8 ključnih ukrepov za zmanjšanje delne razsevanje v električnih transformatorjih

Rastuče zahteve po hladilnih sistemih močnih transformatorjev in funkcija hladilnikov

Z hitrim razvojem električnih omrežij in povečanjem napetosti prenosa se zahtevajo od električnih omrežij in uporabnikov elektrike vedno višja izolacijska zanesljivost velikih močnih transformatorjev. Ker je preskušanje delne razsevanje neodstranskega povzročenega vpliva na izolacijo, pa je zelo občutljivo, učinkovito zazna notranje defekte v izolaciji transformatorja ali varnostno nevarne defekte, ki nastanejo med prevozom in namestitvijo, je na mesto preskušanje delne razsevanje dobilo široko uporabo. To je bilo določeno kot obvezno preskusno predmet za transformatorje s napetostmi 72,5 kV in več.

1. Delna razsevanje in njeni principi

Delna razsevanje, tudi znana kot elektrostatska jonizacija, se nanaša na pretok elektrostatskih nabojov. Pod določeno priključeno napetostjo se elektrostatski naboji najprej jonizirajo na mestih z manjšo izolacijo v območjih močnejšega električnega polja, brez popolnega poraza izolacije. Ta pojav pretoka elektrostatskih nabojov se imenuje delna razsevanje. Delna razsevanje, ki se zgodi blizu vodil, okoli katerih je plin, se imenuje korona.

Delna razsevanje je električni razpad, ki se zgodi na lokaliziranih mestih znotraj notranje izolacije transformatorjev. Ker je razpad lokaliziran in ima nizko energijo, neposredno ne povzroči popolnega poraza notranje izolacije.

Za preskušanje delne razsevanje transformatorjev je Kitajska na začetku izvedla zahteve le za transformatorje s napetostmi 220 kV in višje. Kasneje je nova IEC standard določila, da se mora meritev delne razsevanje opraviti, ko je največja delovna napetost opreme Um ≥ 126 kV. Nacionalni standard podobno določa, da za transformatorje z največjo delovno napetostjo Um ≥ 72,5 kV in nazivno kapaciteto P ≥ 10.000 kVA, se mora opraviti meritev delne razsevanje, razen če ni drugače dogovorjeno.

Metoda preskušanja delne razsevanje sledi določbam v GB1094.3-2003, z standardnim omejevalcem, ki ne presega 500 pC. Vendar v dejanskih pogodbah stranke pogosto zahtevajo omejitve ≤300 pC ali ≤100 pC. Takšni tehnični sporazumi zahtevajo, da proizvajalci transformatorjev ohranjajo višje tehnične standarde svojih izdelkov.

2. Nevarnosti delne razsevanje

Težavnost nevarnosti delne razsevanje je povezana z njihovimi vzroki, lokacijo in raveni napetosti nastanka in izginotja. Višja napetost nastanka in izginotja pomeni manjšo nevarnost, in obratno. Glede karakteristik razpadov, razpadi, ki vplivajo na trdno izolacijo, predstavljajo največjo nevarnost za transformatorje, saj zmanjšujejo trdoto izolacije ali celo povzročijo škodo.

3. Vzroki delne razsevanje

Dejavniki, ki povzročajo delno razsevanje, vključujejo nedostatke v načrtovanju, vendar najpogosteje izvirajo iz proizvodnega procesa:

• Ostre robove in ostre konce na komponentah, ki izkrivljajo električno polje in znižujejo napetost nastanka razpada;

• Tujine in prah, ki povzročajo koncentracijo električnega polja, kar vodi do koronovog razpada ali razpada zaradi zunanjih električnih polj;

• Vlaga ali zračne mehurišče. Zaradi nižje dielektrične konstante vode in zraka se razpad najprej zgodi pod vplivom električnega polja;

• Slaba stikovanje visoko letečih kovinskih strukturnih komponent, ki tvori koncentracijo polja ali povzroči iskren razpad.

4. Merila za zmanjšanje delne razsevanje

4.1 Kontrola prahu

Med dejavniki, ki povzročajo delno razsevanje, so tujine in prah zelo pomembni spustovi. Rezultati preskusov kažejo, da lahko kovinski delci, večji od 1,5 μm, pod vplivom električnega polja ustvarijo količine razpada, ki presegajo 500 pC. Oba kovinski in nekovinski prah ustvarita koncentrirano električno polje, kar znižuje napetost nastanka razpada in napetost razpada izolacije.

Zato je ključnega pomena, da se pri izdelavi transformatorjev ohranja čisto okolje in jezgra, ter da se strogo izvaja kontrola prahu. Na podlagi stopnje, kako lahko proizvodi med izdelavo utrpeta vpliv prahu, bi morale biti ustanovljene zaprti prahovzdorni delovnice. Na primer, med ravnavo žice, baljanjem žične papirje, izdelavo ovitev, sestavljanjem ovitev, postavljanjem jezgra, izdelavo izolacijskih komponent, sestavljanjem jezgra in dokončno obdelavo jezgra, ne sme biti nobenih tuji predmetov ali prahu, ki bi ostali ali vstopili.

4.2 Centralizirana obdelava izolacijskih komponent

Izolacijske komponente so posebno ranljive za onesnaženje s kovinskim prahom, saj, ko se kovinski prah prilepi na izolacijske komponente, je izjemno težko popolnoma odstraniti. Zato je potrebna centralizirana obdelava v izolacijski delavnici, z posebnim mehanskim obdelovalnim območjem, ločenim od drugih območij, ki ustvarjajo prah.

4.3 Stroga kontrola burastosti silikatnih jeklenih listov

Lamine jezgra transformatorja so ustvarjene z longitudinalnimi in poprečnimi rezanimi postopki, ki neizbežno ustvarjajo različne stopnje burastosti. Te burastosti ne le povzročajo kratkoposredni krč med laminami, formirajo notranje cirkulirajoče tokove, ki povečujejo tok brez opterečenosti, ampak tudi učinkovito povečajo debelino jezgra, medtem ko zmanjšujejo dejansko število lamin. Še pomembneje, med sestavljanjem jezgra ali delovanjem pod vplivom vibracije, se lahko burastosti odpadejo na telo jezgra, kar povzroči razpad. Dobički, ki padajo na dno rezervuarja, se lahko zaradi vpliva električnega polja poravnajo, kar povzroči razpad na potencial zemlje. Zato je treba burastosti lamine jezgra čim bolj zmanjšati. Za izdelke 110 kV ne sme preseči 0,03 mm; za izdelke 220 kV ne sme preseči 0,02 mm.

4.4 Hladno tlakovane krajevne vodilne žice

Uporaba hladnega presovanja terminalov za vodilne žice je učinkova merila za zmanjšanje količine delnih razsevanj. Varjenje fosforbronja ustvarja veliko pršilcev, ki se lahko enostavno razpršijo na telo jedra in izolacijske komponente. Poleg tega mora biti območje varjenja izolirano s vlago namočenim asbestnim vezem, kar prinaša vlago v izolacijo. Če vlaga ni popolnoma odstranjena po omotanju izolacije, bo to povečalo količino delnega razsevanja transformatorja.

4.5 Zaokroževanje robov komponent

Zaokroževanje robov komponent služi dvema namenom: 1) Izboljšanje porazdelitve električnega polja in povečanje napetosti prihoda razsevanja. Zato bi morale biti vse metalne strukturne komponente v jedru, kot so škripiče, potegni bretelji, podstave, nosilci, pritiskne plošče, robovi izstopa, stene izstopa čevlja in magnetske ščitne plošče na notranjih stenah rezervoarja, zaokrožene. 2) Preprečevanje trenja, ki ustvarja železne limbe. Na primer, stiki med vzpenjalnimi luknjami škripic in vrvicami ali hakalniki zahtevajo zaokroževanje.

4.6 Okolje proizvoda in zaključna obdelava jedra

Po vakuumskem sušenju jedra mora biti pred namestitvijo rezervoarja izvedena zaključna obdelava jedra. Večji proizvodi z bolj kompleksnimi strukturami zahtevajo daljše čase obdelave. Ker se pritiskanje jedra in začrtavanje prikrivalk izvajata, ko je jedro izpostavljeno zraku, se lahko med tem obdobjem pojavi absorpcija vlage in onesnaženje prahu. Zato mora biti zaključna obdelava jedra izvedena v prahonosnem prostoru. Če preseže čas obdelave (ali čas izpostavljenosti zraku) 8 ur, je potrebna ponovna sušenja.

Po zaključni obdelavi jedra je nameščen zgornji del rezervoarja, nato sledi vakuumiranje in napustanje s tranzformatorskim oljem. Ker izolacija jedra absorpira vlago med fazo obdelave, je potrebna dehumidifikacija, dosežena s vakuumiranjem proizvoda. To je pomembna merila za zagotavljanje izolacijske moči visokonapetostnih proizvodov. Stopnja vakuumiranja je določena glede na vlago in vlažnost jedra ter okolja, medtem ko je trajanje vakuumiranja določeno glede na čas izpeku, temperaturo in vlažnost okolja.

4.7 Vakuumsko napustanje s tranzformatorskim oljem

Cilj vakuumsko napustanja s tranzformatorskim oljem je z naključjem vakuumiranja odstraniti mrtva območja v izolacijski strukturi transformatorja, popolnoma izpeljati zrak in nato napustiti s tranzformatorskim oljem v vakuumskih pogojih, da se zagotovi popolna impregnacija jedra. Po napustanju s tranzformatorskim oljem mora transformator stajati vsaj 72 ur pred testiranjem, saj stopnja impregnacije izolacijskega materiala odvisna je od debeline izolacijskega materiala, temperature olja in časa vklapljanja. Boljša impregnacija zmanjša možnost razsevanja, zato je zadosten čas stajanja ključnega pomena.

4.8 Zagrtost rezervoarja in komponent

Kakovost zagrtosti struktur neposredno vpliva na iztekanje transformatorja. Če obstajajo točke iztekovanja, bo vlaga neizbežno vstopila v notranjost transformatorja, kar bo povzročilo, da bo tranzformatorsko olje in druge izolacijske komponente absorbirale vlago – to je eden od dejavnikov, ki povzroča delno razsevanje. Zato mora biti zagotovljena ustreza zagrtost.