220 кВ трансформатордың катушкалар арасындағы негізгі оқшаулау саңылауы: электр өрісін талдау және жақсарту стратегиялары

Кіріспе

Жоғары вольтты электр энергиясын беру саласында 220 кВ трансформаторлар энергияны тиімді таратуды қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. негізгі оқшаулау саңылауыТрансформатор орамалары арасындағы оқшаулау трансформатордың сенімділігіне, ұзақ қызмет ету мерзіміне және өнімділігіне тікелей әсер ететін ең маңызды дизайн элементтерінің бірі болып табылады. Трансформатор технологиясы саласындағы нарық көшбасшылары ретінде біз оңтайлы оқшаулау дизайнының электрлік кернеулерге төтеп беру үшін өте маңызды екенін түсінеміз, соның ішінде үздіксіз жұмыс кернеулері, найзағай импульстарыжәне ауысу кернеулері.

Бұл мақалада 220 кВ трансформатордың катушкааралық негізгі оқшаулау саңылаулары үшін күрделі электр өрісін талдау әдіснамалары мен практикалық жақсарту стратегиялары қарастырылады. Жетілдірілген модельдеу технологияларын және инновациялық жобалау принциптерін пайдалану арқылы біз трансформатордың оқшаулау өнімділігін айтарлықтай жақсарта аламыз, бұл ең қиын орталарда жұмыс істеудің тамаша болуын қамтамасыз етеді.

220 кВ трансформаторлардағы негізгі оқшаулау негіздері

220 кВ трансформаторлардағы орамалардың арасындағы негізгі оқшаулау саңылауы жоғары вольтты және төмен вольтты орамалардың арасындағы электрлік үзілістердің алдын алатын негізгі диэлектрлік тосқауыл ретінде қызмет етеді. Бұл оқшаулау жүйесі тек стандартты жұмыс жағдайларына ғана емес, сонымен қатар әртүрлі шамадан тыс кернеу сценарийлеріэлектр желісінің бұзылуы кезінде пайда болатындар.

220 кВ қолданыстарда оқшаулау саңылауы әдетте қолданылады көп кедергілі жүйесаңылауды бірнеше кішірек май өткізгіштеріне бөлетін баспа тақтасы цилиндрлерінен немесе орамалардан тұрады. Бұл тәсіл айтарлықтай жақсартады ішінара разрядтың бастапқы кернеуі(PDIV) және орамалардың арасында өткізгіш қоспа көпірлерінің пайда болуына жол бермейді. Негізгі дизайн «жұқа қағаз түтік, кішкентай май саңылауы» қағидасына сәйкес келеді, мұнда тосқауыл баспа тақталарының қалыңдығы әдетте 2 мм, ал тосқауылдар арасындағы май саңылауы 6-10 мм аралығында болады.

Бұл саңылаулардағы электр өрісінің таралуы біркелкі емес, стресс концентрацияларыораманың шеттерінде, өткізгіштің иілістерінде және оқшаулау интерфейстерінде пайда болады. Тиісті жобалауды оңтайландырмай, бұл жоғары кернеулі аймақтар ішінара разрядтау әрекеттерін бастауы мүмкін, бұл оқшаулаудың біртіндеп нашарлауына және ықтимал істен шығуына әкелуі мүмкін.

Электр өрісін талдау әдістері

Ақырлы элементтер әдісін (АЭӘ) модельдеу

Қазіргі заманғы оқшаулау дизайны көп нәрсеге негізделген шекті элементтерді талдау(FEA) электр өрісін дәл картаға түсіру үшін. Оқшаулау геометриясын мыңдаған дискретті элементтерге бөлу арқылы FEM есептей алады әлеуетті таралужәне өріс күшітамаша дәлдікпен. 220 кВ трансформаторлар үшін бұл талдау әдетте үш маңызды аймаққа бағытталған: жоғарғы қабатты оқшаулау, орамдар арасындағы ортаңғы бөлікжәне төменгі жақ оқшаулағышы.

Біздің модельдеулеріміз 220 кВ трансформаторлардағы ең жоғары электр өрісінің қарқындылығы әдетте ... кезінде болатынын көрсетеді. ішкі бетінің бұрыштарыжоғары вольтты орамалардың, әсіресе желінің соңғы бөліктерінің жанында. Найзағай импульстік сынақтары кезінде (220 кВ жүйелер үшін 1050 кВ), бұл аймақтарда 8-9 кВ/мм-ден асатын өріс кернеулігі болуы мүмкін, бұл оқшаулағыш материалдардың бұзылу шегіне жақындайды.

Сыни стресс аймақтарын анықтау

Электр өрісін кешенді талдау арқылы біз 220 кВ трансформаторларда ерекше назар аударуды қажет ететін бірнеше маңызды кернеу аймақтарын анықтадық:

• Орама шеткі аймақтарОрама ұштарындағы өткір бұрыштар өрістің айтарлықтай шоғырлануын тудырады, бұл мамандандырылған тегістеу әдістерін қажет етеді.
• Қатты және сұйық оқшаулағыш арасындағы интерфейсБаспа тақтасы мен майдың әртүрлі диэлектрлік қасиеттері олардың шекараларында өрістің күшеюін тудырады.
• Бастапқы шығу аймақтарыЖоғары вольтты сымдар орамалардан шығатын өтпелі нүктелер үш өлшемді талдауды қажет ететін ерекше қиын өріс таралуын тудырады.

220 кВ трансформаторлар үшін максималды электр өрісінің кернеулігі әдетте импульстік жағдайлар кезінде желінің соңына жақын алғашқы бірнеше дискілерде және аралық және кәдімгі дискілер арасындағы түйіспе нүктелерінде пайда болады. Бұл аймақтар мерзімінен бұрын істен шығудың алдын алу үшін күшейтілген оқшаулау шараларын қажет етеді.

Негізгі оқшаулау саңылауларын жақсарту стратегиялары

Геометриялық оңтайландыру

Электродты пішіндеуөрісті бөлуді жақсартудың ең тиімді стратегияларының бірін білдіреді. Өткір бұрыштарды ауыстыру арқылы қисық профильдержәне іске асыру тороидтық электродтар, біз өрістің максималды кернеулігін 30-40%-ға дейін төмендете аламыз. 220 кВ трансформаторлар үшін бұған мыналар кіреді:

• Статикалық сақиналар(SER) тегіс потенциал градиенттерін жасау үшін орама терминалдарында.
• Бұрыштық сақиналарэквипотенциалды сызықтарға жуықтайтын профильдермен, прес тақтасының беттері бойындағы тангенциалды кернеулерді айтарлықтай азайтады.
• Стресс конустарыөріс дивергенциясын бақылау және концентрацияларды азайту үшін маңызды интерфейстерде.

Қисықтық радиусын оңтайландыру әсіресе маңызды – өткізгіштер мен статикалық сақиналардың бұрыштық радиусын арттыру өрістің қарқындылығын (өріс кернеулігі ∝ 1/радиус) күрт төмендетуі мүмкін.

Жетілдірілген оқшаулағыш материалдар

Материалды таңдау оқшаулау өнімділігін арттыруда маңызды рөл атқарады. Біздің 220 кВ трансформаторларымыз мыналарды пайдаланады:

• Жоғары тығыздықтағы баспа тақтасыжақсартылған өлшемдік тұрақтылықпен және жоғары диэлектрлік беріктікпен.
• Термиялық жаңартылған қағаздаржоғары температурада диэлектрлік қасиеттерді сақтай отырып, жоғары жылу төзімділігін қамтамасыз етеді.
• Нанокомпозиттік күшейтілген материалдармұнда эпоксидті шайырға немесе майға қосылған нанобөлшектер (SiO₂, Al₂O₃) жылу өткізгіштігін арттыра отырып, диэлектрлік беріктікті 20-30%-ға жақсартады.

Бұл озық материалдар сенімділік шегін сақтай отырып немесе тіпті жақсарта отырып, ықшам оқшаулау конструкцияларын жасауға мүмкіндік береді. Мысалы, нанокомпозиттік оқшаулау жүйелерін енгізу дәстүрлі материалдармен салыстырғанда оқшаулау қызмет ету мерзімін 20-30%-ға ұзарта алады.

Оқшаулау жүйесінің конфигурациясы

Оқшаулау компоненттерінің физикалық орналасуын оңтайландыру айтарлықтай жақсартуларға әкеледі:

• Градуирленген оқшаулау жүйелерімұндағы оқшаулағыштың қалыңдығы орам бойындағы кернеудің таралуына байланысты өзгереді.
• Тосқауыл орналастыруды оңтайландырумай саңылауының максималды кернеулерін азайтатын оңтайлы баспа тақтасының позицияларын анықтау үшін FEM талдауын қолдану.
• Мұнай құбырының өлшемін анықтауэлектрлік талаптарды (жоғары PDIV үшін кішірек саңылаулар) салқындату қажеттіліктерімен (жеткілікті май ағыны) теңестіреді.

220 кВ трансформаторлар үшін біз мынаны анықтадық аралық орау әдістері65-70%-дан жоғары аралық пайыздар импульстік кернеудің таралуын айтарлықтай жақсартады, алғашқы бірнеше дискілердегі кернеулерді дәстүрлі конструкциялармен салыстырғанда 50%-ға дейін азайтады.

Оқиғаны зерттеу: 220 кВ трансформаторды сәтті енгізу

Біздің жақында 220 кВ жоғары кедергілі трансформаторды қамтитын жобамыз осы жетілдіру стратегияларының тиімділігін көрсетеді. Бастапқы жоба жоғары вольтты және төмен вольтты орамалардың арасындағы негізгі оқшаулау саңылауында, әсіресе ораманың ұштарына жақын жерде, электр өрісінің шамадан тыс концентрациясын (9,5 кВ/мм дейін) көрсетті.

Арнайы бағдарламалық жасақтаманы (HSSSM) пайдалана отырып, итеративті FEM талдауы арқылы біз кешенді жетілдіру пакетін енгіздік:

1. Қайта жасалған электростатикалық сақинаоңтайландырылған қисықтық және орналасумен.
2. Қосымша бұрыштық сақиналармай көлемін бөлу және сыдырылу беріктігін жақсарту үшін орама ұштарында.
3. Өзгертілген тосқауыл құрылымыбастапқы үлкенірек саңылаулардың (12-15 мм) орнына кішірек, біркелкі май саңылауларын (6-8 мм) жасау.

Нәтижелер таңқаларлық болды: максималды өріс кернеулігі 6,2 кВ/мм дейін төмендеді (35% жақсару), оқшаулағыш құрылым бойынша өрістің біркелкі таралуы. Модификацияланған трансформатор барлық әдеттегі және типтік сынақтардан, соның ішінде қуат жиілігіне төзімділік кернеуіне (1 минутқа 460 кВ) және найзағай импульсіне (1050 кВ) сынақтардан сәтті өтті, ішінара разряд деңгейі үнемі 10 пС-тан төмен болды.

Өндіріс және сапа мәселелері

Тіпті ең күрделі дизайн да тиісті өндірістік бақылаусыз тиімсіз болып шығады. 220 кВ трансформатор оқшаулағышына арналған біздің сапа кепілдігі бағдарламамызға мыналар кіреді:

• Статистикалық процесті басқарубаспа тақтасын жасау және компоненттерді жинау кезінде.
• Вакуумдық кептіру және май сіңдіружартылай шығаруды бастауы мүмкін ылғал мен газдарды толығымен кетіруді қамтамасыз ететін процестер.
• Жартылай разрядты картаға түсірукез келген өндірістік кемшіліктерді анықтау және түзету үшін импульстік сынақтар кезінде.

220 кВ трансформаторлар үшін біз орамдарды жинау және резервуарларды толтыру операциялары кезінде қатаң тазалық хаттамаларын қолданамыз, себебі тіпті микроскопиялық ластаушылар да жоғары электр өрістері кезінде оқшаулау беріктігін айтарлықтай төмендетуі мүмкін.

Оқшаулау технологиясындағы болашақ үрдістер

Трансформатор оқшаулағышының эволюциясы бірнеше перспективалы әзірлемелермен жалғасуда:

• Сандық егіз технологиясынақты уақыт режимінде өнімділікті бақылау және болжамды техникалық қызмет көрсету үшін оқшаулау жүйелерінің виртуалды көшірмелерін жасау.
• Жетілдірілген жағдайды бақылаутрансформатордың жұмыс істеу мерзімі ішінде ішінара разряд белсенділігін және жылу нүктелерін бақылау үшін ендірілген талшықты-оптикалық сенсорларды пайдалану.
• Қоршаған ортаға зиянсыз оқшаулағыш сұйықтықтармысалы, диэлектрлік өнімділікті сақтай отырып, жоғары от жағу нүктелерін және қоршаған ортаға үйлесімділікті жақсартатын табиғи эфирлер.

220 кВ қосымшалар үшін бізді ерекше қуантады машиналық оқыту қолданбаларыоқшаулау дизайнын оңтайландыруда, мұнда алгоритмдер электрлік, жылулық және экономикалық факторларды теңестіретін оңтайлы конфигурацияларды анықтау үшін мыңдаған дизайн нұсқаларын тез бағалай алады.

Қорытынды

220 кВ трансформатордың катушкааралық негізгі оқшаулау саңылауларын оңтайландыру диэлектрлік теорияны терең білуді, озық модельдеу мүмкіндіктерін және практикалық өндірістік тәжірибені талап ететін күрделі инженерлік міндет болып табылады. Кешенді электр өрісін талдау және мақсатты жақсарту стратегиялары арқылы біз трансформатордың сенімділігі мен ұзақ мерзімділігін айтарлықтай арттыра аламыз.

Біздің тәсіліміз стратегиялық оқшаулау дизайнының диэлектрлік өнімділікті жақсартып қана қоймай, сонымен қатар ықшам және үнемді трансформаторларды жасауға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Осы озық әдістерді енгізу арқылы біз салалық стандарттардан асатын трансформаторларды жеткіземіз, сонымен бірге клиенттерімізге жоғары сенімділік пен меншіктің жалпы құны бойынша артықшылықтар береміз.

Технология дамып келе жатқандықтан, біз оқшаулау дизайнындағы ең соңғы жетістіктерді біріктіруге міндеттенеміз, бұл біздің клиенттеріміздің нарықта қолжетімді ең сенімді және тиімді трансформаторлық шешімдерден пайда көруін қамтамасыз етеді.

Біздің инженерлік топқа бүгін хабарласыңызБіздің мамандандырылған оқшаулау дизайны бойынша сараптамамыз сіздің 220 кВ трансформаторлық жобаларыңыздың өнімділігі мен сенімділігін қалай арттыра алатынын талқылау үшін.