В качестве ключевого оборудования в системе передачи и преобразования переменного тока в электроэнергетике, маслобумажный конденсаторный трансформатор несет на себе огромную ответственность за передачу электроэнергии. В диапазоне средних напряжений 60-110 кВ этот тип трансформатора играет жизненно важную роль. Его основная конструкция — маслопогружная, то есть обмотка и сердечник трансформатора герметично заключены в железный масляный бак, а изоляционное масло трансформатора закачивается в этот бак. Соединение между корпусом трансформатора и внешней линией электропередачи и преобразования осуществляется с помощью маслобумажного конденсаторного вводного устройства, установленного на крышке корпуса. Это вводное устройство не только выполняет функцию передачи тока, но и является ключевым компонентом, обеспечивающим безопасную работу системы.
Втулка, как токопроводящее выходное устройство, должна обладать заданной электрической прочностью и достаточной механической прочностью. Ее верхняя часть контактирует с внешним воздушным или кабельным выходным устройством, средняя часть прочно крепится к измерительному прибору или фланцу крышки корпуса, а нижняя часть погружена во внутреннее масло масляного бака. Важно отметить, что между токоведущей частью нижней втулки и заземленной частью, такой как стенка бака, фланец и зажим сердечника, должно соблюдаться определенное изоляционное расстояние. Это расстояние устанавливается в соответствии с испытательным напряжением трансформатора и увеличивается с повышением уровня напряжения. Кроме того, размер изоляционного расстояния также тесно связан с конструкцией токоведущей части втулки и формой заземленной части. Особенно для уровней напряжения выше 60 кВ нижний конец втулки обычно оснащается градуировочным шариком с закругленными краями, в то время как форма заземленной части может включать различные формы, такие как острые углы, дуги или плоскости.
Уплотнительное кольцо в верхней части трансформаторного проходного изолятора обычно устанавливается на верхней части изолятора и представляет собой кольцевое стальное кольцо. Какова основная роль этого устройства?
Поскольку распределение напряжения в изоляторе при ударе молнии часто бывает неравномерным, большая часть падения напряжения концентрируется на очень коротком участке вблизи конца, пораженного молнией. Это означает, что прочность изоляции в этой области должна быть очень высокой, иначе при локальном пробое это неравномерное распределение напряжения повлияет на следующий участок изолятора. Ситуация будет усугубляться с увеличением длины пробоя изолятора. Однако увеличение прочности изоляции приведет к значительному увеличению стоимости. Для решения этой проблемы на головной части изолятора (т.е. в той части, которая поражена молнией) можно установить кольцо выравнивания напряжения. Кольцо выравнивания напряжения использует свой индуктивный эффект для балансировки емкостного тока относительно земли, так что перенапряжение от молнии может распределяться относительно равномерно. Таким образом, вся длина изолятора может быть более эффективно использована для сопротивления удару молнии, что улучшает распределение электрического поля и предотвращает чрезмерную напряженность поля в отдельных частях или точках.
Как оптимизировать шарик выравнивания напряжения в нижней части трансформаторного вводного элемента и синергетический эффект стояка?
Являясь краеугольным камнем энергосистемы, трансформаторный ввод играет жизненно важную роль, соединяя источник энергии и трансформатор. На каждом звене передачи электроэнергии стабильность ввода напрямую влияет на безопасность трансформатора и даже всей энергосистемы. В условиях высокого напряжения наиболее распространенной скрытой опасностью становится повреждение изоляции трансформатора, поэтому особенно актуально глубокое изучение проблемы изоляции внутри ввода. В настоящее время исследования изоляции вводов сосредоточены на их собственном сопротивлении напряжению, но редко рассматриваются в сочетании с самим трансформатором. Однако ввод в конечном итоге устанавливается на трансформатор, и его реальная рабочая среда сильно отличается от условий испытаний в одиночку. Поэтому необходимо объединить ввод с стояком трансформатора для совместного изучения распределения электрического поля внутри ввода, чтобы повысить надежность его изоляции и реализовать облегченную конструкцию стояка.
На основе теории пробоя трансформаторного масла в ряде работ подробно исследованы характеристики распределения электрического поля вокруг выравнивающего шарика на конце проходного изолятора. В данном исследовании не только подробно рассматривается ключевая теория проектирования изоляции трансформаторов – теория объема масла, – но и предлагается метод расчета допустимой напряженности поля при проектировании внутренней изоляции трансформатора. В качестве объекта исследования выбраны выравнивающий шарик высоковольтного проходного изолятора и опорная пластина стояка трансформатора 220 кВ Государственной энергосистемы. Для проведения детального анализа используются две технологии моделирования электрического поля: метод поверхностного заряда и метод конечных элементов. На основе точного расчета напряженности поверхностного поля выравнивающего шарика, основное внимание уделяется факторам, влияющим на напряженность поля, особенно форме выравнивающего шарика и толщине поверхностного изоляционного покрытия. Одновременно, с учетом технологичности фактического производства, предлагается схема оптимизации формы выравнивающего шарика и толщины изоляционного покрытия. Кроме того, в данном исследовании рассматривается миниатюризация диаметра опорной пластины стояка. Метод конечных элементов используется для детального расчета изменения электрического поля на поверхности выравнивающего шарика после уменьшения диаметра опорного элемента стояка, а допустимая напряженность поля определяется в сочетании с теорией объема масла для обеспечения достаточного запаса прочности. Наконец, схема оптимизации применяется к реальному трансформаторному вводу на 220 кВ, и отдельно проводятся испытания изоляции в собранном виде на трансформаторе, все из которых проходят успешно, что подтверждает эффективность схемы оптимизации. Это решение начинается со снятия фаски с выравнивающего шарика напряжения и нанесения изоляционного покрытия на поверхность, что эффективно уменьшает диаметр опорного элемента стояка, не только экономя производственные затраты, но и предоставляя полезную информацию и руководство для выбора размера опорного элемента стояка соответствующего трансформаторного ввода напряжения в будущем. По вопросам испытаний высоковольтной силовой изоляции, высоковольтных выравнивающих колец напряжения и испытаний изоляции на выдерживаемое напряжение обращайтесь в компанию Shanghai DEMIKS Power Technology Co., Ltd. Контактный адрес электронной почты: contact@demikspower.com
Полный комплект материалов для высоковольтных испытаний высоковольтных изоляторов.
(Классифицировано на заводские испытания, испытания при передаче и профилактические испытания, включая основные элементы) испытание на выдерживание напряжения (с калибровочным кольцом и измерением частичных разрядов)
Применимые продукты: Масляный трансформатор Вводные изоляторы, изоляторы для КРУЭ, сквозные изоляторы, изоляторы для измерительных трансформаторов (35 кВ/110 кВ/220 кВ/500 кВ). Применимые стандарты: GB/T 4109, DL/T 596, DL/T 1476.
 |
 |
 |
Общий визуальный осмотр и базовые предварительные тесты (обязательное условие для прохождения всех тестов)
Визуальный, размерный и контрольный осмотр узла уплотнительного кольца: проверьте фарфоровый изолятор втулки на наличие трещин, повреждений и утечек масла; убедитесь в целостности уплотнения фланца; убедитесь, что уплотнительное кольцо концентрично, не имеет заусенцев и правильно установлено, чтобы исключить риск коронного разряда на острых краях.
Испытание изоляционного масла (исключительно для масляных изоляторов) включает в себя определение диэлектрических потерь изоляционного масла, напряжения пробоя, содержания влаги и хроматографический анализ.
Проверка сопротивления изоляции (измерение мегомметром): используется мегомметр на 2500 В / 5000 В.
- Измерение диэлектрических потерь и емкости (обязательный тест сердечника с высочайшей чувствительностью для выявления дефектов)
Испытуемые объекты: основная изоляция втулки, изоляция торцевого экрана. Элементы: коэффициент диэлектрических потерь tanδ основной изоляции + емкость Cₓ.
III. Испытание на выдерживание напряжения на частоте сети (комплексное испытание изоляции с использованием оценочного кольца, как указано ранее)
Кратковременное испытание на устойчивость к воздействию частоты питания (1-минутное испытание)
Подключите высоковольтный вывод испытательный трансформатор к выравнивающему кольцу в верхней части втулки; надежно заземлите фланец и торцевой экран. Процедура повышения напряжения: повышайте напряжение с равномерной скоростью; замедлите скорость повышения после достижения 75% от испытательного напряжения; удерживайте номинальное выдерживаемое напряжение в течение 60 секунд. Критерии приемки: отсутствие пробоя, поверхностного пробоя, явных аномальных шумов и внезапных скачков тока утечки.
Испытание на устойчивость к сухому и влажному пробою (заводское типовое испытание)
Имитация дождливых и загрязненных условий эксплуатации для проверки характеристик утечки внешней изоляции изолятора. Обязательно для наружных проходных изоляторов и трансформаторных изоляторов.
2. Частичная разрядка Испытание на частичные разряды (обязательное испытание на высокое напряжение для изоляторов 110 кВ и выше)
Измерение частичных разрядов на частоте мощности (с установленным градуировочным кольцом)
Приложите предварительное напряжение и измерительное напряжение, и непрерывно контролируйте величину частичного разряда в пикоксанах на протяжении всего испытания. Способ подключения: Подключите высокое напряжение к токопроводящему стержню изолятора и выравнивающему кольцу; детектор частичного разряда Получает сигналы с торцевого экрана. Критерии приемки: 110 кВ: ≤10 пКл; 220 кВ: ≤5 пКл; 500 кВ: ≤3 пКл. Функции: Обнаружение внутренних воздушных пустот, расслоения изоляции, металлических заусенцев и разряда, вызывающего искажение электрического поля из-за эксцентрической сборки градуировочного кольца.
3. Испытание на устойчивость к импульсному воздействию молнии (типовое испытание / стандартное заводское испытание)
Для проверки способности изолятора выдерживать перенапряжение от молнии подайте полноволновой импульс (1.2/50 мкс) и импульс прерывистой волны. Обязательно для предприятий, работающих с высоковольтным оборудованием.
Испытание на выдерживание постоянного напряжения / измерение тока утечки (распространено для традиционных маслобумажных и кабельных изоляторов).
Подключите высоковольтный генератор постоянного тока к выравнивающему кольцу на верхней части втулки; повышайте напряжение ступенчато и регистрируйте ток утечки на каждом этапе. Сравните разницу токов утечки между тремя фазами при одинаковом напряжении. Разница фаз, превышающая 50%, указывает на ослабление или ухудшение изоляции. Примечание: для новых эпоксидных и композитных втулок предпочтительнее испытание на устойчивость к промышленной частоте; испытание постоянным током используется только в качестве вспомогательного метода диагностики.
