عملکردها و اصول طراحی اصلی بوش های ترانسفورماتور
I. عملکردهای اصلی بوش ها
1. اتصال الکتریکی و حمل جریان
بوش ها به عنوان مسیرهای رسانا عمل می کنند و سیم پیچ های ترانسفورماتور را به شبکه های برق خارجی متصل می کنند. طراحی مقاومت کم آنها انتقال انرژی کارآمد و ثبات طولانی مدت را در زیر بارهای جریان مداوم تضمین می کند.
2. سد عایق ولتاژ بالا
با جداسازی هادی های زنده (به عنوان مثال ، میله های مس) از اجزای زمینی (به عنوان مثال ، مخازن ترانسفورماتور) ، بوش ها از جریان های نشت جلوگیری می کنند. به عنوان مثال ، بوش های 500 کیلو ولت باید ضمن سرکوب تخلیه های جزئی ، ولتاژهای عملیاتی بیش از صدها کیلوولت را تحمل کنند.
3. پشتیبانی مکانیکی و مقاومت در برابر لرزش
برای تحمل نیروهای خارجی (به عنوان مثال ، بارهای باد) و ارتعاشات ترانسفورماتور ، بوش ها ساختارهای فلنج تقویت شده را برای جلوگیری از ترک خوردگی در نقاط محرک استرس درج می کنند.
4. آب بندی محیط زیست
سیستم های آب بندی چند لایه (به عنوان مثال ، حلقه های O همراه با اتصالات جوش داده شده) از نشت روغن جلوگیری می کنند و آلاینده هایی مانند رطوبت و اسپری نمکی را مسدود می کنند و آنها را برای محیط های ساحلی یا صنعتی مناسب می کنند.
ii. ملاحظات فنی کلیدی برای طراحی عایق
1. انتخاب و سازگاری مواد
- مواد عایق اولیه:
-پرسلن: کم هزینه با مقاومت در دمای بالا (بیش از 1000 درجه) ، با این حال دارای مقاومت خمشی محدود (40-60 مگاپاسکال) است و مستعد ترک خوردگی است.
- کاغذ منشأ رزین (RIP): از دست دادن دی الکتریک کم (TANδ کمتر از یا مساوی با {2}} 5 ٪) و سطح تخلیه جزئی (<5 pC), ideal for 110kV+ applications.
- کامپوزیت های لاستیکی سیلیکون: سطوح آبگریز ولتاژ فلاشور آلودگی را بیش از 30 ٪ در مقایسه با چینی افزایش می دهد.
- پر کردن رسانه:
- Oil-immersed designs use mineral oil (breakdown strength >30 کیلو ولت در میلی متر) یا گاز SF₆ (برای بوش های HVDC).
-طرح های نوع خشک برای از بین بردن شکاف های هوا به رزین اپوکسی خلاء ریخته شده متکی هستند.
2. تکنیک های درجه بندی میدان الکتریکی
- درجه بندی خازنی: صفحه های درجه بندی فویل آلومینیومی چند لایه ، شیب میدان الکتریکی محوری را تعدیل می کنند و قدرت میدان اوج را از 15 کیلو ولت در میلی متر به زیر 8 کیلو ولت بر میلی متر کاهش می دهند.
-محافظ ترمینال: حلقه های درجه بندی Rogowski-Profile در پایانه های ولتاژ بالا ، اعوجاج میدان لبه را 50 ٪ به حداقل می رساند.
3. مدیریت حرارتی
- کنترل افزایش دما: مجاری روغن یا باله های خنک کننده دمای گرمای گرم را به کمتر از یا برابر با 75 درجه محدود می کند (در IEC 60137).
- سازگاری انبساط حرارتی: جفت شدن مواد (به عنوان مثال ، رزین اپوکسی با CTE از 50 ppm/ درجه و هادی های آلومینیومی در 23 ppm/ درجه) برای جلوگیری از استرس بین سطحی به لایه های بافر نیاز دارند.
4. سازگاری با محیط زیست
- انعطاف پذیری لرزه ای: پشتیبانی الاستیک (به عنوان مثال ، گلوله های فلزی) شتاب های لرزه ای جانبی را بیشتر از یا مساوی با 0. 3G جذب می کند.
- مقاومت در برابر آلودگی: پروفایل های ریخته شده بهینه شده (به عنوان مثال ، {1}} ریختگی برای بوش های 35kV) با فاصله 120-150 میلی متر ریخته شده باعث کاهش آلودگی می شود.
iii اعتبار سنجی و پیشگیری از شکست
1. الزامات آزمایش نوع
- ولتاژ مقاومت در برابر ولتاژ: ولتاژ دارای امتیاز 1.5 × به مدت 1 دقیقه (به عنوان مثال ، 725 کیلو ولت برای بوش 500 کیلو ولت).
- Impulse Lightning در برابر: امواج استاندارد 1800 کیلو ولت (1.2/50μs) بدون تجزیه.
- تخلیه جزئی: کمتر یا مساوی با 5 رایانه در ولتاژ دارای امتیاز 1.1 × (IEC 60270).
ترتیب. نظارت طولانی مدت نظارت
- تشخیص آنلاین: سنسورهای فعلی زمین در شیرهای خازنی روندهای TANδ را برای تشخیص تخریب عایق زودرس دنبال می کنند.
- پیش بینی خرابی: طیف سنجی دامنه فرکانس (FDS) الگوهای پیری را در مواد دی الکتریک تجزیه و تحلیل می کند.
IV برنامه های مهندسی
- بوش های ترانسفورماتور مبدل UHV: عایق گاز SF₆ با حل و فصل لاستیکی سیلیکون 800 کیلو ولت DC چالش های توزیع میدان DC.
- ترانسفورماتورهای مزرعه بادی دریایی: بوش های کامپوزیت بسته بندی شده نیتروژن در برابر ISO 9223 C 5-} CORROSION سطح اسپری نمک.
- پستهای زیرزمینی شهری: بوش های از نوع خشک جمع و جور (قطر<300mm) minimize spatial footprint.
خلاصه
Bushing design requires multidisciplinary optimization of electrical, mechanical, and material parameters. For example, a 550kV oil-immersed bushing targeting >30-} زندگی خدمات باید به دست آورد:
- نرخ خرابی سالانه<0.1 per 100 units
- هزینه های نگهداری<15% of initial capital
ابزارهای پیشرفته مانند ANSYS Maxwell برای شبیه سازی میدان الکتریکی ، همراه با داده های عملکرد در دنیای واقعی ، افزایش دقت طراحی و کاهش خطرات خرابی عایق.