Energosistēmās transformatori kalpo kā galvenais aprīkojums enerģijas pārveidošanai un pārvadei, un to izolācijas veiktspēja tieši nosaka elektrotīkla darbības stabilitāti. Daļēja izlāde (PD) ir "agrīna brīdinājuma signāls" par transformatora izolācijas noārdīšanos{1}}šāda veida lokāla loka izlāde, kas neiekļūst izolācijā, pakāpeniski noārdīs izolācijas materiālu un galu galā var izraisīt nopietnus negadījumus, piemēram, izolācijas pārrāvumus un aprīkojuma darbības pārtraukumus.
Transformatoriem ar atšķirīgām izolācijas konstrukcijām ir būtiskas atšķirības ģenerēšanas mehānismā un galvenajiem daļējas izlādes inducējošiem faktoriem. Šajā rakstā galvenā uzmanība ir pievērsta eļļas-iegremdētajiem transformatoriem un sausajiem{2}}tipa transformatoriem (ko pārstāv epoksīdsveķu-liešanas tips), apvienojot nozares praksi un tehniskos principus, lai padziļināti analizētu daļējas izlādes galvenos cēloņus, sniedzot profesionālas atsauces aprīkojuma izvēlei, darbības un apkopes testēšanai.
I. Sausie{1}}tipa transformatori (epoksīdsveķu-liešanas tips): izolācijas defekti un procesa kontrole ir galvenie inducējošie faktori
Sauso-tipa transformatoru pamatā ir epoksīda sveķi un citi cietie izolācijas materiāli, un tos plaši izmanto augstceltnēs, datu centros un citos gadījumos, pateicoties to priekšrocībām, piemēram, ugunsizturībai, bez apkopes{2}}darbībai un mazam izmēram. To daļējās izlādes problēmas galvenokārt koncentrējas divās dimensijās: izolācijas materiāla defektos un liešanas/tinuma procesos.
Sauso -tipa transformatoru serdes izolācijas materiāli ir epoksīdsveķi, Nomex papīrs, izolācijas kartons utt. Ja materiāla ražošana vai izvēle ir nepareiza, to var viegli sajaukt ar burbuļiem, piemaisījumiem vai izveidot mikroplaisas:
- Burbuļi, kas izraisa elektriskā lauka koncentrāciju:Atlikušo burbuļu dielektriskā konstante cietos izolācijas materiālos ir daudz zemāka nekā pamata izolācijas materiāla dielektriskā konstante (piemēram, epoksīdsveķu dielektriskā konstante ir aptuveni 3,5, bet gaisa dielektriskā konstante ir tikai 1,0). Elektriskais lauks būs ļoti koncentrēts burbuļu iekšpusē. Kad elektriskā lauka stiprums pārsniedz materiāla pielaides slieksni, tiks aktivizēta daļēja izlāde. Ilgtermiņa izplūde pakāpeniski palielinās burbuļa tilpumu, radot izolācijas risku;
- Piemaisījumi, kas izraisa elektriskā lauka kropļojumus:Metāla gruveši, putekļi un citi piemaisījumi, kas sajaukti izolācijas materiālā, veidos "gala elektrodam" līdzīgu struktūru, izjaucot vienmērīgu elektriskā lauka sadalījumu un veidojot lokālu augstas lauka intensitātes laukumu piemaisījuma galā, izraisot korona izlādi;
- Mikroplaisu izolācijas briesmas:Ja materiāla sacietēšanas laikā spriedzes atbrīvošanās notiek nevienmērīgi vai transportēšanas un uzstādīšanas laikā tiek sastapta mehāniska ietekme, radīsies ar neapbruņotu aci neredzamas mikroplaisas. Elektriskā lauka koncentrācijas efekts plaisās arī izraisīs daļēju izlādi, un plaisas turpinās paplašināties līdz ar izlādi, paātrinot izolācijas novecošanos.
Procesa kontrole ir galvenais, lai novērstu daļēju izlādi sausā{0}}tipa transformatoros. Nevērīga jebkāda saite, piemēram, tīšana, ietīšana, liešana un konservēšana, var radīt slēptas briesmas:
- Slikta tinumu izolācija:Vaļīgs izolācijas iesaiņojums starp tinumu slāņiem un pagriezieniem, ar spraugām vai krokām. Šīs spraugas veidos lokālas zemas dielektriskās konstantes zonas, kļūstot par elektriskā lauka koncentrācijas "augsta-bīstamības zonām". tajā pašā laikā ietīšanas laikā radušās krokas novedīs pie nevienmērīga izolācijas biezuma, vēl vairāk pastiprinot elektriskā lauka kropļojumus;
- Defekti vadītāju apstrādē:Nenoņemtas atslāņošanās, asi stūri vai skrāpējumi uz vadītāja virsmas. Augsta sprieguma darbības apstākļos elektriskā lauka stiprums galos strauji palielināsies (saskaņā ar "korona izlādes" principu), tieši izraisot korona izlādi. Izlāde pakāpeniski noārdīs vadītāja izolācijas slāni, paplašinot defektu diapazonu;
- Nepietiekama sprieguma izlīdzināšanas apstrāde:Elektriskā lauka sadalījums transformatora tinuma galā ir dabiski nevienmērīgs. Ja nav uzstādīts sprieguma izlīdzināšanas gredzens vai sprieguma izlīdzināšanas plāksne vai sprieguma izlīdzināšanas konstrukcijas konstrukcija ir nepamatota, elektriskā lauka stiprums beigās pārsniegs izolācijas pielaides robežu, izraisot pārmērīgu daļēju izlādi. Tas ir arī izplatīts pamudinājums daļējai izlādei sausā-tipa transformatoru galā;
- Nepareizi liešanas un sacietēšanas procesi:Epoksīda sveķu{0}}liešanas transformatoru galvenie procesa defekti ir koncentrēti divās saitēs: "degazēšana" un "sacietēšana". Nepilnīgas degazēšanas rezultātā epoksīda maisījumā esošās gāzes nevarēs izvadīt, pēc sacietēšanas veidojot iekšējus burbuļus (tas ir biežas pārmērīgas daļējas izlādes cēlonis sausos-tipa transformatoros); savukārt pārāk augsta/zema cietēšanas temperatūra vai pārāk ilgs/īss cietēšanas laiks novedīs pie nepilnīgas izolācijas sacietēšanas (nereaģējuši epoksīda monomēri) vai sprieguma koncentrācijas, kas savukārt rada mikroplaisas un bojā izolācijas integritāti.
II. Eļļa-Iegremdētie transformatori: izolācijas eļļas stāvoklis un saskarnes defekti ir galvenie riska punkti
Eļļas -iegremdētie transformatori izmanto kombinētu izolācijas sistēmu, kas sastāv no izolācijas eļļas un cietās izolācijas (kartona, ar eļļu{1}}piesūcināts papīrs), un tie jau sen ir ieņēmuši galveno transformatoru tirgu energosistēmu jomā, pateicoties to priekšrocībām, piemēram, augstajai izolācijas izturībai un labajai siltuma izkliedei. To daļējas izlādes problēmas ir cieši saistītas ar izolācijas eļļas stāvokli un eļļas -papīra saskarnes īpašībām, un galvenie faktori, kas izraisa šādas trīs kategorijas:
Izolācijas eļļa kalpo ne tikai kā izolācijas vide, bet arī veic siltuma izkliedes funkciju. Tās tīrība un stāvoklis tieši ietekmē daļējas izlādes risku:
- Mitrums un pārmērīgs gāzes saturs:Ja eļļā iegremdētais transformators nav cieši noslēgts, gaisa mitrums iekļūs izolācijas eļļā, kas ievērojami samazinās eļļas pārrāvuma spriegumu; tajā pašā laikā, ja eļļā izšķīdušās gāzes (piemēram, skābeklis, ūdeņradis, metāns) netiek laikus izņemtas, eļļā veidosies sīki burbuļi. Šie burbuļi ir pakļauti izlādei elektriskā lauka iedarbībā, un izlādes radītā gāze vēl vairāk palielinās gāzes saturu eļļā, veidojot apburto loku;
- Piemaisījumu piesārņojums:Ja izolācijas eļļa tiek sajaukta ar metāla daļiņām, šķiedru piemaisījumiem utt. ražošanas, transportēšanas vai ekspluatācijas un apkopes laikā, tā veidos prototipu "vadošam kanālam" eļļā-piemaisījumi adsorbēs lādiņus, virzīsies virzienā uz elektriskā lauka iedarbību, uzkrājas saskarnē starp eļļu un cieto izolāciju un izraisīs daļēju izlādi;
- Novecošanās un eļļas kvalitātes pasliktināšanās:Pēc ilgstošas -darbības izolācijas eļļa tiks pakļauta oksidācijas reakcijai augstas temperatūras un elektriskā lauka iedarbībā, veidojot novecojošus produktus, piemēram, skābes, koloīdus un dūņas. Šīs vielas samazinās eļļas izolācijas veiktspēju un tajā pašā laikā ķīmiski reaģēs ar cietiem izolācijas materiāliem, sabojājot eļļas -papīra saskarnes izolācijas integritāti un nodrošinot apstākļus daļējai izlādei.
Eļļas{0}}iegremdēto transformatoru izolācijas sistēma sastāv no "izolācijas eļļas + cieta kartona", un saskarnes stāvoklis starp abiem ir galvenā jutīgā zona daļējai izlādei:
- Interfeisa burbuļi un spraugas:Ja degazēšana ir nepilnīga transformatora eļļas iepildīšanas laikā vai izolācijas eļļa karsējot izplešas un darbības laikā atdzesējot saraujas, eļļas un kartona saskarnē veidosies sīkas spraugas vai burbuļi. Elektriskā lauka koncentrācijas efekts šajās zonās, visticamāk, izraisīs daļēju izlādi;
- Kartona mitrums un novecošana:Kā ciets izolācijas materiāls, ja kartons absorbē mitrumu (piemēram, lietus ūdens infiltrāciju blīvējuma bojājuma dēļ), tā izolācijas veiktspēja ievērojami samazināsies. Tajā pašā laikā mitrums veicinās kartona novecošanos un noārdīšanos, radot mikroplaisas un šķiedru gružus. Šie defekti izraisīs izlādi saskarnē, un izlāde paātrinās kartona karbonizāciju, veidojot vadošu kanālu.
Papildus problēmām ar izolācijas eļļu un saskarni, nepareiza konstrukcijas projektēšana un procesi var izraisīt arī daļēju izlādi eļļā iegremdētajos transformatoros:
- Vaļīga tinuma fiksācija:Ja tinums ir brīvi saistīts, elektromagnētiskā vibrācija transformatora darbības laikā izraisīs tinumu nobīdi, kā rezultātā izolācijā starp slāņiem un pagriezieniem izveidosies spraugas, kā arī izraisīs elektriskā lauka koncentrāciju;
- Metāla komponentu izvirzītie uzgaļi:Ja transformatora iekšpusē ir asi stūri, urbumi uz metāla kronšteiniem, vadiem un citām detaļām vai to novietojums uzstādīšanas laikā ir nobīdīts, zem augsta sprieguma tiks veidotas lokālas augstas lauka intensitātes zonas, kas izraisa koronaizlādi;
- Slikts tvertnes blīvējums:Tvertnes blīvējuma kļūme ne tikai novedīs pie mitruma un piemaisījumu iekļūšanas, bet arī ļaus gaisam iekļūt tvertnē, veidojot burbuļu slāni uz eļļas virsmas. Šie burbuļi ir svarīgi daļējas izlādes avoti.
III. Galvenās atšķirības un novēršana Daļējas izlādes kodols starp diviem transformatoru veidiem
| Salīdzināšanas dimensija | Sausie{0}}tipa transformatori (epoksīdsveķu-liešanas tips) | Eļļas{0}}iegremdētie transformatori |
| Serdes izolācijas vide | Cieta izolācija, piemēram, epoksīdsveķi, Nomex papīrs | Izolācijas eļļa + eļļas{1}}papīra kompozītu izolācija |
| Galvenie izlādi izraisošie faktori | Iekšējie burbuļi materiālos, procesa defekti (liešana/tinums) | Izolācijas eļļas nolietošanās, eļļas{0}}papīra saskarnes defekti |
| Jutīgās zonas | Aptinumu gali, lējuma korpusa iekšpusē, vadītāju uzgaļi | Eļļas-papīra saskarne, burbuļi eļļā, gaisa sprauga tvertnes augšpusē |
| Profilakses kodols | Materiāla tīrības kontrole, rafinēti procesi (degazēšana/cietēšana/ietīšana), sprieguma izlīdzināšanas struktūras optimizācija | Izolācijas eļļas attīrīšana (degazēšana/dehidratācija/piemaisījumu noņemšana), blīvējuma aizsardzība, saskarnes stāvokļa uzraudzība |
IV. Nozares ieskats: agrīna atklāšana un ekspluatācijas un apkopes ieteikumi daļējai izlādei
Daļējas izlādes risks slēpjas tās "slēpšanā"-sākotnējā izlādes intensitāte ir zema, bez acīmredzamām ārējām īpašībām, taču ilgstoša uzkrāšanās- novedīs pie neatgriezeniskas izolācijas degradācijas. Tāpēc gan eļļas-iegremdētajiem, gan sausajiem-tipa transformatoriem ir jāpievērš uzmanība agrīnai atklāšanai un darbības un apkopes kontrolei:
- Regulāra pārbaude: izmantojiet tiešsaistes daļējas izlādes uzraudzības sistēmas (piemēram, ultraskaņas testēšanu, ultra{0}}augstas frekvences testēšanu), lai reāllaikā uztvertu izlādes signālus un precīzi noteiktu defektu vietas;
- Materiālu un procesu kontrole: Izvēloties produktus, piešķiriet prioritāti ražotājiem ar pilnīgu kvalifikāciju un nobriedušiem procesiem, koncentrējoties uz izolācijas materiāla tīrību un procesa pārbaudes ziņojumiem;
- Darbības un apkopes aizsardzība: eļļas{0}}iegremdētajiem transformatoriem regulāri pārbaudiet tādus indikatorus kā mitrums, gāzes saturs un izolācijas eļļas dielektriskie zudumi, kā arī savlaicīgi veiciet filtrēšanu un attīrīšanu. sauso-tipa transformatoriem izvairieties no mehāniskas ietekmes, regulāri notīriet virsmas putekļus un nepieļaujiet izolācijas virsmas šļūdei;
- Vides kontrole: izvairieties no transformatoru ekspluatācijas vidē ar augstu mitruma līmeni, pārmērīgi daudz putekļu un kodīgām gāzēm. Sausā-tipa transformatoriem ir jānodrošina laba ventilācija un siltuma izkliede, lai novērstu izolācijas pārkaršanu un novecošanu.
Secinājums: Daļēja izlāde ir transformatora izolācijas sistēmas "neredzama slepkava", un tās cēloņi ir cieši saistīti ar iekārtas veidu, izolācijas struktūru un procesa līmeni. Eļļas -iegremdēto un sauso -tipa transformatoru daļējas izlādes raksturlielumu apgūšana un zinātnisku produktu atlase, rafinēta procesa kontrole un regulāra pārbaude var samazināt izlādes risku no avota un nodrošināt drošu un stabilu energosistēmas darbību.
