Inleiding
Elektrische doorvoeringen zijn cruciale onderdelen voor diverse elektrische apparaten zoals vermogenstransformatoren, shuntreactoren, schakelaars, en condensatoren. Deze ogenschijnlijk eenvoudige apparaten vervullen de essentiële rol van het geleiden van stroom bij hoge spanning door de behuizing van apparatuur. Ze doen dit door een isolerende barrière te creëren tussen de stroomvoerende geleider en het metalen (geleidende) lichaam van het elektrische apparaat (dat op aardpotentiaal staat).
Vermogenstransformator Doorvoeringen Gemarkeerd
Classificatie en Constructie
Elektrische doorvoeringen kunnen grofweg worden ingedeeld in twee hoofdcategorieën, afhankelijk van hun ontwerp en samenstelling:
- Bulk of Niet-condensator Type
- Condensator Type
Geniet je van dit artikel? Zorg er dan voor dat je onze Introductie tot Elektrische Doorvoeringen Videocursus bekijkt! De cursus bevat een quiz, handboek, en je ontvangt een certificaat wanneer je de cursus afrondt. Veel plezier!
Hoe Elektrische Doorvoeringen Werken
De onderstaande video is een fragment uit onze Elektrische Doorvoeringen Cursus Online Videocursus.
Bulk Type Doorvoeringen
Een bulk type doorvoering bestaat uit een centrale geleidende staaf, meestal gemaakt van koper of aluminium, die is omgeven door een isolator. De omringende isolator kan worden vervaardigd uit porselein of composiet hars siliconenrubber.
Hoewel de traditionele porseleinen isolator mechanische stevigheid en een lange levensduur biedt, wint siliconenrubber aan populariteit vanwege de lagere kosten, het gemak van hantering en de oppervlakte hydrofobiciteit (wat het risico op vervuilingsgerelateerde overslagen vermindert). Vanwege beperkingen in diëlektrische sterkte is het gebruik van bulk type doorvoeringen beperkt tot systeemspanningen van 72 kV en lager.
Condensator Doorvoeringen
Bij hogere systeemspanningen worden condensator doorvoeringen gebruikt. In vergelijking met bulk type doorvoeringen zijn condensator doorvoeringen relatief complex in hun constructie. Om de hoge elektrische veldspanningen die bij hoge spanning worden gegenereerd aan te kunnen, worden condensator doorvoeringen gevormd uit een binnenste capaciteitsgegradeerde geïsoleerde kern, die is ingeklemd tussen de centrale stroomvoerende buis en de externe isolator.
De condensatorkern bestaat uit coaxiale lagen van elektrische kwaliteit Kraftpapier en geleidende folie-inserts van verschillende lengtes. Folie-inserts zijn op vaste radiale intervallen geplaatst, wat helpt bij het verdelen en stabiliseren van het elektrische veld over de doorvoeringsisolatie. Deze geleidende inserts imiteren de capacitatieve elementen (in serie verbonden) die de hoogspanningsgeleider van de doorvoering met de aarde verbinden. Om deze reden worden condensator doorvoeringen soms aangeduid als capaciteitsgegradeerde doorvoeringen.
Doorsnede van Condensator Doorvoering
Om de diëlektrische sterkte van een doorvoering verder te verhogen, wordt de condensatorisolatie verzadigd met minerale olie of uithardbare epoxyhars; deze twee technologieën worden respectievelijk aangeduid als olie-geïmpregneerd papier (OIP) en hars-geïmpregneerd papier (RIP).
Het materiaal van de externe isolator is altijd porselein voor OIP-condensatoren en siliconenrubber voor RIP-condensatoren, beide met hetzelfde doel om de stroom van lekstroom te beperken en externe overslagen te voorkomen. OIP-condensator doorvoeringen zijn ook uitgerust met een veerbelaste expansiekamer om volumefluctuaties van de olie (uitzetting/krimp) door variërende temperatuur mogelijk te maken (een conservatortank op een vermogenstransformator vervult een vergelijkbaar doel).
Olie-geïmpregneerde Condensator Doorvoering
Condensator doorvoerings montageflenzen zijn uitgerust met een testtap (meer hierover hieronder) en extra ruimte voor de installatie van een ringtype stroomtransformator (CT). Interne aansluitklemmen zijn uitgerust met spanningsschermen om hoge spanningsspanningen binnen de met olie gevulde behuizing te beperken.
Conditiebeoordeling
De testtap is verbonden met de buitenste condensatorfolie en wordt gebruikt om twee belangrijke benchmarkmetingen uit te voeren. Deze metingen zijn capaciteit (C) en dissipatiefactor (tanδ); beide tests worden gebruikt om de isolatietoestand van een doorvoering te bepalen.
Elke toename in C en/of tanδ waarden duidt op isolatiedeterioratie, vochtindringing en/of kortsluiting van condensatorfolies. Isolatieweerstand tests, gedeeltelijke ontlading metingen en thermografische inspecties zijn ook nuttige hulpmiddelen bij het beoordelen van de toestand van een doorvoering.
Toepassingen
In de energie-industrie zijn de meest voorkomende toepassingen voor doorvoeringen:
- Lucht-naar-Olie – gebruikt in buiten luchtgeïsoleerde onderstation (AIS) apparatuur, zoals transformatoren en shuntreactoren etc.
- Lucht-naar-Gas – gebruikt in gasgeïsoleerde onderstations (GIS) en SF6 schakelaars.
- Lucht-naar-Lucht – gebruikt voor buiten naar binnen verbindingen, bijvoorbeeld wanddoorvoeringen.
Installatie van een Transformator Lucht-naar-Olie Condensator Doorvoering
Ontwerpvereisten
Het ontwerp van elk type elektrische doorvoering houdt rekening met de volgende vereisten en aspecten:
- De centrale geleider van een doorvoering moet in staat zijn de verwachte belasting of foutstromen te dragen zonder de omliggende isolatie te oververhitten (wat kan leiden tot abnormaal verlies van levensduur).
- Voor elke gegeven transformator moet de geleidingsstaaf van een laagspannings (LV) doorvoering een hogere stroom kunnen dragen dan zijn hoogspannings (HV) tegenhanger. Daarom is de geleidingsstaaf van een LV-doorvoering altijd dikker (heeft een grotere diameter) dan zijn HV-tegenhanger.
- De interne isolatie van een doorvoering moet in staat zijn de nominale bedrijfs- en incidentele transiënte elektrische veldspanningen te weerstaan die erop worden uitgeoefend. Deze spanningen ontstaan door de potentiaalverschillen tussen de stroomvoerende geleider en de geaarde externe omgeving. De interne isolatie van een doorvoering moet ook de aanvang van gedeeltelijke ontladingen (PD) beperken, die progressieve verslechtering van de isolatie kunnen veroorzaken.
- De externe isolatie van een doorvoering moet voldoende droge overslag afstand bieden om blikseminslagen en schakelimpulsen te weerstaan. De externe isolatie moet ook voldoende kruipafstand (lekafstand) bieden om overmatige stroom van lekstroom te voorkomen; lekstroom kan het gevolg zijn van een combinatie van vervuilingsophoping (vuil, zand, zout etc.) en/of omgevingsvocht.
Doorvoering Droge Overslag en Kruipafstand
- De kantelsterkte van een doorvoering moet hoog genoeg zijn om de verwachte mechanische spanningen te weerstaan die op de doorvoering worden uitgeoefend tijdens seismische en kortsluitingsgebeurtenissen.
- Het ontwerp en de constructie van een doorvoering moeten robuust genoeg zijn om de ontberingen van transport, hantering en installatie te weerstaan.
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Hoe Elektrische Doorvoeringen Werken
Introductie tot Elektrische Transformatoren
Hoe Elektrische Transformatoren Werken
Gezondheidsbeoordeling van Elektrische Transformatoren
Waarom Worden Transformatoren in VA en Niet in W Beoordeeld?
Elektrische Onderstations Uitgelegd
Aanvullende Bronnen
https://en.wikipedia.org/wiki/Bushing_(electrical)
https://electrical-engineering-portal.com/purpose-and-maintenance-of-transformer-bushings