Застосування регуляторів напруги при високовольтних випробуваннях електричного обладнання

Напруга є важливим критерієм при тестуванні якості електроенергії. Якість напруги визначає, чи може електроенергетична система працювати безпечно, і має значний вплив на стабільність всієї системи електромережі. На даний момент регулятори напруги є досить поширеним електричним обладнанням у електроенергетичних системах, здатним розумно та науково контролювати весь процес високонапігних випробувань електричного обладнання, таким чином постійно покращуючи можливість проведення таких випробувань.

1. Вимоги до використання регуляторів напруги під час високонапігних випробувань електричного обладнання

Зазвичай, перед початком високонапігних випробувань електричного обладнання, повинен бути вибраний регулятор напруги, встановлений на вході трансформатора, щоб забезпечити, що його характеристики відповідають вимогам випробувань. Це гарантує, що результати вимірювань трансформатора задовольняють стандартні критерії випробувань, а саме, що вихід залишається стабільним, неперервним та змінюється рівномірно, що дозволяє ефективну регулювання напруги. Використання регуляторів напруги під час високонапігних випробувань електричного обладнання включає наступні вимоги:

• Забезпечити стабільний та якісний вихід напруги; наприклад, форма вихідної напруги регулятора повинна наближатися до синусоїди, а мінімальна вихідна напруга повинна бути максимально близькою до нуля.

• Регулятор напруги повинен мати високоякісні характеристики регулювання, з низьким імпедансом регулювання, простими та безпечними методами налаштування, щоб сприяти гладкому проведенню високонапігних випробувань електричного обладнання.

• Мінімізувати шум, що виникає під час роботи регулятора напруги, та підкреслити енергоефективність та екологічну безпечність під час випробувань.

• Забезпечити, щоб основні параметри регулятора напруги, включаючи вихідну напругу, частоту, кількість фаз та коливання вихідної потужності, відповідали вимогам високонапігних випробувань електричного обладнання. Конкретно, точність регулятора напруги виражається як:

tgδ: ±(1% D + 0.0004)

Cx: ±(1% C + 1 пФ)

Менша помилка свідчить про кращу точність приладу. Під час перевірки різниця між показанням та стандартним значенням повинна бути менше вказаної точності.

2. Застосування регуляторів напруги під час високонапігних випробувань електричного обладнання

Три типи регуляторів напруги зазвичай використовуються під час високонапігних випробувань електричного обладнання: контактні регулятори, індукційні регулятори та регулятори з рухомою катушкою. Ці три типи суттєво відрізняються за будовою та принципом роботи, і кожен має власні сценарії застосування та характеристики використання. 

Під час високонапігних випробувань регулятори напруги зазвичай допомагають асинхронним двигунам та механізмам у перетворенні енергії та є електричними пристроями, що тісно пов'язані з трансформаторами. У високонапігних випробуваннях двигун повинен відповідати вимогам максимального завантаження регулятора напруги до 12 000 кВт. Крім того, для зменшення електромагнітного шуму, механічна міцність регулятора повинна бути посиблена за допомогою використання конструкції з монолітного чавуну.

2.1 Використання регуляторів напруги з рухомою катушкою
Електромагнітний принцип та внутрішня конструкція регуляторів напруги з рухомою катушкою подібні до трансформаторів. Вони досягають ефективного регулювання вихідної напруги, вертикально переміщуючи короткозамкнену обмотку вздовж середнього плеча сердечника, що змінює розподіл напруги та імпедансу між двома обмотками головного контуру. Оскільки регулювання не залежить від контактів, вихідна напруга з регулятора з рухомою катушкою є відносно гладкою та рівномірною, що робить його легким та зручним для використання в загальних високонапігних випробуваннях електричного обладнання. 

Крім того, його великий протекання реактивний опір дозволяє витримувати значні стриби струму. Однак, через свої конструктивні та експлуатаційні характеристики, регулятор з рухомою катушкою має відносно високий опір короткого замикання. Тому він непридатний для проектів високонапігних випробувань, що вимагають низький опір джерела, такі як високонапігні випробування забруднення. По порівнянню з індукційними регуляторами, форма вихідної напруги регуляторів з рухомою катушкою більш схильна до деформації. 

Крім того, після довготривалого використання, зношення та розслаблення компонентів передачі та рухомої катушки можуть збільшити шум та вібрацію, що може призвести до пошкодження. Алгоритми потоку енергії можуть бути використані для розрахунку складових втрат напруги в електроенергетичних системах. Конкретно, це включає використання зв'язку між напругами вузлів, активною потужністю та величиною напруги вузлів для розкладу рівнянь P-Q, зменшення коефіцієнтної матриці з 2N×2N до N×N, де N — кількість вузлів системи.

2.2 Використання індукційних регуляторів напруги
Електромагнітний принцип та конструкція індукційних регуляторів напруги подібні до обмоткових асинхронних двигунів, а механізм перетворення енергії нагадує трансформатор. За допомогою регулювання кутового зміщення ротора, вони змінюють величину та фазу викликаної електродвижущої сили в обмотках статора або ротора, досягаючи безконтактного регулювання напруги. 

По порівнянню з регуляторами з рухомою катушкою, індукційні регулятори мають кращі загальні технічні та економічні показники та нижчий імпеданс, особливо коли вихідна напруга знаходиться в діапазоні 50%–100%, де імпеданс значно нижчий. Однак, через конструктивні та експлуатаційні обмеження, одnofazovi indukčni reguliatory maju vysoké výrobní náklady, zejména pro velkokapacitní jednotky. Když excentricita rotoru jednofázové jednotky dosáhne určitého práhového hodnoty, mohou během provozu vznikat problémy s hlukem a vibrací, což omezuje jejich výstupní kapacitu. Proto se dnes velkokapacitní jednofázové indukční regulátory téměř nevyrábějí. Nicméně, vylepšené verze indukčních regulátorů jsou efektivně používány v vysokonapěťových zkouškách s nižšími požadavky.

2.3 Використання контактних регуляторів напруги
Контактні регулятори напруги є автотрансформаторами, здатними забезпечувати безперервний вихідний струм. Вони генерують вихідні хвилеві форми напруги з відмінними синусоїдальними характеристиками, нижня межа вихідної напруги становить 0 В, а їх регулювання має лінійні, безперервні та плавні характеристики. Крім того, їхню короткозамкнуту імпеданс можна зменшити до мінімуму, а також вони мають майже однаковий фазовий кут між вхідною та вихідною напругами та низький рівень шуму під час роботи, що робить їх ідеальними для високонапругових тестів електрообладнання. Залежно від конфігурації серцевини, контактні регулятори поділяються на колонкові та тороподібні типи.

Традиційно, для маломістких високонапругових тестів переважно використовувалися тороподібні контактні регулятори через їхню невисоку вартість та відмінні характеристики. Найбільш помітним недоліком контактних регуляторів є їхня залежність від фізичних контактів для регулювання, що може призводити до виникнення іскр під час роботи. Імкність контактів також обмежена, а їхній відносно короткий термін служби заважав розвитку великомісткових моделей. Однак завдяки постійним зусиллям технічного персоналу, питання, пов'язані з контактами, були в основному вирішені.

3. Обслуговування регуляторів напруги під час високонапругових тестів електрообладнання

Перед проведенням обслуговування регуляторів напруги, використовуваних для високонапругових тестів електрообладнання, персонал повинен докладно зрозуміти внутрішню структуру регулятора, щоб точно визначити дефекти та покращити ефективність обслуговування. Базова структура регулятора напруги представлена у таблиці 1.

3.2 Проблеми з витоком газу в регуляторі напруги

Під час високовольтних випробувань електрообладнання виток газу з регулятора напруги зазвичай викликається недостатнім ущільненням O-поділок та з'єднувальних сполук. Це також може бути результатом пошкодження ущільнюючого металу між налаштовувальною позою та налаштовувальним валом. Конкретне рішення полягає у вимкненні газового контуру, розбиранні головного клапану регулятора напруги, і детальному огляду техніками для визначення точного місця та характеру дефекту. На основі практичного досвіду проводяться відповідні поліпшення, щоб усунути виток газу з порту зниження тиску під час налаштування в ході високовольтних випробувань.

Під час високовольтних випробувань часто виникає проблема витоку газу в нульовому положенні при налаштуванні. Це в основному пов'язано з надмірним затягуванням винта нульового налаштування. Для зменшення ймовірності витоку в нульовому положенні потрібно правильно налаштувати положення винта нульового налаштування.

Варто звернути увагу, що оператори повинні уникати стояння безпосередньо перед регулятором напруги під час налаштування, щоб зменшити ризик аварій.

4. Висновки

У практичних застосуваннях, під час проведення високовольтних випробувань електрообладнання, пріоритет має безпека персоналу. Забезпечення безпеки як персоналу, так і обладнання є фундаментальною передумовою для правильного виявлення та усунення несправностей компонентів випробувань. Такий підхід ефективно продовжує строк служби обладнання та зменшує кількість відмов. З широким застосуванням регуляторів напруги в високовольтних випробуваннях електрообладнання, зручність приноситься до повсякденного життя громадян та різних аспектів суспільства, що сприяє гармонійному соціальному розвитку.