Güç Dönüşümcülerinde Kısmi Değişimi Azaltmak için 8 Ana Ölçü

Güç Tranformatör Soğutma Sistemleri için Artan Gereksinimler ve Soğutucuların Rolü

Güç ağlarının hızlı gelişimi ve iletim geriliminin artmasıyla birlikte, güç ağları ve elektrik tüketicileri büyük güç tranformatörleri için daha yüksek yalıtım güvenilirliği talep etmektedir. Kısmi boşluk testi, yalıtımı zarar vermeden oldukça hassas olarak, tranformatör yalıtımındaki içsel kusurları veya taşıma ve kurulum sırasında ortaya çıkan güvenlik tehdit edici kusurları etkili bir şekilde tespit etmekte, bu nedenle yerel kısmi boşluk testi yaygın bir uygulamaya sahip olmuştur. Bu, 72.5 kV ve üzeri gerilime sahip tranformatörler için zorunlu bir komisyon test maddesi olarak listelenmiştir.

1. Kısmi Boşluk ve Prensipleri

Kısmi boşluk, aynı zamanda elektrostatik iyonizasyon olarak da bilinir, elektrik yüklerinin akışını ifade eder. Belirli bir uygulanan gerilim altında, elektrik yükleri önce daha güçlü elektrik alan bölgelerindeki daha zayıf yalıtım konumlarında iyonize olur, tam bir yalıtım çökmesine neden olmaz. Bu elektrik yüklerinin akışı fenomeni kısmi boşluk olarak adlandırılır. Gazla çevrili iletkenlerin yakınında gerçekleşen kısmi boşluk, korona olarak adlandırılır.

Kısmi boşluk, tranformatörlerin dahili yalıtımının belirli bölgelerinde meydana gelen elektrik boşluğudür. Boşluğun yerel olması ve düşük enerjiye sahip olması, dahili yalıtımın tamamen çökmesine doğrudan neden olmaz.

Tranformatörlerin kısmi boşluk testi için Çin, başlangıçta sadece 220kV ve üzerindeki tranformatörler için gereklilikler uygulamıştır. Daha sonra, yeni IEC standardı, ekipmanın maksimum çalışma gerilimi Um ≥ 126kV olduğunda kısmi boşluk ölçümünün yapılması gerektiğini belirtmiştir. Ulusal standart, benzer şekilde, maksimum çalışma gerilimi Um ≥ 72.5kV ve nominal kapasite P ≥ 10,000kVA olan tranformatörler için, başka bir anlaşmaya varılmadıkça, kısmi boşluk ölçümünün yapılmasını gerektirmektedir.

Kısmi boşluk test yöntemi, GB1094.3-2003'deki hükümlere uygun olarak gerçekleştirilir ve standart limit 500pC'yi aşmamalıdır. Ancak, gerçek sözleşmelerde müşteriler genellikle ≤300pC veya ≤100pC sınırlarını talep etmektedir. Bu tür teknik anlaşmalar, tranformatör üreticilerinden daha yüksek ürün teknik standartlarını koruma zorunluluğu getirmektedir.

2. Kısmi Boşluğun Tehlikeleri

Kısmi boşluğun tehlikelerinin ciddiyeti, sebepleri, konumu ve başlangıç ve sona erme gerilim seviyeleriyle ilgilidir. Yüksek başlangıç ve sona erme gerilimleri, daha az tehlike demektir ve aksi halde de geçerlidir. Boşluk karakteristikleri açısından, katı yalıtımı etkileyen boşluklar, izolasyon gücünü azaltabilir veya hatta zarar verebilir, bu nedenle tranformatörlere en büyük tehlike oluşturur.

3. Kısmi Boşluğun Nedenleri

Kısmi boşluğun nedenleri, yetersiz tasarım göz önünde bulundurmalardan kaynaklanabilmektedir, ancak çoğunlukla üretim sürecinden kaynaklanır:

• Bileşenlerin keskin kenarları ve toparları, elektrik alanını bozar ve boşluk başlangıç gerilimini düşürür;

• Yabancı cisimler ve toz, dış elektrik alanları altında korona boşluğu veya çökme boşluğuna neden olan elektrik alan yoğunlaşmasına neden olur;

• Nem veya gaz kabarcıkları. Su ve gazın dielektrik sabiti düşük olduğu için, elektrik alan etkisi altında ilk olarak boşluk oluşur;

• Asılı metal yapısal bileşenlerin kötü teması, alan yoğunlaşmasını sağlar veya kıvılcım boşluğuna neden olur.

4. Kısmi Boşluğu Azaltma Önlemleri

4.1 Toz Kontrolü

Kısmi boşluğun nedenleri arasında yabancı cisimler ve toz, çok önemli tetikleyicilerdir. Test sonuçları, 1.5μm'den büyük metal parçacıklarının, elektrik alan etkisi altında 500pC'nin çok üzerinde boşluk miktarları oluşturabileceğini göstermektedir. Metalik ve metaldışı toz, elektrik alanları yoğunlaştırarak yalıtımın başlangıç boşluk gerilimini ve çökme gerilimini düşürür.

Bu nedenle, tranformatör üretiminde temiz bir çevre ve çekirdek gövdesi korunması önemlidir ve sıkı toz kontrolü uygulanmalıdır. Ürünlerin tozdan etkilenebileceği üretim aşamalarına göre, toz geçirmez atölyeler kurulmalıdır. Örneğin, tel düzleştirme, tel kağıdı sarma, bobin yapımı, bobin montajı, çekirdek yığılması, yalıtım bileşenleri üretimi, çekirdek montajı ve çekirdek bitirme aşamalarında, asla yabancı cisimler veya toz kalıp veya girmemelidir.

4.2 Yalıtım Bileşenlerinin Merkezi İşlemesinin Yapılması

Yalıtım bileşenleri, metal tozlarına karşı özellikle hassastır, çünkü metal tozları bir kez yalıtım bileşenlerine yapıştığında, tamamen kaldırmak oldukça zordur. Bu nedenle, yalıtım atölyesinde merkezi işlemeye ihtiyaç vardır, burada diğer toz üreten alanlardan izole edilmiş özel bir makine işleme alanı bulunmalıdır.

4.3 Silikon Çelik Levha Toparlarının Sıkı Kontrolü

Tranformatör çekirdek tabakaları, longitudinal ve transversal kesme süreçleriyle oluşturulur, bu süreçlerde kaçınılmaz olarak çeşitli derecelerde toparlar ortaya çıkar. Bu toparlar, yalnızca tabaka arası kısa devreler oluşturarak, no-load kayıplarını artıran dahili dolaşım akımlarına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda çekirdek kalınlığını etkili bir şekilde artırırken, gerçek tabaka sayısını azaltır. Daha önemlisi, çekirdek montajı veya titreşim altında çalışırken, toparlar çekirdek gövdesine düşerek boşluk oluşmasına neden olabilir. Hatta tank tabanına düştüğü toparlar, elektrik alan etkisi altında hizalanarak, toprak potansiyel boşluğuna neden olabilir. Bu nedenle, çekirdek tabaka toparları mümkün olduğunca azaltılmalıdır. 110kV ürünler için, çekirdek tabaka toparları 0.03mm'yi aşmamalıdır; 220kV ürünler için ise 0.02mm'yi aşmamalıdır.

4.4 Kablo Uçları için Soğuk Basınlanmış Uçlar

Soğuk basınçlı uçların kullanılması, kısmi boşaltma miktarını azaltmak için etkili bir özelliktir. Fosfor bronz kaynak işlemi, çekirdek vücutlarına ve yalıtım bileşenlerine kolayca dağılan birçok sıçrama parçacığı üretir. Ayrıca, kaynak sınır bölgesi, nemli asbest ip ile izole edilmesi gerekir, bu da yalıtım içinde nem getirir. Yalıtım sarılmasından sonra nem tamamen çıkarılmazsa, dönüşümdeki kısmi boşaltma miktarı artar.

4.5 Bileşen Kenarlarının Yuvarlanması

Bileşen kenarlarının yuvarlanması iki amaçlidir: 1) Elektrik alan dağılımını iyileştirmek ve boşaltma başlangıç gerilimini artırmak. Bu nedenle, çekirdekteki tıkma çubukları, çekme levhaları, ayak desteleri, kollar, bastırma levhaları, çıkış kenarları, boru yükseltme duvarları ve iç tank duvarlarındaki manyetik ekran levhaları gibi metalden yapılmış yapısal bileşenlerin tümünün kenarları yuvarlanmalıdır. 2) Demir tozu üretmek için sürtünmeyi önlemek. Örneğin, tıkma çubuğu kaldırma delikleri ile ip veya kancalar arasındaki temas noktalarının yuvarlanması gerekmektedir.

4.6 Ürün Çevresi ve Son Montaj Sırasında Çekirdek İncelemesi

Çekirdeğin vakum kurutulmasından sonra, tank monte edilmeden önce çekirdek incelemesi yapılmalıdır. Daha büyük ve karmaşık yapıdaki ürünler daha uzun inceleme süreleri gerektirir. Çekirdek basma ve sabitleyici sıkıştırma işlemleri, çekirdek hava ortamında暴露了部分原文，让我重新翻译完整内容：

Soğuk basınçlı uçların kullanılması, kısmi boşaltma miktarını azaltmak için etkili bir özelliktir. Fosfor bronz kaynak işlemi, çekirdek vücutlarına ve yalıtım bileşenlerine kolayca dağılan birçok sıçrama parçacığı üretir. Ayrıca, kaynak sınır bölgesi, nemli asbest ip ile izole edilmesi gerekir, bu da yalıtım içinde nem getirir. Yalıtım sarılmasından sonra nem tamamen çıkarılmazsa, dönüşümdeki kısmi boşaltma miktarı artar.

4.5 Bileşen Kenarlarının Yuvarlanması

Bileşen kenarlarının yuvarlanması iki amaçlidir: 1) Elektrik alan dağılımını iyileştirmek ve boşaltma başlangıç gerilimini artırmak. Bu nedenle, çekirdekteki tıkma çubukları, çekme levhaları, ayak desteleri, kollar, bastırma levhaları, çıkış kenarları, boru yükseltme duvarları ve iç tank duvarlarındaki manyetik ekran levhaları gibi metalden yapılmış yapısal bileşenlerin tümünün kenarları yuvarlanmalıdır. 2) Demir tozu üretmek için sürtünmeyi önlemek. Örneğin, tıkma çubuğu kaldırma delikleri ile ip veya kancalar arasındaki temas noktalarının yuvarlanması gerekmektedir.

4.6 Ürün Çevresi ve Son Montaj Sırasında Çekirdek İncelemesi

Çekirdeğin vakum kurutulmasından sonra, tank monte edilmeden önce çekirdek incelemesi yapılmalıdır. Daha büyük ve karmaşık yapıdaki ürünler daha uzun inceleme süreleri gerektirir. Çekirdek basma ve sabitleyici sıkıştırma işlemleri, çekirdek hava ortamında gerçekleştirilirken, bu dönemde nem emilimi ve toz kontaminasyonu meydana gelebilir. Bu nedenle, çekirdek incelemesi toz geçirmez bir alanda gerçekleştirilmelidir. Eğer inceleme süresi (veya hava ortamındaki maruz kalma süresi) 8 saati aşarsa, yeniden kurutma işlemi gerekir.

Çekirdek incelemesinden sonra, üst tank bölümü monte edilir ve ardından vakum pompalama ve yağ doldurma yapılır. Çekirdek yalıtımı, inceleme aşamasında nem emdiği için, üründen nem çıkarma işlemi gerekir. Bu, yüksek gerilimli ürünlerin yalıtım gücünü sağlamak için önemli bir özelliktir. Vakum seviyesi, çekirdek ve çevre nem orani ve nem içeriği standartlarına dayanarak belirlenir, vakum süresi ise fırından çıkış süresine, çevresel sıcaklık ve neme dayanarak belirlenir.

4.7 Vakum Yağ Doldurma

Vakum yağ doldurma amacına, dönüşümün yalıtım yapısındaki ölü noktaları vakum pompalamasıyla ortadan kaldırmak, havayı tamamen dışarı atmak ve ardından vakum koşullarında dönüşüm yağı ile doldurmak, çekirdeğin tamamen impregnasyonunu sağlamak için yöneliktir. Yağ doldurulduktan sonra, dielektrik malzemenin impregnasyon derecesi, dielektrik malzemesi kalınlığı, yağ sıcaklığı ve dalga zamanına bağlı olduğundan, test öncesi en az 72 saat bekletilmelidir. İyi bir impregnasyon, boşaltma olasılığını azaltır, bu nedenle yeterli bekleme süresi önemlidir.

4.8 Tank ve Bileşen Sigortası

Sigorta yapılarının kalitesi, dönüşüm sızıntısını doğrudan etkiler. Eğer sızıntı noktaları varsa, nem mutlaka dönüşüm içine girecek, dönüşüm yağı ve diğer yalıtım bileşenlerinin nem emmesine neden olacak—bu, kısmi boşaltmayı tetikleyen faktörlerden biridir. Bu nedenle, makul bir sigorta performansı garanti edilmelidir.