Aplicación de reguladores de voltaxe na proba de alta tensión do equipo eléctrico

A tensión é un criterio importante nas probas de calidade da enerxía. A calidade da tensión determina se o sistema eléctrico pode operar de forma segura e ten un impacto significativo na estabilidade do sistema de rede eléctrica en seu conxunto. Actualmente, os reguladores de tensión son equipos eléctricos relativamente comúns nos sistemas de enerxía, capaces de controlar de xeito razoable e científico todo o proceso de probas de alta tensión en equipos eléctricos, mellorando así continuamente a viabilidade desas probas.

1. Requisitos para o uso de reguladores de tensión nas probas de alta tensión de equipos eléctricos

En circunstancias normais, antes de iniciar unha proba de alta tensión en equipos eléctricos, debe seleccionarse un regulador de tensión instalado na parte frontal do transformador para asegurar que as súas especificacións cumpran coas necesidades da proba. Isto garante que os resultados de medición do transformador satisfagan os criterios estándar de proba, nomeadamente, que a saída sexa estable, continua e cambie de maneira uniforme, permitindo así unha regullaxe efectiva da tensión. O uso de reguladores de tensión nas probas de alta tensión de equipos eléctricos implica os seguintes requisitos:

• Assegurar unha saída de tensión estable e de alta calidade; por exemplo, a onda de saída de tensión do regulador debe aproximar unha onda senoidal, e a tensión de saída mínima debe ser tan próxima a cero como sexa posible.

• O regulador de tensión debe ter características de regullaxe de alta calidade, con baixa impedancia de regullaxe, métodos de axuste simples e seguros, para facilitar unha proba de alta tensión suave dos equipos eléctricos.

• Minimizar o ruido xerado durante a operación do regulador de tensión e enfatizar a eficiencia energética e a protección ambiental durante a proba.

• Assegurar que os parámetros fundamentais do regulador de tensión, incluíndo a tensión de saída, a frecuencia, o número de fases e as fluctuacións na capacidade de saída, cumpran cos requisitos das probas de alta tensión en equipos eléctricos. Específicamente, a precisión do regulador de tensión exprésase como:

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

Un erro menor indica unha maior precisión do instrumento. Durante a verificación, a diferenza entre a lectura e o valor estándar debe ser inferior á precisión especificada.

2. Aplicación de reguladores de tensión nas probas de alta tensión de equipos eléctricos

Três tipos de reguladores de tensión son comúnmente utilizados nas probas de alta tensión de equipos eléctricos: reguladores de contacto, reguladores de indución e reguladores de bobina móbil. Estes tres tipos difiren significativamente en estrutura e principio de funcionamento, e cada un ten escenarios de aplicación e características de uso distintos. 

Durante as probas de alta tensión, os reguladores de tensión xeralmente axudan aos motores asincrónicos e mecanismos na conversión de enerxía e son dispositivos eléctricos estreitamente relacionados coas transformadoras. Nas probas de alta tensión, o motor debe cumprir co requisito de capacidade máxima de carga do regulador de tensión de 12.000 kW. Ademais, para reducir o ruído electromagnético, a resistencia mecánica do regulador debe ser reforzada usando unha estrutura de ferro fundido sólida.

2.1 Uso de reguladores de tensión de bobina móbil
O principio electromagnético e a estrutura interna dos reguladores de tensión de bobina móbil asímilanse aos das transformadoras. Logran unha regullaxe efectiva da tensión de saída movendo verticalmente un devandado curto-circuito ao longo do ramo do núcleo para alterar a distribución de tensión e impedancia entre os dous devandados no circuito principal. Como a regullaxe non depende de contactos, a tensión de saída dun regulador de bobina móbil é relativamente lisa e uniforme, facendo que sexa fácil e cómodo de usar para probas xerais de alta tensión en equipos eléctricos. 

Ademais, a súa gran reactancia de fuga permite que soporte grandes incrementos de corrente. No entanto, debido ás súas características estruturais e operativas, o regulador de bobina móbil presenta unha impedancia de cortocircuito relativamente alta. Por tanto, non é adecuado para proxectos de proba de alta tensión que requiren unha impedancia de fonte baixa, como as probas de contaminación de alta tensión. En comparación coa reguladores de inducción, a onda de saída dos reguladores de bobina móbil é máis propensa á distorsión. 

Ademais, após un uso prolongado, o desgaste e afloxo dos compoñentes de transmisión e a bobina móbil poden aumentar o ruído e a vibración, podendo levar a danos. Os algoritmos de fluxo de potencia poden utilizarse para calcular os compoñentes complexos da perda de tensión nos sistemas de enerxía. Específicamente, isto implica aproveitar a relación entre as tensións dos nodos, a potencia activa e a magnitude das tensións dos nodos para descompor as ecuacións P-Q, reducindo a matriz de coeficientes de 2N×2N a N×N, onde N é o número de nodos do sistema.

2.2 Uso de reguladores de tensión de inducción
O principio electromagnético e a estrutura dos reguladores de tensión de inducción asímilanse aos dos motores asincrónicos de rotor bobinado detidos, mentres que o seu mecanismo de conversión de enerxía asímilase ao das transformadoras. Mediante a axuste do desprazamento angular do rotor, modifican a magnitude e a fase da forza electromotriz inducida nos devandados do estator ou do rotor, logrando unha regullaxe de tensión sen contacto. 

En comparación cos reguladores de bobina móbil, os reguladores de inducción ofrecen un rendemento técnico e económico global superior e unha impedancia menor, especialmente cando a tensión de saída está no rango do 50%–100%, onde a impedancia é notablemente menor. No entanto, debido ás limitacións estruturais e operativas, os reguladores de inducción monofásicos teñen un custo de fabricación alto, especialmente para unidades de gran capacidade. Cando a excentricidade do rotor dunha unidade monofásica alcanza un certo limiar, poden aparecer problemas de ruído e vibración durante a operación, limitando a súa capacidade de saída. Consecuentemente, actualmente raramente se producen reguladores de inducción monofásicos de gran capacidade. Non obstante, as versións melloradas dos reguladores de inducción son usadas eficazmente en probas de alta tensión con requisitos menos rigorosos.

2.3 Uso de reguladores de voltaxe de contacto
Os reguladores de voltaxe de contacto son autotransformadores capaces de proporcionar unha saída de voltaxe continua. Xeran formas de onda de saída con excelentes características sinusoidais, cun límite inferior de saída de 0 V, e exhiben características de regulo lineal, continuo e suave. Ademais, a súa impedancia en curto circuito pode minimizarse, e presentan ángulos de fase case idénticos entre as voltaxes de entrada e saída e baixo ruido operativo, facéndoos ideais para probas de alta tensión en equipos eléctricos. Dependendo da configuración do núcleo, os reguladores de contacto clasifícanse en tipo columna e tipo toroidal. 

Tradicionalmente, as probas de alta tensión de pequena capacidade usaban principalmente reguladores de contacto de tipo toroidal debido ao seu baixo custo e excelente rendemento. O principal inconveniente dos reguladores de contacto é a súa dependencia de contactos físicos para o axuste, que poden xerar chispas durante a operación. A capacidade de contacto tamén está limitada, e a súa vida útil relativamente curta dificultou o desenvolvemento de modelos de gran capacidade. No entanto, grazas aos esforzos continuos do persoal técnico, os problemas relacionados co contacto foron en gran medida resoltos.

3. Mantemento dos reguladores de voltaxe nas probas de alta tensión de equipos eléctricos

Antes de realizar o mantemento dos reguladores de voltaxe utilizados nas probas de alta tensión de equipos eléctricos, o persoal debe entender completamente a estrutura interna do regulador para localizar correctamente as faltas e mellorar a eficiencia do mantemento. A estrutura básica do regulador de voltaxe móstrase na Táboa 1.

3.2 Problemas de fuga de gas no regulador de voltagem

Nas probas de alta tensión do equipo eléctrico, as fugas de gas nos reguladores de voltagem suelen ser causadas por un selo insuficiente dos aneis O e das xunturas de conexión. Tamén pode resultar do dano ao metal de selo entre o asiento de axuste e a varilla de axuste. A solución específica implica cortar o circuito de gas, desmontar o extremo da válvula principal do regulador de voltagem e que os técnicos inspeccionen cuidadosamente para identificar a localización e a natureza exacta da falla. Basándose na experiencia práctica, implementan melloras apropiadas para resolver a fuga de gas polo porto de alivio de presión durante a regullaxe nas probas de alta tensión.

Durante as probas de alta tensión, un problema común é a fuga de gas que ocorre na posición cero durante o axuste. Isto debe-se principalmente ao apertado excesivo do parafuso de axuste a cero. Para mitigar isto, a posición do parafuso de axuste a cero debe ser axustada correctamente para reducir a probabilidade de fuga na posición cero.

Debe notarse que os operadores deben evitar estar directamente en fronte do regulador de voltagem durante o axuste para minimizar o risco de accidentes.

4. Conclusión

Nas aplicacións prácticas, ao realizar probas de alta tensión no equipo eléctrico, a seguridade do persoal debe ser prioritaria. Asegurar a seguridade tanto do persoal como do equipo é o precepto fundamental para realizar unha resolución de problemas e mantemento adecuados nos compoñentes de proba. Este enfoque estende eficazmente a vida útil do equipo e reduce a incidencia de fallos. Coa aplicación xeralizada dos reguladores de voltagem nas probas de alta tensión do equipo eléctrico, tráese comodidade ás vidas cotiás dos residentes e a diversos aspectos da sociedade, promovendo así o desenvolvemento social harmónico.