Wprowadzenie
Przepusty elektryczne są kluczowymi komponentami w wielu urządzeniach elektrycznych, takich jak transformatory mocy, reaktory bocznikowe, wyłączniki oraz kondensatory. Te urządzenia pełnią istotną rolę w przenoszeniu prądu o wysokim napięciu przez obudowy urządzeń, zapewniając izolację między przewodnikiem pod napięciem a metalowym korpusem urządzenia (uziemionym).
Przepusty transformatora mocy Wyróżnione
Klasyfikacja i Konstrukcja
Przepusty elektryczne można podzielić na dwie główne kategorie w zależności od ich konstrukcji i montażu:
Podoba Ci się ten artykuł? Sprawdź nasz Kurs wideo Wprowadzenie do Przepustów Elektrycznych! Kurs zawiera quiz, podręcznik, a po jego ukończeniu otrzymasz certyfikat. Miłej nauki!
Jak działają przepusty elektryczne
Poniższe wideo to fragment naszego Kursu wideo online o Przepustach Elektrycznych.
Przepusty typu masowego
Przepust typu masowego składa się z centralnego pręta przewodzącego, zwykle wykonanego z miedzi lub aluminium, otoczonego izolatorem. Izolator może być wykonany z porcelany lub kompozytowej żywicy silikonowej.
Tradycyjny izolator porcelanowy oferuje mechaniczną wytrzymałość i długą żywotność, ale guma silikonowa zyskuje popularność ze względu na niższy koszt, łatwość obsługi i hydrofobowość, co zmniejsza ryzyko przeskoków związanych z zanieczyszczeniem. Przepusty typu masowego są stosowane do napięć systemowych 72 kV i poniżej ze względu na ograniczenia wytrzymałości dielektrycznej.
Przepusty kondensatorowe
Dla wyższych napięć systemowych stosuje się przepusty kondensatorowe. W porównaniu do przepustów typu masowego, przepusty kondensatorowe są bardziej złożone. Aby poradzić sobie z wysokimi naprężeniami pola elektrycznego, przepusty kondensatorowe mają wewnętrzny rdzeń izolacyjny o stopniowanej pojemności, umieszczony między centralną rurką prądową a zewnętrznym izolatorem.
Rdzeń kondensatora składa się z koncentrycznych warstw papieru elektrycznego Kraft oraz przewodzących wkładek foliowych o różnych długościach. Wkładki foliowe są rozmieszczone w stałych odstępach promieniowych, co pomaga w rozpraszaniu i stabilizacji pola elektrycznego w izolacji przepustu. Te wkładki naśladują elementy pojemnościowe (połączone szeregowo), które łączą przewodnik wysokiego napięcia przepustu z ziemią. Dlatego przepusty kondensatorowe są czasami nazywane przepustami o stopniowanej pojemności.
Przekrój przepustu kondensatorowego
Aby zwiększyć wytrzymałość dielektryczną przepustu, izolacja kondensatora jest nasycana olejem mineralnym lub żywicą epoksydową; te technologie są znane jako olej impregnowany papier (OIP) i żywica impregnowana papier (RIP).
Materiał zewnętrznego izolatora to porcelana dla kondensatorów OIP i guma silikonowa dla kondensatorów RIP, oba ograniczają przepływ prądu upływu i zapobiegają przeskokom. Przepusty kondensatorowe OIP mają sprężynową komorę rozszerzalną do kompensacji zmian objętości oleju z powodu temperatury (zbiornik konserwatora na transformatorze pełni podobną funkcję).
Przepust kondensatorowy impregnowany olejem
Kołnierze montażowe przepustów kondensatorowych mają gniazdo testowe oraz miejsce na instalację transformatora prądowego (CT). Wewnętrzne zaciski łączące są wyposażone w osłony przeciwstresowe w celu ograniczenia naprężeń potencjalnych wewnątrz obudowy wypełnionej olejem.
Ocena stanu
Gniazdo testowe jest podłączone do najbardziej zewnętrznej folii kondensatora i służy do wykonywania dwóch kluczowych pomiarów: pojemności (C) i współczynnika stratności (tanδ); oba testy oceniają stan izolacji przepustu.
Wzrost wartości C i/lub tanδ wskazuje na pogorszenie izolacji, wnikanie wilgoci i/lub zwarcie folii kondensatora. Testy rezystancji izolacji, pomiary częściowego wyładowania oraz inspekcje termograficzne są również przydatne przy ocenie stanu przepustu.
Zastosowania
W przemyśle elektroenergetycznym przepusty są najczęściej stosowane w:
- Powietrze-do-oleju – w zewnętrznych urządzeniach stacji izolowanych powietrzem (AIS), takich jak transformatory i reaktory bocznikowe.
- Powietrze-do-gazu – w stacjach izolowanych gazem (GIS) i wyłącznikach SF6.
- Powietrze-do-powietrza – do połączeń zewnętrznych i wewnętrznych, np. przepusty ścienne.
Instalacja przepustu kondensatorowego transformatora powietrze-do-oleju
Wymagania projektowe
Projektowanie przepustów elektrycznych uwzględnia następujące wymagania:
- Centralny przewodnik przepustu musi przenosić przewidywane obciążenie lub prądy zwarciowe bez przegrzewania izolacji, co mogłoby skrócić jej żywotność.
- Dla danego transformatora pręt przewodzący przepustu niskiego napięcia (LV) musi przenosić wyższy prąd niż jego odpowiednik wysokiego napięcia (HV). W konsekwencji pręt LV jest zawsze grubszy niż HV.
- Wewnętrzna izolacja przepustu musi wytrzymać nominalne i przejściowe naprężenia pola elektrycznego, wynikające z różnic potencjałów między przewodnikiem a uziemionym otoczeniem. Powinna również ograniczać początek wyładowań niezupełnych (PD), które mogą prowadzić do degradacji izolacji.
- Zewnętrzna izolacja przepustu powinna zapewniać wystarczającą odległość przeskoku na sucho do wytrzymania uderzeń pioruna i impulsów przełączających. Powinna również zapewniać odpowiednią odległość pełzania w celu zapobiegania nadmiernemu przepływowi prądu upływu, który może wynikać z nagromadzenia zanieczyszczeń i/lub wilgoci.
Odległość przeskoku na sucho i pełzania przepustu
- Wytrzymałość na zginanie przepustu powinna być wystarczająco wysoka, aby poradzić sobie z przewidywanymi naprężeniami mechanicznymi podczas zdarzeń sejsmicznych i zwarciowych.
- Projekt i konstrukcja przepustu powinny być wystarczająco solidne, aby wytrzymać transport, obsługę i instalację.
Dodatkowe zasoby
https://en.wikipedia.org/wiki/Bushing_(electrical)
https://electrical-engineering-portal.com/purpose-and-maintenance-of-transformer-bushings