Причины и решения частичных разрядов в трансформаторах
Частичный разряд — это в основном разряд, возникающий во внутренней изоляции трансформаторов, трансформаторов и другого высоковольтного электрооборудования под действием высокого напряжения. Такой разряд существует только в локальной части изоляции и не приводит к немедленному пробою или перекрытию всей изоляции, поэтому он называется частичным разрядом. Величина частичного разряда очень мала и не может быть обнаружена интуитивно человеком, например, с помощью зрения или слуха, и только высокочувствительный прибор для измерения частичных разрядов может его обнаружить.
Внутренняя изоляция трансформатора в процессе эксплуатации длительное время находится под действием рабочего напряжения, особенно с увеличением уровня напряжения, значение напряженности электрического поля изоляции становится очень высоким, и в слабых местах изоляции легко возникают частичные разряды. Причина частичных разрядов заключается в следующем: электрическое поле слишком сконцентрировано в определенной точке, или напряженность электрического поля в определенной точке слишком велика, например, в твердых диэлектриках присутствуют пузырьки, примеси не удалены; в масле содержатся вода, газ и взвешенные частицы; в комбинациях различных сред на границе раздела происходит серьезное искажение электрического поля. Следы частичных разрядов часто оставляют лишь небольшие пятна на твердой изоляции или древовидные прожиги. В масле появляются мелкие пузырьки продуктов разложения.
Хотя частичный разряд кратковременен и обладает малой энергией, он очень вреден. Его длительное существование наносит значительный ущерб изоляционным материалам. Во-первых, изоляционный материал, прилегающий к месту частичного разряда, подвергается прямому воздействию разрядных частиц. Во-вторых, химическое воздействие активных газов, таких как тепло, озон и оксиды азота, образующихся при разряде, приводит к коррозии и старению локальной изоляции, увеличению проводимости и, в конечном итоге, к тепловому пробою. В работающих трансформаторах старение и повреждение внутренней изоляции чаще всего начинаются с частичных разрядов.
Методы обнаружения частичных разрядов в трансформаторах обычно включают:
1. Электрический метод измерения. Использование осциллографа или измерителя радиопомех для обнаружения характерной формы сигнала разряда или уровня радиопомех.
2. Ультразвуковой метод. Обнаружение звуковых волн, возникающих при разряде, преобразование звуковых волн в электрические сигналы, запись на ленту для анализа, и определение расстояния от точки обнаружения до точки разряда с использованием разницы во времени распространения электрического и звукового сигналов( тип прибора: GTPD-3 ультразвуковой детектор частичных разрядов).
3. Химический метод. Определение содержания различных растворенных газов в масле и закономерностей их увеличения и уменьшения. Этот метод позволяет обнаружить изменения в составе, пропорциях и количестве веществ в масле, чтобы определить наличие или отсутствие частичных разрядов (или локального перегрева).
Меры по снижению частичных разрядов в трансформаторах
1. Контроль запыленности
Среди факторов, вызывающих частичные разряды, инородные частицы и пыль являются очень важными провоцирующими элементами. Результаты испытаний показывают, что металлические частицы диаметром ф1,5 мкм под действием электрического поля могут создавать разряды, значительно превышающие 500 пКл. Независимо от того, является ли пыль металлической или неметаллической, она создает сосредоточенное электрическое поле, что снижает начальное напряжение разряда изоляции и уменьшает пробивное напряжение. Поэтому в процессе производства трансформаторов крайне важно поддерживать чистоту окружающей среды и самого оборудования, а контроль запыленности должен строго соблюдаться. Необходимо строго контролировать степень возможного воздействия пыли на продукцию в процессе изготовления и создать герметичный и пылезащищенный цех. Например, не допускается попадание остатков инородных тел и пыли во время правки проволоки, обмотки проводов, намотки катушек, сборки обмоток, сборки сердечника, изготовления изоляции, сборки корпуса и его отделки. Строго контролировать степень возможного воздействия пыли на продукцию в процессе изготовления и создать герметичный и пылезащищенный цех. Например, не допускается попадание остатков инородных тел и пыли во время правки проволоки, обмотки проводов, намотки катушек, сборки обмоток, сборки сердечника, изготовления изоляции, сборки корпуса и его отделки.
2. Централизованная обработка изоляционных деталей
Наличие металлической пыли в изоляционных деталях крайне нежелательно, поскольку если металлическая пыль оседает на изоляционных деталях, полностью удалить ее очень сложно. Поэтому необходимо централизовать обработку в изоляционном цехе и выделить зону механической обработки, которая должна быть изолирована от других участков, где образуется пыль.
3. Строгий контроль заусенцев при обработке листов электротехнической стали
Листы сердечника трансформатора формируются путем продольной и поперечной резки. Эти разрезы имеют заусенцы различной степени. Заусенцы не только могут вызвать короткое замыкание между листами, создать внутреннюю циркуляцию, увеличить потери холостого хода, но и увеличить толщину сердечника, что фактически уменьшает количество слоев листов. Что еще более важно: при установке сердечника в ярмо или под воздействием вибрации во время работы заусенцы могут попасть на корпус и вызвать разряд. Даже если заусенец упадет на дно бака, под действием электрического поля он может упорядочиться, вызывая разряд на потенциале земли. Поэтому заусенцы на сердечнике должны быть как можно меньше. Для продукции на 110 кВ заусенец листа сердечника не должен превышать 0,03 мм, а для продукции на 220 кВ — не более 0,02 мм.
4. Использование холодноопрессованных наконечников для выводов
Использование холодноопрессованных наконечников для выводов является эффективной мерой для снижения уровня частичных разрядов. Поскольку при использовании фосфористой меди при сварке образуется много брызг и шлака, которые легко рассеиваются в корпусе и изоляционных деталях. Кроме того, область сварного шва необходимо изолировать с помощью асбестового шнура, смоченного водой, что может привести к попаданию влаги в изоляцию. Если влага не будет полностью удалена после изоляционной обмотки, это увеличит частичные разряды в трансформаторе.
5. Закругление кромок компонентов
Цель закругления кромок деталей: 1) Улучшить распределение напряженности поля и повысить начальное напряжение разряда. Поэтому металлические конструктивные элементы в сердечнике, такие как зажимы, тяговые пластины, прокладки и края опор, прижимные пластины и края выводов, стенки патрубков ввода, а также магнитные экраны на внутренней стороне стенки бака должны быть закруглены. 2) Предотвратить образование металлической стружки из-за трения. Например, контактная часть между отверстием для подъема зажима и стропой или крюком должна быть закруглена.
6. Окружающая среда продукции и отделка корпуса при окончательной сборке
После вакуумной сушки корпуса его необходимо привести в порядок перед упаковкой. Чем крупнее продукция и сложнее ее конструкция, тем больше времени займет отделка. Поскольку корпус сжимается и затягиваются крепежные элементы, он подвергается воздействию воздуха, что может привести к поглощению влаги и рассеиванию пыли. Поэтому корпус следует очищать в пылезащищенной зоне, например, если время отделки (или время нахождения на воздухе) превышает 8 часов, необходимо провести повторную сушку. После завершения отделки корпуса выполняется этап вакуумирования и заполнения топливного бака. Поскольку изоляция корпуса поглощает влагу на этапе отделки, необходимо осушить корпус. Это важная мера для обеспечения прочности изоляции высоковольтной продукции. Используемый метод — вакуумирование изделия. Степень вакуума определяется в зависимости от корпуса, влажности окружающей среды и стандартов содержания влаги, а время вакуумирования — в зависимости от времени выпуска, температуры и влажности окружающей среды.
7. Вакуумная заливка маслом
Цель вакуумной заливки маслом — удалить воздух из трансформатора путем его эвакуации, полностью удалить воздух, а затем залить трансформаторное масло в вакуумном состоянии, чтобы полностью пропитать корпус трансформатора. Трансформатор после заливки маслом можно тестировать после отстоя не менее 72 часов, поскольку степень пропитки изоляционного материала зависит от толщины изоляционного материала, температуры изоляционного масла и времени пропитки в масле. Чем лучше степень пропитки, тем меньше вероятность разряда, поэтому обязательно необходимо обеспечить достаточное время отстоя.
8. Герметизация топливного бака и деталей
Качество герметизирующей конструкции напрямую связано с утечками трансформатора. Если есть точка утечки, влага неизбежно попадет внутрь трансформатора, что приведет к поглощению влаги трансформаторным маслом и другими изоляционными деталями, что является одним из факторов частичных разрядов. Поэтому необходимо обеспечить разумные герметизирующие свойства.
Компания Kingrun Transformer Instrument Co., Ltd.
Больше тестеров трансформаторов от Kingrun
