Als essentieel onderdeel van het wisselstroomtransmissie- en -transformatiesysteem van de energie-industrie, draagt de olie-papiercondensatortransformator de zware verantwoordelijkheid voor het transport van elektrische energie. In het middenspanningsbereik van 60-110 kV speelt dit type transformator een cruciale rol. De basisstructuur is oliegeïmpregneerd, wat betekent dat de wikkeling en de kern van de transformator zijn afgesloten in een ijzeren olietank, waarin de isolatieolie van de transformator wordt geïnjecteerd. De verbinding tussen de transformatorbehuizing en de externe transmissie- en transformatieleiding is afhankelijk van de olie-papiercondensatordoorvoer die op het deksel van de behuizing is gemonteerd. Deze doorvoer heeft niet alleen de taak om stroom te transporteren, maar is ook een essentieel onderdeel voor de veilige werking van het systeem.
Een doorvoerbus, als stroomvoerend onderdeel, moet de gespecificeerde elektrische sterkte en voldoende mechanische sterkte hebben. Het bovenste deel staat in contact met de buitenlucht of de kabeluitgang, het middelste deel is stevig bevestigd aan het meetinstrument of de flens van de behuizing, en het onderste deel is ondergedompeld in de olie in de olietank. Het is belangrijk op te merken dat er een bepaalde isolatieafstand moet worden aangehouden tussen het onder spanning staande deel van de onderste doorvoerbus en het geaarde deel, zoals de tankwand, flens en kernklem. Deze afstand wordt bepaald aan de hand van de testspanning van de transformator en neemt toe naarmate het spanningsniveau stijgt. Daarnaast is de grootte van de isolatieafstand nauw verbonden met de structuur van het onder spanning staande deel van de doorvoerbus en de vorm van het geaarde deel. Vooral bij spanningsniveaus boven de 60 kV is het onderste uiteinde van de doorvoerbus meestal voorzien van een afrondingskogel, terwijl de vorm van het geaarde deel verschillende vormen kan omvatten, zoals scherpe hoeken, bogen of vlakken.
De afdichtring aan de bovenkant van de transformatordoorvoer is meestal bovenop de isolatordoorvoer gemonteerd en heeft de vorm van een ringvormige stalen ring. Wat is de belangrijkste functie van dit onderdeel?
Omdat de spanningsverdeling van een isolator vaak ongelijkmatig is wanneer deze door bliksem wordt getroffen, concentreert het grootste deel van de spanningsval zich op een zeer korte afstand nabij het getroffen uiteinde. Dit betekent dat de isolatiesterkte van dit gebied zeer hoog moet zijn, anders zal deze ongelijkmatige spanningsverdeling, zodra er een lokale doorslag optreedt, het volgende deel van de isolator verder beïnvloeden. De situatie wordt ernstiger naarmate de doorslaglengte van de isolator toeneemt. Het verhogen van de isolatiesterkte leidt echter tot een aanzienlijke kostenstijging. Om dit probleem op te lossen, kan een spanningsvereffeningsring worden aangebracht op de kop van de isolator (dat wil zeggen het deel dat door bliksem wordt getroffen). De spanningsvereffeningsring gebruikt zijn inductieve werking om de capacitieve stroom naar aarde te balanceren, zodat de bliksemoverspanning relatief gelijkmatig kan worden verdeeld. Op deze manier kan de volledige lengte van de isolator beter worden benut om de impact van bliksem te weerstaan, waardoor de elektrische veldverdeling verbetert en overmatige veldsterkte op individuele delen of punten wordt voorkomen.
Hoe optimaliseer je de spanningsvereffeningskogel onderin de transformatordoorvoer en het synergetische effect van de stijgbuis?
Als hoeksteen van het elektriciteitsnet speelt de transformatordoorvoer een cruciale rol als brug tussen de stroomvoorziening en de transformator. In elke schakel van de stroomtransmissie heeft de stabiliteit van de doorvoer direct invloed op de veiligheid van de transformator en zelfs het gehele elektriciteitsnet. In een hoogspanningsomgeving is isolatiefalen van de transformator het meest voorkomende verborgen gevaar, waardoor het bijzonder urgent is om het isolatieprobleem binnen de doorvoer grondig te analyseren. Momenteel richt onderzoek naar de isolatie van de doorvoer zich voornamelijk op de eigen spanningsweerstand, maar zelden op de combinatie met de transformator zelf. De doorvoer wordt echter uiteindelijk op de transformator gemonteerd en de werkelijke bedrijfsomstandigheden verschillen aanzienlijk van die bij testen op zichzelf. Daarom is het noodzakelijk om de doorvoer te combineren met de stijgbuis van de transformator om gezamenlijk de elektrische veldverdeling binnen de doorvoer te onderzoeken, met als doel de betrouwbaarheid van de isolatie te verbeteren en een lichtgewicht ontwerp van de stijgbuis te realiseren.
Gebaseerd op de doorslagtheorie van transformatorolie, is in diverse literatuur de elektrische veldverdeling rond de spanningsvereffeningskogel aan het uiteinde van de doorvoerbus uitgebreid onderzocht. Deze studie introduceert niet alleen de belangrijkste theorie in het ontwerp van transformatorisolatie, de olievolumetheorie, in detail, maar stelt ook een berekeningsmethode voor de toelaatbare veldsterkte in de interne isolatie van transformatoren voor. Met de hoogspanningsdoorvoerbus en de riserzitting van de State Grid 220kV-transformator als onderzoeksobject, maakt dit artikel gebruik van twee simulatietechnieken voor elektrische velden, namelijk de oppervlakteladingsmethode en de eindige-elementenmethode, om een gedetailleerde analyse uit te voeren. Op basis van een nauwkeurige berekening van de oppervlakteveldsterkte van de verdeelkogel, richt het artikel zich op de factoren die de veldsterkte beïnvloeden, met name de afronding van de verdeelkogel en de dikte van de oppervlakte-isolatielaag. Tegelijkertijd wordt, rekening houdend met de praktische haalbaarheid van de fabricage, een optimalisatieschema voor de afronding en de dikte van de isolatielaag voorgesteld. Daarnaast onderzoekt deze studie ook het miniaturisatieontwerp van de diameter van de riserzitting. De eindige-elementenmethode wordt gebruikt om de verandering van het elektrische veld op het oppervlak van de spanningsvereffeningskogel na het verkleinen van de diameter van de stijgbuiszitting gedetailleerd te berekenen. De toelaatbare veldsterkte wordt bepaald in combinatie met de olievolumetheorie om een voldoende veiligheidsmarge te garanderen. Ten slotte wordt het optimalisatieschema toegepast op een daadwerkelijke 220 kV transformatordoorvoer en worden isolatietests uitgevoerd, zowel afzonderlijk als volledig gemonteerd in de transformator. Alle tests zijn succesvol verlopen, waarmee de effectiviteit van het optimalisatieschema wordt bevestigd. Deze oplossing begint met het afschuinen van de spanningsvereffeningskogel en de oppervlakte-isolatiecoating, waardoor de diameter van de stijgbuiszitting effectief wordt verkleind. Dit bespaart niet alleen productiekosten, maar biedt ook een nuttige referentie en richtlijn voor de selectie van de juiste afmetingen van de stijgbuiszitting voor de betreffende spanningsvereffeningsdoorvoer in de toekomst. Voor isolatietests voor hoogspanningsinstallaties, hoogspanningsvereffeningsringen en isolatieweerstandstests kunt u contact opnemen met Shanghai DEMIKS Power Technology Co., Ltd. E-mailadres: contact@demikspower.com
Complete testonderdelen voor hoogspanningsdoorvoeren
(Ingedeeld in fabriekstesten, overdrachtstesten en preventieve testen, inclusief kernonderdelen zoals spanningsbestendigheidstesten met kalibratiering en partiële ontladingsmetingen)
Toepasselijke producten: Oliegekoelde transformatordoorvoeren , GIS-doorvoeren, wanddoorvoeren, instrumenttransformatordoorvoeren (35 kV/110 kV/220 kV/500 kV) Toepasselijke normen: GB/T 4109, DL/T 596, DL/T 1476
 |
 |
 |
Algemene visuele inspectie en basistests (voorvereiste voor alle tests)
Visuele, dimensionale en nivelleerringinspectie: Controleer de porseleinen isolator van de bus op scheuren, beschadigingen en olielekkage; controleer of de flensafdichting intact is; zorg ervoor dat de nivelleerring concentrisch, braamvrij en correct gemonteerd is om het risico op corona-ontlading bij scherpe randen te elimineren.
Test van isolatieolie (uitsluitend voor in olie ondergedompelde doorvoeringen) De tests omvatten diëlektrisch verlies van isolatieolie, doorslagspanning, vochtgehalte en chromatografische analyse.
Isolatieweerstandstest (Megoh-meter test): Gebruik een 2500V / 5000V megoh-meter.
- Meting van diëlektrisch verlies en capaciteit (verplichte kerntest met de hoogste gevoeligheid voor defectidentificatie)
Testobjecten: Hoofdisolatie van de doorvoer, eindschermisolatie. Items: Diëlektrische verliesfactor tanδ van de hoofdisolatie + capaciteit Cₓ
III. Test op netfrequentie-spanningsbestendigheid (integrale isolatiebestendigheidstest uitgerust met gradering, het eerder genoemde onderdeel)
Kortdurende netfrequentie-weerstandstest (1-minuut weerstandstest)
Sluit de hoogspanningsaansluiting van de testtransformator aan op de afstelring aan de bovenkant van de doorvoerbus; aard de flens en het eindscherm op een betrouwbare manier. Spanningsverhogingsprocedure: Verhoog de spanning met een constante snelheid; verlaag de verhogingssnelheid nadat 75% van de testspanning is bereikt; houd de nominale doorslagspanning gedurende 60 seconden aan. Acceptatiecriteria: Geen doorslag, geen oppervlakteontlading, geen duidelijk abnormaal geluid en geen plotselinge stijging van de lekstroom.
Test op doorslagbestendigheid tegen droge en natte vlam (fabriekstest)
Simuleer regenachtige en vervuilde bedrijfsomstandigheden om de kruipstroomprestaties van de buitenste isolatie van de doorvoerbus te controleren. Verplicht voor doorvoerbussen in buitenmuren en transformatordoorvoeren.
2. Partiële ontladingstest (PD-test) (verplichte hoogspanningstest voor doorvoeringen van 110 kV en hoger)
Meting van partiële ontladingen bij netfrequentie (met geïnstalleerde nivelleerring)
Breng voorspanning en meetspanning aan en bewaak continu de partiële ontlading in pC gedurende de test. Bedradingsmethode: Sluit de hoogspanning aan op de doorvoergeleider en de afstelring; de partiële ontladingsdetector ontvangt signalen van het eindscherm. Acceptatiecriteria: 110 kV: ≤ 10 pC; 220 kV: ≤ 5 pC; 500 kV: ≤ 3 pC. Functies: Detecteert interne luchtbellen, delaminatie van de isolatie, metaalbramen en ontladingen door elektrische veldvervorming veroorzaakt door excentrische montage van de afstelring.
3. Bliksemstootbestendigheidstest (Typekeuring / Fabriekstest)
Voer een volledige golfimpuls (1.2/50 μs) en een afgesneden golfimpuls uit om te controleren of de doorvoerbus bestand is tegen bliksemoverspanning. Verplicht voor hoogspanningsinstallaties.
Gelijkspanningsbestendigheidstest / lekstroommeting (gebruikelijk bij traditionele olie-papierdoorvoeren en kabeldoorvoeren)
Sluit de hoogspanningsgelijkstroomgenerator aan op de afstelring aan de bovenkant van de doorvoerbus; verhoog de spanning stapsgewijs en registreer de lekstroom bij elke stap. Vergelijk de verschillen in lekstroom tussen de drie fasen bij identieke spanning. Een faseverschil van meer dan 50% duidt op gedempte of verslechterde isolatie. Opmerking: Een test met netfrequentie heeft de voorkeur voor nieuwe epoxy- en composietdoorvoeren; de gelijkstroomtest wordt alleen gebruikt als aanvullende diagnosemethode.
