Primjena regulatora napona u ispitivanju električne opreme visokim naponom

Napon je važan kriterij za testiranje kvalitete struje. Kvaliteta napona određuje može li sustav snabdijevanja strujom raditi sigurno i ima značajan utjecaj na stabilnost cijelog sustava elektroprivrede. Trenutno, regulatori napona su relativno uobičajena električna oprema u sustavima snabdijevanja strujom, sposobni razumno i znanstveno upravljati cijelim procesom visokonaponskih ispitivanja električne opreme, time neprekidno poboljšavajući mogućnost takvih ispitivanja.

1. Zahtjevi za uporabu regulatora napona u visokonaponskim ispitivanjima električne opreme

U normalnim okolnostima, prije početka visokonaponskog ispitivanja električne opreme, mora se odabrati regulator napon instaliran na prijelazu transformatora kako bi se osiguralo da njegove specifikacije zadovoljavaju zahtjeve za ispitivanje. To garantira da rezultati mjerenja s transformatora zadovoljavaju standardne kriterije za ispitivanje - to jest, da je izlaz stabilan, kontinuiran i uniformno se mijenja, omogućujući efektivnu regulaciju napona. Uporaba regulatora napona u visokonaponskim ispitivanjima električne opreme uključuje sljedeće zahtjeve:

• Osigurati stabilan i visokokvalitetan izlazni napon; na primjer, valna oblika izlaznog napona regulatora treba biti približno sinusna, a minimalni izlazni napon treba biti što bliži nuli.

• Regulator napon mora imati visokokvalitetne karakteristike regulacije, s niskim otpornim omjerom, jednostavnim i sigurnim metodama prilagođavanja, kako bi se omogućilo gladko visokonaponsko ispitivanje električne opreme.

• Minimizirati buku generiranu tijekom rada regulatora napon i naglasiti energetsku učinkovitost i zaštitu okoliša tijekom ispitivanja.

• Osigurati da osnovni parametri regulatora napon - uključujući izlazni napon, frekvencija, broj faza i fluktuacije izlazne kapacitete - zadovoljavaju zahtjeve za visokonaponskim ispitivanjem električne opreme. Konkretno, preciznost regulatora napon izražena je kao:

tgδ: ±(1% D + 0,0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

Manja greška ukazuje na bolju preciznost instrumenta. Tijekom provjere, razlika između čitanja i standardne vrijednosti mora biti manja od određene preciznosti.

2. Primjena regulatora napona u visokonaponskim ispitivanjima električne opreme

Tri vrste regulatora napona se često koriste u visokonaponskim ispitivanjima električne opreme: kontaktne regulatori, indukcijski regulatori i pomični bobinasti regulatori. Ove tri vrste značajno se razlikuju u strukturi i principu rada, a svaka ima posebne scenarije primjene i karakteristike upotrebe. 

Tijekom visokonaponskog ispitivanja, regulatori napona općenito pomažu asinkronim motorima i mehanizmima u pretvorbi energije i predstavljaju električne uređaje blisko povezane s transformatorima. U visokonaponskim ispitivanjima, motor mora podmirati maksimalnu nosivost regulatora napon od 12.000 kW. Također, kako bi se smanjila elektromagnetska buka, mehanička čvrstoća regulatora treba se povećati korištenjem čvrstog litog željeznog okvira.

2.1 Uporaba pomičnih bobinastih regulatora napona
Elektromagnetski princip i unutrašnja struktura pomičnih bobinastih regulatora napona slični su onima transformatora. Oni postižu učinkovitu regulaciju izlaznog napona vertikalnim pomakom kratkospojne bobine duž grana magnetskog srca kako bi promijenili raspodjelu napona i impedancije između dvije bobine u glavnom krugu. Budući da regulacija ne ovisi o kontaktima, izlazni napon s pomičnog bobinastog regulatora je relativno gladak i uniforman, čime se olakšava i pojednostavljuje njegova uporaba za opća visokonaponska ispitivanja električne opreme. 

Dodatno, njegov veliki izbijeni reaktansi omogućuju mu da podnese značajne strujne talase. Međutim, zbog svojih strukturnih i operativnih karakteristika, pomični bobinasti regulator pokazuje relativno visoku impedanciju pri kratkom spaju. Stoga nije prikladan za visokonaponske projekte koji zahtijevaju nisku izvoru impedanciju, poput ispitivanja visokonaponske kontaminacije. U usporedbi s indukcijskim regulatorima, izlazna valna oblika pomičnih bobinastih regulatora je vjerojatnije da bude distorzirana. 

Također, nakon dugog korištenja, iznos i otklanjanje dijelova prenosa i pomične bobine može povećati buku i vibracije, što može dovesti do oštećenja. Algoritmi protoka struje mogu se koristiti za izračun složenih komponenti gubitaka napona u sustavu snabdijevanja strujom. Konkretno, to uključuje korištenje odnosa između napona čvorova, aktivne snage i magnituda napona čvorova za dekompoziciju P-Q jednadžbi, smanjujući koeficijentnu matricu s 2N×2N na N×N, gdje je N broj čvorova sustava.

2.2 Uporaba indukcijskih regulatora napona
Elektromagnetski princip i struktura indukcijskih regulatora napona slični su onima zakotrljanih rotorskih asinkronih motora, dok njihov mehanizam pretvorbe energije sličan je onome transformatora. Ajustiranjem kutnog pomaka rotora mijenjaju se magnituda i fazni pomak inducirane elektromotorne sile u statorskim ili rotorskim bobinama, postižući bezkontaktnu regulaciju napona. 

U usporedbi s pomičnim bobinastim regulatorima, indukcijski regulatori nude bolje ukupne tehnološke i ekonomske performanse i nižu impedanciju - posebno kad je izlazni napon u rasponu od 50%–100%, gdje je impedancija značajno niža. Međutim, zbog strukturnih i operativnih ograničenja, jednofazni indukcijski regulatori imaju visoke troškove proizvodnje, posebno kod velikih kapaciteta. Kada ekscentričnost rotora jednofaznog regulatora doseže određenu granicu, tijekom rada mogu se pojaviti problemi s bukom i vibracijama, ograničavajući njegovu izlaznu kapacitetu. Stoga se današnjice rijetko proizvode velikokapacitetski jednofazni indukcijski regulatori. Ipak, unaprijeđene verzije indukcijskih regulatora efektivno se koriste u visokonaponskim ispitivanjima s manje strogovitim zahtjevima.

2.3 Uporaba kontaktnih naponskih regulatora
Kontaktne naponske regulatore su avtotransformatori sposobni pružati kontinuirani naponski izlaz. Oni proizvode talase naponskog izlaza s odličnim sinusoidnim svojstvima, s donjom granicom izlaznog napona od 0 V, i pokazuju linearno, kontinuirano i gladko regulacijsko ponašanje. Također, njihova strujna prepreka pri kratkom spoju može biti minimizirana, a posjeduju skoro identične faze između ulaznog i izlaznog napona te niski operativni buka, što ih čini idealnim za visokonaponske testove električnog opreme. U skladu s konfiguracijom jezgre, kontaktne regulatore se klasificiraju u stupne i toroidalne tipove. 

Tradicionalno, visokonaponski testovi mali kapacitet uglavnom su koristili toroidalne kontaktne regulatore zbog njihove niske cijene i odličnih performansi. Najznačajniji nedostatak kontaktnih regulatora jest njihova ovisnost o fizičkim kontaktima za prilagodbu, što može generirati iskre tijekom rada. Kapacitet kontakta je također ograničen, a relativno kratki vijek trajanja spriječio je razvoj modela velikog kapaciteta. Međutim, zahvaljujući neprekidnim naporima tehničkog osoblja, probleme povezani s kontaktima većinom su riješeni.

3. Održavanje naponskih regulatora u visokonaponskim testovima električne opreme

Prije obavljanja održavanja na naponskim regulatorima koji se koriste u visokonaponskim testovima električne opreme, osoblje mora temeljito razumjeti unutrašnju strukturu regulatora kako bi točno lociralo greške i poboljšalo učinkovitost održavanja. Osnovna struktura naponskog regulatora prikazana je u Tablici 1.

3.2 Problemi s curenjem plina na regulatoru napona

Pri visokonaponskim testovima električne opreme, curenje plina iz regulatora napona obično je posljedica nedostatnog zatvaranja O prstenova i spojnih spojeva. Može se također dogoditi zbog oštećenja zatvarajuće metale između regulačnog stuba i regulačnog štapa. Konkretno rješenje uključuje isključivanje plinske krugu, demontažu glavnog ventila na kraju regulatora napon i pažljivu inspekciju tehničara kako bi se utvrdilo točno mjesto i priroda greške. Na temelju praktičnog iskustva, zatim se provode odgovarajuće poboljšanja kako bi se riješilo curenje plina iz ventilnog otvora tijekom regulacije u visokonaponskim testovima.

Tijekom visokonaponskih testova, čest problem je curenje plina na nultoj poziciji tijekom regulacije. To je uglavnom posljedica prejakog zataživanja vijka za nultu regulaciju. Da bi se to smanjilo, treba pravilno prilagoditi položaj vijka za nultu regulaciju kako bi se smanjila vjerojatnost curenja na nultoj poziciji.

Važno je napomenuti da operatori moraju izbjegavati stojeći izravno ispred regulatora napona tijekom regulacije kako bi se smanjio rizik od nesreća.

4. Zaključak

U praktičnoj primjeni, kada se vrše visokonaponski testovi električne opreme, prioritet mora biti sigurnost osoblja. Osiguranje sigurnosti osoblja i opreme jest temeljni preduvjet za pravilno otklanjanje neispravnosti i održavanje testnih komponenti. Tako se efektivno produžuje vijek trajanja opreme i smanjuje stopa pojavljivanja neispravnosti. S širokom primjenom regulatora napona u visokonaponskim testovima električne opreme, ljudima se omogućava udobnost u svakodnevnom životu i različitim aspektima društva, što doprinosi harmonijskom društvenom razvoju.