Elektrisüsteemides on trafod energia muundamise ja edastamise põhiseadmed ning nende isolatsioonivõime määrab otseselt elektrivõrgu töö stabiilsuse. Osaline tühjenemine (PD) on "varajane hoiatussignaal" trafo isolatsiooni halvenemise kohta-seda tüüpi lokaalne kaarlahendus, mis ei tungi läbi isolatsiooni, kulutab järk-järgult isolatsioonimaterjali ja võib lõpuks põhjustada tõsiseid õnnetusi, nagu isolatsiooni purunemine ja seadmete katkemine.
Erinevate isolatsioonistruktuuridega trafodel on olulised erinevused genereerimismehhanismis ja osalise tühjenemise peamistes indutseerivates tegurites. See artikkel keskendub õli{1}}sukeldatud trafodele ja kuiv-tüüpi trafodele (mida esindab epoksüvaik-valutüüp), ühendades tööstustavad ja tehnilised põhimõtted, et analüüsida põhjalikult osalise tühjenemise peamisi põhjuseid, pakkudes professionaalseid viiteid seadmete valiku, töö ja hoolduse testimiseks.
I. Kuiv-tüüpi trafod (epoksüvaik-valutüüp): isolatsioonidefektid ja protsessi juhtimine on peamised indutseerivad tegurid
Kuiv-tüüpi trafode südamikuks on epoksüvaiku ja muud tahked isolatsioonimaterjalid ning neid kasutatakse laialdaselt-kõrghoonetes, andmekeskustes ja muudes stsenaariumides tänu nende eelistele, nagu tulekindlus, hooldus-vaba töö ja väiksus. Nende osalise tühjenemise probleemid on peamiselt koondunud kahes mõõtmes: isolatsioonimaterjali defektid ja valu-/mähimisprotsessid.
Kuiv-tüüpi trafode südamiku isolatsioonimaterjalide hulka kuuluvad epoksüvaik, Nomex-paber, isolatsioonipapp jne. Kui materjali tootmine või valik on vale, on seda lihtne segada mullide, lisanditega või tekitada mikropragusid:
- Mullid, mis põhjustavad elektrivälja kontsentratsiooni:Tahkete isolatsioonimaterjalide jääkmullide dielektriline konstant on palju madalam kui aluse isolatsioonimaterjalil (nt epoksüvaigu dielektriline konstant on umbes 3,5, õhul aga ainult 1,0). Elektriväli on mullide sees väga kontsentreeritud. Kui elektrivälja tugevus ületab materjali taluvusläve, käivitub osaline tühjenemine. Pikaajaline -heide suurendab järk-järgult mulli mahtu, moodustades isolatsiooniriskid;
- Elektrivälja moonutusi põhjustavad lisandid:Isolatsioonimaterjaliga segatud metallipuru, tolm ja muud lisandid moodustavad "otselektroodiga" sarnase struktuuri, mis häirib elektrivälja ühtlast jaotumist ja moodustab lisandi tipus kohaliku suure väljatugevusega ala, mis kutsub esile koroonalahenduse;
- Mikropragude isolatsiooniohud:Kui pinge vabanemine on materjali kõvenemise ajal ebaühtlane või kui transportimisel ja paigaldamisel tekib mehaaniline mõju, tekivad silmaga nähtamatud mikropraod. Elektrivälja kontsentratsiooniefekt pragudes käivitab ka osalise tühjenemise ja praod jätkuvad tühjenemisega, kiirendades isolatsiooni vananemist.
Protsessi juhtimine on kuiv{0}}tüüpi trafode osalise tühjenemise vältimise võti. Mis tahes lüli (nt kerimine, pakkimine, valamine ja kõvenemine) hooletus võib põhjustada varjatud ohte:
- Mähiste halb isolatsioon:Lahtine isolatsioonimähis mähiskihtide ja pöörete vahel, tühimike või kortsudega. Need lüngad moodustavad kohalikke madala dielektrilise konstandiga alasid, muutudes elektrivälja kontsentratsiooni jaoks "kõrge-riskiga aladeks"; samal ajal põhjustavad mähkimisel tekkivad kortsud isolatsiooni ebaühtlase paksuse, mis suurendab veelgi elektrivälja moonutusi;
- Juhtide töötlemise vead:Juhtpinnal on eemaldamata pursked, teravad nurgad või kriimud. Kõrge-pinge töötingimustes suureneb elektrivälja tugevus otstes järsult (kooskõlas koroonalahenduse põhimõttega), põhjustades otseselt koroonalahendust. Tühjenemine kahjustab järk-järgult juhi isolatsioonikihti, laiendades defektide ulatust;
- Ebapiisav pinge võrdsustamise kohtlemine:Elektrivälja jaotus trafo mähise otsas on loomulikult ebaühtlane. Kui pinget võrdsustamisrõngast või pingetasandusplaati ei paigaldata või pinget ühtlustava konstruktsiooni konstruktsioon on ebamõistlik, ületab elektrivälja tugevus otsas isolatsiooni tolerantsi piiri, mis põhjustab liigset osalist tühjenemist. See on ka tavaline ergutus kuiv-tüüpi trafode otstes osalise tühjenemise korral;
- Vale valamise ja kõvenemise protsessid:Epoksüvaik{0}}valutrafode põhilised protsessidefektid on koondunud kahte lülisse: "degaseerimine" ja "kõvastumine". Mittetäieliku degaseerimise tõttu ei saa epoksiidisegus olevat jääkgaasi välja lasta, moodustades pärast kõvenemist sisemised mullid (see on kuiv-tüüpi trafode liigse osalise tühjenemise sagedane põhjus); samas kui liiga kõrge/madal kõvenemistemperatuur või liiga pikk/lühike kõvenemisaeg põhjustab isolatsiooni mittetäieliku kõvenemise (reageerimata epoksümonomeeride jäägid) või pingekontsentratsiooni, mis omakorda tekitab mikropragusid ja kahjustab isolatsiooni terviklikkust.
II. Õli-Sukeltrafod: isolatsiooniõli seisukord ja liidese defektid on peamised riskipunktid
Õli-kasteltransformaatorid kasutavad kombineeritud isolatsioonisüsteemi, mis koosneb isolatsiooniõlist ja tahkest isolatsioonist (papp, õli-immutatud paber) ning on pikka aega hõivanud elektrisüsteemide peamise trafoturu tänu oma eelistele, nagu kõrge isolatsioonitugevus ja hea soojuseraldus. Nende osalise tühjenemise probleemid on tihedalt seotud isoleerõli oleku ja õlipaberi liidese omadustega, kusjuures peamised indutseerivad tegurid hõlmavad järgmist kolme kategooriat:
Isolatsiooniõli ei toimi mitte ainult isolatsioonivahendina, vaid täidab ka soojuse hajutamise funktsiooni. Selle puhtus ja olek mõjutavad otseselt osalise tühjenemise ohtu:
- Niiskus ja liigne gaasisisaldus:Kui õli-kastetrafo ei ole tihedalt suletud, tungib õhuniiskus isolatsiooniõlisse, mis vähendab oluliselt õli läbilöögipinget; samas, kui õlis lahustunud gaase (nagu hapnik, vesinik, metaan) õigel ajal ei eemaldata, tekivad õlis pisikesed mullid. Need mullid kipuvad elektrivälja toimel tühjenema ja tühjenemisel tekkiv gaas suurendab veelgi gaasisisaldust õlis, moodustades nõiaringi;
- Lisandite saastumine:Kui isoleerõli segatakse tootmise, transportimise või käitamise ja hooldamise ajal metalliosakeste, kiulisanditega jne, moodustab see õlis „juhtiva kanali“ prototüübi, -lisandid adsorbeerivad laenguid, liiguvad elektrivälja toimel suunda, kogunevad õli ja tahke isolatsiooni liidesesse ning põhjustavad osalise tühjenemise;
- Vananemine ja õlikvaliteedi halvenemine:Pärast pikaajalist -kasutamist läbib isoleerõli kõrge temperatuuri ja elektrivälja mõjul oksüdatsioonireaktsioonid, mille tulemusena tekivad vananemisproduktid, nagu happed, kolloidid ja muda. Need ained vähendavad õli isolatsioonivõimet ja reageerivad samal ajal keemiliselt tahkete isolatsioonimaterjalidega, kahjustades õli-paberi liidese isolatsiooni terviklikkust ja luues tingimused osaliseks tühjendamiseks.
Õli{0}}sukeldatud trafode isolatsioonisüsteem koosneb "isolatsiooniõlist + tahkest papist" ning nende kahe liidese olek on osalise tühjenemise jaoks tundlik valdkond:
- Liidese mullid ja lüngad:Kui degaseerimine on trafoõli täitmisel puudulik või isoleerõli paisub kuumutamisel ja tõmbub töötamise ajal jahtumisel kokku, tekivad õli ja papi vahele pisikesed tühimikud või mullid. Elektrivälja kontsentratsiooniefekt neis piirkondades käivitab suure tõenäosusega osalise tühjenemise;
- Niiskus ja kartongi vananemine:Tahke isolatsioonimaterjalina, kui papp imab niiskust (nt tihendi rikke tõttu vihmavee imbumine), väheneb selle isolatsioonivõime oluliselt. Samal ajal soodustab niiskus papi vananemist ja lagunemist, tekitades mikropragusid ja kiujääke. Need defektid põhjustavad liideses tühjenemist ja tühjenemine kiirendab papi karboniseerumist, moodustades juhtiva kanali.
Lisaks õli ja liidese isolatsiooniprobleemidele võib vale konstruktsiooniprojekt ja protsessid põhjustada ka osalise tühjenemise õli{0}}kasutustrafodes:
- Lahtine mähise kinnitus:Kui mähis on lõdvalt seotud, põhjustab trafo töö ajal tekkiv elektromagnetiline vibratsioon mähise nihkumist, mille tulemuseks on kihtide ja keerdude vahel isolatsioonivahed ning elektrivälja kontsentratsiooni tekitamine;
- Metallkomponentide väljaulatuvad otsad:Kui trafo sees on teravad nurgad, metallklambritel, juhtmetel ja muudel komponentidel on purse või nende asukohad on paigaldamise ajal nihutatud, moodustuvad kõrgepinge all kohalikud kõrge väljatugevusega alad, mis kutsuvad esile koroonalahenduse;
- Paagi halb tihendus:Paagi tihendamise ebaõnnestumine ei põhjusta mitte ainult niiskuse ja lisandite imbumist, vaid võimaldab ka õhul paaki siseneda, moodustades õlipinnale mullikihi. Need mullid on olulised osalise tühjenemise allikad.
III. Peamised erinevused ja ennetamine Osalise tühjenemise tuum kahte tüüpi trafode vahel
| Võrdlusmõõde | Kuiv-tüüpi transformaatorid (epoksüvaik-valutüüp) | Õli{0}}Sukeltransformaatorid |
| Südamiku isolatsiooni keskmine | Tahke isolatsioon, nagu epoksüvaik, Nomex paber | Isolatsiooniõli + õli{1}}paberkomposiitisolatsioon |
| Peamised tühjenemist indutseerivad tegurid | Sisemised mullid materjalides, protsessi defektid (valu/mähis) | Isolatsiooniõli riknemine, õli{0}}paberi liidese defektid |
| Tundlikud piirkonnad | Mähisotsad, valukorpuse sees, juhtmeotsad | Õli-paberliides, mullid õlis, õhupilu paagi ülaosas |
| Ennetustuum | Materjali puhtuse kontroll, rafineeritud protsessid (degaseerimine/kõvenemine/pakendamine), pinge ühtlustamise struktuuri optimeerimine | Isolatsiooniõli puhastamine (degaseerimine/dehüdratsioon/lisandite eemaldamine), tihenduskaitse, liidese oleku jälgimine |
IV. Tööstuse ülevaated: osalise tühjenemise varajane avastamine ja kasutamine ning hooldus
Osalise tühjenemise oht seisneb selle "varjamises"-esalgne tühjenemise intensiivsus on madal, ilma ilmsete väliste omadusteta, kuid pikaajaline-kuhjumine põhjustab isolatsiooni pöördumatut halvenemist. Seetõttu peaksid nii õli-kasutus- kui ka kuiv--tüüpi trafod pöörama tähelepanu varajasele tuvastamisele ning töö- ja hoolduskontrollile:
- Regulaarne testimine: võtke kasutusele võrgupõhised osalise tühjenemise jälgimissüsteemid (nagu ultraheli testimine, üli{0}}kõrgsageduslik testimine), et koguda tühjendussignaale reaalajas ja tuvastada täpselt defektide asukohti;
- Materjalide ja protsesside juhtimine: seadke toodete valimisel esikohale täieliku kvalifikatsiooni ja väljakujunenud protsessidega tootjad, keskendudes isolatsioonimaterjali puhtusele ja protsessi katsearuannetele;
- Töö- ja hoolduskaitse: õli{0}}sukeldatud trafode puhul kontrollige regulaarselt selliseid indikaatoreid nagu niiskus, gaasisisaldus ja isolatsiooniõli dielektriline kadu ning viige läbi õigeaegne filtreerimine ja puhastamine; kuiv-tüüpi trafode puhul vältige mehaanilist lööki, puhastage regulaarselt pinnatolmu ja vältige isolatsioonipinna roomamist;
- Keskkonnakontroll: vältige trafode kasutamist keskkonnas, kus on kõrge niiskus, liigne tolm ja söövitavad gaasid. Kuiv-tüüpi trafod peaksid tagama hea ventilatsiooni ja soojuse hajumise, et vältida isolatsiooni ülekuumenemist ja vananemist.
Järeldus: osaline tühjendus on trafo isolatsioonisüsteemi "nähtamatu tapja" ja selle põhjused on tihedalt seotud seadme tüübi, isolatsioonistruktuuri ja protsessi tasemega. Õli-sukeldatud ja kuivtrafo-tüüpi trafode osalise tühjenemise omaduste valdamine ning teadusliku tootevaliku, täiustatud protsessikontrolli ja regulaarse testimise abil saab vähendada allikast tulenevat tühjenemisriske ning tagada toitesüsteemi ohutu ja stabiilse töö.
