220 kV Transformator Bobinlərarası Əsas İzolyasiya Boşluğu: Elektrik Sahəsinin Təhlili və Təkmilləşdirilməsi Strategiyaları

Giriş

Yüksək gərginlikli elektrik ötürülməsi sahəsində 220 kV-luq transformatorlar səmərəli enerji paylanmasının təmin edilməsində mühüm rol oynayır. əsas izolyasiya boşluğuTransformator sarımları arasındakı məsafə ən vacib dizayn elementlərindən birini təmsil edir və transformatorun etibarlılığına, uzunömürlülüyünə və performansına birbaşa təsir göstərir. Transformator texnologiyasında bazar liderləri olaraq, optimal izolyasiya dizaynının həddindən artıq elektrik gərginliklərinə, o cümlədən davamlı işləmə gərginlikləri, ildırım impulslarıvə keçid dalğaları.

Bu məqalədə 220 kV-luq transformatorların spirallararası əsas izolyasiya boşluqları üçün mürəkkəb elektrik sahəsi analiz metodologiyaları və praktik təkmilləşdirmə strategiyaları araşdırılır. Qabaqcıl simulyasiya texnologiyalarından və innovativ dizayn prinsiplərindən istifadə etməklə, ən tələbkar mühitlərdə əməliyyat mükəmməlliyini təmin edərək transformator izolyasiya performansını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilərik.

220 kV Transformatorlarda Əsas İzolyasiyanın Əsasları

220 kV-luq transformatorlarda dolaqlar arasındakı əsas izolyasiya boşluğu, yüksək gərginlikli və aşağı gərginlikli dolaqlar arasında elektrik kəsilməsinin qarşısını alan əsas dielektrik baryer rolunu oynayır. Bu izolyasiya sistemi yalnız standart iş şəraitinə deyil, həm də müxtəlif həddindən artıq gərginlik ssenarilərişəbəkə pozuntuları zamanı baş verənlər.

220 kV tətbiqlərdə izolyasiya boşluğu adətən a istifadə edir çoxbariyerli sistemboşluğu bir neçə kiçik yağ kanalına bölən pres lövhəsi silindrlərindən və ya sarğılarından ibarətdir. Bu yanaşma əhəmiyyətli dərəcədə artırır qismən boşalma başlanğıc gərginliyi(PDIV) və dolaqlar arasında keçirici çirk körpülərinin əmələ gəlməsinin qarşısını alır. Əsas dizayn, baryer pres lövhələrinin adətən 2 mm qalınlığında və baryerlər arasındakı yağ boşluqlarının 6-10 mm arasında dəyişdiyi "nazik kağız borusu, kiçik yağ boşluğu" prinsipinə uyğundur.

Bu boşluqlar daxilində elektrik sahəsinin paylanması qeyri-bərabərdir, stress konsentrasiyalarıdolaq kənarlarında, keçiricinin əyilmələrində və izolyasiya interfeyslərində baş verir. Düzgün dizayn optimallaşdırması olmadan, bu lokal yüksək gərginlikli sahələr qismən boşalma fəaliyyətlərinə səbəb ola bilər ki, bu da izolyasiyanın tədricən pozulmasına və potensial sıradan çıxmasına səbəb ola bilər.

Elektrik Sahəsinin Təhlili Texnikaları

Sonlu Element Metodu (FEM) Simulyasiya

Müasir izolyasiya dizaynı çox şeydən asılıdır sonlu element analizi(FEA) dəqiq elektrik sahəsi xəritələşdirilməsi üçün. İzolyasiya həndəsəsini minlərlə ayrı elementə bölməklə, FEM hesablaya bilər potensial paylanmavə sahə gücüdiqqətəlayiq dəqiqliklə. 220 kV-luq transformatorlar üçün bu təhlil adətən üç vacib bölgəyə yönəlmişdir: yuxarı hissənin izolyasiyası, dolaqlar arasındakı orta hissəvə alt uclu izolyasiya.

Simulyasiyalarımız göstərir ki, 220 kV-luq transformatorlarda ən yüksək elektrik sahəsi intensivliyi adətən ...-də baş verir. daxili səth küncləriyüksək gərginlikli sarımların, xüsusən də xəttin son hissələrinin yaxınlığında. İldırım impulsu sınaqları zamanı (220 kV sistemlər üçün 1050 kV), bu sahələr izolyasiya materiallarının parçalanma limitlərinə yaxınlaşaraq 8-9 kV/mm-dən çox sahə gərginliyi yaşaya bilər.

Kritik Stress Zonalarının Müəyyənləşdirilməsi

Hərtərəfli elektrik sahəsi təhlili vasitəsilə 220 kV-luq transformatorlarda xüsusi diqqət tələb edən bir neçə kritik gərginlik zonası müəyyən etdik:

• Sarma kənar bölgələriSarğı uclarındakı iti künclər əhəmiyyətli sahə konsentrasiyaları yaradır və bu da ixtisaslaşmış hizalama texnikalarını tələb edir.
• Bərk və maye izolyasiya arasındakı interfeysPress lövhəsinin və yağın fərqli dielektrik xüsusiyyətləri onların sərhədlərində sahənin intensivləşməsinə səbəb olur.
• Çıxış sahələriYüksək gərginlikli naqillərin sarımlardan çıxdığı keçid nöqtələri, üçölçülü analiz tələb edən xüsusilə çətin sahə paylanmaları təqdim edir.

220 kV-luq transformatorlar üçün maksimum elektrik sahəsinin gücü adətən xəttin ucuna yaxın ilk bir neçə diskdə və impuls şəraitində aralıq və adi disklər arasındakı birləşmə nöqtələrində baş verir. Bu sahələr vaxtından əvvəl sıradan çıxmanın qarşısını almaq üçün gücləndirilmiş izolyasiya tədbirləri tələb edir.

Əsas İzolyasiya Boşluqları üçün Təkmilləşdirmə Strategiyaları

Həndəsi Optimallaşdırma

Elektrod formalaşdırmasısahə paylanmasını yaxşılaşdırmaq üçün ən təsirli strategiyalardan birini təmsil edir. Kəskin küncləri ilə əvəz etməklə əyri profillərvə həyata keçirmək toroidal elektrodlar, maksimum sahə gücünü 30-40%-ə qədər azalda bilərik. 220 kV transformatorlar üçün bunlara daxildir:

• Statik uc halqalarıDaha hamar potensial qradiyentlər yaratmaq üçün dolama terminallarında (SER).
• Bucaq halqalarıekvipotensial xətləri təqribiləşdirən profillərlə, pres lövhəsi səthləri boyunca tangensial gərginlikləri əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.
• Stress konuslarısahə divergensiyasını idarə etmək və konsentrasiyaları minimuma endirmək üçün kritik interfeyslərdə.

Əyrilik radiusunun optimallaşdırılması xüsusilə vacibdir - keçiricilərin və statik halqaların künc radiusunun artırılması sahənin intensivliyini (sahə gücü ∝ 1/radius) kəskin şəkildə azalda bilər.

Qabaqcıl İzolyasiya Materialları

Material seçimi izolyasiya performansının artırılmasında mühüm rol oynayır. 220 kV-luq transformatorlarımız aşağıdakılardan istifadə edir:

• Yüksək sıxlıqlı pressboardtəkmilləşdirilmiş ölçülü stabillik və daha yüksək dielektrik gücü ilə.
• Termal olaraq təkmilləşdirilmiş sənədləryüksək temperaturda dielektrik xüsusiyyətlərini qoruyaraq üstün istilik davamlılığı təklif edir.
• Nanokompozitlərlə gücləndirilmiş materiallarepoksi və ya yağa əlavə edilən nanopartiküllərin (SiO₂, Al₂O₃) dielektrik möhkəmliyini 20-30% artırdığı və istilik keçiriciliyini artırdığı müşahidə olunur.

Bu qabaqcıl materiallar etibarlılıq həddinin qorunmasına və ya hətta artırılmasına imkan verərkən daha kompakt izolyasiya dizaynlarına imkan verir. Məsələn, nanokompozit izolyasiya sistemlərinin tətbiqi ənənəvi materiallarla müqayisədə izolyasiyanın ömrünü 20-30% uzada bilər.

İzolyasiya Sisteminin Konfiqurasiyası

İzolyasiya komponentlərinin fiziki düzülüşünün optimallaşdırılması əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmalara səbəb olur:

• Tənzimlənmiş izolyasiya sistemləriburada izolyasiya qalınlığı sarğı boyunca gərginlik paylanmasına görə dəyişir.
• Baryer yerləşdirmə optimallaşdırmasıMaksimum yağ boşluğu gərginliklərini minimuma endirən optimal pres lövhəsi mövqelərini təyin etmək üçün FEM analizindən istifadə etməklə.
• Yağ kanalının ölçüləndirilməsielektrik tələblərini (daha yüksək PDIV üçün daha kiçik boşluqlar) soyutma ehtiyacları (kafi yağ axını) ilə balanslaşdırır.

220 kV-luq transformatorlar üçün biz bunu aşkar etdik aralıq dolama texnikaları65-70%-dən yuxarı interlearing faizləri ilə impuls gərginliyinin paylanmasını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır və ilk bir neçə diskdəki gərginliyi ənənəvi dizaynlarla müqayisədə 50%-ə qədər azaldır.

Case Study: 220kV Transformatorda Uğurlu Tətbiq

220 kV-luq yüksək impedanslı transformatorla bağlı son layihəmiz bu təkmilləşdirmə strategiyalarının effektivliyini nümayiş etdirir. İlkin dizayn, xüsusilə də dolama uclarına yaxın yüksək gərginlikli və aşağı gərginlikli sarımlar arasındakı əsas izolyasiya boşluğunda həddindən artıq elektrik sahəsi konsentrasiyalarının (9,5 kV/mm-ə qədər) olduğunu göstərdi.

Xüsusi proqram təminatından (HSSSM) istifadə edərək təkrarlanan FEM təhlili vasitəsilə hərtərəfli təkmilləşdirmə paketi tətbiq etdik:

1. Yenidən dizayn edilmiş elektrostatik halqaoptimallaşdırılmış əyrilik və yerləşdirmə ilə.
2. Əlavə bucaq halqalarıyağ həcmini bölmək və sızma gücünü artırmaq üçün dolama uclarında.
3. Modifikasiya edilmiş baryer tənzimləməsiorijinal daha böyük boşluqlar (12-15 mm) əvəzinə daha kiçik, daha vahid yağ boşluqları (6-8 mm) yaradır.

Nəticələr diqqətəlayiq idi: maksimum sahə gərginliyi 6,2 kV/mm-ə endirildi (35% yaxşılaşma), izolyasiya strukturu boyunca daha vahid sahə paylanması ilə. Modifikasiya edilmiş transformator, qismən boşalma səviyyələri ardıcıl olaraq 10 pC-dən aşağı olmaqla, güc tezliyinə davamlı gərginlik (1 dəqiqə üçün 460 kV) və ildırım impulsu (1050 kV) sınaqları da daxil olmaqla, bütün adi və tip sınaqlardan uğurla keçdi.

İstehsal və keyfiyyət məsələləri

Hətta ən mürəkkəb dizayn belə, lazımi istehsal nəzarəti olmadan səmərəsiz olduğunu sübut edir. 220 kV-luq transformator izolyasiyası üçün keyfiyyət təminatı proqramımıza aşağıdakılar daxildir:

• Statistik proses nəzarətipress lövhəsinin istehsalı və komponentlərin yığılması zamanı.
• Vakuumla qurutma və yağ hopdurmaqismən axıdılmasına səbəb ola biləcək nəm və qazların tamamilə çıxarılmasını təmin edən proseslər.
• Qismən axıdılma xəritələşdirilməsiistehsal qüsurlarını müəyyən etmək və düzəltmək üçün impuls sınaqları zamanı.

220 kV-luq transformatorlar üçün, sarğı yığımı və çənləmə əməliyyatları zamanı ciddi təmizlik protokolları tətbiq edirik, çünki hətta mikroskopik çirkləndiricilər belə yüksək elektrik sahələri altında izolyasiya gücünü əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər.

İzolyasiya Texnologiyasında Gələcək Trendlər

Transformator izolyasiyasının təkamülü bir neçə perspektivli inkişafla davam edir:

• Rəqəmsal əkiz texnologiyasıreal vaxt rejimində performans monitorinqi və proqnozlaşdırıcı texniki xidmət üçün izolyasiya sistemlərinin virtual replikalarının yaradılması.
• Ətraflı vəziyyət monitorinqitransformatorun işləmə müddəti ərzində qismən boşalma fəaliyyətini və istilik qaynar nöqtələrini izləmək üçün daxili fiber optik sensorlardan istifadə.
• Ekoloji cəhətdən təmiz izolyasiya mayeləridielektrik performansını qoruyarkən daha yüksək yanğın nöqtələri və təkmilləşdirilmiş ətraf mühit uyğunluğu təklif edən təbii efirlər kimi.

220 kV-luq tətbiqlər üçün xüsusilə həyəcanlıyıq maşın öyrənmə tətbiqləriizolyasiya dizaynının optimallaşdırılmasında, alqoritmlərin elektrik, istilik və iqtisadi mülahizələri tarazlaşdıran optimal konfiqurasiyaları müəyyən etmək üçün minlərlə dizayn variasiyasını tez bir zamanda qiymətləndirə biləcəyi.

Nəticə

220 kV-luq transformatorların spirallararası əsas izolyasiya boşluqlarının optimallaşdırılması, dielektrik nəzəriyyəsi, qabaqcıl simulyasiya imkanları və praktik istehsal təcrübəsi haqqında dərin bilik tələb edən mürəkkəb bir mühəndislik problemidir. Hərtərəfli elektrik sahəsi təhlili və hədəflənmiş təkmilləşdirmə strategiyaları vasitəsilə transformatorun etibarlılığını və uzunömürlülüyünü əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilərik.

Bizim yanaşmamız göstərir ki, strateji izolyasiya dizaynı yalnız dielektrik performansını yaxşılaşdırmaqla yanaşı, daha kompakt və səmərəli transformatorlara da imkan verir. Bu qabaqcıl texnikaları tətbiq etməklə, müştərilərimizə üstün əməliyyat etibarlılığı və ümumi mülkiyyət dəyəri üstünlükləri təqdim edərkən, sənaye standartlarını aşan transformatorlar təqdim edirik.

Texnologiya inkişaf etməyə davam etdikcə, müştərilərimizin bazarda mövcud olan ən etibarlı və səmərəli transformator həllərindən faydalanmasını təmin edərək izolyasiya dizaynında ən son irəliləyişləri inteqrasiya etməyə sadiq qalırıq.

Mühəndislik qrupumuzla bu gün əlaqə saxlayınixtisaslaşmış izolyasiya dizaynı üzrə təcrübəmizin 220 kV-luq transformator layihələrinizin performansını və etibarlılığını necə artıra biləcəyini müzakirə etmək üçün.