8 มาตรการสำคัญในการลดการปล่อยประจุบางส่วนในหม้อแปลงไฟฟ้า

ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับระบบทำความเย็นของหม้อแปลงไฟฟ้าและฟังก์ชันของเครื่องทำความเย็น

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของระบบสายส่งไฟฟ้าและการเพิ่มขึ้นของแรงดันในการส่งผ่าน ระบบสายส่งไฟฟ้าและผู้ใช้ไฟฟ้ากำลังต้องการความน่าเชื่อถือของฉนวนไฟฟ้าที่สูงขึ้นสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าขนาดใหญ่ เนื่องจากทดสอบการปล่อยไฟฟ้าบางส่วนไม่ทำลายฉนวนไฟฟ้าแต่มีความไวสูง สามารถตรวจจับข้อบกพร่องภายในฉนวนของหม้อแปลงหรือข้อบกพร่องที่เป็นอันตรายต่อความปลอดภัยที่เกิดขึ้นระหว่างการขนส่งและการติดตั้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ การทดสอบการปล่อยไฟฟ้าบางส่วนในสถานที่ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย และได้รับการกำหนดให้เป็นรายการทดสอบที่จำเป็นสำหรับการปฏิบัติงานของหม้อแปลงที่มีแรงดัน 72.5 kV ขึ้นไป

1. การปล่อยไฟฟ้าบางส่วนและหลักการ

การปล่อยไฟฟ้าบางส่วน หรือที่รู้จักกันในชื่อของการประจุไฟฟ้าสถิต หมายถึงการไหลของประจุไฟฟ้าสถิต เมื่อมีแรงดันที่นำไปใช้ในระดับหนึ่ง ประจุไฟฟ้าสถิตจะเริ่มการประจุใหม่ที่ตำแหน่งที่มีฉนวนที่อ่อนแอในพื้นที่ที่มีสนามไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง โดยไม่ทำให้เกิดการแตกหักของฉนวนทั้งหมด ปรากฏการณ์ของการไหลของประจุไฟฟ้าสถิตนี้เรียกว่าการปล่อยไฟฟ้าบางส่วน การปล่อยไฟฟ้าบางส่วนที่เกิดขึ้นใกล้กับตัวนำที่รายรอบด้วยแก๊สรู้จักกันในชื่อของโคโรน่า

การปล่อยไฟฟ้าบางส่วนคือการปล่อยไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ตำแหน่งเฉพาะเจาะจงภายในฉนวนภายในของหม้อแปลง เนื่องจากการปล่อยไฟฟ้าเป็นแบบเฉพาะเจาะจงและมีพลังงานต่ำ มันไม่ทำให้เกิดการแตกหักของฉนวนภายในโดยตรง

สำหรับการทดสอบการปล่อยไฟฟ้าบางส่วนของหม้อแปลง ประเทศจีนเริ่มต้นโดยกำหนดข้อกำหนดเฉพาะสำหรับหม้อแปลงที่มีแรงดัน 220kV ขึ้นไป ภายหลัง มาตรฐาน IEC ใหม่กำหนดให้มีการวัดการปล่อยไฟฟ้าบางส่วนเมื่อแรงดันการทำงานสูงสุดของอุปกรณ์ Um ≥ 126kV มาตรฐานแห่งชาติระบุเช่นเดียวกันว่าสำหรับหม้อแปลงที่มีแรงดันการทำงานสูงสุด Um ≥ 72.5kV และกำลังไฟฟ้า P ≥ 10,000kVA ควรดำเนินการวัดการปล่อยไฟฟ้าบางส่วนเว้นแต่จะมีการตกลงอย่างอื่น

วิธีการทดสอบการปล่อยไฟฟ้าบางส่วนปฏิบัติตามข้อกำหนดใน GB1094.3-2003 โดยมีข้อจำกัดมาตรฐานที่ไม่เกิน 500pC อย่างไรก็ตาม ในสัญญาจริง ลูกค้ามักจะต้องการข้อจำกัดที่ ≤300pC หรือ ≤100pC สัญญาทางเทคนิคเหล่านี้ต้องการให้ผู้ผลิตหม้อแปลงรักษามาตรฐานทางเทคนิคของผลิตภัณฑ์ให้สูงขึ้น

2. อันตรายจากการปล่อยไฟฟ้าบางส่วน

ความรุนแรงของอันตรายจากการปล่อยไฟฟ้าบางส่วนขึ้นอยู่กับสาเหตุ ตำแหน่ง และระดับแรงดันที่เริ่มและสิ้นสุดการปล่อยไฟฟ้า แรงดันที่เริ่มและสิ้นสุดที่สูงขึ้นหมายความว่าอันตรายน้อยลง และในทางกลับกัน ในแง่ของลักษณะการปล่อยไฟฟ้า การปล่อยไฟฟ้าที่ส่งผลกระทบต่อฉนวนแข็งเป็นอันตรายมากที่สุดต่อหม้อแปลง ลดความแข็งแกร่งของฉนวนหรือทำให้เสียหาย

3. สาเหตุของการปล่อยไฟฟ้าบางส่วน

ปัจจัยที่ทำให้เกิดการปล่อยไฟฟ้าบางส่วนรวมถึงการพิจารณาการออกแบบที่ไม่เพียงพอ แต่มักจะมาจากกระบวนการผลิต:

• ขอบคมและซอกที่ทำให้สนามไฟฟ้าบิดเบือนและลดแรงดันเริ่มการปล่อยไฟฟ้า;

• วัตถุแปลกปลอมและฝุ่นที่ทำให้สนามไฟฟ้าเข้มข้น นำไปสู่การปล่อยไฟฟ้าโคโรน่าหรือการปล่อยไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการแตกหักภายใต้สนามไฟฟ้าภายนอก;

• ความชื้นหรือฟองอากาศ เนื่องจากค่าคงที่ทางไฟฟ้าของน้ำและอากาศต่ำ การปล่อยไฟฟ้าจะเกิดขึ้นก่อนภายใต้แรงดันไฟฟ้า;

• การติดต่อที่ไม่ดีของโครงสร้างโลหะที่ลอยอยู่ทำให้สนามไฟฟ้าเข้มข้นหรือทำให้เกิดการปล่อยไฟฟ้าแบบประกายไฟ

4. มาตรการในการลดการปล่อยไฟฟ้าบางส่วน

4.1 การควบคุมฝุ่น

ในปัจจัยที่ทำให้เกิดการปล่อยไฟฟ้าบางส่วน วัตถุแปลกปลอมและฝุ่นเป็นตัวกระตุ้นที่สำคัญมาก ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าอนุภาคโลหะที่มีขนาดใหญ่กว่า 1.5μm สามารถผลิตปริมาณการปล่อยไฟฟ้าที่เกิน 500pC ภายใต้สนามไฟฟ้า ทั้งฝุ่นโลหะและไม่ใช่โลหะสร้างสนามไฟฟ้าที่เข้มข้น ลดแรงดันเริ่มการปล่อยไฟฟ้าและแรงดันการทำลายของฉนวน

ดังนั้น การรักษาสภาพแวดล้อมและตัวกลางที่สะอาดระหว่างการผลิตหม้อแปลงเป็นสิ่งที่สำคัญ และต้องมีการควบคุมฝุ่นอย่างเข้มงวด ควรมีการตั้งศูนย์ทำงานที่ป้องกันฝุ่นตามระดับที่ผลิตภัณฑ์อาจได้รับผลกระทบจากฝุ่นระหว่างการผลิต เช่น ระหว่างการยืดสาย การห่อสายด้วยกระดาษ การผลิตวงจรขดลวด การประกอบวงจรขดลวด การวางแผ่นเหล็ก การผลิตส่วนประกอบฉนวน การประกอบและตกแต่งแผ่นเหล็ก ไม่ควรให้วัตถุแปลกปลอมหรือฝุ่นใด ๆ คงอยู่หรือเข้ามา

4.2 การประมวลผลส่วนประกอบฉนวนอย่างรวมศูนย์

ส่วนประกอบฉนวนมีความอ่อนไหวต่อการปนเปื้อนด้วยฝุ่นโลหะอย่างมาก เนื่องจากเมื่อฝุ่นโลหะติดอยู่กับส่วนประกอบฉนวน จะยากมากที่จะกำจัดออกอย่างสมบูรณ์ ดังนั้น จำเป็นต้องมีการประมวลผลอย่างรวมศูนย์ในห้องทำงานฉนวน พร้อมพื้นที่การประมวลผลเชิงกลที่แยกออกจากพื้นที่ที่สร้างฝุ่นอื่น ๆ

4.3 การควบคุมขอบคมของแผ่นเหล็กซิลิคอนอย่างเข้มงวด

แผ่นเหล็กซิลิคอนของแกนหม้อแปลงถูกสร้างขึ้นโดยกระบวนการตัดตามยาวและตามขวาง ซึ่งทำให้เกิดขอบคมในระดับต่าง ๆ ขอบคมเหล่านี้ไม่เพียงแค่ทำให้เกิดการลัดวงจรระหว่างแผ่น สร้างกระแสวงจรภายในที่เพิ่มการสูญเสียขณะไม่มีโหลดเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความหนาของแกนโดยลดจำนวนแผ่นที่แท้จริง นอกจากนี้ ระหว่างการประกอบแกนหรือการสั่นสะเทือนระหว่างการทำงาน ขอบคมอาจหล่นลงบนตัวกลาง ทำให้เกิดการปล่อยไฟฟ้า แม้กระทั่งขอบคมที่หล่นลงสู่ด้านล่างของถังก็อาจเรียงตัวภายใต้สนามไฟฟ้า ทำให้เกิดการปล่อยไฟฟ้าที่มีศักย์ดิน ดังนั้น ควรลดขอบคมของแผ่นเหล็กซิลิคอนให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ สำหรับผลิตภัณฑ์ 110kV ขอบคมของแผ่นเหล็กไม่ควรเกิน 0.03mm สำหรับผลิตภัณฑ์ 220kV ไม่ควรเกิน 0.02mm

4.4 ขั้วต่อแบบกดเย็นสำหรับสายนำ

การใช้เทอร์มินัลกดเย็นสำหรับสายนำเป็นมาตรการที่มีประสิทธิภาพในการลดปริมาณการปล่อยประจุบางส่วน การเชื่อมฟอสฟอร์บรอนซ์ทำให้เกิดอนุภาคกระเด็นจำนวนมากที่กระจายไปยังตัวแกนและส่วนประกอบฉนวนได้ง่าย นอกจากนี้พื้นที่ขอบเขตของการเชื่อมต้องแยกออกด้วยเชือกหินแร่ใยหินที่แช่น้ำ ทำให้มีความชื้นเข้าสู่ฉนวน หากความชื้นไม่ถูกกำจัดอย่างสมบูรณ์หลังจากห่อฉนวน จะทำให้ปริมาณการปล่อยประจุบางส่วนของหม้อแปลงเพิ่มขึ้น

4.5 การทำให้ขอบส่วนประกอบโค้งมน

การทำให้ขอบส่วนประกอบโค้งมนมีวัตถุประสงค์สองประการ: 1) เพื่อปรับปรุงการกระจายสนามไฟฟ้าและเพิ่มแรงดันเริ่มต้นของการปล่อยประจุ ดังนั้น ส่วนประกอบโครงสร้างโลหะในตัวแกน เช่น คลิป แผ่นดึง พื้นรอง วงเล็บ แผ่นกด ขอบทางออก ผนังขึ้นรูปท่อ และแผ่นป้องกันแม่เหล็กบนผนังถังภายใน ควรทำการทำให้ขอบโค้งมน 2) เพื่อป้องกันการเสียดสีที่ทำให้เกิดเศษเหล็ก ตัวอย่างเช่น ส่วนที่ติดต่อระหว่างรูยกคลิปและเชือกหรือตะขอต้องทำให้ขอบโค้งมน

4.6 สภาพแวดล้อมของผลิตภัณฑ์และการตกแต่งแกนในระหว่างการประกอบสุดท้าย

หลังจากการอบแห้งโดยใช้วิธีสุญญากาศของแกน จำเป็นต้องทำการตกแต่งแกนก่อนการติดตั้งถัง ผลิตภัณฑ์ที่ใหญ่และมีโครงสร้างซับซ้อนต้องใช้เวลาตกแต่งนานกว่า เนื่องจากกระบวนการกดแกนและการขันชิ้นส่วนยึดทำขณะที่แกนเปิดเผยต่ออากาศ อาจเกิดการดูดซึมความชื้นและการปนเปื้อนฝุ่นในช่วงเวลานี้ ดังนั้น การตกแต่งแกนต้องดำเนินการในพื้นที่ป้องกันฝุ่น หากเวลาตกแต่ง (หรือเวลาที่เปิดเผยต่ออากาศ) เกิน 8 ชั่วโมง ต้องทำการอบแห้งใหม่

หลังจากการตกแต่งแกน ส่วนบนของถังจะถูกติดตั้งตามด้วยการสูญญากาศและการเติมน้ำมัน เนื่องจากฉนวนของแกนดูดซึมความชื้นในระหว่างการตกแต่ง จำเป็นต้องทำการกำจัดความชื้น โดยการสูญญากาศผลิตภัณฑ์ การนี้เป็นมาตรการสำคัญในการรับประกันความแข็งแรงของฉนวนของผลิตภัณฑ์แรงดันสูง ระดับสุญญากาศจะถูกกำหนดตามความชื้นและความชื้นของแกนและสภาพแวดล้อม ในขณะที่ระยะเวลาสุญญากาศจะถูกกำหนดตามเวลาออกจากเตา อุณหภูมิและสภาพแวดล้อม

4.7 การเติมน้ำมันภายใต้สภาวะสุญญากาศ

วัตถุประสงค์ของการเติมน้ำมันภายใต้สภาวะสุญญากาศคือการกำจัดจุดตายในโครงสร้างฉนวนของหม้อแปลงโดยการสูญญากาศ ขับไล่อากาศออกอย่างสมบูรณ์ จากนั้นเติมน้ำมันหม้อแปลงภายใต้สภาวะสุญญากาศเพื่อให้แน่ใจว่าแกนถูกดูดซึมอย่างสมบูรณ์ หลังจากเติมน้ำมัน หม้อแปลงต้องวางไว้อย่างน้อย 72 ชั่วโมงก่อนทดสอบ เนื่องจากระดับการดูดซึมของวัสดุฉนวนขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุฉนวน อุณหภูมิน้ำมัน และเวลาการแช่ การดูดซึมที่ดีจะลดโอกาสของการปล่อยประจุ ทำให้เวลาการวางไว้เพียงพอเป็นสิ่งสำคัญ

4.8 การปิดผนึกถังและส่วนประกอบ

คุณภาพของโครงสร้างการปิดผนึกมีผลโดยตรงต่อการรั่วไหลของหม้อแปลง หากมีจุดรั่ว ความชื้นจะเข้าสู่ภายในหม้อแปลงอย่างแน่นอน ทำให้น้ำมันหม้อแปลงและส่วนประกอบฉนวนอื่น ๆ ดูดซึมความชื้น—ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้เกิดการปล่อยประจุบางส่วน ดังนั้น ต้องรับประกันประสิทธิภาพการปิดผนึกที่เหมาะสม