Induzierte Spannungsprüfprobleme und Lösungen für den HKSSPZ-6300/110 Lichtbogenöfen-Transformator

Ein HKSSPZ-6300/110-Elektrolichtbogenofen-Transformator hat die folgenden grundlegenden Parameter:

Nennleistung S = 6300 kVA, Primärspannung U₁ = 110 kV, Sekundärspannung U₂ = 110–160 V, Vektordiagramm YNd11, mit beiden Enden der Niederspannungswicklung (Anfang und Ende) ausgeführt und mit 13-Stufen-Widerstandsschalter ausgestattet. Isolationsniveaus: HV/HV Neutral/LV, LI480AC200 / LI325AC140 / AC5.

Der Transformator verwendet ein Doppelkern-Serien-Spannungsregelung-Design mit einer "8"-förmigen Konfiguration der Niederspannungswicklung. Das Schaltbild für den induzierten Spannungstest ist in Abbildung 1 dargestellt.

Testbedingungen: Widerstandsschalter auf Stufe 13 eingestellt; 10 kV an die Tertiärwicklungen Am, Bm, Cm angelegt; mit K = 2, wird nur Phase A dargestellt (Phasen B und C sind identisch). Berechnete Werte: UZA = K × 10 = 20 kV, UG₀ = K × 110 / √3 ≈ 63,509 kV, UGA = 3 × 63,509 = 190,5 kV (95% des Nennwerts), UAB = 190,5 kV, Frequenz = 200 Hz.

Nachdem die Testverbindungen gemäß dem Diagramm hergestellt wurden, begann der induzierte Spannungstest. Als UZA auf 4000–5000 V erhöht wurde, wurden deutliche "knisternde" Koronadischarge-Geräusche in der Nähe der Niederspannungsterminaldurchführungen beobachtet, begleitet von Ozongeruch. Gleichzeitig zeigte der Teilentladungs-Detektor Teilentladungswerte, die 1400 pC überstiegen. Allerdings blieb die gemessene Spannung zwischen den Niederspannungsterminals korrekt. Anfänglich vermuteten wir mögliche Probleme mit dem Material der Niederspannungsterminals oder den Einfluss der 200-Hz-Testfrequenz auf das Harzterminal. In einem zweiten Test mit einer 50-Hz-Stromquelle bei gleicher Spannung (4000–5000 V) wurden dieselben Phänomene beobachtet, wodurch der Einfluss der 200-Hz-Frequenz ausgeschlossen wurde.

Wir überprüften dann sorgfältig das Testschaltbild und die tatsächlichen Verbindungen. Es wurde festgestellt, dass die Enden der Niederspannungswicklung (Anfang und Ende) beide extern ausgeführt werden und normalerweise extern in Delta- oder Stern-Konfiguration verbunden werden, wenn sie an den Ofen angeschlossen sind. Während des induzierten Spannungstests jedoch waren die Niederspannungsterminals weder in Stern noch in Delta verbunden, noch geerdet – sie befanden sich in einem schwebenden Potentialzustand. Könnte dieses schwebende Potential die Ursache sein?

Um diese Hypothese zu testen, verbanden wir die x, y und z Terminals vorübergehend miteinander und erdten sie sicher, bevor wir den Test wiederholten. Die oben beschriebenen Entladungsphänomene verschwanden vollständig. Als die Spannung um 1,5 Mal erhöht wurde, betrug die PD nur etwa 20 pC. Die Testspannung wurde weiter auf 2 Mal erhöht, und der Transformator bestand erfolgreich den induzierten Spannungsfestigkeitstest.

Fazit: Für diesen Typ von Doppelkern-Serien-Spannungsregelungs-Ofen-Transformator mit beiden Enden der Niederspannungswicklung ausgeführt, obwohl die Spannung zwischen den Terminals (z.B. a und x) gering ist, kann das Fehlen einer zuverlässigen Erdverbindung ein schwebendes Potential erzeugen, was zu den beobachteten Teilentladungen führt. Daher sollten während des induzierten Spannungstests die x, y und z Terminals kurzgeschlossen und sicher geerdet werden, um solche Anomalien zu beseitigen.