8 Key Measures to Reduce Partial Discharge in Power Transformers 8 Pampahalagahan na Paraan upang Bawasan ang Partial Discharge sa mga Power Transformers

Lumalaking Pangangailangan para sa Mga Sistemang Pampamamainit ng Power Transformer at Ang Pamamahala ng Coolers

Sa mabilis na pag-unlad ng mga power grid at pagtaas ng tension ng kuryente, ang mga power grid at konsumer ng kuryente ay nangangailangan ng mas mataas na reliabilidad ng insulasyon para sa malalaking power transformers. Dahil ang pagsusuri ng partial discharge ay hindi nakakasira sa insulasyon at napakalinsensya, ito ay makakapagtuklas ng inherent na kaputulan sa insulasyon ng transformer o kaputulan na nakakapanganib na nabuo sa panahon ng transportasyon at instalasyon, ang on-site partial discharge testing ay naging malawakang ginagamit. Ito ay isinama bilang isang mandatory commissioning test item para sa mga transformer na may voltage rating na 72.5 kV at higit pa.

1.Partial Discharge at Ang Mga Prinsipyong Itinalaga Nito

Ang partial discharge, na kilala rin bilang electrostatic ionization, ay tumutukoy sa daloy ng electrostatic charges. Sa ilalim ng tiyak na inilapat na voltage, ang mga electrostatic charge ay unang nag-iionize sa mga posisyon na may mahinang insulasyon sa mga lugar na may malakas na electric field, nang hindi nagdudulot ng buong insulasyon breakdown. Ang fenomeno ng daloy ng electrostatic charge ay tinatawag na partial discharge. Ang partial discharge na nangyayari malapit sa mga conductor na paligid ng gas ay tinatawag na corona.

Ang partial discharge ay isang electrical discharge na nangyayari sa lokal na posisyon sa loob ng internal insulasyon ng mga transformer. Dahil ang discharge ay lokal at may mababang enerhiya, ito ay hindi direktang nagdudulot ng buong pagkawasak ng internal insulasyon.

Para sa partial discharge testing ng mga transformer, ang Tsina ay unang nagpatupad ng mga kinakailangan lamang para sa mga transformer na may rating na 220kV at higit pa. Pagkatapos, ang bagong IEC standard ay ipinatupad na ang partial discharge measurement ay dapat gawin kapag ang pinakamataas na operating voltage Um ≥ 126kV. Ang pambansang standard ay katulad ring nagsasaad na para sa mga transformer na may pinakamataas na operating voltage Um ≥ 72.5kV at rated capacity P ≥ 10,000kVA, ang partial discharge measurement ay dapat gawin maliban kung mayroong ibang kasunduan.

Ang pamamaraan ng partial discharge test ay sumusunod sa mga disposisyon sa GB1094.3-2003, na ang standard limit ay itinakda sa hindi lalampas sa 500pC. Gayunpaman, sa aktwal na mga kontrata, madalas ang mga customer ay nangangailangan ng mga limit na ≤300pC o ≤100pC. Ang mga teknikal na kasunduan na ito ay nangangailangan ng mas mataas na teknikal na pamantayan ng produkto mula sa mga tagagawa ng transformer.

2.Mga Panganib ng Partial Discharge

Ang kabuuang panganib ng partial discharge ay may kaugnayan sa kanyang sanhi, lokasyon, at antas ng inception at extinction voltages. Mas mataas na inception at extinction voltages ay nangangahulugan ng mas kaunti pang panganib, at vice versa. Sa aspeto ng mga katangian ng discharge, ang mga discharge na nakakaapekto sa solid insulation ay nagbibigay ng pinakamalaking panganib sa mga transformer, na nangangahulugan ng pagbaba ng lakas ng insulasyon o kahit na pagkasira.

3.Mga Sanhi ng Partial Discharge

Ang mga factor na nagdudulot ng partial discharge ay kasama ang hindi sapat na pag-consider ng disenyo, ngunit karaniwan ito ay nagmumula sa proseso ng paggawa:

• Mga sharp edges at burrs sa mga bahagi na nagbabago ang electric field at binababa ang discharge inception voltage;

• Mga foreign objects at dust na nagdudulot ng concentration ng electric field, na nagdudulot ng corona discharge o breakdown discharge sa ilalim ng external electric fields;

• Moisture o gas bubbles. Dahil sa mas mababang dielectric constant ng tubig at gas, ang discharge ay unang nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng electric field;

• Hindi magandang contact ng mga suspended metal structural components na nagbabago ang field concentration o nagdudulot ng spark discharge.

4.Mga Paraan upang Bawasan ang Partial Discharge

4.1 Dust Control

Sa mga factor na nagdudulot ng partial discharge, ang mga foreign objects at dust ay napakalaking trigger. Ang mga resulta ng pagsusuri ay nagpapakita na ang mga metal particles na mas malaki sa 1.5μm ay maaaring lumikha ng discharge quantities na lubhang lumampas sa 500pC sa ilalim ng impluwensya ng electric field. Ang mga metallic at non-metallic dust ay naglilikha ng concentrated electric fields, na binababa ang inception discharge voltage at breakdown voltage ng insulasyon.

Kaya, ang pag-maintain ng malinis na kapaligiran at core body sa panahon ng paggawa ng transformer ay mahalaga, at ang mahigpit na dust control ay dapat ipatupad. Dapat na itayo ang sealed dust-proof workshops batay sa degree ng epekto ng dust sa panahon ng paggawa. Halimbawa, sa panahon ng wire straightening, wire paper wrapping, winding fabrication, winding assembly, core stacking, insulation component manufacturing, core assembly, at core finishing, hindi dapat payagan ang anumang foreign objects o dust na mananatili o pumasok.

4.2 Centralized Processing ng Insulation Components

Ang mga insulation components ay lalo na ang mga vulnerable sa contamination ng metal dust, dahil kapag ang metal dust ay naka-adhere sa insulation components, ito ay napakahirap na alisin nang lubusan. Kaya, ang centralized processing sa isang insulation workshop ay kinakailangan, na may dedicated mechanical processing area na hiwalay mula sa ibang mga lugar na naglilikha ng dust.

4.3 Mahigpit na Kontrol sa Silicon Steel Sheet Burrs

Ang mga laminasyon ng core ng transformer ay nabubuo sa pamamagitan ng longitudinal at transverse shearing processes, na hindi maiiwasan na lumikha ng iba't ibang degree ng burrs. Ang mga burrs na ito ay hindi lamang nagdudulot ng inter-lamination short circuits, na nagpapabuo ng mga internal circulating currents na nagpapataas ng no-load losses, kundi pati na rin ang pagtaas ng thickness ng core habang binabawasan ang aktwal na bilang ng laminations. Mas mahalaga pa, sa panahon ng core assembly o operasyon sa ilalim ng vibration, ang mga burrs ay maaaring bumagsak sa core body, nagdudulot ng discharge. Kahit ang mga burrs na bumagsak sa ilalim ng tank ay maaaring mag-align sa ilalim ng impluwensya ng electric field, nagdudulot ng ground potential discharge. Kaya, ang core lamination burrs ay dapat bawasan sa abot tanang makakaya. Para sa 110kV products, ang core lamination burrs ay hindi dapat lampa sa 0.03mm; para sa 220kV products, hindi dapat lampa sa 0.02mm.

4.4 Cold-Pressed Terminals para sa Lead Wires

Ang paggamit ng cold-pressed terminals para sa lead wires ay isang epektibong hakbang para bawasan ang bilang ng partial discharge. Ang pagwelding ng phosphor bronze ay nagpapadala ng maraming spatter particles na madaling magkakalat sa core body at insulation components. Bukod dito, ang hangganan ng welding area ay kailangan ng isolation gamit ang water-soaked asbestos rope, na nagdudulot ng moisture sa insulation. Kung hindi naialis nang maayos ang moisture pagkatapos ng insulation wrapping, ito ay dadagdagan ang bilang ng partial discharge ng transformer.

4.5 Pag-round ng Edges ng mga Component

Ang pag-round ng edges ng mga component ay may dalawang layunin: 1) Pagsasama ng distribution ng electric field at pagtaas ng discharge inception voltage. Kaya, ang mga metal structural components sa core tulad ng clamps, pull plates, foot pads, brackets, press plates, outlet edges, bushing riser walls, at magnetic shielding plates sa inner tank walls ay dapat lahat sumailalim sa pag-round ng edges. 2) Pag-iwas sa friction na nagpapadala ng iron filings. Halimbawa, ang contact parts sa pagitan ng clamp lifting holes at ropes o hooks ay kailangan ng pag-round.

4.6 Product Environment at Core Finishing During Final Assembly

Pagkatapos ng vacuum drying ng core, kailangan ng core finishing bago ang installation ng tank. Ang mas malaking produkto na may mas komplikadong estruktura ay nangangailangan ng mas mahabang oras para sa finishing. Dahil ang core pressing at fastener tightening ay ginagawa habang ang core ay nakalantad sa hangin, maaaring mangyari ang moisture absorption at dust contamination sa panahong ito. Kaya, ang core finishing ay dapat gawin sa isang dust-proof area. Kung ang oras ng finishing (o exposure time sa hangin) ay lumampas ng 8 na oras, kailangan ng re-drying treatment. 

Pagkatapos ng core finishing, ina-install ang upper tank section, sinusundan ng vacuum pumping at oil filling. Dahil ang core insulation ay nagsasabsorb ng moisture sa panahon ng finishing stage, kailangan ng dehumidification treatment, na matutugunan sa pamamagitan ng vacuum pumping ng produkto. Ito ay isang mahalagang hakbang upang matiyak ang lakas ng insulation ng high-voltage products. Ang vacuum level ay nakasalalay sa humidity at moisture content standards ng core at kapaligiran, habang ang vacuum duration ay nakasalalay sa furnace exit time, environmental temperature, at humidity.

4.7 Vacuum Oil Filling

Ang layunin ng vacuum oil filling ay upang alisin ang dead spots sa insulation structure ng transformer sa pamamagitan ng vacuum pumping, ganap na ilabas ang hangin, at pagkatapos ay punan ng transformer oil sa ilalim ng kondisyon ng vacuum upang matiyak ang ganap na impregnation ng core. Pagkatapos ng oil filling, ang mga transformer ay dapat umiwan ng hindi bababa sa 72 na oras bago ang pagsusulit, dahil ang degree ng impregnation ng insulation material ay nakasalalay sa thickness ng insulation material, oil temperature, at immersion time. Ang mas mahusay na impregnation ay nagbabawas ng posibilidad ng discharge, kaya ang sapat na oras ng iwan ay mahalaga.

4.8 Tank at Component Sealing

Ang kalidad ng sealing structures ay direktang nakakaapekto sa leakage ng transformer. Kung mayroong leakage points, ang moisture ay siguradong makakapasok sa loob ng transformer, na nagdudulot sa transformer oil at iba pang insulation components na mag-absorb ng moisture—ito ay isa sa mga dahilan ng partial discharge. Kaya, ang sapat na sealing performance ay dapat matiyak.