8 kulcsfontosságú intézkedés a részleges leadás csökkentésére az átalakítókban

Növekvő követelmények a teljesítményes transzformátor hűtési rendszereire és a hűtők funkciója

A villamos hálózatok gyors fejlődésével és az áramviszony növekedésével a villamos hálózatok és az energiafelhasználók egyre magasabb izolációs megbízhatóságot igényelnek a nagy teljesítményű transzformátorokban. Mivel a részleges levezetés vizsgálata nem pusztítja meg az izolációt, mégis nagyon érzékeny, hatékonyan felismeri a transzformátor izolációjának belső hibáit, vagy a szállítás és a telepítés során keletkező biztonságveszélyes hibákat, ezért a helyszíni részleges levezetés vizsgálata széles körben alkalmazott. A 72,5 kV és annál magasabb feszültségű transzformátorokhoz tartozó kötelező beavatkozási vizsgálati elemként került sorba rendezésre.

1. Részleges levezetés és alapelvei

A részleges levezetés, amit néha elektrosztatikus ionizációnak is neveznek, elektrosztatikus töltések áramlását jelenti. Egy adott alkalmazott feszültség mellett az elektrosztatikus töltések először ionizálnak a gyengébb izolációs helyeken, ahol a mérnöki erő erősebb, anélkül, hogy teljes izolációs összeomlást okoznának. Ez a töltések áramlása jelensége nevezik részleges levezetésnek. A gázban lévő vezetők között fellépő részleges levezetést korona néven emlegetünk.

A részleges levezetés egy olyan elektromos levezetés, ami a transzformátorok belső izolációjának helyi területein történik. Mivel a levezetés helyi jellegű és alacsony energiájú, nem okoz közvetlen teljes izolációs összeomlást.

A transzformátorok részleges levezetés vizsgálatára Kínában kezdetben csak 220 kV és annál magasabb feszültségű transzformátorokra vonatkozó követelményeket állítottak be. Később a friss IEC szabvány azt előírta, hogy a berendezések legnagyobb működési feszültsége Um ≥ 126 kV esetén kellene végrehajtani a részleges levezetés mérést. A nemzetközi szabvány hasonlóan előírja, hogy a legnagyobb működési feszültsége Um ≥ 72,5 kV és a nominális kapacitása P ≥ 10 000 kVA transzformátorokra, hacsak másként nem egyeztetett, részleges levezetés mérést kell végezni.

A részleges levezetés vizsgálati módszere a GB1094.3-2003 előírásait követi, a standard határérték nem haladhatja meg a 500 pC-ot. Azonban a valós szerződésekben a kliensek gyakran ≤300 pC vagy ≤100 pC határértéket követelnek. Ilyen technológiai megállapodások arra kötelezik a transzformátor gyártókat, hogy magasabb termékmegoldásokat fenntartsanak.

2. A részleges levezetés veszélyei

A részleges levezetés súlyossága összefügg az okai, helye, illetve a kezdő és kikapcsoló feszültségek szintjeivel. Magasabb kezdő és kikapcsoló feszültségek kevésbé veszélyesek, és fordítva. A levezetés jellemvonásai tekintetében a szilárd izolációt érintő levezetések jelentik a legnagyobb veszélyt a transzformátorok számára, csökkentve az izolációs erejét, vagy akár károkat is okozva.

3. A részleges levezetés okai

A részleges levezetés okai között szerepel a tervezésbeli hiányosságok, de a leggyakrabban a gyártási folyamatból erednek:

• A komponensek hegyes szélei és szirák, amelyek torzítják a mérnöki mezőt, és csökkentik a levezetés kezdőfeszültségét;

• Idegen testek és por, amelyek koncentrálják a mérnöki mezőt, és külső mérnöki mezők hatására korona levezetést vagy összeomlást okoznak;

• Pára vagy gáz buborékok. Mivel a víz és a gáz dielektrikus konstans alacsonyabb, a levezetés először történik a mérnöki mező hatására;

• Függő légkörnyezeti fém szerkezeti alkatrészek rossz kapcsolata, ami mérnöki mező koncentrációt okoz, vagy izgalmas levezetést.

4. A részleges levezetés csökkentésére irányuló intézkedések

4.1 Porkezelés

A részleges levezetést okozó tényezők között az idegen testek és a por rendkívül fontos kiváltó faktorok. A teszt eredmények szerint 1,5 μm-nél nagyobb fémmelők képesek messze túllépni a 500 pC-en a mérnöki mező hatására. Mind a fémes, mind a nem fémes por koncentrálja a mérnöki mezőt, csökkentve az izoláció kezdő levezetési és összeomló feszültségét.

Ezért létfontosságú, hogy a transzformátor gyártás során tiszta környezetben és tiszta alaktesttel dolgozzunk, és szigorú portiltató intézkedéseket tegyünk. A pormentes zárt gyártermeket a gyártási folyamat során a por hatására módosuló termékekhez kell igazítani. Például a drótkiegyenesítés, a drótpapír bepakolása, a tekerés készítése, a tekerés összeszerelése, a szíjköteg összerakása, az izolációs alkatrészek készítése, a szíjköteg összeszerelése és a szíjköteg végbevitele során semmi idegen test vagy por nem maradhat meg vagy juthtat be.

4.2 Izolációs alkatrészek központosított feldolgozása

Az izolációs alkatrészek különösen sebezhetőek a fémpor szennyezésére, mert amint a fémpor rászorult az izolációs alkatrészekre, nagyon nehéz teljesen eltávolítani. Ezért szükséges a központosított feldolgozás egy izolációs műhelyben, ahol a dedikált gépi feldolgozási terület el van szeparálva a többi por termelő területtől.

4.3 Szilíciumvaslap burrs szigorú ellenőrzése

A transzformátor szíjkötegének lapjai meredek és vízszintes levágási folyamatok során jönnek létre, amelyek különböző mértékű burrs-t hoznak létre. Ezek a burrs nemcsak belső ciklikus áramokat, amelyek növelik a üresjárati veszteségeket, de hatékonyan megnövelik a szíjköteg vastagságát, miközben csökkentik a valós lapok számát. Fontosabban, a szíjköteg összeszerelése vagy rezgés alatti működése során a burrs leeshet a szíjkötegre, okozva levezetést. Akkor is, ha a burrs a hordó aljára esik, a mérnöki mező hatására egy sorban állhatnak, okozva földhajlás levezetést. Ezért a szíjköteg lapjainak burrs-szintjeit lehetőleg minimálisnak kell tartani. 110 kV termékek esetén a burrs nem haladhatja meg a 0,03 mm-et; 220 kV termékek esetén pedig a 0,02 mm-et.

4.4 Hőmérséklet alatti terminál feldolgozás vezetékekhez

A hőmérséklet-nyomásos végződések használata a vezetékekhez hatékony intézkedés a részleges levezetési mennyiségek csökkentésére. A fosforozott bronz összevarása számos pörgetett részecskét eredményez, amelyek könnyen szórtanak a mag testére és a izoláló komponensekre. Ezenkívül a varázsi határterület elszigetelése nedves asbesttölgyvel szükséges, ami nedvességet ad az izolálónak. Ha a nedvesség nem kerül teljesen eltávolításra az izoláló bepakolás után, növeli a transzformátor részleges levezetési mennyiségét.

4.5 A komponens élek kerekítése

A komponens élek kerekítése két célt szolgál: 1) Az elektromos mező eloszlásának javítása és a levezetés kezdeti feszültségének növelése. Ezért a mag olyan fémmellékletei, mint a szorítók, vonólapok, talpacsomagok, tartók, nyomólapok, kimeneti élek, ceruza emelőfalak, valamint a belső tartály falain lévő mágneses védelmi lapok, mindnek kerekített éleket kell, hogy legyenek. 2) A súrlódás megelőzése, ami vasporot termel. Például a szorítók felemelési lyukai és a színyek vagy háncsok közötti kapcsolatok részeit kerekíteni kell.

4.6 Termék környezete és a mag befejezése a végső összeszerelés során

A mag vakuumzárt szárítása után a mag befejezését kell elvégezni a tartály telepítése előtt. A nagyobb, több komponensből álló termékek esetén hosszabb időt vesz igénybe a befejezés. Mivel a mag szorítása és a rögzítő elemek behúzása a levegőben történik, ezen idő alatt a nedvesség felvételének és por beszennyezésének lehetősége van. Emiatt a mag befejezést pormentes területen kell elvégezni. Ha a befejezési idő (vagy a levegőbeli expozíció ideje) meghaladja 8 órát, újraszárítás szükséges. 

A mag befejezése után a felső tartályrész telepítését követi a vakuum-kivonás és olajtöltés. Mivel a mag izolálója a befejezési szakaszban felvehet néhány nedvességet, szükséges a páradék eltávolítása, amit a termék vakuum-kivonásával érhetünk el. Ez egy fontos intézkedés a magas feszültségű termékek izoláló erejének biztosításához. A vakuum-szintet a mag és a környezeti páratartalom, valamint a nedvességtartalom normái alapján határozzák meg, míg a vakuum időtartamát a sütő kilépési idő, a környezeti hőmérséklet és a páratartalom alapján határozzák meg.

4.7 Vakuum alatti olajtöltés

A vakuum alatti olajtöltés célja a transzformátor izoláló szerkezetének halott pontjainak kiküszöbölése a vakuum-kivonás révén, a levegő teljes kiszórása, majd a transzformátor olaj töltése vakuum feltételek között, hogy biztosítsa a mag teljes impregnációját. Az olajtöltés után a transzformátoroknak legalább 72 órát kell állniuk, mielőtt tesztelésre kerülnek, mert az izoláló anyag impregnációs foka attól függ, hogy milyen vastagságú az izoláló anyag, milyen hőmérsékletű az olaj, és mennyi időt töltött benne. A jobb impregnáció csökkenti a levezetési esélyeket, ezért a megfelelő állásidő létfontosságú.

4.8 A tartály és a komponensek szigetelése

A szigetelési szerkezetek minősége közvetlenül befolyásolja a transzformátor szivárgásait. Ha szivárgási pontok léteznek, a nedvesség feltétlenül bekerül a transzformátor belsejébe, ami azt eredményezi, hogy a transzformátor olaj és más izoláló komponensek felvehetnek nedvességet - ez egy tényező, ami okozhat részleges levezetést. Ezért garantálni kell a megfelelő szigetelési teljesítményt.