誘導電圧テストの問題とHKSSPZ-6300/110電弧炉変圧器の解決策

HKSSPZ-6300/110 電気アーク炉変圧器には以下の基本パラメータがあります。

定格容量 S = 6300 kVA、一次電圧 U₁ = 110 kV、二次電圧 U₂ = 110〜160 V、ベクトル群 YNd11、低電圧巻線の両端（始端と終端）が引き出され、13段階のオンロードタップ切換装置を装備しています。絶縁レベル：HV/HV中性点/LV、LI480AC200 / LI325AC140 / AC5。

この変圧器は二重コア直列電圧調整設計を使用しており、「8」字型の低電圧巻線構成になっています。誘起電圧試験の回路図は図1に示されています。

試験条件：タップチェンジャー位置13；三次巻線Am、Bm、Cmに10 kVを印加；K = 2、位相Aのみ示す（位相BとCは同じ）。計算値：UZA = K × 10 = 20 kV、UG₀ = K × 110 / √3 ≈ 63.509 kV、UGA = 3 × 63.509 = 190.5 kV（定格の95%）、UAB = 190.5 kV、周波数 = 200 Hz。

図面に従って試験接続を完了した後、誘起電圧試験を開始しました。UZAを4000〜5000 Vまで上昇させると、低電圧端子ブッシング近くで明確な「パチパチ」というコロナ放電音が聞こえ、オゾンの臭いが伴いました。同時に、部分放電（PD）検出器はPDレベルが1400 pCを超えることを示しました。しかし、低電圧端子間の測定電圧は正しかったです。当初、低電圧端子材料の問題または200 Hz試験周波数が樹脂端子に与える影響を疑いました。2回目の試験では50 Hz電源を使用して同じ電圧（4000〜5000 V）で行ったところ、同じ現象が観察されたため、200 Hz周波数の影響は排除されました。

その後、試験回路図と実際の接続を慎重に確認しました。低電圧巻線の両端（始端と終端）が外部に引き出されており、通常は炉に接続する際に外部でデルタまたはスター構成に接続されることを確認しました。誘起電圧試験中には、低電圧端子はスターにもデルタにも接続されず、接地もされていませんでした—浮遊電位状態にありました。これが原因ではないかと考えました。

この仮説をテストするために、x、y、z端子を一時的に一緒に接続し、信頼性のある接地を行ってから再度試験を行いました。前述の放電現象は完全に消えました。電圧を1.5倍に増加させたとき、PDは約20 pCでした。試験電圧をさらに2倍に増加させると、変圧器は誘起耐電圧試験を成功裏に通過しました。

結論: この種の二重コア直列電圧調整式炉用変圧器において、低電圧巻線の両端が引き出されている場合、端子間（例：a と x）の電圧が低いとしても、信頼性のある接地接続がないと浮遊電位が生じ、部分放電が発生することが観察されます。そのため、誘起電圧試験中にx、y、z端子を短絡して信頼性のある接地を行うことで、このような異常を排除できます。