1. مقدمه
آزمایش ضربه رعد و برق یک نوع دی الکتریک اجباری و آزمایش معمولی است که ثابت می کند یک ترانسفورماتور قدرت می تواند در برابر نوسانات ولتاژ شدید و بزرگ ناشی از ضربات صاعقه و عملیات سوئیچینگ در یک سیستم انتقال بالای سر مقاومت کند. برای یک ترانسفورماتور قدرت 15 مگاولت آمپر، سیستم عایق باید در برابر سطح ضربه پایه (BIL) مشخص شده، که برای این واحد پیک 170 کیلو ولت است، تأیید شود. این مقاله تنظیمات آزمایشی، شکل موج اعمال شده، تفسیر اسیلوگرام های ثبت شده و معیارهای پذیرش مورد استفاده برای تایید یکپارچگی عایق سیم پیچ را شرح می دهد.
2. رتبه بندی ترانسفورماتور و ولتاژهای تست
دستگاه تحت آزمایش یک ترانسفورماتور کاهنده سه فاز غوطه ور در روغن و خنک کننده ONAN است. داده های پلاک نام کلیدی و ولتاژهای آزمایش دی الکتریک مرتبط در زیر خلاصه شده است. 170 کیلوولت BIL به عنوان ضربه رعد و برق تمام موج اعمال می شود، در حالی که مقادیر ضربه سوئیچینگ و مقاومت فرکانس توان هماهنگی کلی عایق را تایید می کند.
|
پارامتر |
ارزش |
استاندارد / یادداشت |
|
قدرت نامی |
15 MVA |
خنک کننده ONAN / ONAN |
|
ولتاژهای نامی (HV / LV) |
110 کیلو ولت / 33 کیلو ولت |
سه فاز 50 هرتز |
|
سطح ضربه پایه (BIL) |
170 kV |
تمام موج، 1.2/50 میکرو ثانیه |
|
ولتاژ تست LI (پیک) |
170 kV |
IEC 60076-3 / IEC 60060-1 |
|
تکانه موج خرد شده |
187 کیلو ولت (170 × 1.10) |
تاج نه کمتر از 170 کیلو ولت |
|
تکانه سوئیچینگ (SI) |
117 kV |
250/2500 µs |
|
مقاومت در برابر ولتاژ اعمال شده |
5.5 کیلو ولت / 95 کیلو ولت |
هیجان انگیز - پیچ در پیچ / القا شده |
|
مقاومت در برابر فرکانس برق |
140 کیلو ولت RMS |
AC منبع جداگانه |
|
مولد ضربه |
600 kV, 20 kJ |
مولد مارکس 8 مرحله ای |
جدول 1 - رتبه بندی پلاک و ولتاژهای آزمایش دی الکتریک برای ترانسفورماتور 15 MVA.
3. استانداردهای عینی و قابل اجرا
هدف این است که نشان داده شود که عایق ترانسفورماتور می تواند بدون خرابی BIL مشخص شده را تحمل کند و هر گونه ضعف عایق داخلی را تشخیص دهد. این آزمایش مطابق با IEC 60076-3 (ترانسفورماتورهای قدرت - سطوح عایق، آزمایشات دی الکتریک) و IEC 60060-1 (تکنیک های تست ولتاژ بالا) انجام می شود. یک سیستم اندازه گیری ضربه دیجیتال ولتاژ و جریان گذرا را از طریق خنثی ثبت می کند و اسیلوگرام های مورد استفاده برای ارزیابی را تولید می کند.
4. تست راه اندازی و مدار
ضربه توسط یک ژنراتور مارکس چند مرحله ای 600 کیلو ولت / 20 کیلوژول تولید می شود و به ترمینال ولتاژ بالا (HV) اعمال می شود. نول از طریق یک شنت جریان با اندوکتانس کم به زمین متصل می شود و سیم پیچ LV اتصال کوتاه و اتصال به زمین است. یک تقسیم کننده ولتاژ میرایی-خازنی سیگنال ولتاژ را به ضبط کننده دیجیتال می رساند. ترتیب ضروری این است:
مولد ضربه: مارکس 8 مرحله ای، مقاومت های شکل دهنده جبهه موج که موج استاندارد 1.2/50 میکرو ثانیه را تولید می کند.
تقسیم کننده ولتاژ: تقسیم کننده میرایی-خازنی، کالیبره شده بر اساس IEC 60060-2.
اندازه گیری جریان: شنت با اندوکتانس پایین در خنثی برای ضبط جریان گذرا.
ضبط: ضبط دیجیتال، سرعت نمونه برداری بیشتر یا مساوی 100 MS/s، برای ضبط دقیق جلو.
دنباله: یک موج کالیبره شده، سپس سه موج کامل در 170 کیلو ولت، قطب منفی.
5. شکل موج و پارامترهای ضربه ای
ضربه رعد و برق استاندارد دارای زمان جلوی مجازی 1.2 میکروثانیه و زمان تا نیمه ارزش 50 میکرو ثانیه است (تعیین شده 1.2/50 میکرو ثانیه). اسیلوگرام های ثبت شده باید برای مقدار پیک، زمان جلو و زمان تا نیم ارزش آنالیز شوند. انحراف هایی مانند بیش از حد، نوسان، یا موج دم تحریف شده ممکن است نشان دهنده رزونانس سیم پیچ یا شکست جزئی باشد.
مقدار پیک: تحمل 3 ± 170 کیلوولت مجاز است.
زمان جلو T1: 1.2 میکرو ثانیه ± 30٪.
زمان تا نیمه ارزش T2: 50 میکرو ثانیه ± 20٪.
قطبیت: منفی (همانطور که توسط استاندارد مشخص شده است).
6. تفسیر اسیلوگرام
اسیلوگرام ها شواهد اولیه یکپارچگی عایق هستند. یک ترانسفورماتور سالم یک موج ولتاژ صاف و تک قله و یک جریان خنثی متناظر متشکل از یک سنبله خازنی اولیه تیز و به دنبال آن نوسانات کم و پوسیده تولید می کند. مقایسه با یک موج مرجع ولتاژ کاهش یافته (معمولاً 50 تا 75 درصد از BIL کامل) انجام می شود. امضاهای زیر ارزیابی می شوند:
* رکورد عادی - شکل موج بدون تغییر از مرجع. عدم سقوط ناگهانی ولتاژ
* خرابی عایق سیم پیچ - افت ناگهانی ولتاژ یا موج خرد شده و به دنبال آن جریان پایدار بالا.
*تخلیه جزئی / خطای چرخش - اعوجاج دم و افزایش نوسان فرکانس بالا.
* موج جابجا شده یا میرا - خطای امپدانس سری یا شنت احتمالی. نیاز به بررسی دارد
7. معیارهای پذیرش
این آزمایش زمانی موفقیت آمیز در نظر گرفته می شود که هر سه موج کامل در 170 کیلو ولت هیچ شواهدی از خرابی نشان ندهند. اسیلوگرام های فعلی باید جدا از مقیاس بندی دامنه مورد انتظار، از نظر شکل با رکورد مرجع یکسان باشند. هر تغییری بیش از تحمل نویز، چه در ولتاژ و چه در ردیابی جریان، نیاز به تکرار آزمایش و در صورت تایید، بازرسی داخلی سیم پیچ دارد.
آزمایش ضربه رعد و برق در یک BIL 170 کیلوولت تأیید قطعی از قدرت عایق ترانسفورماتور 15 MVA را ارائه می دهد. با ترکیب کنترل دقیق شکل موج با تجزیه و تحلیل دقیق اسیلوگرام های ثبت شده، سازندگان و شرکت های برق می توانند تأیید کنند که ترانسفورماتور به طور قابل اعتمادی در برابر ولتاژهای صاعقه در سرویس مقاومت می کند و الزامات IEC 60076-3 را برآورده می کند.