Dalinis iškrovimas alyvoje panardintuose transformatoriuose: per didelio PD lygio pobūdis ir dažniausios priežastys

01 Įvadas

Dalinis iškrovimas (PD) alyvoje panardintame Galios transformatoriai išlieka visame pasaulyje pripažintu transformatorių pramonės iššūkiu. Daugelis gamintojų patyrė didelių nuostolių dėl su PD susijusių gedimų.

PD viršijimai gali pasitaikyti gamyklinių bandymų, trečiųjų šalių atliekamų patikrinimų metu arba klientų vietose. PD šaltinių nustatymas dažnai yra tarsi „adatos paieška šieno kupetoje“, todėl reikia perdirbti ištisas dienas ar net mėnesius, o tai gamintojams ar galutiniams vartotojams sukelia didelių kokybės nuostolių.

Todėl labai svarbu moksliškai diagnozuoti ir greitai nustatyti pernelyg didelės PL priežastis.

02 Apibrėžimas ir prigimtis

Nors oficialaus apibrėžimo nėra, autorius PD apibrėžia taip:
[Iškrova, vykstanti lokalizuotose transformatoriaus vietose, dar nesukėlusi tiesioginio izoliacijos pažeidimo ar kibirkštinio užsilydymo.]

PD scenarijai labai skiriasi, tačiau turi bendrą esmę:
[Izoliacijos sistemos konstrukciniai, medžiagų ar gamybos defektai sukelia lokalizuotą elektrinio lauko iškraipymą, viršijantį dielektrinį stiprumą tame taške, todėl įvyksta pasikartojantis, mikromasto, neprasiskverbiantis jonizacijos pramušimas.]

Trumpai tariant, PD pobūdis slypi lokalizuotoje elektrinio lauko koncentracijoje, viršijančioje PD pradinio lauko stiprį.

03 Pirminės priežastys

Remiantis PD mechanizmais, bet koks veiksnys, sukeliantis pernelyg didelius lokalizuotus elektrinius laukus, gali sukelti PD viršijimą.

3.1 PD vietos
PD gali kilti iš:

Įvorės

 

OLTC/DETC atšakų keitikliai

 

Potencialūs klientai

 

Apvijos

 

Įžeminimo komponentai

 

Izoliacijos paviršiai / vidiniai defektai

 

Transformatorinė alyva

Labiausiai pažeidžiamos svetainės:Oro tarpai kietoje izoliacijoje arba dujų burbuliukai aliejuje.
Priežastis:Esant įtampai, elektrinio lauko intensyvumas yra atvirkščiai proporcingas dielektrinei konstantai (ε).

Popieriaus izoliacija ε ≈ 4,4

 

Oro poros ε ≈ 2,0
→ Oro ertmės patiria ≈2,2 × didesnį lauko stiprumą.
Mažas skilimo stiprumas (Kintamoji srovė ≈2kV/mm²), tuštumos/burbulai tampa silpnosiomis PD inicijavimo vietomis.

3.2 PD tipai
Dažniausi PD tipai Alyvos panardintas transformatoriuss:

Dujų burbulų išleidimas

 

Drėgmės sukeltas iškrovimas(drėgna izoliacija)

 

Staigus elektrodo iškrovimas(aukštos įtampos / įžeminimo elektrodų antgaliai)

 

Plaukiojantis potencialus iškrovimas

 

Pleišto formos alyvos tarpo išleidimas

 

Metalinių/teršalų dalelių išmetimas

 

Klijų defektai(per didelis / prastos kokybės klijų kiekis tvirtinimo plokštelėse / galiniuose žieduose)

Pagrindinė įžvalga:

PD viršijimai retai būna susiję su projektavimu (≈0,5 % tikimybė).
95% ir daugiau atvejų lemia medžiagų, procesų ar gamybos defektai.

Pagrindimas:Kai viršįtampiai (LI, LIC, SI, LTAC) konvertuojami į lygiavertę 1 minutės galios dažnio atsparumo įtampą (DIL konversija), visos viršija PD bandymo įtampą (IVPD). Pagrindinė / išilginė izoliacija suprojektuota didžiausiam viršįtampio scenarijui.

Nr.	PD tipas	Vieta	Mechanizmas	Dažni atvejai
1	Aštrus elektrodo iškrovimas	Tvirtinimo dalys, bakas, kylanti įvorė, laidų užspaudžiamieji gnybtai	Mažas kreivumo spindulys → didelis krūvio tankis → ekstremali lauko koncentracija	Neekranuoti varžtai šalia aukštos įtampos elektrodų; aštrūs magnetinio ekranavimo kraštai
2	Dujų burbulas / Tuštumos išleidimas	Burbuliukai alyvoje / tuštumos kietoje izoliacijoje	Maža dielektrinė konstanta (ε≈1) → didelė lauko įtampa + maža pramušimo jėga (2kV/mm)	Nepilnas vakuumas; per greitas alyvos užpildymas; per didelis/silpnas klijų kiekis galiniuose žieduose/lyginimo sferose
3	Drėgmės sukeltas iškrovimas	Apvijos, šerdies izoliacija, laidai	Drėgmė sumažina dielektrinį stiprumą 60–70 %	Nepakankamas šerdies džiovinimas; per didelis aplinkos oro poveikis surinkimo metu
4	Plaukiojantis potencialus išleidimas	Presuotas kartonas, švino atramos, magnetiniai šuntai	Krūvio kaupimasis → staigus iškrovimo impulsas	Neįžemintas magnetinis ekranavimas; blogai prijungti elektrostatiniai žiedai
5	Teršalų išleidimas	Vanduo / pluoštai / metalo dalelės aliejuje	Lauko iškraipymas + vanduo padidina lauko įtempį 2,9×	Nepakankamas alyvos filtravimas; užterštas šerdis; drėgmės patekimas

04 Perspektyva

Norint tiksliai šalinti triktis, būtina suprasti dažniausiai pasitaikančius PD tipus, mechanizmus, vietas ir atvejų analizę.

Kartu su transformatorių prijungimo principais, konstrukciniu projektavimu, PD bangos formos charakteristikomis, poliškumo lokalizavimu ir diagnostiniais bandymais šios žinios leidžia greitai nustatyti priežastis ir sumažinti kokybės nuostolius.