Βελτιστοποίηση Τρόπων Αρδυνοποίησης για τον Πυρήνα και τους Σταμάτης του Μετασχηματισμέα Ρεύματος
Οι μέτρες προστασίας γης των μετατροπευτών χωρίζονται σε δύο τύπους: Ο πρώτος είναι η γήινη σύνδεση του ουδέτερου σημείου του μετατροπέα. Αυτό το μέτρο προστασίας εμποδίζει την κατάκλιση της τάσης στο ουδέτερο σημείο λόγω της ανισορροπίας της τριφασικής φορτίας κατά τη λειτουργία του μετατροπέα, επιτρέποντας στα μέσα προστασίας να ενεργοποιηθούν γρήγορα και να μειωθούν οι ρεύματα σύντομης σύνδεσης. Αυτό θεωρείται λειτουργική γήινη σύνδεση για τον μετατροπέα. Το δεύτερο μέτρο είναι η γήινη σύνδεση του πυρήνα και των κλάμψων του μετατροπέα.
Αυτό το μέτρο προστασίας εμποδίζει την εμφάνιση επαγωγικών τάσεων στις επιφάνειες του πυρήνα και των κλάμψων λόγω των εσωτερικών μαγνητικών πεδίων κατά τη λειτουργία, οι οποίες μπορούν να οδηγήσουν σε παραμικρές εκτοξευτικές βλάβες. Αυτό θεωρείται προστατευτική γήινη σύνδεση για τον μετατροπέα. Για να εξασφαλιστεί η ασφαλής και αξιόπιστη λειτουργία του μετατροπέα, αυτό το άρθρο αναλύει και βελτιώνει τις μέθοδους γήινης σύνδεσης ειδικά για τους πυρήνες και τις κλάμψες των μετατροπέων.
1.Η Σημασία της Γήινης Σύνδεσης του Πυρήνα και των Κλάμψων
Τα βασικά εσωτερικά συστατικά ενός μετατροπέα περιλαμβάνουν: στροφές, πυρήνα και κλάμψεις. Οι στροφές σχηματίζουν το ηλεκτρικό κύκλωμα του μετατροπέα, ο πυρήνας συνθέτει το μαγνητικό κύκλωμα, ενώ οι κλάμψεις χρησιμοποιούνται κυρίως για την ασφάλεια των στροφών και των σιλικοσιδηρούχων φύλλων του πυρήνα. Κατά την κανονική λειτουργία, οι πρωτογενείς και δευτερείς στροφές παράγουν μαγνητικά πεδία όταν ρέει ρεύμα μέσα τους. Σε αυτό το μαγνητικό περιβάλλον, εμφανίζονται επαγωγικές τάσεις στις επιφάνειες του πυρήνα και των κλάμψων.
Καθώς αυξάνεται η ισχύς του μαγνητικού πεδίου, το μαγνητικό ρεύμα αυξάνεται σταδιακά, προκαλώντας την ανόδο των επαγωγικών τάσεων. Λόγω της μη ομοιόμορφης κατανομής του μαγνητικού πεδίου, οι μη ομοιόμορφες επαγωγικές τάσεις δημιουργούν διαφορές δυναμικού, που οδηγούν σε συνεχείς εκτοξεύσεις στις επιφάνειες του πυρήνα και των κλάμψων, προκαλώντας εσωτερικές βλάβες στον μετατροπέα. Αυτή η τάση που προκαλεί εσωτερικές εκτοξευτικές βλάβες στους μετατροπείς ονομάζεται "τάση πλούσια". Συνεπώς, κατά τη λειτουργία, ο πυρήνας και οι κλάμψεις του μετατροπέα πρέπει να συνδέονται με τη γη σε ένα μόνο σημείο για να μειωθούν και να εξαλειφθούν οι επαγωγικές τάσεις.
Κατά τη γήινη σύνδεση του πυρήνα και των κλάμψων του μετατροπέα, επιτρέπεται μόνο ένα σημείο γήινης σύνδεσης για να εμποδιστεί η δημιουργία κυκλοφορικών ρευμάτων μεταξύ του πυρήνα και των κλάμψων. Εάν υπάρχουν δύο ή περισσότερα σημεία γήινης σύνδεσης, οι διαφορές δυναμικού θα προκαλέσουν κυκλοφορικά ρεύματα μεταξύ του πυρήνα και των κλάμψων, οδηγώντας σε ανώμαλη αύξηση της θερμοκρασίας εσωτερικά του μετατροπέα. Αυτό επιτέλους βλάπτει την εσωτερική στερεή απομόνωση και επιταχύνει την παλαιωτική της απομονωτικής λάδιας, επηρεάζοντας την κανονική διάρκεια ζωής του μετατροπέα.
2. Μέθοδοι Γήινης Σύνδεσης του Πυρήνα και των Κλάμψων και Προσεγγίσεις Βελτίωσης
Στις τρέχουσες σχεδιαστικές λύσεις μετατροπέων στην Κίνα, η γήινη σύνδεση του πυρήνα και των κλάμψων επιτεύγεται κυρίως μέσω συνδέσεων μέσω μικρών βουστών ή απομονωμένων βολτών προς το εξωτερικό του δέρματος του μετατροπέα πριν από τη γήινη σύνδεση. Αυτή η μέθοδος γήινης σύνδεσης χωρίζεται σε δύο μεθόδους:
Η πρώτη μέθοδος γήινης σύνδεσης (Σχήμα 1) συνδέει τον πυρήνα και τις κλάμψεις μέσω βουστών ή απομονωμένων βολτών, μετά τα συνδέει άμεσα μαζί και τελικά τα συνδέει με τη γη. Κατά την κανονική λειτουργία του μετατροπέα, αυτή η μέθοδος γήινης σύνδεσης εμφανίζει τρεις διαδρομές ρεύματος, ονομαζόμενες I1, I2 και I3:
I1: Πυρήνας → Σημείο γήινης σύνδεσης → Γη
I2: Κλάμψεις → Σημείο γήινης σύνδεσης → Γη
I3: Πυρήνας → Σημείο γήινης σύνδεσης → Γη → Κλάμψεις
Η δεύτερη μέθοδος γήινης σύνδεσης (Σχήμα 2) συνδέει τον πυρήνα και τις κλάμψεις μέσω βουστών ή απομονωμένων βολτών σε διαφορετικά σημεία γήινης σύνδεσης. Αυτή η μέθοδος γήινης σύνδεσης επίσης εμφανίζει τρεις διαδρομές ρεύματος κατά την κανονική λειτουργία:
I1: Πυρήνας → Σημείο γήινης σύνδεσης πυρήνα → Γη
I2: Κλάμψεις → Σημείο γήινης σύνδεσης κλάμψεων → Γη
I3: Πυρήνας → Σημείο γήινης σύνδεσης πυρήνα → Γη → Σημείο γήινης σύνδεσης κλάμψεων → Κλάμψεις
Στις δύο μεθόδους γήινης σύνδεσης που αναφέρθηκαν παραπάνω, τα ρεύματα γήινης σύνδεσης I1 και I2 αντιπροσωπεύουν κανονικές συνθήκες. Ωστόσο, το ρεύμα γήινης σύνδεσης I3 διαφέρει σημαντικά:
Στη μέθοδο γήινης σύνδεσης που απεικονίζεται στο Σχήμα 1, το επαγωγικό ρεύμα διαστέλλεται μέσω της διαδρομής: πυρήνας → σημείο γήινης σύνδεσης → κλάμψεις, δημιουργώντας ένα "κυκλοφορικό ρεύμα" μεταξύ του πυρήνα και των κλάμψων του μετατροπέα. Υπό τη θερμική επίδραση αυτού του ρεύματος, η εσωτερική θερμοκρασία του μετατροπέα αυξάνεται ανώμαλα. Η υψηλή θερμοκρασία προκαλεί άμεση κατάρρευση της στερεής απομόνωσης και την παλαιωτική της απομονωτικής λάδιας. Επιπλέον, λόγω της επίδρασης του κυκλοφορικού ρεύματος, τα συστήματα επιτήρησης online δεν μπορούν να μετρήσουν ακριβώς τα ρεύματα γήινης σύνδεσης του πυρήνα και των κλάμψων, οδηγώντας σε λανθασμένες διαγνώσεις κατά την εμφάνιση βλάβων στην εξοπλισμό. Συνεπώς, η πρώτη μέθοδος γήινης σύνδεσης έχει σημαντικά μειονεκτήματα.
Σε αντίθεση, η μέθοδος γήινης σύνδεσης που απεικονίζεται στο Σχήμα 2 διαστέλλει το επαγωγικό ρεύμα μέσω: πυρήνας → σημείο γήινης σύνδεσης πυρήνα → γη → σημείο γήινης σύνδεσης κλάμψεων → κλάμψεις. Επειδή το ρεύμα διαστέλλεται μέσω υψηλής αντίστασης γης, δεν μπορεί να δημιουργηθεί "κυκλοφορικό ρεύμα" μεταξύ του πυρήνα και των κλάμψων. Αυτό εμποδίζει την ανώμαλη αύξηση της θερμοκρασίας του μετατροπέα και επιτρέπει στα συστήματα επιτήρησης online να μετρήσουν ακριβώς τα ρεύματα γήινης σύνδεσης του πυρήνα και των κλάμψων (σύμφωνα με το DL/T 596-2021 Κώδικας Προληπτικών Δοκιμών Ρεύματος, το ρεύμα γήινης σύνδεσης του πυρήνα δεν πρέπει να ξεπεράσει 0,1 A και το ρεύμα γήινης σύνδεσης των κλάμψων δεν πρέπει να ξεπεράσει 0,3 A κατά τη λειτουργία του μετατροπέα). Αυτό παρέχει αξιόπιστα στοιχεία για την απόφαση εάν υπάρχουν εσωτερικές βλάβες στον μετατροπέα.
Για τον xx-223000/500 μετατροπέα ρεύματος χωρίς εξατομικευμένη ρύθμιση τάσης, ο πυρήνας και οι κλάμψεις συνδέονται με τη μέθοδο που απεικονίζεται στο Σχήμα 1, η οποία παρουσιάζει διάφορα προβλήματα λειτουργίας:
(1) Κατά τη λειτουργία, εύκολα δημιουργείται "κυκλοφορικό ρεύμα" μεταξύ του εσωτερικού πυρήνα και των κλάμψων. Η θερμική επίδραση προκαλεί ανώμαλη αύξηση της θερμοκρασίας, επιταχύνοντας την κατάρρευση της στερεής απομόνωσης και την παλαιωτική της απομονωτικής λάδιας, μειώνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής του μετατροπέα.
(2) Λόγω της επιρροής του "κυκλοφορικού ρεύματος," τα συστήματα παρακολούθησης σε λειτουργία δεν μπορούν να μετρήσουν ακριβώς τα ρεύματα γέρματος του πυρήνα και των φερέδων, κάτι που καθιστά αδύνατη την παροχή συντελεσματικών στοιχείων για την απόφαση σχετικά με εσωτερικά προβλήματα.
(3) Τα επηρεαζόμενα ρεύματα γέρματος του πυρήνα και των φερέδων μπορούν να μετρούνται συνεχώς και να συγκρίνονται με τα ρεύματα διάρροης που παρακολουθούνται από το σύστημα παρακολούθησης, προκειμένου να επαληθευτεί η ακρίβεια του συστήματος παρακολούθησης.
(4) Κατά τη διάρκεια της συντήρησης και επισκευής του μετατροπέα, όταν μετρείται η αντίσταση απομόνωσης μεταξύ πυρήνα/φερέδων και γέρματος, πρέπει να αποσυνδεθούν τα εξωτερικά καλώδια γέρματος. Δεδομένου ότι αυτό το μοντέλο μετατροπέα χρησιμοποιεί βολτσ ουράνιου M10 (εξωτερικά απομονωμένα από το γέρμα) για τις συνδέσεις πυρήνα και φερέδων, οι οποίοι έχουν εξαιρετική συνεκτικότητα αλλά χαμηλή μηχανική αντοχή και είναι ευάλωτοι σε σπάσιμο. Κατά τις επιχειρήσεις στο πεδίο, οι στενοί χώροι και οι ανισορροπικές δυνάμεις μπορούν εύκολα να προκαλέσουν σπάσιμο των βολτσ ουρανίου. Λόγω της συμπαγούς εσωτερικής δομής του μετατροπέα, η διόρθωση αυτού του προβλήματος απαιτεί την απόσυρση του κάδου για αντικατάσταση, πράγμα που επηρεάζει τους κύκλους συντήρησης και την λειτουργική αποδοτικότητα.
Λαμβάνοντας υπόψη αυτά τα τέσσερα ζητήματα, προκειμένου να εξασφαλιστεί η ακριβής ανίχνευση των επηρεαζόμενων ρευμάτων γέρματος του πυρήνα και των φερέδων κατά τη λειτουργία, να επεκταθεί η διάρκεια ζωής του μετατροπέα, να εξαλειφθεί το "κυκλοφορικό ρεύμα" και να προληφθεί η ζημία που μπορεί να προκληθεί από επιχειρήσεις συντήρησης, που μπορεί να επεκτείνει το πεδίο των επισκευών, συνιστάται η βελτίωση της μέθοδου γέρματος του πυρήνα και των φερέδων από την διάταξη του Σχήματος 1 στη διάταξη του Σχήματος 2.
3.Συμπέρασμα
Μέσω λεπτομερούς εισαγωγής στα εσωτερικά συστατικά και λειτουργίες του μετατροπέα, καθώς και με επιστημονική ανάλυση των παραλλαγών που συμβαίνουν κατά τη λειτουργία, οι τροποποιήσεις στα ελαττωματικά μέρη έχουν εφαρμοστεί επιτυχώς. Αυτή η προσέγγιση επιτυγχάνει την επέκταση της διάρκειας ζωής του εξοπλισμού, τη βελτίωση της ασφάλειας του δικτύου και τη μείωση του κόστους συντήρησης του εξοπλισμού.
