Feszültség-szabályozók alkalmazása elektromos berendezések nagyfeszültségű vizsgálatában

A feszültség egy fontos kritérium a villamos energia minőségének tesztelésében. A feszültség minősége meghatározza, hogy a villamos energiaszerkezet biztonságosan működhet-e, és jelentős hatással van az egész hálózati rendszer stabilitására. Jelenleg a feszültség stabilizálók közönségesek a villamos energiaszerkezetekben, képesek a nagyfeszültségű tesztek teljes folyamatának megfelelő és tudományos irányítására, ezzel folyamatosan javítva ezeket a tesztek végzésének megvalósíthatóságát.

1. A feszültség stabilizálók használatának követelményei a villamos berendezések nagyfeszültségű tesztjei során

Általánosságban elmondható, hogy a villamos berendezések nagyfeszültségű tesztjeinek megkezdése előtt a transzformátor előtti részre telepített feszültség stabilizálót kell kiválasztani, hogy biztosítsa, a specifikációk megfelelnek a tesztelési követelményeknek. Ez garantálja, hogy a transzformátor mérési eredményei megfelelnek a standard tesztelési kritériumoknak, nevezetesen, hogy a kimenet stabil, folyamatos és egyenletes, így lehetővé téve a hatékony feszültség szabályozást. A feszültség stabilizálók használata a villamos berendezések nagyfeszültségű tesztjei során a következő követelményeket tartalmazza:

• Biztosítandó egy stabil és magas minőségű feszültség kimenet; például a stabilizáló kimeneti feszültség hullám alakja közelítőleg szinusz hullámot kell, hogy alkosson, és a minimális kimeneti feszültség lehetőleg nullához kell közelítenie.

• A feszültség stabilizálónak kiemelkedő szabályozási jellemzőket kell birtokolnia, alacsony szabályozási ellenállással, egyszerű és biztonságos beállítási módszerekkel, hogy lehetséges legyen a villamos berendezések zökkenőmentes nagyfeszültségű tesztelése.

• Csökkenteni kell a zajt, amit a feszültség stabilizáló működése során generál, és hangsúlyozni kell az energiahatékonyságot és a környezetvédelmet a tesztelés során.

• Biztosítandó, hogy a feszültség stabilizáló alapvető paraméterei, beleértve a kimeneti feszültséget, frekvenciát, fázisszámot, valamint a kimeneti kapacitás változásait, megfelelnek a villamos berendezések nagyfeszültségű tesztjeinek követelményeinek. Kifejezetten, a feszültség stabilizáló pontossága a következőképpen fejezhető ki:

tgδ: ±(1% D + 0,0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

A kisebb hiba jobb eszköz pontosságot jelent. Az ellenőrzés során a mutató és a szabvány értéke közötti különbségnek kisebbnek kell lennie, mint a meghatározott pontosság.

2. A feszültség stabilizálók alkalmazása a villamos berendezések nagyfeszültségű tesztjeiben

Három típusú feszültség stabilizáló használatos a villamos berendezések nagyfeszültségű tesztjeiben: kapcsoló típusú stabilizálók, indukciós stabilizálók és tekerős stabilizálók. Ezek három típusa jelentősen eltér struktúrában és működési elvben, minden egyes típusnak sajátos alkalmazási helyzetei és használati jellemzői vannak. 

A nagyfeszültségű tesztelés során a feszültség stabilizálók általában aszinkron motorokkal és mechanizmusokkal segítenek az energia konverziójában, és villamos berendezések, amelyek szorosan összefüggenek a transzformátorokkal. A nagyfeszültségű tesztek során a motornak meg kell felelnie a feszültség stabilizáló maximális terhelési kapacitásának 12 000 kW-es követelményének. Ezenkívül, az elektromágneses zaj csökkentése érdekében a stabilizáló mechanikai erejét erősítik vastagvas szerkezet használatával.

2.1 Tekerős feszültség stabilizálók használata
A tekerős feszültség stabilizálók elektromágneses elve és belső szerkezete hasonló a transzformátorokhoz. Hatékony kimeneti feszültség szabályozást érnek el, úgy, hogy rövidzárlatú tekert függőlegesen mozgatják a mágneses szár tetején, módosítva a két tekert közötti feszültség- és ellenálláseloszlást a fő áramkörben. Mivel a szabályozás nincs kapcsolókkal, a tekerős stabilizáló kimeneti feszültsége viszonylag sima és egyenletes, ami könnyen és kényelmesen használható a villamos berendezések általános nagyfeszültségű tesztjeire. 

Ezenkívül, a nagy szelepreakciója miatt képes kezelni jelentős áramerősséget. Azonban a szerkezeti és működési jellemzői miatt a tekerős stabilizáló relatíve magas rövidzárlat ellenállású. Így nem alkalmas olyan nagyfeszültségű tesztekhez, amelyek alacsony forrás-ellenállást igényelnek, mint például a nagyfeszültségű szennyezésvédelem (szennyezés) tesztek. Az indukciós stabilizálókkal ellentétben a tekerős stabilizáló kimeneti hullám alakja könnyebben torzulhat. 

Továbbá, a hosszú ideig történő használat után a továbbító elemek és a tekerős komponensek súrolódása és lapulása növelheti a zajt és rezgést, ami károsodáshoz is vezethet. A villamos energiahálózatokban a hálózati veszteségek összetett komponenseinek számításához használhatók a teljesítményáram algoritmusok. Konkrétabban, ez a csomóponti feszültségek, aktív teljesítmény és a csomóponti feszültség nagyságának kapcsolatának felhasználásával történik, P-Q egyenletek dekompozíciójával, ahol a koeficiensmátrix mérete 2N×2N-ről N×N-re csökken, ahol N a rendszer csomópontjainak száma.

2.2 Indukciós feszültség stabilizálók használata
Az indukciós feszültség stabilizálók elektromágneses elve és szerkezete hasonló a tekertgép-szerű aszinkron motorokhoz, míg energiakonverziós mechanizmusa a transzformátorokéhoz. A rotort tekercs elfordításának módosításával módosítják a stator vagy rotor tekereken indukált elektromotív erő nagyságát és fázist, így kapcsolat nélküli feszültség szabályozást érnek el. 

Összehasonlítva a tekerős stabilizálókkal, az indukciós stabilizálók jobb általános technikai és gazdasági teljesítményt nyújtanak, valamint alacsonyabb ellenállást - különösen, ha a kimeneti feszültség 50%-100% között van, ahol a ellenállás jelentősen alacsonyabb. Azonban a szerkezeti és működési korlátozások miatt az egyfázisú indukciós stabilizálók magas gyártási költségei vannak, különösen nagy kapacitású eszközök esetén. Ha az egyfázisú egység rotorának excentricitása bizonyos küszöbértéket éri el, akkor a működés során zaj és rezgések problémái merülhetnek fel, ami korlátozza a kimeneti kapacitást. Emiatt ma már ritkán gyártják a nagy kapacitású egyfázisú indukciós stabilizálókat. Ugyanakkor, a fejlett indukciós stabilizálók hatékonyan használhatók kevésbé szigorú követelményekkel rendelkező nagyfeszültségű tesztekben.

2.3 Kapcsoló típusú feszültségállítók használata
A kapcsoló típusú feszültségállítók olyan automágneses átalakítók, amelyek folyamatos feszültség kimenetét tudják biztosítani. Kiváló szinuszos jellemű kimeneti feszültség hullámformát termelnek, melynek alsó határa 0 V, és lineáris, folyamatos, sima állítás jellemzői vannak. Emellett minimális lehet a rövidzárlat-ellenállásuk, majdnem azonos fázisszöget mutatnak a bemeneti és kimeneti feszültségek között, valamint alacsony működési zajt produkálnak, ami ideális magfeszültség-próbákhoz elektromos berendezésekön. A tömörkötés konfigurációja alapján a kapcsoló típusú feszültségállítókat oszlopos típusúra és toroid típusúra osztják. 

Hagyományosan a kis kapacitású magfeszültség-próbákban a toroid típusú kapcsoló feszültségállítókat használták, mivel alacsonyabb költséggel és kiváló teljesítménnyel rendelkeznek. A kapcsoló típusú feszültségállítók legjelentősebb hátránya, hogy fizikai kapcsolókkal adják be a beállítást, ami működés közben vonkát okozhat. A kapcsoló kapacitása is korlátozott, és a relatív rövid élettartama gátolta a nagy kapacitású modellek fejlesztését. Azonban a technikai személyzet folyamatos erőfeszítéseinek köszönhetően a kapcsolóval kapcsolatos problémák nagy része megoldódott.

3. Feszültségállítók karbantartása elektromos berendezések magfeszültség-próbái során

A feszültségállítók karbantartása előtt, amelyek elektromos berendezések magfeszültség-próbáinál használatosak, a személyzetnek teljesen meg kell értenie a feszültségállító belső szerkezetét, hogy pontosan meghatározza a hibákat, és javítsa a karbantartási hatékonyságot. A feszültségállító alapvető szerkezete látható 1. táblázatban.

3.2 Feszültségállító gáz elvesztési problémák

A villamos berendezések magasfeszültségi tesztjeiben a feszültségállítók gáz elvesztése általában az O-gumik és a csatlakozó csomópontok elégtelen szegélyzésének köszönhető. Az állító ülés és az állító rúd közötti szegélyző fém károsodása is okozhatja. A konkrét megoldás a gázutak lekapcsolását, a feszültségállító főkapcsolójának felbontását, valamint a technikusok részletes ellenőrzését jelenti, hogy meghatározzák a hiba pontos helyét és jellegét. Gyakorlati tapasztalatok alapján alkalmazhatók megfelelő javítások a nyomáslejtő porton történő gáz elvesztés megoldására a magasfeszültségi tesztek során.

A magasfeszültségi tesztek során gyakori probléma, hogy a nullpozíció beállítása közben fordul elő gáz elvesztés. Ez főleg azért van, mert túlságosan erősen szorították a nullbeállító csavart. Ennek elkerülésére a nullbeállító csavar helyzetét megfelelően kell beállítani, hogy csökkentsék a nullpozícióban történő gáz elvesztés valószínűségét.

Fontos megjegyezni, hogy a művelet során az operátorok nem állhatnak közvetlenül a feszültségállító előtt, hogy minimalizálják a balesetek kockázatát.

4. Összefoglalás

A gyakorlati alkalmazásokban, amikor villamos berendezések magasfeszültségi tesztjeit végezik, az emberi biztonságot kell előtérbe helyezni. A személyzet és a berendezések biztonságának biztosítása az alapvető előfeltétel a megfelelő hibaelhárítás és karbantartás végzéséhez a tesztelt elemeknél. Ez a megközelítés hatékonyan meghosszabbítja a berendezések élettartamát, és csökkenti a hibák bekövetkezésének esélyét. A feszültségállítók széles körű alkalmazása a villamos berendezékek magasfeszültségi tesztjeiben kényelmet hoz a lakosság mindennapi életébe és a társadalom különböző területeibe, ezzel hozzájárulva a harmonikus társadalmi fejlődhöz.