1. Úvod
Testovanie bleskového impulzu je povinný dielektrický typ a rutinný test, ktorý dokazuje, že výkonový transformátor dokáže odolať strmým, vysokonapäťovým rázom spôsobeným údermi blesku a spínacími operáciami na nadzemnom prenosovom systéme. Pre výkonový transformátor 15 MVA musí byť izolačný systém overený voči špecifikovanej základnej úrovni impulzu (BIL), ktorá je pre túto jednotku špičková 170 kV. Tento článok popisuje nastavenie testu, použitý priebeh, interpretáciu zaznamenaných oscilogramov a akceptačné kritériá používané na potvrdenie integrity izolácie vinutia.
2. Menovité a testovacie napätie transformátora
Testovaným zariadením je olejom ponorený, ONAN-om chladený trojfázový znižovací transformátor. Hlavné údaje na typovom štítku a príslušné dielektrické skúšobné napätia sú zhrnuté nižšie. 170 kV BIL sa aplikuje ako celovlnný bleskový impulz, pričom hodnoty spínacieho impulzu a výkonovo-frekvenčnej výdrže potvrdzujú celkovú koordináciu izolácie.
|
Parameter |
Hodnota |
Štandard / Poznámka |
|
Menovitý výkon |
15 MVA |
ONAN / ONAN chladenie |
|
Menovité napätia (VN / NN) |
110 kV / 33 kV |
Trojfázový, 50 Hz |
|
Základná úroveň impulzu (BIL) |
170 kV |
Plná vlna, 1,2/50 µs |
|
Testovacie napätie LI (špičkové) |
170 kV |
IEC 60076-3 / IEC 60060-1 |
|
Impulz sekanej vlny |
187 kV (170 × 1,10) |
Hrebeň nie menej ako 170 kV |
|
Spínací impulz (SI) |
117 kV |
250/2500 µs |
|
Odolnosť pri aplikovanom napätí |
5,5 kV / 95 kV |
Vzrušujúce-vinutie / indukované |
|
Odolnosť výkonu a frekvencie |
140 kV RMS |
Samostatný zdroj AC |
|
Generátor impulzov |
600 kV, 20 kJ |
8-stupňový Marx generátor |
Tabuľka 1 - Menovité hodnoty na typovom štítku a dielektrické testovacie napätia pre transformátor 15 MVA.
3. Objektívne a použiteľné normy
Cieľom je demonštrovať, že izolácia transformátora môže vydržať špecifikovanú BIL bez poruchy, a odhaliť akúkoľvek vnútornú slabosť izolácie. Skúška sa vykonáva v súlade s IEC 60076-3 (Výkonové transformátory - Úrovne izolácie, dielektrické skúšky) a IEC 60060-1 (Vysokonapäťové skúšobné techniky). Digitálny systém merania impulzov zaznamenáva napätie a prechodový prúd cez neutrál a vytvára oscilogramy používané na vyhodnotenie.
4. Test nastavenia a okruhu
Impulz je generovaný viacstupňovým Marxovým generátorom 600 kV / 20 kJ a privádzaný na vysokonapäťovú (VN) svorku. Neutrál je uzemnený pomocou skratu s nízkou indukčnosťou a vinutie NN je skratované a uzemnené. Tlmený kapacitný delič napätia dodáva napäťový signál do digitálneho záznamníka. Podstatné usporiadanie je:
Impulzný generátor: 8-stupňové Marxove rezistory s tvarovaním čela vlny vytvárajúce štandardnú vlnu 1,2/50 µs.
Delič napätia: tlmený kapacitný delič, kalibrovaný podľa IEC 60060-2.
Meranie prúdu: skrat s nízkou indukčnosťou na neutráli pre záznam prechodového prúdu.
Nahrávanie: digitálny záznamník, vzorkovacia frekvencia väčšia alebo rovná 100 MS/s, pre presné snímanie v popredí.
Postupnosť: jedna kalibrovaná vlna, potom tri plné vlny pri 170 kV, záporná polarita.
5. Impulzný priebeh a parametre
Štandardný bleskový impulz má virtuálny predný čas 1,2 µs a čas do polovičnej hodnoty 50 µs (označený 1,2/50 µs). Zaznamenané oscilogramy sa musia analyzovať z hľadiska maximálnej hodnoty, predného času a času do polovičnej hodnoty. Odchýlky ako prekmit, oscilácia alebo skreslená chvostová vlna môžu naznačovať rezonanciu vinutia alebo čiastočnú poruchu.
Špičková hodnota: 170 kV ± 3 % povolená tolerancia.
Predný čas T1: 1,2 µs ± 30 %.
Čas do polovičnej hodnoty T2: 50 µs ± 20 %.
Polarita: negatívna (podľa normy).
6. Interpretácia oscilogramov
Oscilogramy sú primárnym dôkazom integrity izolácie. Zdravý transformátor vytvára hladkú, jednošpičkovú napäťovú vlnu a zodpovedajúcu stopu neutrálneho prúdu pozostávajúcu z ostrého počiatočného kapacitného hrotu, po ktorom nasledujú nízke, klesajúce oscilácie. Porovnanie sa robí s referenčnou vlnou so zníženým napätím (zvyčajne 50–75 % celého BIL). Hodnotia sa tieto podpisy:
*Normálny záznam - nezmenený tvar vlny oproti referenčnému; žiadny prudký pokles napätia.
*Porušenie izolácie vinutia - náhly pokles napätia alebo sekaná vlna nasledovaná vysokým trvalým prúdom.
*Čiastočný výboj / chyba otáčania - deformácia chvosta a zvýšená vysokofrekvenčná oscilácia.
*Posunutá alebo tlmená vlna - možná sériová alebo bočná chyba impedancie; vyžaduje vyšetrovanie.
7. Kritériá prijatia
Test sa považuje za úspešný, keď všetky tri plné vlny pri 170 kV nevykazujú žiadne známky poruchy. Súčasné oscilogramy musia mať rovnaký tvar ako referenčný záznam okrem očakávaného amplitúdového škálovania. Akákoľvek zmena prekračujúca toleranciu hluku, či už v napäťovej alebo prúdovej stope, vyžaduje zopakovanie testu a ak sa potvrdí, vnútornú kontrolu vinutia.
Testovanie impulzom blesku na 170 kV BIL poskytuje rozhodujúce overenie izolačnej pevnosti 15 MVA transformátora. Kombináciou dôslednej kontroly tvaru vlny so starostlivou analýzou zaznamenaných oscilogramov môžu výrobcovia a podniky potvrdiť, že transformátor spoľahlivo odolá bleskovým prepätiam v prevádzke a spĺňa požiadavky normy IEC 60076-3.