Toepassing van spanschakelaars bij hoogspanningstests van elektrische apparatuur

Spanning is een belangrijk criterium in de kwaliteitstests van elektriciteitsvoorzieningen. De kwaliteit van de spanning bepaalt of het elektriciteitsnet veilig kan werken en heeft een significant effect op de stabiliteit van het hele elektriciteitsnetwerk. Momenteel zijn spanningsregelaars relatief veel voorkomende elektrische apparatuur in elektriciteitsnetwerken, die in staat zijn om het gehele proces van hoogspanningstests op elektrische apparatuur op een redelijke en wetenschappelijke manier te controleren, waardoor de haalbaarheid van dergelijke tests continu wordt verbeterd.

1. Eisen voor het gebruik van spanningsregelaars bij hoogspanningstests van elektrische apparatuur

Onder normale omstandigheden moet, voordat een hoogspanningstest op elektrische apparatuur wordt gestart, een spanningsregelaar aan de voorkant van de transformator worden gekozen om ervoor te zorgen dat de specificaties voldoen aan de testvereisten. Dit garandeert dat de meetresultaten van de transformator voldoen aan de standaardtestcriteria, namelijk dat de uitvoer stabiel, continu en uniform verandert, waardoor effectieve spanningregeling mogelijk is. Het gebruik van spanningsregelaars bij hoogspanningstests van elektrische apparatuur houdt de volgende eisen in:

• Zorg voor een stabiele en hoogwaardige spanninguitvoer; bijvoorbeeld, de uitvoerspanningsgolfvorm van de regelaar moet een sinusgolf benaderen, en de minimale uitvoerspanning moet zo dicht mogelijk bij nul liggen.

• De spanningsregelaar moet over hoge-kwaliteit regelkarakteristieken beschikken, met lage regelimpedantie, eenvoudige en veilige regelmethoden, om soepele hoogspanningstests van elektrische apparatuur te faciliteren.

• Minimaliseer het lawaai dat tijdens de bedrijfsvoering van de spanningsregelaar wordt geproduceerd en leg de nadruk op energie-efficiëntie en milieu-bescherming tijdens de testen.

• Zorg ervoor dat de fundamentele parameters van de spanningsregelaar, waaronder uitvoerspanning, frequentie, aantal fasen en fluctuaties in de uitvoercapaciteit, voldoen aan de eisen van hoogspanningstests op elektrische apparatuur. Specifiek wordt de nauwkeurigheid van de spanningsregelaar uitgedrukt als:

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

Een kleinere fout geeft aan dat het instrument nauwkeuriger is. Tijdens de verificatie moet het verschil tussen de lezing en de standaardwaarde kleiner zijn dan de gespecificeerde nauwkeurigheid.

2. Toepassing van spanningsregelaars bij hoogspanningstests van elektrische apparatuur

Drie soorten spanningsregelaars worden vaak gebruikt bij hoogspanningstests van elektrische apparatuur: contactregelaars, induktieregelaars en bewegingsspoelregelaars. Deze drie types verschillen aanzienlijk in structuur en werkingsprincipe, en elk heeft unieke toepassingsscenario's en gebruikseigenschappen. 

Tijdens hoogspanningstests helpen spanningsregelaars meestal asynchrone motoren en mechanismen bij energie-omzetting en zijn elektrische apparaten die nauw verbonden zijn met transformatoren. Bij hoogspanningstests moet de motor voldoen aan de maximale belastingscapaciteit van de spanningsregelaar van 12.000 kW. Bovendien moet, om elektromagnetisch lawaai te verminderen, de mechanische sterkte van de regelaar worden versterkt door gebruik te maken van een solide gietijzerstructuur.

2.1 Gebruik van bewegingsspoelspanningsregelaars
Het elektromagnetische principe en de interne structuur van bewegingsspoelspanningsregelaars lijken op die van transformatoren. Ze bereiken effectieve regeling van de uitvoerspanning door een kortsluiting spoel verticaal langs de kernpoot te verplaatsen om de spanning en impedantieverdeling tussen de twee windingen in het hoofdcircuit te wijzigen. Omdat de regeling niet afhankelijk is van contacten, is de uitvoerspanning van een bewegingsspoelregelaar relatief glad en uniform, waardoor het gemakkelijk en handig is te gebruiken voor algemene hoogspanningstests op elektrische apparatuur. 

Bovendien maakt de grote lekreactantie het mogelijk om aanzienlijke stroompieken te weerstaan. Echter, vanwege de constructie- en functionele kenmerken, heeft de bewegingsspoelregelaar een relatief hoge korte-sluiterimpedantie. Daarom is het ongeschikt voor hoogspanningstestprojecten die een lage bronimpedantie vereisen, zoals hoogspanningsvervuilingstests. In vergelijking met induktieregelaars is de uitvoergolfvorm van bewegingsspoelregelaars meer geneigd tot vervorming. 

Bovendien kunnen, na langdurig gebruik, slijtage en loslaten van de overbrengingscomponenten en de bewegende spoel het lawaai en de trillingen verhogen, wat potentiële schade kan veroorzaken. Stroomstroomalgoritmen kunnen worden gebruikt om de complexe componenten van spanningverlies in elektriciteitsystemen te berekenen. Specifiek betekent dit het gebruik van de relatie tussen knooppuntenspanningen, actieve vermogens en de grootte van knooppuntenspanningen om P-Q-vergelijkingen te decomponeren, waardoor de coëfficiëntenmatrix van 2N×2N naar N×N wordt teruggebracht, waarbij N het aantal systeemknooppunten is.

2.2 Gebruik van induktiespanningsregelaars
Het elektromagnetische principe en de structuur van induktiespanningsregelaars zijn vergelijkbaar met die van gewonden-rotorstilstaande asynchrone motoren, terwijl hun energie-omzettingsmechanisme op dat van transformatoren lijkt. Door de hoekverplaatsing van de rotor te wijzigen, passen ze de grootte en fase van de geïnduceerde elektromotorische kracht in de stator- of rotorspoelen aan, waarmee contactloze spanningregeling wordt bereikt. 

In vergelijking met bewegingsspoelregelaars bieden induktieregelaars superieure algehele technische en economische prestaties en lagere impedantie - vooral wanneer de uitvoerspanning binnen het bereik van 50%–100% ligt, waar de impedantie aanzienlijk lager is. Echter, vanwege structurele en operationele beperkingen, hebben enkelefasen induktieregelaars hoge productiekosten, vooral voor grote capaciteitseenheden. Wanneer de rotereccentriciteit van een enkelefaseneenheid een bepaalde drempel bereikt, kunnen tijdens de bedrijfsvoering lawaaiproblemen en trillingen optreden, waardoor de uitvoercapaciteit beperkt wordt. Daarom worden tegenwoordig grote capaciteit eenfase induktieregelaars zelden geproduceerd. Niettemin worden verbeterde versies van induktieregelaars effectief gebruikt in hoogspanningstests met minder strenge eisen.

2.3 Gebruik van contactvoltage-regelaars
Contactvoltage-regelaars zijn autotransformatoren die in staat zijn een continue spanning uitvoer te leveren. Ze produceren uitvoerspanningsgolven met uitstekende sinusvormige kenmerken, met een onderste uitvoergrens van 0 V, en vertonen lineaire, continue en vloeiende regelkarakteristieken. Bovendien kan hun korte-slagsimpedantie worden geminimaliseerd, en ze hebben bijna identieke fasehoeken tussen ingangs- en uitgangsspanningen en lage werkruis, waardoor ze ideaal zijn voor hoge-spanningstests op elektrische apparatuur. Afhankelijk van de kernconfiguratie worden contactvoltage-regelaars ingedeeld in kolomtype en torustype. 

Traditioneel werden kleine capaciteit hoge-spanningstests voornamelijk uitgevoerd met toruscontactvoltage-regelaars vanwege hun lage kosten en uitstekende prestaties. Het meest opvallende nadeel van contactvoltage-regelaars is hun afhankelijkheid van fysieke contacten voor instelling, wat tijdens het gebruik vonken kan veroorzaken. De contactcapaciteit is ook beperkt, en hun relatief korte levensduur heeft de ontwikkeling van grote-capaciteitsmodellen belemmerd. Dankzij continue inspanningen van technisch personeel zijn echter de contactgerelateerde problemen grotendeels opgelost.

3. Onderhoud van voltage-regelaars bij hoge-spanningstests van elektrische apparatuur

Voordat onderhoud wordt uitgevoerd aan voltage-regelaars die worden gebruikt bij hoge-spanningstests van elektrische apparatuur, moeten medewerkers de interne structuur van de regelaar grondig begrijpen om fouten nauwkeurig te lokaliseren en de onderhoudsefficiëntie te verbeteren. De basisstructuur van de voltage-regelaar is weergegeven in Tabel 1.

3.2 Problemen met gaslekken in spanningsregelaars

Bij hoge-spanningstests van elektrische apparatuur wordt gaslekkage uit spanningsregelaars meestal veroorzaakt door onvoldoende afsluiting van O-ringen en aansluitkoppelingen. Het kan ook het gevolg zijn van schade aan het afsluitmetaal tussen de regelzetel en de regelstang. De specifieke oplossing omvat het afsluiten van het gascircuit, het demonteren van de hoofdklepzijde van de spanningsregelaar, en een zorgvuldig onderzoek door technici om de exacte locatie en aard van de storing te bepalen. Op basis van praktijkervaring worden vervolgens gepaste verbeteringen doorgevoerd om gaslekkage tijdens de regeling bij hoge-spanningstests via het drukafvoerputje te verhelpen.

Tijdens hoge-spanningstests komt vaak gaslekkage voor op de nulpositie tijdens de regeling. Dit is voornamelijk te wijten aan overstrakking van de nulregelschroef. Om dit te verminderen, moet de positie van de nulregelschroef correct worden aangepast om de kans op lekkage op de nulpositie te verkleinen.

Het moet worden opgemerkt dat operators tijdens de regeling niet direct voor de spanningsregelaar mogen staan om het risico op ongelukken te minimaliseren.

4. Conclusie

In praktische toepassingen, wanneer er hoge-spanningstests worden uitgevoerd op elektrische apparatuur, moet de veiligheid van het personeel als eerste prioriteit worden gesteld. Het waarborgen van de veiligheid van zowel het personeel als de apparatuur is de fundamentele voorwaarde voor het correct uitvoeren van probleemoplossing en onderhoud aan testcomponenten. Deze benadering verlengt effectief de levensduur van de apparatuur en vermindert het optreden van storingen. Met de wijdverspreide toepassing van spanningsregelaars in hoge-spanningstests van elektrische apparatuur, wordt gemak gebracht in het dagelijks leven van de bewoners en verschillende aspecten van de samenleving, waardoor harmonieuze sociale ontwikkeling wordt bevorderd.