Problemes i solucions de la prova de tensió induïda per a IEE-Business HKSSPZ-6300/110 Arc Furnace Transformer

Un transformador d'arc elèctric HKSSPZ-6300/110 té els següents paràmetres bàsics:

Capacitat nòminal S = 6300 kVA, tensió primària U₁ = 110 kV, tensió secundària U₂ = 110–160 V, grup vectorial YNd11, amb ambdós extrems de l'enrotllament de baixa tensió (inici i final) traïts a fora, i dotat de 13 passos de regulació de tensió sota càrrega. Nivells d'aislament: AT/AT neutra/BT, LI480AC200 / LI325AC140 / AC5.

El transformador utilitza un disseny de regulació de tensió en sèrie amb doble nucli, amb una configuració de l'enrotllament de baixa tensió en forma de "8". L'esquema per a la prova de tensió induïda es mostra a la Figura 1.

Condicions de prova: commutador de passos a la posició 13; 10 kV aplicats als enrotllaments terciaris Am, Bm, Cm; amb K = 2, només s'il·lustra la fase A (les fases B i C són idèntiques). Valors calculats: UZA = K × 10 = 20 kV, UG₀ = K × 110 / √3 ≈ 63.509 kV, UGA = 3 × 63.509 = 190.5 kV (95% del nòminal), UAB = 190.5 kV, freqüència = 200 Hz.

Després de completar les connexions de prova segons el diagrama, es va iniciar la prova de tensió induïda. Quan UZA es va augmentar a 4000–5000 V, es van observar sons de descàrrega corona distints, similars a crepitaments, prop de les cànoves del terminal de baixa tensió, acompanyats de l'olor d'ozó. Simultàniament, el detector de descàrregues parcials (DP) indicava nivells de DP superiors a 1400 pC. No obstant això, la tensió mesurada entre els terminals de baixa tensió romania correcta. Inicialment, es va sospitar que hi pogués haver problemes amb el material del terminal de baixa tensió o l'efecte de la freqüència de prova de 200 Hz sobre el terminal de resina. En una segona prova utilitzant una font d'alimentació de 50 Hz a la mateixa tensió (4000–5000 V), es van observar els mateixos fenòmens, eliminant així l'influència de la freqüència de 200 Hz.

Llavors, es van revisar atentament el diagrama del circuit de prova i les connexions reals. Es va notar que els extrems de l'enrotllament de baixa tensió (inici i final) estan traïts a fora i normalment connectats externament en configuració delta o estrella quan es connecten a la fornace. Durant la prova de tensió induïda, però, els terminals de baixa tensió no estaven connectats ni en estrella ni en delta, ni tampoc a terra, deixant-los en un estat de potencial flotant. Podria ser aquest potencial flotant la causa?

Per provar aquesta hipòtesi, vam connectar temporalment els terminals x, y i z junts i els vam aterrar de manera fiable abans de tornar a realitzar la prova. Els fenòmens de descàrrega mencionats desaparegueren completament. Quan la tensió es va incrementar fins a 1,5 vegades, la DP era només d'uns 20 pC. La tensió de prova es va incrementar fins a 2 vegades, i el transformador va superar amb èxit la prova de resistència a la tensió induïda.

Conclusió: Per a aquest tipus de transformador de fornace amb regulació de tensió en sèrie amb doble nucli i amb ambdós extrems de l'enrotllament de baixa tensió traïts a fora, encara que la tensió entre terminals (p. ex., a i x) sigui baixa, l'absència d'una connexió a terra fiable pot crear un potencial flotant, donant lloc a les descàrregues parcials observades. Per tant, durant la prova de tensió induïda, els terminals x, y i z haurien de ser interconnectats i aterrats de manera fiable per eliminar aquests anomenats.