8 Key Measures to Reduce Partial Discharge in Power Transformers 8 Pampahalagang Hakbang para Bawasan ang Partial Discharge sa mga Power Transformers

Lumalaking Pangangailangan para sa mga Sistema ng Paggamot ng Sariwang Hangin ng Power Transformer at ang Tungkulin ng mga Cooler

Sa mabilis na pag-unlad ng mga grid ng kuryente at pagtaas ng tensyon ng paglipad, ang mga grid ng kuryente at mga gumagamit ng kuryente ay nangangailangan ng mas mataas na insulasyon reliability para sa malalaking power transformer. Dahil ang pagsusuri ng partial discharge ay hindi nakakasira sa insulasyon at napakasensitibo, ito ay makabuluhan na natutukoy ang mga inherent na kaputulan sa insulasyon ng transformer o ang mga kaputulan na may banta sa kaligtasan na nabuo sa panahon ng pagpapadala at instalasyon, ang on-site partial discharge testing ay nakuha ang malawakang aplikasyon. Ito ay ilista bilang isang mandatory commissioning test item para sa mga transformer na may tensyon ratings na 72.5 kV at iba pa.

1.Partial Discharge at ang mga Prinsipyo Nito

Ang partial discharge, na kilala rin bilang electrostatic ionization, ay tumutukoy sa pagdaloy ng electrostatic charges. Sa ilang naibigay na tensyon, ang electrostatic charges unang nag-uundergo ng ionization sa mga posisyon na may mahinang insulasyon sa mga lugar ng mas 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 nakapaligid ng gas ay tinatawag na corona.

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

Para sa partial discharge testing ng mga transformer, ang Tsina ay unang ipinatupad ang mga pangangailangan lamang para sa mga transformer na may rating na 220kV at iba pa. Sa huli, ang bagong IEC standard ay nagtakda na ang partial discharge measurement ay dapat gawin kapag ang maximum operating voltage Um ≥ 126kV. Ang pambansang pamantayan ay parehong nagtatakda na para sa mga transformer na may maximum operating voltage Um ≥ 72.5kV at rated capacity P ≥ 10,000kVA, ang partial discharge measurement ay dapat gawin maliban kung mayroong kasunduan.

Ang paraan ng partial discharge test ay sumusunod sa mga provision sa GB1094.3-2003, na ang standard limit ay hindi lumampas 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 mga tagagawa ng transformer na panatilihin ang mas mataas na teknikal na pamantayan ng produkto.

2.Mga Banta ng Partial Discharge

Ang severity ng mga banta ng partial discharge ay may kaugnayan sa kanyang mga sanhi, lokasyon, at ang mga lebel ng inception at extinction voltages. Mas mataas na inception at extinction voltages ay nangangahulugan ng mas kaunti na banta, at vice versa. Sa termino ng mga katangian ng discharge, ang mga discharge na nakakaapekto sa solid insulation ay nagbibigay ng pinakamalaking banta sa mga transformer, na binabawasan ang lakas ng insulasyon o kahit na nagdudulot ng pinsala.

3.Mga Sanhi ng Partial Discharge

Ang mga factor na nagdudulot ng partial discharge ay kasama ang hindi sapat na design considerations, ngunit karaniwan ay nanggagaling sa proseso ng paggawa:

• Mga sharp edges at burrs sa mga komponente na nagdistort ng electric field at binabawasan 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;

• Mahinang contact ng mga suspended metal structural components na nagpapabuo ng 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 napakahalagang trigger. Ang mga resulta ng pagsusuri ay nagpapakita na ang mga metal particles na mas malaki sa 1.5μm ay maaaring maglabas ng discharge quantities na lubhang lumampas sa 500pC sa ilalim ng impluwensya ng electric field. Ang mga metallic at non-metallic dust ay nagpapabuo ng concentrated electric fields, na binabawasan ang inception discharge voltage at breakdown voltage ng insulasyon.

Dahil dito, ang pagpanatili ng malinis na kapaligiran at core body sa panahon ng paggawa ng transformer ay napakahalaga, at kinakailangang ipatupad ang mahigpit na dust control. Dapat na itayo ang mga sealed dust-proof workshops batay sa degree kung gaano kabilis ang mga produkto ay maapektuhan 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, walang foreign objects o dust ang dapat matira o pumasok.

4.2 Centralized Processing ng Insulation Components

Ang mga insulation components ay lalo na vulnerable sa kontaminasyon ng metal dust, dahil kapag ang metal dust ay nagsimulang sumingaw sa insulation components, ito ay napakahirap tanggalin nang buo. Kaya, kinakailangan ang centralized processing sa isang insulation workshop, na may dedicated mechanical processing area na inilalayo mula sa iba pang mga lugar na nagpoproduce ng dust.

4.3 Mahigpit na Kontrol sa Silicon Steel Sheet Burrs

Ang mga laminations ng core ng transformer ay nabubuo sa pamamagitan ng longitudinal at transverse shearing processes, na hindi maiiwasan na nagbabago ng burrs ng iba't ibang antas. Ang mga burrs na ito hindi lamang nagdudulot ng inter-lamination short circuits, na bumubuo ng internal circulating currents na nagdudulot ng pagtaas ng no-load losses, kundi pati na rin ang pagtaas ng effective core thickness 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 mabagsak sa core body, nagdudulot ng discharge. Kahit ang mga burrs na bumagsak sa ilalim ng tank ay maaaring align sa ilalim ng impluwensya ng electric field, nagdudulot ng ground potential discharge. Kaya, ang mga burrs ng core lamination ay dapat bawasan sa abot-tanang posible. Para sa 110kV products, ang core lamination burrs ay hindi dapat lumampas sa 0.03mm; para sa 220kV products, hindi dapat lumampas sa 0.02mm.

4.4 Cold-Pressed Terminals para sa Lead Wires

Ang paggamit ng mga terminal na cold-pressed para sa mga lead wire ay isang epektibong hakbang upang mabawasan ang bilang ng partial discharge. Ang pagwelding ng phosphor bronze ay nagpapadala ng maraming particles ng spatter na madaling magkakalat sa core body at sa mga komponente ng insulation. Bukod dito, ang hangganan ng lugar ng pagweld ay kailangan ng paghihiwalay gamit ang asbesto rope na basa sa tubig, na nagdudulot ng pagpasok ng tubig sa insulation. Kung hindi maipaparating nang buo ang pagalis ng tubig matapos ang pagbalot ng insulation, ito ay magdudulot ng pagtaas sa bilang ng partial discharge ng transformer.

4.5 Paggawa ng Rounded Edges ng Mga Komponent

Ang paggawa ng rounded edges ng mga komponent ay may dalawang layunin: 1) Pagpapabuti ng distribusyon ng electric field at pagtaas ng discharge inception voltage. Kaya, ang lahat ng 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 na mailagay sa proseso ng edge rounding. 2) Pagpreventa ng friction na nagpapadala ng iron filings. Halimbawa, ang mga bahagi ng contact sa pagitan ng clamp lifting holes at ropes o hooks ay kailangan ng edge rounding.

4.6 Environment ng Produkto at Pagtatapos ng Core Sa Final Assembly

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

Pagkatapos ng core finishing, inilalapat ang upper tank section at sinusundan ng vacuum pumping at oil filling. Dahil ang core insulation ay nag-absorb ng tubig sa panahon ng pagtatapos, kinakailangan ang dehumidification treatment, na itinataguyod sa pamamagitan ng vacuum pumping ng produkto. Ito ay isang mahalagang hakbang upang matiyak ang lakas ng insulation ng mga high-voltage produkto. Ang lebel ng vacuum ay inuukol batay sa humidity at moisture content standards ng core at kapaligiran, samantalang ang duration ng vacuum ay inuukol batay sa furnace exit time, environmental temperature, at humidity.

4.7 Vacuum Oil Filling

Ang layunin ng vacuum oil filling ay upang alisin ang mga 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 na tumayo ng hindi bababa sa 72 oras bago ang testing, dahil ang degree ng impregnation ng insulation material ay depende 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 pagtayo ay napakahalaga.

4.8 Sealing ng Tank at Mga Komponent

Ang kalidad ng mga estruktura ng sealing ay direktang nakakaapekto sa leakage ng transformer. Kung mayroong mga puntos ng leakage, tiyak na makakapasok ang tubig sa loob ng transformer, na nagreresulta sa pag-absorb ng tubig ng transformer oil at iba pang mga komponente ng insulation—ito ay isang factor na nagdudulot ng partial discharge. Kaya, kailangan na matiyak ang wastong performance ng sealing.