220 კვ ტრანსფორმატორის ხვეულებს შორის მთავარი იზოლაციის უფსკრული: ელექტრული ველის ანალიზი და გაუმჯობესების სტრატეგიები

შესავალი

მაღალი ძაბვის ელექტროენერგიის გადაცემის სფეროში, 220 კვ ტრანსფორმატორები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ენერგიის ეფექტური განაწილების უზრუნველყოფაში. მთავარი იზოლაციის უფსკრულიტრანსფორმატორის გრაგნილებს შორის არსებული სივრცე წარმოადგენს ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს დიზაინის ელემენტს, რომელიც პირდაპირ გავლენას ახდენს ტრანსფორმატორის საიმედოობაზე, ხანგრძლივობასა და მუშაობაზე. როგორც ტრანსფორმატორის ტექნოლოგიების ბაზრის ლიდერები, ჩვენ ვაღიარებთ, რომ ოპტიმალური იზოლაციის დიზაინი უმნიშვნელოვანესია ექსტრემალური ელექტრული დატვირთვების გასაძლოდ, მათ შორის უწყვეტი ოპერაციული ძაბვები, ელვისებური იმპულსებიდა გადართვის ტალღები.

ეს სტატია იკვლევს 220 კვ ძაბვის ტრანსფორმატორის ხვეულებს შორის მაგისტრალური იზოლაციის ნაპრალებისთვის ელექტრული ველის ანალიზის დახვეწილ მეთოდოლოგიებს და პრაქტიკულ გაუმჯობესების სტრატეგიებს. მოწინავე სიმულაციური ტექნოლოგიებისა და ინოვაციური დიზაინის პრინციპების გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია მნიშვნელოვნად გავაუმჯობესოთ ტრანსფორმატორის იზოლაციის მუშაობა, რაც უზრუნველყოფს ოპერაციულ სრულყოფილებას ყველაზე მომთხოვნ გარემოში.

220 კვ ტრანსფორმატორებში მთავარი იზოლაციის საფუძვლები

220 კვ ტრანსფორმატორებში გრაგნილებს შორის მთავარი იზოლაციის ნაპრალი ძირითად დიელექტრიკულ ბარიერს წარმოადგენს, რაც ხელს უშლის მაღალი და დაბალი ძაბვის კოჭებს შორის ელექტრული რღვევის წარმოქმნას. ამ იზოლაციის სისტემამ უნდა გაუძლოს არა მხოლოდ სტანდარტულ სამუშაო პირობებს, არამედ სხვადასხვა... გადაჭარბებული ძაბვის სცენარებირომლებიც წარმოიქმნება ქსელის დარღვევების დროს.

220 კვ ძაბვის აპლიკაციებში, იზოლაციის უფსკრული, როგორც წესი, იყენებს მრავალბარიერიანი სისტემაშედგება პრესბორდის ცილინდრების ან შესაფუთი მასალისგან, რომლებიც ნაპრალს რამდენიმე პატარა ზეთის სადინრად ყოფენ. ეს მიდგომა მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ნაწილობრივი განმუხტვის საწყისი ძაბვა(PDIV) და ხელს უშლის გრაგნილებს შორის გამტარი მინარევებისგან დამცავი ხიდების წარმოქმნას. ფუნდამენტური დიზაინი მიჰყვება „თხელი ქაღალდის მილი, მცირე ზეთის უფსკრულით“ პრინციპს, სადაც ბარიერული პრესის დაფები, როგორც წესი, 2 მმ სისქისაა, ხოლო ბარიერებს შორის ზეთის უფსკრული 6-10 მმ-ის ფარგლებში მერყეობს.

ამ ნაპრალებში ელექტრული ველის განაწილება სრულიად ერთგვაროვანი არ არის, სტრესის კონცენტრაციებიგვხვდება გრაგნილის კიდეებზე, გამტარის მოხრასა და იზოლაციის ინტერფეისებზე. სათანადო დიზაინის ოპტიმიზაციის გარეშე, ამ ლოკალიზებულმა მაღალი დაძაბულობის უბნებმა შეიძლება გამოიწვიოს ნაწილობრივი განმუხტვის აქტივობები, რაც იწვევს იზოლაციის პროგრესულ დეგრადაციას და პოტენციურ უკმარისობის განვითარებას.

ელექტრული ველის ანალიზის ტექნიკა

სასრული ელემენტების მეთოდის (FEM) სიმულაცია

თანამედროვე იზოლაციის დიზაინი დიდწილად დამოკიდებულია: სასრული ელემენტების ანალიზი(FEA) ელექტრული ველის ზუსტი რუკისთვის. იზოლაციის გეომეტრიის ათასობით დისკრეტულ ელემენტად დაყოფით, FEM-ს შეუძლია გამოთვალოს პოტენციური განაწილებადა ველის სიძლიერეშესანიშნავი სიზუსტით. 220 კვ ტრანსფორმატორებისთვის, ეს ანალიზი, როგორც წესი, სამ კრიტიკულ რეგიონზეა ფოკუსირებული: ზედა ფენის იზოლაცია, შუა მონაკვეთი გრაგნილებს შორისდა ქვედა ფენის იზოლაცია.

ჩვენი სიმულაციები აჩვენებს, რომ 220 კვ ტრანსფორმატორებში ელექტრული ველის ყველაზე მაღალი ინტენსივობა, როგორც წესი, შიდა ზედაპირის კუთხეებიმაღალი ძაბვის გრაგნილების, განსაკუთრებით ხაზის ბოლო მონაკვეთებთან ახლოს. ელვისებური იმპულსების ტესტების დროს (1050 კვ 220 კვ სისტემებისთვის), ამ ადგილებში შეიძლება განიცადოს ველის სიძლიერე, რომელიც აღემატება 8-9 კვ/მმ-ს, რაც უახლოვდება საიზოლაციო მასალების დაშლის ზღვრულ დონეს.

კრიტიკული სტრესის ზონების იდენტიფიცირება

ელექტრული ველის ყოვლისმომცველი ანალიზის საშუალებით, ჩვენ გამოვავლინეთ რამდენიმე კრიტიკული დაძაბულობის ზონა, რომლებიც განსაკუთრებულ ყურადღებას საჭიროებენ 220 კვ ტრანსფორმატორებში:

• დახვევის კიდეების რეგიონებიდახვევის ბოლოებში ბასრი კუთხეები ქმნის ველის მნიშვნელოვან კონცენტრაციებს, რაც მოითხოვს სპეციალიზებულ დახარისხების ტექნიკას.
• მყარი და თხევადი იზოლაციის ინტერფეისიპრესმუყაოსა და ზეთის განსხვავებული დიელექტრიკული თვისებები ქმნის ველის გაძლიერებას მათ საზღვარზე.
• წამყვანი გასასვლელი ადგილებიგარდამავალი წერტილები, სადაც მაღალი ძაბვის გამტარები გამოდიან გრაგნილებიდან, წარმოადგენს განსაკუთრებით რთულ ველის განაწილებას, რაც მოითხოვს სამგანზომილებიან ანალიზს.

220 კვ ტრანსფორმატორებისთვის, ელექტრული ველის მაქსიმალური სიძლიერე, როგორც წესი, იმპულსური პირობების დროს ხაზის ბოლოსთან ახლოს პირველ რამდენიმე დისკში და გადაჯაჭვულ და ჩვეულებრივ დისკებს შორის შეერთების წერტილებში ვლინდება. ამ ადგილებში ნაადრევი უკმარისობის თავიდან ასაცილებლად საჭიროა გაძლიერებული იზოლაციის ზომები.

ძირითადი იზოლაციის ნაპრალებისთვის გაუმჯობესების სტრატეგიები

გეომეტრიული ოპტიმიზაცია

ელექტროდის ფორმირებაწარმოადგენს ველის განაწილების გაუმჯობესების ერთ-ერთ ყველაზე ეფექტურ სტრატეგიას. ბასრი კუთხეების ჩანაცვლებით მოხრილი პროფილებიდა განხორციელება ტოროიდული ელექტროდები, ჩვენ შეგვიძლია შევამციროთ ველის მაქსიმალური სიძლიერე 30-40%-მდე. 220 კვ ტრანსფორმატორებისთვის ეს მოიცავს:

• სტატიკური ბოლო რგოლები(SER) გრაგნილის ტერმინალებში უფრო გლუვი პოტენციური გრადიენტების შესაქმნელად.
• კუთხის რგოლებიპროფილებით, რომლებიც უახლოვდება ეკვიპოტენციურ ხაზებს, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს ტანგენციალურ დაძაბულობას პრესის დაფის ზედაპირების გასწვრივ.
• სტრესის კონუსებიკრიტიკულ ინტერფეისებზე ველის დივერგენციის გასაკონტროლებლად და კონცენტრაციების მინიმიზაციისთვის.

განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია გამრუდების რადიუსის ოპტიმიზაცია - გამტარების და სტატიკური რგოლების კუთხის რადიუსის გაზრდამ შეიძლება მკვეთრად შეამციროს ველის ინტენსიფიკაცია (ველის სიძლიერე ∝ 1/რადიუსი).

მოწინავე საიზოლაციო მასალები

მასალის შერჩევა გადამწყვეტ როლს თამაშობს იზოლაციის მახასიათებლების გაუმჯობესებაში. ჩვენი 220 კვ ტრანსფორმატორები იყენებენ:

• მაღალი სიმკვრივის პრესბორდიგაუმჯობესებული განზომილებიანი სტაბილურობით და უფრო მაღალი დიელექტრიკული სიმტკიცით.
• თერმულად გაუმჯობესებული ქაღალდებირომლებიც უზრუნველყოფენ მაღალ თერმულ გამძლეობას, ინარჩუნებენ დიელექტრიკულ თვისებებს მაღალ ტემპერატურაზე.
• ნანოკომპოზიტური გაძლიერებული მასალებისადაც ეპოქსიდური ფისის ან ზეთის ნანონაწილაკები (SiO₂, Al₂O₃) დამატებული დიელექტრიკული სიმტკიცე 20-30%-ით იზრდება და ამავდროულად თბოგამტარობა იზრდება.

ეს მოწინავე მასალები საშუალებას იძლევა შეიქმნას უფრო კომპაქტური იზოლაციის დიზაინები, ამავდროულად შენარჩუნდეს ან გაუმჯობესდეს საიმედოობის ზღვარი. მაგალითად, ნანოკომპოზიტური იზოლაციის სისტემების დანერგვას შეუძლია იზოლაციის სიცოცხლის ხანგრძლივობა 20-30%-ით გაზარდოს ჩვეულებრივ მასალებთან შედარებით.

იზოლაციის სისტემის კონფიგურაცია

საიზოლაციო კომპონენტების ფიზიკური განლაგების ოპტიმიზაცია მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას იძლევა:

• გრადუირებული იზოლაციის სისტემებისადაც იზოლაციის სისქე იცვლება ძაბვის განაწილების მიხედვით გრაგნილის გასწვრივ.
• ბარიერის განთავსების ოპტიმიზაციაFEM ანალიზის გამოყენებით, რათა დადგინდეს დაფის ოპტიმალური პოზიციები, რომლებიც მინიმუმამდე დაიყვანება ზეთის უფსკრულის მაქსიმალურ დაძაბულობას.
• ნავთობის მილის ზომებირომელიც აბალანსებს ელექტრო მოთხოვნებს (უფრო მცირე ხარვეზები უფრო მაღალი PDIV-ისთვის) გაგრილების საჭიროებებთან (ზეთის საკმარისი ნაკადი).

220 კვ ტრანსფორმატორებისთვის ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ურთიერთდაკავშირებული დახვევის ტექნიკა65-70%-ზე მეტი გადახლართვის პროცენტული მაჩვენებლით მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდება იმპულსური ძაბვის განაწილება, რაც ჩვეულებრივ დიზაინებთან შედარებით პირველ რამდენიმე დისკზე დაძაბულობას 50%-მდე ამცირებს.

შემთხვევის შესწავლა: წარმატებული დანერგვა 220 კვ ტრანსფორმატორში

ჩვენი ბოლო პროექტი, რომელიც 220 კვ მაღალი წინაღობის ტრანსფორმატორს მოიცავს, ამ გაუმჯობესების სტრატეგიების ეფექტურობას აჩვენებს. საწყისმა დიზაინმა აჩვენა ელექტრული ველის ჭარბი კონცენტრაცია (9.5 კვ/მმ-მდე) მაღალი და დაბალი ძაბვის გრაგნილებს შორის მთავარ იზოლაციის ნაპრალში, განსაკუთრებით გრაგნილის ბოლოებთან.

სპეციალიზებული პროგრამული უზრუნველყოფის (HSSSM) გამოყენებით განმეორებითი FEM ანალიზის მეშვეობით, ჩვენ განვახორციელეთ ყოვლისმომცველი გაუმჯობესების პაკეტი:

1. გადაკეთებული ელექტროსტატიკური რგოლიოპტიმიზირებული სიმრუდითა და განლაგებით.
2. დამატებითი კუთხის რგოლებიხვეულის ბოლოებში ზეთის მოცულობის გასანაწილებლად და ცოცვაზე სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად.
3. შეცვლილი ბარიერის მოწყობაუფრო პატარა, უფრო ერთგვაროვანი ზეთის ნაპრალების (6-8 მმ) შექმნა თავდაპირველი უფრო დიდი ნაპრალების (12-15 მმ) ნაცვლად.

შედეგები შესანიშნავი იყო: ველის მაქსიმალური სიძლიერე შემცირდა 6.2 კვ/მმ-მდე (35%-იანი გაუმჯობესება), ველის უფრო ერთგვაროვანი განაწილებით მთელ იზოლაციის სტრუქტურაში. მოდიფიცირებულმა ტრანსფორმატორმა წარმატებით გაიარა ყველა რუტინული და ტიპის ტესტი, მათ შორის სიმძლავრის სიხშირის ძაბვისადმი გამძლეობის (460 კვ 1 წუთის განმავლობაში) და ელვისებური იმპულსის (1050 კვ) ტესტები, ნაწილობრივი განმუხტვის დონეები მუდმივად 10pC-ზე დაბალი იყო.

წარმოებისა და ხარისხის საკითხები

სათანადო წარმოების კონტროლის გარეშე ყველაზე დახვეწილი დიზაინიც კი არაეფექტური აღმოჩნდება. 220 კვ ტრანსფორმატორის იზოლაციის ჩვენი ხარისხის უზრუნველყოფის პროგრამა მოიცავს:

• სტატისტიკური პროცესის კონტროლიპრესბორდის დამზადებისა და კომპონენტების აწყობის დროს.
• ვაკუუმური გაშრობა და ზეთის გაჟღენთვაპროცესები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ტენიანობისა და აირების სრულ მოცილებას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ნაწილობრივი გამონადენი.
• ნაწილობრივი განმუხტვის რუკების შედგენაიმპულსური ტესტების დროს, წარმოების ნებისმიერი ნაკლოვანების გამოსავლენად და გამოსასწორებლად.

220 კვ ტრანსფორმატორების შემთხვევაში, ჩვენ ვიცავთ მკაცრ სისუფთავის პროტოკოლებს ხვეულების აწყობისა და ავზში ჩასმის ოპერაციების დროს, რადგან მიკროსკოპულ დამაბინძურებლებსაც კი შეუძლიათ მნიშვნელოვნად შეამცირონ იზოლაციის სიმტკიცე მაღალი ელექტრული ველების ზემოქმედების ქვეშ.

საიზოლაციო ტექნოლოგიის მომავალი ტენდენციები

ტრანსფორმატორის იზოლაციის ევოლუცია გრძელდება რამდენიმე პერსპექტიული განვითარებით:

• ციფრული ტყუპების ტექნოლოგიაიზოლაციის სისტემების ვირტუალური რეპლიკების შექმნა რეალურ დროში მუშაობის მონიტორინგისა და პროგნოზირებადი მოვლა-პატრონობისთვის.
• გაფართოებული მდგომარეობის მონიტორინგიჩაშენებული ბოჭკოვანი ოპტიკური სენსორების გამოყენებით ტრანსფორმატორის მთელი ექსპლუატაციის განმავლობაში ნაწილობრივი განმუხტვის აქტივობისა და თერმული წერტილების თვალყურის დევნებისთვის.
• ეკოლოგიურად სუფთა საიზოლაციო სითხეებიროგორიცაა ბუნებრივი ეთერები, რომლებიც უზრუნველყოფენ უფრო მაღალ ცეცხლგამძლეობას და გაუმჯობესებულ გარემოსთან თავსებადობას, დიელექტრიკული მახასიათებლების შენარჩუნებისას.

220 კვ ძაბვის აპლიკაციებისთვის, ჩვენ განსაკუთრებით აღფრთოვანებულები ვართ მანქანური სწავლების აპლიკაციებიიზოლაციის დიზაინის ოპტიმიზაციაში, სადაც ალგორითმებს შეუძლიათ სწრაფად შეაფასონ დიზაინის ათასობით ვარიაცია, რათა გამოავლინონ ოპტიმალური კონფიგურაციები, რომლებიც აბალანსებს ელექტრო, თერმულ და ეკონომიკურ მოსაზრებებს.

დასკვნა

220 კვ ძაბვის ტრანსფორმატორის ხვეულებს შორის მთავარი იზოლაციის უფსკრულის ოპტიმიზაცია წარმოადგენს დახვეწილ საინჟინრო გამოწვევას, რომელიც მოითხოვს დიელექტრიკული თეორიის ღრმა ცოდნას, მოწინავე სიმულაციის შესაძლებლობებს და პრაქტიკულ წარმოების ექსპერტიზას. ელექტრული ველის ყოვლისმომცველი ანალიზისა და მიზანმიმართული გაუმჯობესების სტრატეგიების მეშვეობით, ჩვენ შეგვიძლია მნიშვნელოვნად გავზარდოთ ტრანსფორმატორის საიმედოობა და გამძლეობა.

ჩვენი მიდგომა აჩვენებს, რომ სტრატეგიული იზოლაციის დიზაინი არა მხოლოდ აუმჯობესებს დიელექტრიკულ მუშაობას, არამედ უზრუნველყოფს უფრო კომპაქტურ და ეკონომიურ ტრანსფორმატორებს. ამ მოწინავე ტექნიკის დანერგვით, ჩვენ ვთავაზობთ ტრანსფორმატორებს, რომლებიც აღემატება ინდუსტრიის სტანდარტებს, ამავდროულად, ჩვენს კლიენტებს ვთავაზობთ უმაღლეს ოპერაციულ საიმედოობას და საკუთრების საერთო ღირებულების სარგებელს.

ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, ჩვენ კვლავ ერთგულნი ვრჩებით იზოლაციის დიზაინში უახლესი მიღწევების ინტეგრირებისკენ, რათა უზრუნველვყოთ, რომ ჩვენი კლიენტები ისარგებლონ ბაზარზე არსებული ყველაზე საიმედო და ეფექტური ტრანსფორმატორის გადაწყვეტილებებით.

დაუკავშირდით ჩვენს საინჟინრო გუნდს დღესვეიმის განსახილველად, თუ როგორ შეუძლია ჩვენს სპეციალიზებულ იზოლაციის დიზაინს გააუმჯობესოს თქვენი 220 კვ ტრანსფორმატორის პროექტების მუშაობა და საიმედოობა.