Ανάλυση Αντιστοιχίας Επιφάνειας & Χαμένων Ιονικών σε Μετατροπείς Ρεύματος

1 Εισαγωγή

Οι μετατροπείς ρεύματος είναι από την πιο κρίσιμη εξοπλισμό στα συστήματα ενέργειας, και είναι απαραίτητο να επικεντρώνουμε τις προσπάθειες για τη μέγιστη πρόληψη και τη μείωση των αποτυχιών και των ατυχημάτων των μετατροπέων. Οι αποτυχίες της απομόνωσης διάφορων τύπων λογίζονται για περισσότερο από το 85% όλων των ατυχημάτων των μετατροπέων. Συνεπώς, για να εξασφαλίσουμε την ασφαλή λειτουργία των μετατροπέων, είναι αναγκαία η συστηματική δοκιμή της απομόνωσης των μετατροπέων, προκειμένου να ανιχνευθούν τα ελαττώματα της απομόνωσης εκ των προτέρων και να αντιμετωπιστούν ενδεχόμενα κίνδυνοι. Σε όλη την καριέρα μου, έχω συχνά συμμετάσχει σε δουλειές δοκιμής μετατροπέων, αποκτώντας εκτεταμένη γνώση στον τομέα αυτό. Αυτό το άρθρο παρέχει λεπτομερή εισαγωγή στην ολοκληρωμένη δοκιμή απομόνωσης των μετατροπέων και τις συνθήκες απομόνωσης που αντικατοπτρίζονται από τα αποτελέσματα των δοκιμών.

2 Μέτρηση της Αντιστάσεως Απομόνωσης και της Συντονίας Απορρόφησης

2.1 Μέτρηση της Αντιστάσεως Απομόνωσης

Κατά τη μέτρηση, πρέπει να χρησιμοποιείται μεγαΩμμέτρο σύμφωνα με τις προδιαγραφές, για να μετρηθεί η αντίσταση απομόνωσης μεταξύ κάθε πλεξίδας μετατροπέα και της γης, καθώς και μεταξύ των πλεξίδων. Τα σύνδεσμα της πλεξίδας υπό δοκιμή πρέπει να συνδέονται, ενώ τα σύνδεσμα των μη δοκιμαζόμενων πλεξίδων πρέπει να συνδέονται και να γηράζονται. Τα σημεία και η ακολουθία των μετρήσεων πρέπει να ακολουθούν τον πίνακα παρακάτω.

Όταν συγκρίνονται τιμές αντιστάσεων απομόνωσης, θα πρέπει να μετατρέπονται στην ίδια θερμοκρασία χρησιμοποιώντας την εξής μαθηματική έκφραση:

Στην τύπωση:

R1 αντιπροσωπεύει την τιμή αντίστασης απομόνωσης (σε μεγαώμια) που μετρήθηκε στη θερμοκρασία t1

R2 αντιπροσωπεύει την τιμή αντίστασης απομόνωσης (σε μεγαώμια) που υπολογίστηκε στη θερμοκρασία t2

Οι μετρημένες τιμές αντιστάσεων απομόνωσης κρίνονται κυρίως με τη σύγκριση των αποτελεσμάτων διαδοχικών μετρήσεων κάθε πλεξίδας. Σε σύγκριση με τα αποτελέσματα προηγούμενων δοκιμών, δεν θα πρέπει να υπάρχει σημαντική αλλαγή, γενικά δεν θα πρέπει να είναι λιγότερη από το 70% της προηγούμενης τιμής. Κατά τη διάρκεια των δοκιμών λειτουργίας, η τιμή θα πρέπει γενικά να μην είναι λιγότερη από το 70% της τιμής της εργαστηριακής δοκιμής (στην ίδια θερμοκρασία).

Όταν δεν υπάρχουν προτυπικές τιμές, το πρότυπο για τις τιμές αντιστάσεων απομόνωσης είναι γενικά όπως αναφέρεται στο παρακάτω πίνακα.

2.2 Μέτρηση του Λόγου Απορρόφησης και του Δείκτη Πολάρισης

Ο λόγος απορρόφησης είναι ο λόγος των τιμών της αντίστασης απομόνωσης που μετρούνται με μεγαομμήτρη 60 δευτερόλεπτα και 15 δευτερόλεπτα μετά την εφαρμογή τάσης. Ο λόγος απορρόφησης είναι εξαιρετικά ευαίσθητος στην υγρασία της απομόνωσης. Όταν η θερμοκρασία είναι μεταξύ 10°C και 30°C, ο λόγος απορρόφησης δεν πρέπει να είναι λιγότερος από 1.3.

Για τους μετασχηματιστές διατροφής 220kV και άνω ή 120MVA και άνω, πρέπει να μετρηθεί ο δείκτης πολάρισης. Αυτός ο δείκτης είναι ο λόγος των αναγνώσεων που λαμβάνονται σε δέκα λεπτά και ένα λεπτό, με τον δείκτη πολάρισης να μην είναι λιγότερος από 1.5.

Η μέτρηση της αντίστασης απομόνωσης και του λόγου απορρόφησης είναι ένα απλό και γενικό μέθοδο για τον έλεγχο της κατάστασης της απομόνωσης των μετασχηματιστών. Αυτός ο έλεγχος μπορεί να ανιχνεύσει αποτελεσματικά την υγρασία της απομόνωσης και τοπικά ελαττώματα, όπως σπασμένες πορσελάνες, εδαφικές συνδέσεις κλπ. Εάν οι μετρημένες αντίσταση απομόνωσης και λόγος απορρόφησης δεν πληρούν τις προδιαγραφές, τότε υπάρχουν σίγουρα ελαττώματα των παραπάνω τύπων στην απομόνωση.

3 Δοκιμή Ροής Διαρροής

Κατά τη δοκιμή, χρησιμοποιείται ένας γεννήτης υψηλής τάσης ΗΛ και μια μικροαμπερόμετρο. Τα σημεία εφαρμογής τάσης είναι όπως φαίνεται στο παρακάτω πίνακα:

Οι πρότυπες εφαρμογές τάσης δοκιμής εμφανίζονται στον παρακάτω πίνακα.

Μετά την αύξηση της τάσης στη δοκιμαστική τάση, διαβάστε το έντασμα ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται μέσω του δοκιμαζόμενου επιτροχίου μετά ένα λεπτό. Αυτή η τιμή είναι το μετρημένο ρεύμα διαρροής.

Η δοκιμή του ρεύματος διαρροής μετρεί βασικά την αντίσταση απομόνωσης. Ωστόσο, επειδή για το μέτρημα των ρευμάτων διαρροής χρησιμοποιείται υψηλότερη ηλεκτρική τάση DC, μπορεί να αποκαλύψει ελαττώσεις απομόνωσης που ένα μεγαΩμμέτρο δεν μπορεί να ανιχνεύσει, όπως τελειώνοντας ελαττώσεις σε τρανσφορείς και ελαττώσεις σε πήλινες μετάλλωσες. Κατά την ανάλυση και την κρίση των αποτελεσμάτων μέτρησης, γίνονται κυρίως συγκρίσεις με παρόμοιους τρανσφορείς, μεταξύ διαφορετικών επιτροχίων, καθώς και με αποτελέσματα δοκιμών από προηγούμενα έτη, χωρίς να αναμένεται σημαντική αλλαγή. Εάν οι τιμές αυξάνονται σε ετήσια βάση, πρέπει να δοθεί προσοχή, καθώς αυτό συχνά υποδεικνύει σταδιακή επιδείνωση της απομόνωσης. Εάν υπάρξει αιφνίδια αύξηση σε σύγκριση με προηγούμενα έτη, μπορεί να υποδεικνύει σοβαρές ελαττώσεις που χρειάζονται έρευνα.

4 Μέτρηση της Εφαπτομένης της Γωνίας Διελεκτρικής Απώλειας

Επειδή η κάλυψη του τρανσφορέα είναι άμεσα συνδεδεμένη στη γη, χρησιμοποιείται ο τύπος QS1 AC γέφυρας με αντίστροφη σύνδεση για τη μέτρηση της εφαπτομένης της γωνίας διελεκτρικής απώλειας. Τα σημεία μέτρησης είναι όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.

Σημείωση: Το πραγματικό περιεχόμενο του πίνακα δεν παρείχεται στο κείμενο, οπότε αναφέρεται εδώ σε γενικούς όρους. Εάν έχετε συγκεκριμένες λεπτομέρειες ή δεδομένα για τον πίνακα, αυτά μπορούν να συμπεριληφθούν στη μετάφραση για μεγαλύτερη ακρίβεια.

Αυτή η μετάφραση καλύπτει την τεχνική διαδικασία για τη δοκιμή της γωνίας διελεκτρικής απώλειας και το λόγο χρήσης συγκεκριμένου εξοπλισμού λόγω προσοχών για τη σύνδεση στη γη. Επίσης, αντικατοπτρίζει τη σημασία της σύγκρισης των τρέχοντων αποτελεσμάτων δοκιμής με ιστορικά δεδομένα για την αναγνώριση δυνητικών προβλημάτων στο σύστημα απομόνωσης του τρανσφορέα.

Κατά τη διάρκεια της μέτρησης, οι δύο πόλοι του στρώματος υπό μέτρηση πρέπει να είναι μαζί, ενώ όλα τα μη δοκιμαζόμενα στρώματα φάσης πρέπει να είναι μαζί και συνδεδεμένα με το έδαφος. Αυτό προλαμβάνει λάθη μέτρησης λόγω της αυξήσεως της συνεισφοράς.

Οι πρότυπες τιμές για την εφαπτομένη της γωνίας διασπασμού της απομόνωσης του στρώματος μετατροπέα (σε 20°C) εμφανίζονται στο παρακάτω πίνακα:

Η εφαπτομένη της γωνίας απωλειών διηλεκτρικού δεν πρέπει να παρουσιάζει σημαντικές μεταβολές σε σύγκριση με ιστορικές τιμές (γενικά δεν υπερβαίνει το 30%). Η τάση δοκιμής είναι 10 kV όταν η τάση τυλίγματος είναι 10 kV ή υψηλότερη, και ισούται με την ονομαστική τάση (Un) όταν η τάση τυλίγματος είναι κάτω από 10 kV.

Κατά τη μέτρηση, η εφαπτομένη της γωνίας απωλειών διηλεκτρικού πρέπει να μετατρέπεται στην ίδια θερμοκρασία χρησιμοποιώντας την ακόλουθη μαθηματική έκφραση:

Στον τύπο:

tgδ1 και tgδ2 αντιπροσωπεύουν τις τιμές tan delta στις θερμοκρασίες t1 και t2, αντίστοιχα.

Η μέτρηση της εφαπτομένης της γωνίας απωλειών διηλεκτρικού της μόνωσης τυλίγματος μετασχηματιστή χρησιμοποιείται κυρίως για τον έλεγχο της διάχυσης υγρασίας στον μετασχηματιστή, τη γήρανση της μόνωσης, την υποβάθμιση του λαδιού, τη συσσώρευση λάσπης στη μόνωση και σοβαρά τοπικά ελαττώματα. Εάν η μετρημένη εφαπτομένη της γωνίας απωλειών διηλεκτρικού δεν πληροί τις καθορισμένες τιμές, ορισμένα ελαττώματα των ανωτέρω τύπων υπάρχουν σίγουρα στη μόνωση.

5 Δοκιμή Αντοχής Συχνότητας Ισχύος AC

Τα εξοπλισμένα για δοκιμή αντοχής AC συχνότητας ισχύος απαιτούν συνήθως μετασχηματιστή δοκιμής, ρυθμιστή τάσης, ηλεκτροστατικό βολτόμετρο υψηλής τάσης και σφαιρικό διάκενο. Όταν είναι απαραίτητο, ένα αμπερόμετρο AC και μια ωμική αντίσταση νερού μπορεί επίσης να συνδεθούν σε σειρά στην πλευρά υψηλής τάσης. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, το εξοπλισμό δοκιμής πρέπει να επιλέγεται σωστά βάσει της τάσης δοκιμής και των απαιτήσεων ισχύος του δοκιμίου.