Kuinka öljyupotettu muuntaja saavuttaa 60 kV:n jakojännitteen tyhjiötäytön kautta?

Teollisuuden tiedot osoittavat, että noin 30 % ennenaikaisista muuntajavioista johtuu suoraan eristävän öljyn liiallisesta kosteus- ja kaasupitoisuudesta. Kosteuden lisäys vain 15 miljoonasosaa (ppm) voi laskea muuntajaöljyn läpilyöntijännitteen 60 kV:sta alle 30 kV:iin. Tämä dramaattinen dielektrisen lujuuden pieneneminen korostaa tyhjötäyttöprosessin kriittistä merkitystä muuntajien valmistuksessa. Anöljyupotettu muuntaja33 kV:n tai sitä korkeammalla nimellisjännitteellä 60 kV:n läpilyöntijännitteen saavuttaminen ja ylläpitäminen ei ole laatutavoite – se on perusedellytys luotettavalle toiminnalle muuntajan 30–40 vuoden käyttöiän aikana.

Tämä artikkeli tarjoaa systemaattisen teknisen analyysin siitä, kuinka öljyupotetut muuntajat saavuttavat 60 kV:n läpilyöntijännitteen tyhjiötäytön avulla. Keskustelu kattaa neljä olennaista prosessivaihetta: öljyn esikäsittely ja laadunvarmistus, sydämen ja käämin eristyksen tyhjiökuivaus, alipainetäyttöprosessi kontrolloiduilla parametreillä sekä IEC- ja ASTM-standardien mukainen jälkitäyttötestaus. Jokainen vaihe tutkitaan viitaten tiettyihin prosessiparametreihin, laitevaatimuksiin ja laadunvalvontatarkistuspisteisiin. Artikkelissa käsitellään myös yleisiä vikatiloja ja tarjotaan käytännöllinen laadunvalvontakehys muuntajien valmistajille ja loppukäyttäjille.

Sisällysluettelo

• 1. Öljyn esikäsittely ja laatustandardit
• 2. Muuntajan sydämen ja käämin tyhjökuivaus
• 3. Tyhjiötäyttöprosessin parametrit
• 4. Öljyn testaus ja läpilyöntijännitteen tarkastus
• 5. Yleiset vikatilat ja laadunvalvontapisteet
• 6. Usein kysytyt kysymykset (FAQ)
• 7. Johtopäätös

1. Öljyn esikäsittely ja laatustandardit

Matka 60 kV:n läpilyöntijännitteen saavuttamiseen alkaa muuntajaöljyn esikäsittelystä ennen sen tuloa muuntajan säiliöön. Jopa uusi, jalostettu muuntajaöljy sisältää tyypillisesti liuennutta kosteutta, kaasuja ja hiukkasmaisia ​​epäpuhtauksia, jotka on poistettava vaaditun dielektrisen lujuuden saavuttamiseksi. Esikäsittelyprosessi suoritetaan erityisessä öljynkäsittelylaitoksessa, joka sisältää lämmitysjärjestelmät, tyhjiökuivausyksiköt ja monivaiheiset suodatuslaitteet. Seuraavat parametrit on tarkistettava ennen kuin öljy katsotaan sopivaksi muuntajan täyttöön:

• Jakojännite (BDV):≥ 60kV (mitattu standardin IEC 60156 mukaisesti)
• Kosteuspitoisuus:≤ 10 ppm (mitattuna Karl Fischer-titrauksella)
• Liuenneen kaasun sisältö (DGA):≤ 0,5 tilavuusprosenttia (kaasukromatografialla mitattuna)
• Hajoamiskerroin (rusketus δ):≤ 0,001 90 °C:ssa (mitattu standardin IEC 60247 mukaisesti)
• Hiukkasmäärä:≤ 500 hiukkasta 100 ml:ssa (koko ≥ 5 μm)
• Resistanssi:≥ 10¹² Ω·cm 90 °C:ssa

Öljyn puhdistusprosessi noudattaa kolmivaiheista järjestystä. Ensimmäinen vaihe on lämmitys: öljy kuumennetaan 60-70°C:een viskositeetin vähentämiseksi ja liuenneiden kaasujen ja kosteuden vapautumisen helpottamiseksi. Toinen vaihe on tyhjiökuivaus: kuumennettu öljy syötetään tyhjökammioon, joka toimii 0,1-0,5 mbar:n paineella. Tässä tyhjiössä veden kiehumispiste laskee, jolloin kosteus haihtuu ja tyhjiöpumppu imee sen pois. Tyypillinen kuivumisaika on 4-8 tuntia öljymäärästä ja alkuperäisestä kosteuspitoisuudesta riippuen. Kolmas vaihe on suodatus: dehydratoitu öljy kulkee suodattimien sarjan läpi, joiden arvot ovat 5 μm ja 1 μm hiukkasmaisten epäpuhtauksien poistamiseksi. Käsiteltyä öljyä kierrätetään sitten järjestelmän läpi, kunnes kaikki määritetyt parametrit on saavutettu.

Seuraavassa taulukossa on yhteenveto esikäsittelyparametrit ja vastaavat hyväksymiskriteerit.

kloLugao Power Co., Ltd., ylläpidämme erityistä öljynkäsittelylaitosta, joka on varustettu 10 000 litran öljysäiliöllä, 300 l/min tyhjiökuivausyksiköllä ja suljetulla suodatusjärjestelmällä, jossa on 1 μm:n absoluuttiset suodattimet. Jokaisesta käsitellystä öljyerästä otetaan näyte ja testataan ennen kuin se hyväksytään muuntajan täyttöön. Testitulokset dokumentoidaan erätodistuksessa, joka tulee muuntajan mukana koko sen käyttöiän ajan. Tämä tiukka esikäsittelyprotokolla varmistaa, että muuntajaan tuleva öljy täyttää samat laatuvaatimukset kuin täytön jälkeen testattava öljy, mikä luo perustan 60 kV:n läpilyöntijännitteen saavuttamiselle.

2. Muuntajan sydämen ja käämin tyhjökuivaus

Muuntajan eristys koostuu pääasiassa selluloosapohjaisista materiaaleista - paperista, puristuslevystä ja puusta -, jotka ovat luonnostaan ​​hygroskooppisia. Normaaleissa ilmakehän olosuhteissa nämä materiaalit voivat imeä jopa 8 painoprosenttia kosteutta. Kun muuntaja saa jännitteen, eristys lämpenee ja mahdollinen kosteus höyrystyy, mikä vähentää sekä kiinteän eristeen että ympäröivän öljyn dielektristä lujuutta. Tyhjiökuivaus on prosessi, jossa tämä kosteus poistetaan eristysjärjestelmästä ennen kuin muuntaja täytetään öljyllä. Kuivausprosessi on kriittinen, koska jopa öljyn puhdistuksen jälkeen eristeeseen jäänyt kosteus huuhtoutuu öljyyn ajan myötä, mikä vähentää läpilyöntijännitettä.

Tyhjiökuivausprosessi sisältää tyypillisesti seuraavat vaiheet. Ensin muuntaja asetetaan kuivausuuniin tai lämmitetään kierrättämällä kuumaa öljyä jäähdytysjärjestelmän läpi. Sydän ja käämi kuumennetaan 85-105°C:een kosteuden vapautumisen nopeuttamiseksi. Muuntajan säiliö tyhjennetään sitten tyhjiöpumpulla paineen alentamiseksi 0,1-0,5 mbar:iin. Tässä tyhjiössä veden kiehumispiste laskee noin 40-50°C:een, jolloin eristeessä oleva kosteus haihtuu. Tyhjiöpumppu imee haihtunut kosteus ulos säiliöstä. Kuivausprosessia jatketaan, kunnes eristeen kosteuspitoisuus laskee alle 0,5 paino-%.

Kuivumisen päätepiste määritetään jommallakummalla kahdesta menetelmästä:

• Paineen nousumenetelmä:Tyhjiöpumppu on eristetty muuntajan säiliöstä ja paineen nousunopeus mitataan tietyn ajanjakson aikana. Jos paineen nousunopeus on alle 0,1 mbar tunnissa 4 tunnin aikana, kuivauksen katsotaan päättyneen.
• Kastepistemenetelmä:Muuntajasta poistettavan kaasun kastepistettä valvotaan jatkuvasti. Kun kastepiste laskee alle -40°C, kuivumisen katsotaan päättyneen.

Tyhjiökuivausprosessin kesto vaihtelee muuntajan koon, eristystyypin ja ympäristön olosuhteiden mukaan. Tyypillisellä 10 MVA muuntajalla kuivausprosessi voi kestää 48-72 tuntia. Suurempien tehomuuntajien tapauksessa prosessi voi kestää useita päiviä. Seuraava taulukko sisältää tyypilliset kuivausparametrit eri muuntajaluokille.

Me Lugaossa käytämme lämpötyhjökuivauksen ja kuuman öljyn kierron yhdistelmää tarvittavan kosteudenpoiston saavuttamiseksi. Muuntaja lämmitetään kierrättämällä kuumaa öljyä jäähdytysjärjestelmän läpi, samalla kun säiliö tyhjennetään. Tämä menetelmä tarjoaa tasaisen lämmityksen ja nopeuttaa kuivausprosessia. Kuivausjakson päätyttyä muuntajaa pidetään tyhjiössä, kunnes öljyn täyttöprosessi alkaa, mikä estää kosteuden imeytymisen takaisin ilmakehästä. Tämä lähestymistapa varmistaa, että eristeen kosteuspitoisuus pysyy alle 0,5 %:n kynnyksen, mikä on välttämätöntä 60 kV:n läpilyöntijännitteen saavuttamiseksi ja ylläpitämiseksi.

3. Tyhjiötäyttöprosessin parametrit

Kun muuntajan sydän ja käämi on kuivattu vaadittuun kosteuspitoisuuteen, alkaa öljyn täyttö. Tämä on muuntajan valmistuksen kriittisin vaihe, sillä mikä tahansa virhe tässä vaiheessa voi vaarantaa eristysjärjestelmän dielektrisen lujuuden. Tyhjiötäyttö suoritetaan samalla, kun muuntajan säiliö pidetään tyhjiössä. Puhdistettu öljy syötetään säiliön pohjalle ja nousee hitaasti syrjäyttäen tyhjiön. Prosessiparametreja on valvottava huolellisesti kuplien muodostumisen estämiseksi, eristeen täydellisen tunkeutumisen varmistamiseksi ja käämien vaurioitumisen välttämiseksi.

Tyhjiötäytön tärkeimmät prosessiparametrit ovat seuraavat:

• Esitäytön alipainetaso:0,1-0,5 mbar, ylläpidetään vähintään 2 tuntia kuivausjakson päättymisen jälkeen.
• Öljyn lämpötila täytön yhteydessä:60-70°C, ylläpidetään alhaisen viskositeetin ja hyvien virtausominaisuuksien varmistamiseksi.
• Täyttönopeus:≤ 300 L/h (pienille ja keskikokoisille muuntajille; suuret muuntajat voivat käyttää suhteellisesti suurempia virtausnopeuksia, mutta ne eivät saa ylittää nopeutta, jolla öljy voi tunkeutua eristeen läpi).
• Täyttöpaine:Säiliön pohjalle kohdistetaan lievä ylipaine (0,1-0,2 bar), jotta öljy pakotetaan käämiin.
• Tyhjiö täytön aikana:Tyhjiötä ylläpidetään täyttöprosessin aikana öljystä tai eristeestä mahdollisesti vapautuvien kaasujen poistamiseksi.
• Jälkitäytön asettaminen:Kun säiliö on täynnä, muuntajan annetaan seistä 12-24 tuntia tyhjiössä tai kuivan typen positiivisessa paineessa, jotta jäljellä olevat kaasukuplat pääsevät poistumaan.

Täyttönopeus on erityisen kriittinen. Jos öljyä syötetään liian nopeasti, turbulenssi voi aiheuttaa kuplia, eikä öljy välttämättä tunkeudu täysin eristeen läpi. Jos öljyä syötetään liian hitaasti, prosessista tulee tehoton. Täyttönopeutta ohjataan tyypillisesti säätämällä öljypumpun virtausnopeutta tai käyttämällä paineenalennusventtiiliä. Suurilla muuntajilla täyttö voidaan suorittaa vaiheittain tauoilla, jotta öljy pääsee tunkeutumaan eristeen läpi ennen seuraavan vaiheen alkamista. Seuraavassa taulukossa on suositellut täyttönopeudet eri muuntajien kapasiteeteille.

Kun täyttö on valmis, muuntaja tyypillisesti lämmitetään 50-60 °C:seen jäähdytysjärjestelmän avulla, mikä parantaa öljyn kykyä imeä jäännöskaasua ja kosteutta. Muuntajalle suoritetaan sitten lopullinen tyhjiökäsittely, joka tunnetaan nimellä "lopullinen kaasunpoisto" öljyn mahdollisesti absorboimien kaasujen poistamiseksi. Tämä viimeinen vaihe varmistaa, että öljyn läpilyöntijännite pysyy tavoitetasolla 60 kV tai korkeammalla. Lugao Power Co., Ltd. ylläpitää yksityiskohtaista kirjaa kaikista prosessiparametreista jokaiselle muuntajalle, mukaan lukien aikaleimatut lokit tyhjiötasoista, lämpötiloista ja virtausnopeuksista. Nämä tiedot ovat osa muuntajan laatudokumentaatiota ja niitä säilytetään laitteen käyttöiän ajan.

4. Öljyn testaus ja läpilyöntijännitteen tarkastus

Kun muuntaja on täytetty öljyllä ja sen on annettu laskeutua, eristysjärjestelmä on testattava sen varmistamiseksi, että se täyttää vaaditut läpilyöntijännitevaatimukset. Ensisijainen testi on IEC 60156:n tai ASTM D1816:n mukaisesti suoritettava öljyn läpilyöntijännitetesti. Tämä testi sisältää jännitteen kohdistamisen muuntajaöljynäytteeseen kontrolloidulla nopeudella, kunnes öljy hajoaa. Testi suoritetaan useilla näytteillä sen varmistamiseksi, että tulos on toistettavissa. Öljytestin lisäksi koko muuntajan eristysjärjestelmälle tehdään dielektriset testit sen eheyden varmistamiseksi.

The oil breakdown voltage test is performed using a standard test cell, which consists of two electrodes separated by a gap of 2.5mm. Testijännitettä syötetään nopeudella 2 kV/s. Testi suoritetaan kuudella öljynäytteellä. The results of the first test are discarded, and the average of the remaining five tests is calculated. Keskiarvon on oltava ≥ 60 kV. If the average value is below 60kV, the oil is considered to have failed the test. The test procedure and acceptance criteria are summarized in the following table:

Öljyn rikkoutumistestin lisäksi muuntajalle tehdään seuraavat dielektriset testit koko eristysjärjestelmän eheyden varmistamiseksi:

• Tehon taajuuden kestotesti:Muuntaja saa jännitteen, joka on 2-3 kertaa sen nimellisjännite 60 sekunnin ajan. Vika tai osittainen purkaminen ei ole sallittua.
• Indusoitunut ylijännitetesti:Muuntaja altistetaan taajuudelle 100-400 Hz jännitteellä, joka on 2 kertaa nimellisjännite 60 sekunnin ajan. Eristeen rikkoutuminen tai näkyvä muodonmuutos ei ole sallittua.
• Osittaispurkaustesti:Muuntajan osapurkaus on testattu jännitteellä, joka on 1,1 kertaa nimellisjännite. Osapurkaustaso mitataan ja sen on oltava alle määritetyn rajan (tyypillisesti 20-50 pC öljytäytteisillä muuntajilla).
• Tan Delta -testi:Eristysjärjestelmän hajoamiskerroin mitataan 90°C:ssa. Arvon on oltava standardissa IEC 60076 määritettyjen rajojen sisällä.

Lugao Power Co., Ltd.:ssä suoritamme nämä testit jokaiselle muuntajalle ennen sen lähettämistä. Testitulokset dokumentoidaan kattavaan testiraporttiin, joka tulee muuntajan mukana. Öljyn läpilyöntijännitetesti suoritetaan öljynäytteillä, jotka on otettu muuntajan säiliöstä täytön ja laskeutumisen jälkeen. Tämä varmistaa, että muuntajan öljy on samaa öljyä, joka on testattu. Jos öljy ei läpäise läpilyöntijännitetestiä, koko prosessi toistetaan, kunnes öljy täyttää vaatimukset. Tämä tiukka testausjärjestelmä varmistaa, että öljyupotettu muuntajamme täyttää korkeimmat laatu- ja luotettavuusstandardit.

5. Yleiset vikatilat ja laadunvalvontapisteet

Huolimatta yllä kuvatuista tiukoista prosessiohjauksista, tyhjiötäytön aikana voi silti esiintyä vikoja. Yleisten vikatilojen ymmärtäminen ja kestävien laadunvalvontatarkastuspisteiden luominen on välttämätöntä tasaisen valmistuslaadun ylläpitämiseksi. Tämä osio tunnistaa yleisimmät vikatilat ja tarjoaa laadunvalvontakehyksen prosessin jokaiselle vaiheelle.

Vikatila 1: Epätäydellinen tyhjiökuivaus.Jos muuntajan eristystä ei kuivata vaadittuun kosteuspitoisuuteen, läpilyöntijännite pienenee. Yleisin syy epätäydelliseen kuivumiseen on riittämätön tyhjiö tai riittämätön lämmitysaika. Tämän vian estämiseksi tyhjiön tasoa on tarkkailtava jatkuvasti kuivausjakson aikana. Päätepisteen tarkistamiseen on käytettävä paineen nousu- tai kastepistetestiä.

Vikatila 2: Öljyn uudelleenkontaminaatio.Öljy voi saastua uudelleen käsittelyn, varastoinnin tai täytön aikana, jos laitetta ei puhdisteta kunnolla. Epäpuhtaudet, kuten pöly, vesi tai muut hiukkaset, voivat päästä öljyyn liitosten kautta tai siirron aikana. Tämän estämiseksi kaikki laitteet on puhdistettava ja kuivattava perusteellisesti ennen käyttöä. Öljysäiliöt tulee pitää suljettuina ja täytettyinä kuivalla typellä.

Vikatila 3: Ilman juuttuminen.Jos muuntajaan jää ilmaa täytön aikana, se voi muodostaa kuplia, jotka vähentävät läpilyöntijännitettä. Ilman loukkuun jääminen on todennäköisempää, jos täyttönopeus on liian nopea tai jos alipainetasoa ei ylläpidetä täytön aikana. Tämän estämiseksi täyttönopeutta tulee vähentää ja tyhjiöä pitää yllä koko prosessin ajan.

Seuraavia laadunvalvonnan tarkistuspisteitä suositellaan tyhjiötäyttöprosessin jokaiseen vaiheeseen:

Lugaossa otamme käyttöön laadunhallintajärjestelmän, joka sisällyttää nämä tarkistuspisteet standarditoimintaamme. Jokainen prosessin vaihe dokumentoidaan ja mahdolliset poikkeamat tutkitaan ja korjataan. Tämä systemaattinen lähestymistapa laadunvalvontaan on välttämätön korkean luotettavuuden ylläpitämiseksi, jota asiakkaamme odottavat öljyupotettuja muuntajatuotteiltamme.

6. Usein kysytyt kysymykset (FAQ)

Kysymys 1: Onko 60 kV läpilyöntijännite taattu arvo muuntajan koko käyttöiän ajan vai pieneneekö se ajan myötä?

Vastaus: 60kV on taattu vähimmäisarvo valmistus- ja käyttöönottohetkellä. Muuntajan käyttöiän aikana läpilyöntijännite laskee vähitellen öljyn hajoamisen, kosteuden sisäänpääsyn ja hiukkasten kertymisen vuoksi. Kuitenkin asianmukaisella huollolla – mukaan lukien määräajoin öljyn testaus, suodatus ja kuivaus – läpilyöntijännite voidaan pitää hyväksyttävän tason yläpuolella. Alan standardit vaativat tyypillisesti öljyn vaihtoa tai kunnostusta, kun läpilyöntijännite laskee alle 30 kV.

Kysymys 2: Mikä ero on tyhjiötäytteisten ja tavanomaisesti täytettyjen muuntajien läpilyöntijännitteessä?

Vastaus: Perinteisesti täytetty muuntaja (täytetty ilmakehän paineessa ilman tyhjiökuivausta) saavuttaa tyypillisesti 30-40kV läpilyöntijännitteen. Tyhjiötäytteinen muuntaja, jossa on asianmukainen esikuivaus ja tyhjiökäsittely, saavuttaa jatkuvasti 60 kV tai korkeamman jännitteen. Tämä 20-30 kV ero on merkittävä parannus turvamarginaalissa ja luotettavuudessa. Korkeampi läpilyöntijännite vähentää eristysvian riskiä, ​​erityisesti jännitepiikin tai salaman aikana.

Kysymys 3: Onko alipainetäyttö tarpeen pienille jakelumuuntajille (≤ 10kV)?

Vastaus: Jakelumuuntajille, joiden nimellisjännite on 10 kV ja alle, tyhjiötäyttö ei ole aina pakollista, mutta sitä pidetään yhä enemmän parhaana käytäntönä. Vaikka nämä muuntajat voivat toimia 30-40 kV:n läpilyöntijännitteellä, alipainetäyttö tarjoaa suuremman turvamarginaalin ja paremman pitkäaikaisen luotettavuuden. Monet laitokset määrittävät nyt tyhjiötäytön kaikille uusille muuntajahankinnoille jännitteestä riippumatta osana laadunvarmistusvaatimuksiaan. Lugao Power Co., Ltd.:ssä käytämme tyhjiötäytöntä kaikkiin öljyupotettuihin muuntajatuotteisiin.

Kysymys 4: Kuinka muuntajaöljy voi ylläpitää läpilyöntijännitettä käytön aikana?

Vastaus: Häiriöjännitteen ylläpito käytön aikana vaatii kattavan huolto-ohjelman. Öljynäytteitä tulee ottaa säännöllisesti ja testata läpilyöntijännitteen, kosteuspitoisuuden ja liuenneen kaasun suhteen. Jos läpilyöntijännite laskee alle 45 kV, öljy tulee suodattaa ja kuivata. Jos kosteuspitoisuus ylittää 20 ppm, öljy tulee kuivata. Jotkut muuntajat on varustettu online-öljynsuodatusjärjestelmillä, jotka poistavat jatkuvasti kosteutta ja hiukkasia ja säilyttävät öljyn laadun optimaalisella tasolla.

Kysymys 5: Mikä on korjaava toimenpide, jos öljyn rikkoutumisjännitetesti epäonnistuu täytön jälkeen?

Vastaus: Jos öljyn läpilyöntijännitteen testi epäonnistuu täytön jälkeen, muuntaja yleensä käsitellään uudelleen. Epäonnistunut öljy tyhjennetään ja muuntajalle suoritetaan uusi tyhjiökuivausjakso kosteuden poistamiseksi eristyksestä. Sitten tuoretta, puhdistettua öljyä syötetään käyttäen samaa tyhjiötäyttöprosessia. Uudelleentäytön jälkeen öljy testataan uudelleen. Tämä prosessi on ehkä toistettava, kunnes läpilyöntijännite täyttää määritetyn vaatimuksen. Harvinaisissa tapauksissa, joissa itse öljy on ongelman lähde, öljy on ehkä vaihdettava uuteen erään.

7. Johtopäätös

Öljyupotetun muuntajan 60 kV:n läpilyöntijännitteen saavuttaminen on seurausta tarkasti kontrolloidusta valmistusprosessista, joka alkaa öljyn puhdistuksesta ja jatkuu tyhjiökuivauksen, kontrolloidun täytön ja tiukan testauksen kautta. Tämän prosessin jokainen vaihe edellyttää kriittisten parametrien – lämpötilan, tyhjiön tason, täyttönopeuden ja testausolosuhteiden – tarkkaa hallintaa sen varmistamiseksi, että lopputuote täyttää vaaditut eristelujuusvaatimukset. Tässä artikkelissa kuvatut standardit ja käytännöt, jotka perustuvat IEC 60156:een, ASTM D1816:een ja IEC 60076:een, tarjoavat teknisen perustan tämän kriittisen laadun vertailuarvon saavuttamiselle.

Olemme Lugao Power Co.,Ltd.:ssä ottaneet käyttöön kattavan laadunhallintajärjestelmän, joka sisältää nämä prosessien hallinta- ja testausstandardit muuntajien valmistustoimintoihimme. Öljyupotetut muuntajatuotteemme on suunniteltu ja valmistettu toimimaan luotettavasti koko käyttöikänsä ajan. Jos haluat tarkempia teknisiä tietoja, prosessidokumentaatiota tai tuotetietoja, ota yhteyttä suunnittelutiimiimme.

Ota yhteyttä Lugao Power Co., Ltd.öljyn uppomuuntajatuotteidemme tekniset tiedot ja laatudokumentaatio.