Приложение на напълнителите в изпробването на електроустановки под високо напрежение

Напругата е важен критерий при изпитването на качеството на електроенергията. Качеството на напрегнатостта определя дали електроенергийната система може да работи безопасно и има значително влияние върху стабилността на цялата система за електроенергийна мрежа. В момента регулаторите на напрегнатостта са относителнообщи електроуреди в електроенергийните системи, способни да контролират рационално и научно целия процес на изпитванията на високо напрежение на електроуредите, като по този начин непрекъснато подобряват възможността за провеждане на такива изпитвания.

1. Изисквания за използване на регулатори на напрегнатостта при изпитвания на високо напрежение на електроуредите

В нормални условия, преди започването на изпитване на високо напрежение на електроуредите, трябва да бъде избран регулатор на напрегнатостта, инсталиран на входа на трансформатора, за да се гарантира, че неговите спецификации отговарят на изискванията за изпитване. Това гарантира, че резултатите от измерванията на трансформатора удовлетворяват стандартните критерии за изпитване – тоест, че изходът остава стабилен, непрекъснат и се променя равномерно, което позволява ефективно регулиране на напрегнатостта. Използването на регулатори на напрегнатостта при изпитвания на високо напрежение на електроуредите включва следните изисквания:

• Да се осигури стабилен и качествен изход на напрегнатостта; например, формата на изходния сигнал на регулатора трябва да приближава синусоидална вълна, а минималната изходна напрегнатост трябва да е възможно най-близка до нула.

• Регулаторът на напрегнатостта трябва да разполага с висококачествени регулиращи характеристики, с ниско регулиращо съпротивление, прост и безопас метод за регулиране, за да се облекчи гладкото изпитване на високо напрежение на електроуредите.

• Да се намали шумът, генериран при работа на регулатора на напрегнатостта, и да се акцентира върху енергийната ефективност и защитата на околната среда при изпитванията.

• Да се гарантира, че основните параметри на регулатора на напрегнатостта – включително изходната напрегнатост, честотата, броят на фазите и колебанията в изходната мощност – отговарят на изискванията за изпитвания на високо напрежение на електроуредите. По-специално, точността на регулатора на напрегнатостта се изразява като:

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 пФ)

По-малката грешка указва по-висока точност на инструмента. При проверка разликата между показанията и стандартната стойност трябва да е по-малка от зададената точност.

2. Применение на регулатори на напрегнатостта при изпитвания на високо напрежение на електроуредите

Три типа регулатори на напрегнатостта се използват обикновено при изпитвания на високо напрежение на електроуредите: контактни регулатори, индукционни регулатори и регулатори с движеща се обмотка. Тези три типа се различават значително по конструкция и принцип на действие, и всеки от тях има специфични сценарии и характеристики на използване. 

При изпитванията на високо напрежение, регулаторите на напрегнатостта обикновено помагат на асинхронните мотори и механизми в преобразуването на енергия и са електроуреди, тясно свързани с трансформаторите. При изпитванията на високо напрежение, моторът трябва да спазва изискването за максимална капацитет на зареденост на регулатора на напрегнатостта от 12 000 кВт. Освен това, за намаляване на електромагнитния шум, механичната здравина на регулатора трябва да бъде засилена чрез използване на масивна желязна конструкция.

2.1 Извършване на изпитвания с регулатори с движеща се обмотка
Електромагнитният принцип и вътрешната конструкция на регулаторите с движеща се обмотка приличат на тези на трансформаторите. Те постигат ефективно регулиране на изходната напрегнатост, като вертикално движещ се краткосвързана обмотка се движи върху ядрото, за да се промени разпределението на напрегнатостта и импеданса между двете обмотки в главния контур. Тъй като регулирането не се базира на контакти, изходната напрегнатост от регулатора с движеща се обмотка е сравнително гладка и равномерна, което го прави лесен и удобен за използване при обикновени изпитвания на високо напрежение на електроуредите. 

Освен това, неговата голяма утечка реактивна мощност му позволява да издържа значителни токови стресове. Обаче, поради конструктивните и функционалните си характеристики, регулаторът с движеща се обмотка има относително висок импеданс при краткосвързване. Следователно, той не е подходящ за проекти за изпитвания на високо напрежение, които изискват нисък източен импеданс, като изпитванията за замърсяване (загрязнение) на високо напрежение. В сравнение с индукционните регулатори, изходната форма на вълната на регулаторите с движеща се обмотка е по-склонна към деформация. 

Освен това, след продължителна употреба, износ и разслабване на компонентите за пренос и движещата се обмотка могат да увеличат шума и вибрациите, което може да доведе до повреда. Алгоритми за поток на мощност могат да се използват за изчисляване на комплексните компоненти на загубата на напрегнатостта в електроенергийните системи. По-специално, това включва използването на връзката между напрегнатостта на възлите, активната мощност и големината на напрегнатостта на възлите, за да се декомпозира P-Q уравнението, намалявайки матрицата на коефициентите от 2N×2N до N×N, където N е броят на възлите на системата.

2.2 Извършване на изпитвания с индукционни регулатори
Електромагнитният принцип и конструкцията на индукционните регулатори приличат на тези на завъртане със спираловиден ротор, докато техният механизъм за преобразуване на енергия прилича на този на трансформаторите. Чрез регулиране на ъгловото разместване на ротора, те променят големината и фазата на индуцираната електродвижна сила в статорните или роторните обмотки, постигайки безконтактно регулиране на напрегнатостта. 

В сравнение с регулаторите с движеща се обмотка, индукционните регулатори предлагат по-добро общо техническо и икономическо изпълнение и по-нисък импеданс – особено, когато изходната напрегнатост е в диапазона 50%–100%, където импедансът е значително по-нисък. Обаче, поради конструктивни и функционални ограничения, единичните индукционни регулатори имат високи производствени разходи, особено за големи капацитети. Когато ексцентричността на ротора на единичната единица достигне определен праг, при работата могат да възникнат проблеми с шум и вибрации, което ограничава изходния капацитет. Следователно, днес рядко се произвеждат големи единични индукционни регулатори. Въпреки това, подобрени версии на индукционните регулатори се използват ефективно при изпитвания на високо напрежение с по-малко строги изисквания.

2.3 Използване на регулатори на напрежението с контактен тип
Регулаторите на напрежението с контактен тип са автотрансформатори, способни да предоставят непрекъснат изходен сигнал на напрежение. Те произвеждат изходни волнови форми на напрежението с отлични синусоидни характеристики, с долна граница на изходното напрежение от 0 В, и демонстрират линейни, непрекъснати и плавни регулиращи характеристики. Освен това техния импеданс при късо съединение може да бъде минимизиран, а те разполагат с почти идентични фазови ъгли между входното и изходното напрежение и ниски операционни шумове, което ги прави идеални за високонапрегови тестове на електроустановки. В зависимост от конфигурацията на ядрото, регулаторите с контактен тип се класифицират като колонни и тороидни.

Традиционно, високонапреговите тестове с малка капацитет често използват тороидни регулатори с контактен тип поради техния нисък ценов диапазон и отлични изпълнителни характеристики. Най-значителният недостатък на регулаторите с контактен тип е тяхната зависимост от физически контакти за регулиране, които могат да генерирамт искри по време на експлоатация. Капацитетът на контакти е също ограничен, а относително краткият срок на полезност е затруднявал развитието на моделите с голям капацитет. Обаче, благодарение на непрекъснатите усилия на техническия персонал, проблемите свързани с контакти са били в основата решени.

3. Поддръжка на регулаторите на напрежението при високонапреговите тестове на електроустановки

Преди да се проведе поддръжка на регулаторите на напрежението, използвани в високонапреговите тестове на електроустановки, персоналът трябва да разбере напълно вътрешната структура на регулатора, за да може точно да локализира дефектите и да подобри ефективността на поддръжката. Основната структура на регулатора на напрежението е показана в таблица 1.

3.2 Проблеми с утечка на газ от регулатора на напрежението

При високонапраните изпитания на електроустановки, утечката на газ от регулатора на напрежението обикновено е причинена от недостатъчно затягане на уплътнителните пръстенчета и връзките. Може да произтича и от повреда на металното уплътнение между регулиращия седал и регулиращия стержен. Конкретното решение включва изключване на газовата тръбопроводна система, демонтиране на главния клапан на регулатора на напрежението и внимателно инспектиране от техници за определение на точното място и характера на дефекта. На базата на практически опит, след това се внедряват подходящи подобрения, за да се разреши утечката на газ от клапана за давление при регулиране по време на високонапраните изпитания.

По време на високонапраните изпитания, чест проблем е утечката на газ, която се случва при нулевата позиция при регулиране. Това е предимно поради прекомерно затягане на винта за нулево регулиране. За намаляване на вероятността за утечка при нулевата позиция, трябва правилно да се коригира позицията на винта за нулево регулиране.

Трябва да се отбележи, че операторите трябва да избягват да стои директно пред регулатора на напрежението по време на регулирането, за да се минимизира риска от злополуки.

4. Заключение

В практиката, при провеждането на високонапрани изпитания на електроустановки, безопасността на персонала трябва да бъде на първо място. Обезпечаването на безопасността както на персонала, така и на оборудването, е фундаментално предпоставка за извършването на правилно диагностициране и поддръжка на компонентите, които се изпитват. Този подход ефективно удължава срока на служба на оборудването и намалява честотата на дефекти. С широко приложение на регулаторите на напрежението в високонапраните изпитания на електроустановки, се осигурява удобство в ежедневния живот на гражданите и различни аспекти на обществото, което способства за хармоничното социално развитие.