Användning av spänningsregulatorer vid högspänningstestning av elektrisk utrustning

Spänning är ett viktigt kriterium vid kvalitetstestning av elenergi. Spänningskvaliteten avgör om elsystemet kan fungera säkert och har en betydande inverkan på hela elkraftnätets stabilitet. För närvarande är spänningsregulatorer relativt vanlig elektrisk utrustning i elsystem, kapabla att rimligt och vetenskapligt styra hela processen för högspänningsprov på elektrisk utrustning, vilket kontinuerligt förbättrar genomförbarheten av sådana tester.

1. Krav för användning av spänningsregulatorer vid högspänningsprov av elektrisk utrustning

Under normala omständigheter måste en spänningsregulator installerad i transformatorns framända väljas innan ett högspänningsprov på elektrisk utrustning initieras, för att säkerställa att dess specifikationer uppfyller provkraven. Detta garanterar att mätresultaten från transformatorn uppfyller standardprovkraven – det vill säga att utgången förblir stabil, kontinuerlig och ändras enhetligt, vilket möjliggör effektiv spänningsreglering. Användningen av spänningsregulatorer vid högspänningsprov av elektrisk utrustning innebär följande krav:

• Säkerställ stabil och högkvalitativ spänningsutgång; till exempel bör regulatorns utsignalform vara nära en sinusvåg, och den minsta utsignalsspänningen bör vara så nära noll som möjligt.

• Spänningsregulatorn måste ha högkvalitativa regleringsegenskaper, med låg reglerimpedans, enkel och säker justeringsmetod, för att underlätta smidig högspänningsprovning av elektrisk utrustning.

• Minimera brus som genereras under drift av spänningsregulatorn och betona energieffektivitet och miljöskydd under provningen.

• Se till att grundläggande parametrar för spänningsregulatorn – inklusive utsignalsspänning, frekvens, antal faser och fluktuationer i utsignalseffekt – uppfyller kraven för högspänningsprov av elektrisk utrustning. Mer specifikt uttrycks regulatorns noggrannhet som:

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 pF)

Ju mindre fel, desto bättre instrumentprecision. Vid verifiering måste skillnaden mellan avläsningen och standardvärdet vara mindre än den angivna precisionen.

2. Tillämpning av spänningsregulatorer vid högspänningsprov av elektrisk utrustning

Tre typer av spänningsregulatorer används vanligtvis vid högspänningsprov av elektrisk utrustning: kontakttypsregulatorer, induktionsregulatorer och rörligt-lindningsregulatorer. Dessa tre typer skiljer sig väsentligt åt i struktur och driftsprincip, och var och en har distinkta tillämpningsscenarier och användningsegenskaper. 

Vid högspänningsprov hjälper spänningsregulatorer vanligtvis asynkronmotorer och mekanismer med energiomvandling och är elektriska apparater nära besläktade med transformatorer. Vid högspänningsprov måste motorn överensstämma med spänningsregulatorns krav på maximal belastningskapacitet på 12 000 kW. Dessutom bör regulatorns mekaniska hållfasthet förstärkas genom att använda en solid gjutjärnskonstruktion för att minska elektromagnetiskt brus.

2.1 Användning av rörligt-lindnings spänningsregulatorer
Det elektromagnetiska principen och interna strukturen hos rörligt-lindnings spänningsregulatorer liknar de hos transformatorer. De uppnår effektiv reglering av utsignalsspänning genom att vertikalt röra en kortsluten lindning längs kärnbenet för att ändra spännings- och impedansfördelningen mellan de två lindningarna i huvudkretsen. Eftersom regleringen inte förlitar sig på kontakter är utsignalsspänningen från en rörligt-lindningsregulator relativt jämn och enhetlig, vilket gör den lätt och bekväm att använda vid allmänna högspänningsprov på elektrisk utrustning. 

Dessutom gör dess stora läckreaktans att den kan tåla betydande strömspetsar. På grund av sin struktur och driftsegenskaper visar dock rörligt-lindningsregulatorn relativt hög kortslutningsimpedans. Därför är den olämplig för högspänningsprovprojekt som kräver låg källimpedans, såsom högspänningsföroreningsprov (smutsprov). Jämfört med induktionsregulatorer är utsignalformen hos rörligt-lindningsregulatorer mer benägen att bli förvrängd. 

Dessutom kan slitage och lössning av överföringskomponenterna och den rörliga lindningen efter långvarig användning öka brus och vibration, vilket potentiellt kan leda till skador. Effektflytningsalgoritmer kan användas för att beräkna de komplexa komponenterna av spänningsförlust i elkraftsystem. Detta innebär särskilt att utnyttja relationen mellan knutpunkts-spänningar, aktiv effekt och storleken av knutpunkts-spänningar för att dela upp P-Q-ekvationer, vilket reducerar koefficientmatrisen från 2N×2N till N×N, där N är antalet systemknutpunkter.

2.2 Användning av induktions spänningsregulatorer
Det elektromagnetiska principen och strukturen hos induktions spänningsregulatorer liknar dem hos rotorlindrade blockerade asynkronmotorer, medan deras energiomvandlingsmekanism liknar den hos transformatorer. Genom att justera rotorns vinkelposition modifieras storleken och fasen av den inducerade elektromotoriska kraften i stator- eller rotorlindningarna, vilket uppnår kontaktlös spänningsreglering. 

Jämfört med rörligt-lindningsregulatorer erbjuder induktionsregulatorer överlägsna tekniska och ekonomiska prestanda samt lägre impedans – särskilt när utsignalsspänningen ligger inom intervallet 50 %–100 %, där impedansen är märkbart lägre. På grund av strukturella och driftsbegränsningar har dock enfased induktionsregulatorer höga tillverkningskostnader, särskilt för storkapacitetsenheter. När enfasenhetens rotorexcentricitet når en viss tröskel kan brus- och vibrationsproblem uppstå under drift, vilket begränsar dess utsignalseffekt. Därför tillverkas sällan storkapacitets enfased induktionsregulatorer idag. Trots detta används förbättrade versioner av induktionsregulatorer effektivt vid högspänningsprov med mindre stränga krav.

2.3 Användning av kontaktstyrda spänningsregulatorer
Kontaktstyrda spänningsregulatorer är autotransformatorer som kan erbjuda kontinuerlig spänningsutmatning. De producerar utmattningar med utmärkta sinusformade egenskaper, med en nedre utmattningsgräns på 0 V, och visar linjära, kontinuerliga och smidiga regleringsegenskaper. Dessutom kan deras kortslutningsimpedans minimeras, och de har nästan identiska fasvinklar mellan in- och utgångsspänning samt låg driftsbuller, vilket gör dem idealiska för högspänningsprov på elektrisk utrustning. Beroende på kärnkonfiguration klassificeras kontaktstyrda regulatorer i pelstyp och ringtyp.

Traditionellt har små kapacitets högspänningsprover huvudsakligen använt ringtyps kontaktstyrda regulatorer på grund av deras låga kostnad och utmärkta prestanda. Det mest framträdande nackdelen med kontaktstyrda regulatorer är deras beroende av fysiska kontakter för justering, vilket kan generera gnistor under drift. Kontaktkapaciteten är också begränsad, och deras relativt korta livslängd har hindrat utvecklingen av storkapacitetsmodeller. Tack vare kontinuerliga ansträngningar från teknisk personal har dock kontaktrelaterade problem till stor del lösats.

3. Underhåll av spänningsregulatorer vid högspänningsprov på elektrisk utrustning

Innan man utför underhåll på spänningsregulatorer som används vid högspänningsprov på elektrisk utrustning måste personalen ha en grundlig förståelse för den interna strukturen av regulatorn för att exakt lokalisera fel och förbättra underhållseffektiviteten. Den grundläggande strukturen av spänningsregulatorn visas i tabell 1.

3.2 Spänningssäkrings gasläckageproblem

Vid högspänningsprov på elektrisk utrustning orsakas gasläckage från spänningssäkringar vanligen av otillräcklig tätning av O-ring och anslutningsfogar. Det kan också bero på skador på det täta metallskiktet mellan justeringsbaset och justeringsstaven. Den specifika lösningen innebär att stänga av gascirkeln, demontera den huvudvärde-slutet av spänningssäkringen, och låta tekniker noggrant inspektera för att identifiera den exakta platsen och arten av felet. På grundval av praktisk erfarenhet implementeras sedan lämpliga förbättringar för att lösa gasläckage från tryckavlastningsporten under reglering vid högspänningsprov.

Under högspänningsprov är ett vanligt problem gasläckage som uppstår vid nollposition under justering. Detta beror främst på överdriven snävning av nolljusterings-skruven. För att minska detta bör positionen av nolljusterings-skruven korrekt justeras för att reducera sannolikheten för läckage vid nollposition.

Det bör noteras att operatörer måste undvika att stå direkt framför spänningssäkringen under justering för att minimera olycksriskerna.

4. Slutsats

I praktiska tillämpningar, när man genomför högspänningsprov på elektrisk utrustning, måste säkerheten för personal prioriteras. Att säkerställa säkerheten för både personal och utrustning är en grundläggande förutsättning för att utföra korrekt felsökning och underhåll av provkomponenter. Denna metodik effektiviserar utrustningens livslängd och minskar förekomsten av fel. Med den allmänna användningen av spänningssäkringar i högspänningsprov på elektrisk utrustning, kommer bekvämlighet in i invånarnas dagliga liv samt olika samhällsområden, vilket bidrar till harmoniskt samhällelig utveckling.