää eristysominaisuuksia. Laitekosteuden altistuminen ei ainoastaan vähennä voimalaitteiden toiminnan luotettavuutta ja käyttöikää, mutta se voi myös aiheuttaa laitteiden vaurioitumista ja jopa uhata henkilöturvallisuutta.
4.3 Öljyn suojausmenetelmien vaikutukset
Happe, joka on muuntimen öljyssä, nopeuttaa eristysmateriaalin hajoamispäällikköreikiä, happipitoisuuden liittyen öljyn suojausmenetelmiin. Lisäksi eri suojausmenetelmät aiheuttavat eri liuonnin ja diffuusion olosuhteita öljyssä CO:lle ja CO2:lle. Esimerkiksi, CO:lla on alhainen liuonnin kapasiteetti, mikä sallii sen helposti levitä öljypinnan tilaan avoimissa muuntimissa, yleensä rajoittaen CO:n volumeprosentin enintään 300×10-6. Suljetuissa muuntimissa, koska öljypinta on eristetty ilmaa vastaan, CO ja CO2 eivät helposti volatiloi, mikä johtaa korkeampaan sisältöön.
4.4 Ylivoltteihin liittyvät vaikutukset
① Tilapäisten ylivoltteihin liittyvät vaikutukset: Normaalisti toimivissa kolmifaseisissa muuntimissa phasen ja maan välillä oleva jännite on 58% phasen välistä jännitettä. Kuitenkin yksifaseisissa virheissä, pääeristysjännite nousee 30% neutraali-maan yhdistettyissä järjestelmissä ja 73% neutraalien yhdistämättömissä järjestelmissä, mikä voi vahingoittaa eristystä.
② Ukonsilmien ylivoltteihin liittyvät vaikutukset: Ukonsilmien ylivoltit aiheuttavat terävät aallot, jotka aiheuttavat epätasaisen jännitetiedustuksen pitkittäisessä eristyksessä (kytkennän käänteessä, kerroksessa, levyltä toiseen), mikä voi jättää eristykseen purkavirtoja ja vahingoittaa kiinteää eristystä.
③ Kytkentäpäätösten ylijännitevaikutukset: Kytkentäpäätöksen ylijännitteillä on suhteellisen hitaat aaltoaallo, mikä johtaa melkein lineaariseen jännitejakautumiseen. Kun kytkentäpäätöksen ylijänniteaalto siirtyy yhdestä pyyhkeestä toiseen, jännite on likimain verrannollinen kahden pyyhkeen kierronmäärän väliseen suhteeseen, mikä helpottaa pääeristeen tai vaihe-vaihe-eristeen heikkenemistä ja vaurioitumista.
4.5 Lyhyyskuttauksen sähködynaamiset vaikutukset
Lyhyyskutauksen aikana syntyvät sähködynaamiset voimat voivat muuntaa muuntajan pyyhkeitä ja siirtää johtoja, mikä muuttaa alkuperäisiä eristeetävyyksiä, aiheuttaa eristeen lämpenemisen, nopeuttaa ikääntymistä tai vaurioitumista, mikä johtaa purkauksiin, kaaruihin ja lyhyyskutauksiin.
5. Yhteenveto
Yhteenvetona voidaan todeta, että tärkeiden muuntajien eristeyksien toiminnan ymmärtäminen ja kohtuullisten käyttö- ja ylläpitomenetelmien toteuttaminen vaikuttaa suoraan muuntajan turvallisuuteen, käyttöiän pituuteen ja sähköntoimituksen luotettavuuteen. Muuntajat ovat kriittistä laitetta sähköverkoissa, ja niiden käyttöhenkilöstön, ylläpidon ja hallintohenkilökunnan on ymmärrettävä ja hallittava muuntajan eristeyksien rakenne, materiaalien ominaisuudet, valmistustekniikan laatu, ylläpitomenetelmät ja tieteelliset diagnostiikkamenetelmät. Vain optimoidun ja kohtuullisen toiminnallisen hallinnon avulla voidaan taata muuntajan tehokkuus, käyttöikä ja sähköntoimituksen luotettavuus.
