Anvendelse af spændingsregulatører i højspændingsprøvning af elektrisk udstyr

Spænding er et vigtigt kriterium i test af strømkvalitet. Kvaliteten af spændingen bestemmer, om strømsystemet kan fungere sikkert, og har en betydelig indflydelse på stabilitет на всей энергосистемы. В настоящее время регуляторы напряжения являются относительно распространенным электрооборудованием в энергосистемах, способным рационально и научно контролировать весь процесс высоковольтных испытаний электрического оборудования, тем самым постоянно улучшая возможность проведения таких испытаний.

1. Krav til anvendelse af spændingsregulatører i højspændingsprøver af elektrisk udstyr

Under normale omstændigheder skal der, før en højspændingsprøve af elektrisk udstyr begynder, vælges en spændingsregulatør installeret foran transformator, for at sikre, at dens specifikationer opfylder prøvekravene. Dette garanterer, at måleresultaterne fra transformatoren opfylder standardprøvekriterierne - nemlig, at udgangen er stabil, kontinuerlig og ændres jævnt, hvilket gør effektiv spændingsregulering mulig. Anvendelsen af spændingsregulatører i højspændingsprøver af elektrisk udstyr indebærer følgende krav:

• Sikre stabil og højkvalitativ spændingsudgang; for eksempel bør regulatørens udgangsspændingsbølgeform nærme sig en sinusbølge, og den laveste udgangsspænding bør være så tæt på nul som muligt.

• Spændingsregulatøren skal have højkvalitative reguleringsegenskaber med lav reguleringssporstand, simple og sikre justeringsmetoder, for at lette problemfri højspændingsprøve af elektrisk udstyr.

• Minimere støj genereret under drift af spændingsregulatøren og lægge vægt på energieffektivitet og miljøbeskyttelse under prøven.

• Sikre, at de grundlæggende parametre for spændingsregulatøren - herunder udgangsspænding, frekvens, antal faser og fluktuationer i udgangskapacitet - opfylder kravene til højspændingsprøver af elektrisk udstyr. Specifikt udtrykkes spændingsregulatørens nøjagtighed som:

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

En mindre fejl angiver bedre instrumentnøjagtighed. Under verifikation skal forskellen mellem læsningen og standardværdien være mindre end den specificerede nøjagtighed.

2. Anvendelse af spændingsregulatører i højspændingsprøver af elektrisk udstyr

Tre typer spændingsregulatører anvendes ofte i højspændingsprøver af elektrisk udstyr: kontaktregulatører, induktionsregulatører og rørelsesbobineregulatører. Disse tre typer adskiller sig betydeligt i struktur og funktionsmåde, og hver har forskellige anvendelsesscenarier og brugsegenskaber. 

Under højspændingsprøver hjælper spændingsregulatører generelt asynkronmotorer og mekanismer med energiomkonvertering og er elektriske enheder, der er tæt forbundet med transformatorer. I højspændingsprøver skal motoren overholde spændingsregulatørens maksimale belastningskapacitetskrav på 12.000 kW. Desuden bør mekanisk styrke af regulatøren forbedres ved at bruge en solid jernstruktur for at reducere elektromagnetisk støj.

2.1 Anvendelse af rørelsesbobineregulatører
Elektromagnetiske principper og intern struktur af rørelsesbobineregulatører ligner dem af transformatorer. De opnår effektiv regulering af udgangsspændingen ved at bevæge en kortslutnet vindning lodret langs kernen for at ændre spændings- og impedansfordelingen mellem de to vindninger i hovedkredsen. Da regulering ikke afhænger af kontakter, er udgangsspændingen fra en rørelsesbobineregulatør relativt glat og jævn, hvilket gør det let og bekvemt at bruge til almindelige højspændingsprøver af elektrisk udstyr. 

Desuden giver dets store lekkagereaktance mulighed for at modstå betydelige strømfald. Men på grund af dets strukturelle og driftsmæssige egenskaber viser rørelsesbobineregulatøren relativt højt kortslutningsimpedans. Derfor er den ikke egnet til højspændingsprojekter, der kræver lav kildeimpedans, såsom højspændingsforurening (forurening) prøver. I forhold til induktionsregulatører er udgangsbølgeformen for rørelsesbobineregulatører mere tilbøjelig til forvrængning. 

Videre kan slid og løsning af transmissionskomponenter og bevægelige bobiner efter langvarig brug øge støj og vibration, hvilket potentielt kan føre til skader. Strømalgoritmer kan bruges til at beregne de komplekse komponenter af spændingstab i strømsystemer. Specifikt indebærer dette at udnytte forholdet mellem knudepunkters spændinger, aktiv effekt og størrelsen af knudepunkters spændinger til at dekomponere P-Q ligninger, hvilket reducerer koefficientmatrixen fra 2N×2N til N×N, hvor N er antallet af systemknuder.

2.2 Anvendelse af induktionsregulatører
Elektromagnetiske principper og struktur af induktionsregulatører ligner de af vindingsrotor-blokerede asynkronmotorer, mens deres energiomkonverteringsmekanisme ligner de af transformatorer. Ved at justere rotors vinkelafskydning ændrer de størrelsen og fasen af den inducerede elektromotorisk kraft i stator- eller rotorvindinger, og opnår kontaktløs spændingsregulering. 

I forhold til rørelsesbobineregulatører tilbyder induktionsregulatører superiør teknisk og økonomisk ydeevne samt lavere impedans - især når udgangsspændingen ligger i intervallet 50%-100%, hvor impedansen er bemærkelsesværdigt lavere. Men på grund af strukturelle og driftsmæssige begrænsninger har enfasinduktionsregulatører høje produktionsomkostninger, især for store kapaciteter. Når rotorekscentriciteten for en enfasenhed når en bestemt grænse, kan støj og vibrationsproblemer opstå under drift, hvilket begrænser dens udgangskapacitet. Derfor produceres store enfasinduktionsregulatører sjældent i dag. Dog bruges forbedrede versioner af induktionsregulatører effektivt i højspændingsprøver med mindre strenge krav.

2.3 Brug af kontaktyndigt spændingsregulator
Kontaktyndige spændingsregulatoren er autotransformatorer, der kan give en kontinuerlig spændingsudgang. De producerer udgangsspændingsbølgeformer med fremragende sinusformede egenskaber, med et nedre udgangsgrænse på 0 V, og viser lineære, kontinuerlige og glatte reguleringsegenskaber. Desuden kan deres kortslutningsimpedans minimere, og de har næsten identiske fasevinkler mellem ind- og udgangsspændinger samt lav driftslyd, hvilket gør dem ideelle til højspændingstests på elektrisk udstyr. Afhængigt af kernekonfigurationen deles kontaktyndige regulatoren ind i kolonnetype og toroidtype. 

Traditionelt har små kapacitets højspændingstests hovedsageligt anvendt toroidkontaktyndige regulatoren på grund af deres lave omkostninger og fremragende ydeevne. Den mest bemærkelsesværdige ulempe ved kontaktyndige regulatoren er deres afhængighed af fysiske kontakter til justering, hvilket kan producere gnister under drift. Kontaktkapaciteten er også begrænset, og deres relativt korte levetid har forhindret udviklingen af storkapacitetsmodeller. Men takket være fortsatte bestræbelser fra tekniske personale, er de fleste kontaktrelaterede problemer blevet løst.

3. Vedligeholdelse af spændingsregulatoren i højspændingstests af elektrisk udstyr

Inden vedligeholdelse af spændingsregulatoren, der bruges i højspændingstests af elektrisk udstyr, skal personale grundigt forstå den interne struktur af regulatoren for at kunne præcist lokalisere fejl og forbedre vedligeholdelseseffektiviteten. Den grundlæggende struktur af spændingsregulatoren er vist i tabel 1.

3.2 Spændingsregulator gaslækageproblemer

Ved højspændingstests af elektrisk udstyr er gaslækager fra spændingsregulatoren typisk forårsaget af utilstrækkelig tætning af O-ringe og forbindelseslejringer. Det kan også skyldes skader på den tætningsmetall, der befinder sig mellem justeringshylsteret og justeringsstangen. Den specifikke løsning indebærer at lukke gasforbindelsen, demontere det hovedventilende af spændingsregulatoren, og have teknikere forsigtigt undersøge for at identificere den præcise placering og art af fejlen. Baseret på praktisk erfaring implementeres derefter passende forbedringer for at løse gaslækagen fra trykluftslipporten under regulering i højspændingstests.

Under højspændingstest er en almindelig sag, at gaslækage forekommer ved nulpunktet under justering. Dette skyldes primært overstramning af nuljusterings-skruen. For at mindske dette, bør positionen af nuljusterings-skruen korrekt justeres for at reducere sandsynligheden for lækage ved nulpunktet.

Det skal bemærkes, at operatører under justering må undgå at stå direkte foran spændingsregulatoren for at minimere risikoen for ulykker.

4. Konklusion

I praktiske anvendelser, når man udfører højspændingstests på elektrisk udstyr, skal personale sikkerhed prioriteres. At sikre både personales og udstyrs sikkerhed er den grundlæggende forudsætning for at udføre korrekt fejlfinding og vedligeholdelse af testkomponenterne. Dette tilgang effektivt forlænger udstyrets levetid og reducerer forekomsten af fejl. Med den udbredte anvendelse af spændingsregulatoren i højspændingstest af elektrisk udstyr, bringes der nemhed til befolkningens daglige liv og forskellige aspekter af samfundet, hvilket bidrager til harmonisk social udvikling.