Трансформаторна втулка: типове, тестване (Tan Delta, C1/C2)

Трансформаторна втулка: типове, части, тестване (C1/C2, Tan Delta) и често срещани повреди

Трансформаторна втулкае един от онези компоненти, на които не се обръща много внимание, докато нещо не се обърка. Това е изолираният път, който позволява напроводник за високо{0}}напрежениепреминават безопасно през заземения резервоар на силов трансформатор, за да може устройството да се свържешини, кабели или въздушни линии.Тъй като тези втулки са подложени на сериозно електрическо напрежение, справят се с времето отвън и топлината отвътре, те също са изненадващо често срещан виновник, когато трансформаторите се повредят. Дръжте ги под око и повечето проблеми остават управляеми. Игнорирайте ги и последствията могат бързо да се оскъпят.

Това ръководство разглежда какво всъщност представлява трансформаторната втулка, как работи, основните типове, на които ще се натъкнете (OIP, RIP, RIS), обичайните начини, по които се провалят, и диагностичните тестове, които са най-важни-капацитет, фактор на мощността/тен делта и тези C1/C2 измервания.

Казано по-просто, трансформаторната втулка е изолирано устройство, което позволява на проводник с високо{0}}напрежение да влезе или да напусне трансформатора през заземен метален резервоар, без да причинява прекъсване или повреда. Той оформя електрическото поле около проводника, предотвратява възникването на прекъсвания на повърхността и поддържа изолационните напрежения в проектните граници.

Мислете за това като за изолиран шлюз между кабела на вътрешната намотка на трансформатора и външната захранваща система.

Втулките жонглират няколко задачи наведнъж:

Те поддържат проводника за високо{0}}напрежение изолиран от заземения резервоар.Без това ще имате пълен къс.

Те контролират електрическия стрес.При високо напрежение полето обича да се тълпи около ръбове и интерфейси, така че повечето съвременни втулки използват капацитивно градиране (дизайн на кондензатора), за да разпределят напрежението по-равномерно.

Външната повърхност е от-порцелан или полимер-осигурява достатъчно път на пълзене, така че дъжд, замърсяване, сол или прах да не предизвикват пламък.

Те осигуряват механична опора за проводника и се справят със силите, произтичащи от свързана шина или събития от късо-съединение.

Много дизайни включват тестов кран (или кран за напрежение) за диагностика или онлайн наблюдение.

Някои дори разполагат с втулков токов трансформатор за измерване или защита.

Навсякъде, където захранван проводник трябва да пресече заземена бариера:Терминали за ВН и НН, неутрални точки, повишаващи-трансформатори за генератори, шунтови реактори и няколко приложения на разпределителни апарати, които използват същата основна идея.

Дизайнът се различава в зависимост от класа на напрежение и производителя, но повечето-блокове с високо напрежение споделят тези основни части:

Централен проводник– пренася тока на натоварване от кабела на намотката къмвъншна връзка.

Основно изолационно тяло– първичната вътрешна изолация (хартия, смола или синтетика).

Капацитивни градиращи слоеве (ядро на кондензатора)– проводими фолиа, вградени в изолацията, които разпределят електрическото поле от проводника навън към заземения фланец.

Външна изолация (корпус)– порцелан или полимер с навеси за пълзене и ефективност на замърсяване.

Фланец– заземен монтаж, който се завинтва към резервоара.

Тестови кран / кран за напрежение– свързан към специфичен капацитивен слой; използва се за измервания и понякога за непрекъснат мониторинг.

Уплътнения и гарнитури– пазете маслото вътре и влагата. Те са по-критични, отколкото хората понякога осъзнават.

Терминал за свързване– горният край, който се свързва към хардуер на шина, кабел или линия.

Втулките обикновено се класифицират според изолационната технология вътре.

1) OIP втулки (маслена-импрегнирана хартия)Те използват хартия, напоена с масло, и обикновено споделят маслената система на трансформатора. Те са отдавна-утвърдена технология със солиден опит при високо напрежение. Недостатъците? Течовете на масло около уплътненията или порцелановите интерфейси могат да подкопаят границата на диелектрика, а навлизането на влага води до увеличаване на загубите (фактор на мощността/тен делта) и ускоряване на стареенето. Оценката на състоянието зависи до голяма степен от актуални диелектрични тестове плюс визуални проверки.

2) RIP втулки (Хартия, импрегнирана със смола)Тук хартията е импрегнирана със смола, осигуряваща до голяма степен солидна изолационна структура. Получавате по-малък риск от изтичане на масло в сравнение с OIP, което ги прави привлекателни за много съвременни дизайни и преоборудвания. Качеството на производството е от голямо значение-кухините могат да се превърнат в частични-места на изпразване-и термичният цикъл плюс уплътняването все още се нуждаят от внимание в дългосрочен план.

3) RIS втулки (импрегнирани със смола-синтетични)Тези сменят хартия за-импрегнирана със смола синтетична система. Те са избрани за специфични класове на напрежение или нужди от производителност и често се позиционират като модерна алтернатива. Както при всеки тип, резултатите в реалния-свят все още зависят от качеството на дизайна, условията на обслужване и колко добре ги наблюдавате.

Ще чуете също втулки, описани от външния корпус:

Порцеланима десетилетия доказана експлоатация. По-тежък е и може да се счупи при силен удар.

Полимер (композит)е по-лек, често се справя по-добре със замърсяването и не се разбива по същия начин. Стареенето на повърхността и изборът на материал за местната среда все още се нуждаят от наблюдение.

Решението обикновено се свежда до нива на замърсяване, механичен риск, ограничения на теглото и това, което комуналното предприятие предпочита.

Проблемите могат да се прокрадват с месеци или години или могат да ескалират бързо. Обичайните заподозрени:

Проникване на влага и стареене– повредените уплътнения пропускат влага; загубите се изкачват ихартията или смолата започват да се развалят. Повишаването на фактора на мощността/тен делта и промените в капацитета са класически признаци.

Частичен разряд– кухини, разслояване, замърсяване или стареене могат да започнат PD активност, която бавно разяжда изолацията и в крайна сметка може да я пробие.

Термични проблеми– разхлабените клемни връзки създават горещи точки; хармониците и претоварванията добавят стрес. Ако загубите продължат да нарастват, можете да се насочите към топлинно бягане.

Течове на масло (главно OIP)– намаляват качеството на вътрешната изолация, отварят вратата за влага и създават екологични главоболия.

Външно замърсяване и изгаряне на повърхността– солта, промишленото замърсяване, прахът и влагата образуват проводим филм върху корпуса. Проследяването и пламъкът се превръщат в реални рискове при влажно време.

Механични повреди– порцеланови пукнатини от удар, сеизмични сили или натоварване на автобуса; вибрациите и термичните цикли могат да разхлабят връзките и да влошат интерфейсите.

Следете за:

 Изтичане на масло или петна около фланеца или ставите (OIP)

 Пукнатини или стърготини в порцелан, повредени полимерни навеси

 Необичайно нагряване на горната връзка или фланеца (инфрачервеното е полезно тук)

 Аларми от онлайн монитори, проследяващи капацитет или фактор на мощността

 Внезапни промени в капацитета в сравнение с историята или другите фази

 Звуков шум или видимо изхвърляне-рядко, но го третирайте като спешен случай и следвайте процедурите за безопасност

Повечето оценки на втулките се основават на електрически диелектрични тестове плюс термични и визуални проверки. Капацитетът и факторът на мощността/тен делта са работните коне.

Капацитет и фактор на мощността / тен делтаТези тестове показват влага, влошаване на изолацията, вътрешни дефекти и проблеми в тестовата{0}}отводна верига. Резултатите обикновено се показват като капацитет (C) и или фактор на мощността (PF), или тен делта (tan δ)-два начина за изразяване на диелектрични загуби.

C1 и C2Много втулки на кондензатора имат тестов кран, свързан със специфичен капацитивен слой.

C1 е основният изолационен път между централния проводник и тестовия -отводен слой.

C2 е пътят между тестовия-отводен слой и заземения фланец.

Промените в C1 и неговия PF/tan δ обикновено говорят за здравето на основнияизолация. Странните показания на C2 могат да сочат проблеми в изолацията на крана, замърсяване, влага или самата връзка на крана. Внезапните стъпкови промени спрямо историческите данни са склонни да бъдат по-притеснителни от бавния дрейф. Корекцията на температурата и стабилните базови стойности имат значение; тенденцията във времето е най-добрата практика.

Други полезни инструменти

DFR/FDS (диелектрична честотна характеристика) навлиза по-дълбоко в поведението,-свързано с влагата, когато конвенционалните резултати започват да изглеждат по-лоши.

Инфрачервената термография улавя хлабави връзки и необичайни модели на нагряване.

Тестването на частичен{0}}разряд (онлайн или офлайн) помага, когато PF/tan δ се покачва или модулът е с висока-критичност.

Системите за онлайн наблюдение, които непрекъснато проследяват капацитета и диелектричните загуби, могат да дадат ранно предупреждение,-ако са настроени и алармирани правилно.

Няма единичен отговор, който да пасва на всеки флот. Честотата обикновено зависи от критичността, вида и възрастта на втулката, историческите тенденции, околната среда (крайбрежна сол, силно замърсяване, екстремни температури) и скорошни събития като-повреди или транспорт. Много комунални услуги клонят към-базирана на риск поддръжка: модулите с високо-въздействие стават по-чести внимание, по-нисък{5}}рисковите удължават интервалите-винаги в съответствие с ръководството на OEM и вътрешните стандарти.

Няколко практически принципа, които повечето инженери следват:

Тенденцията е всичко-сравнете със собствената базова линия и история на втулката.

Погледнете фазите една до друга; големите разлики на един и същ трансформатор вдигат флаг.

Стъпаловидни промени в капацитета или резки покачвания на PF/tan δ обикновено предизвикват незабавно разследване.

Не пренебрегвайте самия тестов кран-проблемите там могат да изкривят показанията и да създадат проблеми с безопасността.

Използвайте множество индикатори: PF/tan δ + капацитет + IR температура + оперативна история побеждава всяко едно число.

IEC 60137 – Изолирани втулки за AC напрежения над 1 kV

IEEE C57.19.00 / C57.19.01 – стандарти за втулки, широко използвани в Северна Америка

IEEE C57.152 – ръководство за диагностично полево тестване (включва концепции за втулки)

Винаги проверявайте приложимото издание и изискванията на оператора за класа на напрежение и типа актив, с който работите.

Трансформаторните втулки са от съществено значение за безопасното захранване от намотките към външния свят. Независимо дали разглеждате OIP, RIP или RIS дизайни, порцеланови или полимерни корпуси, целта е една и съща: управление на електрическия стрес и излагането на околната среда. Всеки тип носи своя собствена поддръжка и рисков профил. Диагностичните инструменти-капацитет, фактор на мощността/тен делта и C1/C2 тестване-работят най-добре когато имате добри базови линии и действително променяте данните във времето. Уловете промените рано и повечето втулки ще ви осигурят години надеждна работа.

Свържете се сега