Blikseminpulstesten van een 15 MVA-stroomtransformator

1. Inleiding

Blikseminpulstesten zijn een verplichte routinetest van het diëlektrische type die bewijst dat een vermogenstransformator bestand is tegen de steile spanningspieken van grote omvang die worden veroorzaakt door blikseminslagen en schakelhandelingen op een bovengronds transmissiesysteem. Voor een vermogenstransformator van 15 MVA moet het isolatiesysteem worden geverifieerd aan de hand van het gespecificeerde Basic Impulse Level (BIL), dat voor deze unit een piek van 170 kV bedraagt. Dit artikel beschrijft de testopstelling, de toegepaste golfvorm, de interpretatie van de opgenomen oscillogrammen en de acceptatiecriteria die worden gebruikt om de integriteit van de wikkelingsisolatie te bevestigen.

2. Transformatorwaarde en testspanningen

Het geteste apparaat is een in olie ondergedompelde, ONAN-gekoelde driefasige step-down transformator. De belangrijkste gegevens op het typeplaatje en de bijbehorende diëlektrische testspanningen worden hieronder samengevat. De 170 kV BIL wordt toegepast als de bliksemimpuls met volledige golf, terwijl de schakelimpuls en de vermogensfrequentie-weerstandswaarden de algehele isolatiecoördinatie bevestigen.

Tabel 1 - Typeplaatje en diëlektrische testspanningen voor de 15 MVA-transformator.

3. Objectieve en toepasselijke normen

Het doel is om aan te tonen dat de transformatorisolatie de gespecificeerde BIL kan weerstaan ​​zonder defect te raken, en om eventuele interne isolatiezwakte op te sporen. De test wordt uitgevoerd in overeenstemming met IEC 60076-3 (Vermogenstransformatoren - Isolatieniveaus, diëlektrische tests) en IEC 60060-1 (Hoogspanningstesttechnieken). Een digitaal impulsmeetsysteem registreert de spanning en de transiënte stroom door de nulleider en produceert de oscillogrammen die voor evaluatie worden gebruikt.

4. Testopstelling en circuit

De impuls wordt gegenereerd door een meertraps Marx-generator van 600 kV / 20 kJ en toegepast op de hoogspanningsterminal (HV). De nulleider is geaard via een stroomshunt met lage inductie en de LV-wikkeling is kortgesloten en geaard. Een gedempt-capacitieve spanningsdeler levert het spanningssignaal aan de digitale recorder. De essentiële regeling is:

Impulsgenerator: 8-traps Marx, golffrontvormende weerstanden die een standaardgolf van 1,2/50 µs produceren.

Spanningsdeler: gedempt-capacitieve verdeler, gekalibreerd volgens IEC 60060-2.

Stroommeting: shunt met lage inductie bij de nulleider voor transiënte stroomregistratie.

Opname: digitale recorder, bemonsteringssnelheid groter dan of gelijk aan 100 MS/s, voor nauwkeurige fronttime-opname.

Volgorde: één gekalibreerde golf, daarna drie volledige golven bij 170 kV, negatieve polariteit.

5. Impulsgolfvorm en parameters

De standaard bliksemimpuls heeft een virtuele fronttijd van 1,2 µs en een tijd tot halfwaarde van 50 µs (aangeduid als 1,2/50 µs). De opgenomen oscillogrammen moeten worden geanalyseerd op de piekwaarde, fronttijd en tijd tot halve waarde. Afwijkingen zoals overshoot, oscillatie of een vervormde staartgolf kunnen duiden op wikkelresonantie of gedeeltelijke storing.

Piekwaarde: 170 kV ± 3% tolerantie toegestaan.

Fronttijd T1: 1,2 µs ± 30%.

Tijd tot halfwaarde T2: 50 µs ± 20%.

Polariteit: negatief (zoals gespecificeerd door de standaard).

6. Interpretatie van de oscillogrammen

De oscillogrammen zijn het belangrijkste bewijs van de integriteit van de isolatie. Een gezonde transformator produceert een vloeiende spanningsgolf met één piek en een overeenkomstig neutraal stroomspoor dat bestaat uit een scherpe initiële capacitieve piek gevolgd door lage, afnemende oscillaties. Er wordt een vergelijking gemaakt met een referentiegolf met verlaagde spanning (doorgaans 50-75% van de volledige BIL). De volgende handtekeningen worden geëvalueerd:

*Normaal record - ongewijzigde golfvorm ten opzichte van referentie; geen abrupte spanningsval.

* Doorslag van de isolatie van de wikkeling - plotselinge spanningsdaling of onderbroken golf gevolgd door hoge aanhoudende stroom.

*Gedeeltelijke ontlading / turn-to-turn-fout - vervorming van de staart en verhoogde hoogfrequente oscillatie.

*Verschoven of gedempte golf - mogelijke serie- of shuntimpedantiefout; vereist onderzoek.

7. Acceptatiecriteria

De test wordt als succesvol beschouwd wanneer alle drie de volledige golven bij 170 kV geen tekenen van doorslag vertonen. De huidige oscillogrammen moeten qua vorm identiek zijn aan de referentierecord, afgezien van de verwachte amplitudeschaling. Elke verandering die de ruistolerantie overschrijdt, zowel in de spanning als in het stroomspoor, vereist herhaling van de test en, indien bevestigd, interne inspectie van de wikkeling.

Blikseminpulstesten bij een BIL van 170 kV bieden een beslissende verificatie van de isolatiesterkte van de 15 MVA-transformator. Door rigoureuze golfvormcontrole te combineren met een zorgvuldige analyse van de opgenomen oscillogrammen kunnen fabrikanten en nutsbedrijven bevestigen dat de transformator op betrouwbare wijze bestand is tegen overspanningen tijdens gebruik en voldoet aan de vereisten van IEC 60076-3.