8 viktiga åtgärder för att minska partiell utsläppning i kraftomvandlare

Ökande krav på kylsystem för strömförstärkare och funktionen hos kylningsenheter

Med den snabba utvecklingen av elkraftnät och ökningen av överföringsspänning, kräver elkraftnät och elanvändare allt högre isoleringsreliabilitet för stora strömförstärkare. Eftersom partiell släckningsprovning är icke-förstörande för isolering men mycket känslig, kan den effektivt upptäcka inbyggda defekter i förstärkarens isolering eller säkerhetshotande defekter som uppstår under transport och installation, har fältprovning av partiell släckning fått ett brett användningsområde. Den har listats som en obligatorisk kommissioneringsprovning för transformer med spänningsklasser på 72,5 kV och ovan.

1. Partiell släckning och dess principer

Partiell släckning, även känd som elektrostatiske jonisering, hänvisar till flödet av elektrostatiska laddningar. Under en viss tillämpad spänning genomgår elektrostatiska laddningar först jonisering vid positioner med svagare isolering i områden med starkare elektriska fält, utan att orsaka fullständig isoleringsbrott. Detta fenomen av elektrostatiskt laddningsflöde kallas partiell släckning. Partiell släckning som inträffar nära ledare omgivna av gas kallas korona.

Partiell släckning är en elektrisk släckning som inträffar vid lokala positioner inuti de interna isoleringarna i transformer. Eftersom släckningen är lokal och har låg energi, orsakar den inte direkt fullständig brytning av den interna isoleringen.

För partiell släckningsprovning av transformer implementerade Kina först krav endast för transformer med spänning på 220 kV och ovan. Senare fastställde den nya IEC-standarden att mätning av partiell släckning bör utföras när utrustningens maximala driftsspänning Um ≥ 126 kV. Den nationella standarden anger likaså att för transformer med maximal driftsspänning Um ≥ 72,5 kV och nominellt kapacitetskrav P ≥ 10 000 kVA, bör mätning av partiell släckning utföras om inte annat överenskommit.

Metoden för partiell släckningsprovning följer bestämmelserna i GB1094.3-2003, med standardsgräns inställd till ej mer än 500 pC. Men i faktiska kontrakt kräver kunder ofta gränser på ≤300 pC eller ≤100 pC. Sådana tekniska avtal kräver av transformertillverkare att bibehålla högre produkttekniska standarder.

2. Faror med partiell släckning

Allvarligheten av farorna med partiell släckning hänger samman med dess orsaker, plats och nivåer av start- och slutspänning. Högare start- och slutspänning innebär mindre fara, och vice versa. När det gäller släckningskaraktäristik, utgör släckningar som påverkar solid isolering den största faran för transformer, vilket minskar isoleringsstyrkan eller till och med orsakar skador.

3. Orsaker till partiell släckning

Faktorer som orsakar partiell släckning inkluderar otillräckliga designöverväganden, men oftast härstammar de från tillverkningsprocessen:

• Skarpa kanter och taggar på komponenter som distorsionerar det elektriska fältet och sänker startsläckningsvoltaget;

• Främmande objekt och damm som orsakar koncentration av det elektriska fältet, vilket leder till koronasläckning eller brytningsläckning under externa elektriska fält;

• Fuktighet eller gasbubblor. På grund av den lägre dielektriska konstanten hos vatten och gas, inträffar släckning först under inflytande av det elektriska fältet;

• Dålig kontakt av hängande metallkonstruktioner som bildar fältkoncentration eller orsakar gnistladdning.

4. Åtgärder för att minska partiell släckning

4.1 Damkontroll

Bland faktorer som orsakar partiell släckning, är främmande objekt och damm extremt viktiga utlösare. Provresultat visar att metallpartiklar större än 1,5 μm kan producera släckningsmängder som långt överstiger 500 pC under inflytande av det elektriska fältet. Både metalliska och icke-metalliska dammpartiklar skapar koncentrerade elektriska fält, vilket sänker startsläcknings- och brytningsvolten för isoleringen.

Det är därför viktigt att under tillverkningen av transformer bibehålla en ren miljö och kärnkropp, och strikt damkontroll måste implementeras. Stängda dammskyddade verkstäder bör etableras baserat på graden av hur produkter kan påverkas av damm under tillverkningen. Till exempel, under trådrättning, trådpappersomhölje, virvelframställning, virvelmontering, kärnstackning, tillverkning av isoleringskomponenter, kärnmontering och kärnfinishing, får inga främmande objekt eller damm vara kvar eller träda in.

4.2 Centraliserad behandling av isoleringskomponenter

Isoleringskomponenter är särskilt sårbara för förorening av metaldamm, eftersom en gång metaldamm har fastnat på isoleringskomponenter, är det ytterst svårt att helt ta bort dem. Därför är centraliserad behandling i en isoleringsverkstad nödvändig, med en dedikerad mekanisk bearbetningszon isolerad från andra dammproducerande zoner.

4.3 Strikt kontroll av siliciumstålplattsburrar

Transformerkärnlager formas genom longitudinella och transversala klippningsprocesser, vilket oundvikligen skapar burrar i olika grad. Dessa burrar orsakar inte bara mellanlagsshort-circuit, vilket skapar interna cirkulerande strömmar som ökar tomströmsförlusterna, utan ökar också effektivt kärnthicknessen samtidigt som det faktiska antalet lager minskar. Viktigare är, under kärnmontering eller under drift under vibration, kan burrar falla ner på kärnkroppen, vilket orsakar laddning. Även burrar som faller ner till tankbotten kan alignera sig under inflytande av det elektriska fältet, vilket orsakar markpotentialsläckning. Därför bör kärnlagerburar så mycket som möjligt minimeras. För 110 kV-produkter, bör kärnlagerburar inte överstiga 0,03 mm; för 220 kV-produkter, bör de inte överstiga 0,02 mm.

4.4 Kallpressade terminaler för ledningsledningar

Användningen av kallpressade ändterminer för ledtrådar är ett effektivt sätt att minska mängden partiella utsläpp. Fosforbronssvetsning producerar många spröjsningspartiklar som lätt sprider sig till kärlekroppen och isoleringskomponenterna. Dessutom kräver svetsningsgränsområdet isolering med vattenmättad asbestrep, vilket introducerar fukt i isoleringen. Om fukten inte fullständigt tas bort efter isoleringens omslag kommer den att öka transformatorns partiella utsläpps kvantitet.

4.5 Avrundning av komponentkanter

Avrundning av komponentkanter har två syften: 1) Förbättra elektriska fältfördelningen och öka spänningsvärdet vid utlösning av utsläpp. Därför bör metallstrukturkomponenter i kärnan såsom klamrar, dragplattor, fotplattor, ställ, pressplattor, utgångskanter, busshöjdringar och magnetiska sköldplattor på insida av tankväggarna alla undergå kantrounding. 2) Förhindra friktion som producerar järnfil. Till exempel behöver kontaktplatser mellan lyftögon och rep eller hake rounding.

4.6 Produktmiljö och kärnafärdigställande under slutmontering

Efter vakuumtorrkning av kärnan måste kärnafärdigställande utföras innan tankinstallation. Större produkter med mer komplexa strukturer kräver längre färdigställningstid. Eftersom kärntryckning och fastboende utförs med kärnan exponerad för luft kan fuktabsorption och damkontamination inträffa under denna period. Därför måste kärnafärdigställandet utföras i en damfri miljö. Om färdigställningstiden (eller exponeringstid i luft) överstiger 8 timmar krävs återtorrkning.

Efter kärnafärdigställande installeras övre tankdel följt av vakuumpumpning och oljefyllning. Eftersom kärnisolering absorberar fukt under färdigställningsfasen krävs det avfuktning, uppnådd genom vakuumpumpning av produkten. Detta är ett viktigt åtgärd för att säkerställa isoleringsstyrkan hos högspänningprodukter. Vakuumnivån bestäms baserat på kärnfuktighet och miljöstandarder, medan vakuumtid bestäms baserat på ugnsexittid, miljötemperatur och fuktighet.

4.7 Vakuumoljefyllning

Syftet med vakuumoljefyllning är att eliminera döda punkter i transformatorns isoleringsstruktur genom vakuumpumpning, fullständigt utdunsta luft och sedan fylla med transformatorolja under vakuumförhållanden för att säkerställa fullständig impregnering av kärnan. Efter oljefyllning måste transformatorer stå minst 72 timmar innan testning, eftersom graden av impregnering av isoleringsmaterial beror på isoleringsmaterialets tjocklek, oljetemperatur och indränkningstid. Bättre impregnering minskar möjligheten till utsläpp, vilket gör att tillräcklig ståndtid är nödvändig.

4.8 Tank- och komponentseglings

Kvaliteten på seglingsstrukturer påverkar direkt transformatorns läckage. Om läckagepunkter finns kommer fukt oundvikligen att tränga in i transformatorns inre, vilket leder till att transformatoroljan och andra isoleringskomponenter absorberar fukt—vilket är en faktor som orsakar partiella utsläpp. Därför måste rimlig seglingsprestanda garanteras.