Dielektrische kombinierte Spannungsprüfungen (BIAS-Test) an Schaltgeräten
Dielektrische Verzerrungsprüfung von Hochspannungsschaltgeräten
Die dielektrische Verzerrungsprüfung ist ein entscheidendes Verfahren zur Bewertung der Isolierleistung von Hochspannungsschaltgeräten (CBs) unter Bedingungen, die realistische Spannungsbelastungen simulieren. Bei dieser Prüfung wird das Schaltgerät gleichzeitig zwei getrennten Spannungen ausgesetzt: einer Netzfrequenz- (NF-) Spannung und entweder einem Schaltimpuls (SW) oder einem Blitzimpuls (BI). Diese Kombination von Spannungen ahmt die tatsächlichen Spannungsbedingungen nach, denen ein offenes Schaltgerät während des Betriebs ausgesetzt sein kann.
Prüfaufbau und -bedingungen
Netzfrequenz- (NF-) Spannung:
Wird an einem Anschluss (Anschluss A) angelegt.
Bei SW-Verzerrungsprüfungen entspricht die NF-Spannung der Nennphase-zu-Erde-Spannung des Systems. Dies spiegelt die realen Bedingungen wider, bei denen Schaltüberspannungen oft in der Nähe des Spitzenwertes der Netzfrequenzspannung auftreten.
Bei BI-Verzerrungsprüfungen wird die NF-Spannung auf 70 % der Nennphase-zu-Erde-Spannung eingestellt. Dies liegt daran, dass Blitzüberspannungen zu jedem Zeitpunkt auftreten können, und der Standard einen Kompromiss zwischen den geringsten und den stärksten Belastungsbedingungen gewählt hat.
Impulsspannung (SW oder BI):
Wird am anderen Anschluss (Anschluss B) angelegt.
Die Impulsspannung wird synchronisiert, um mit dem gegenteiligen Spitzenwert der Netzfrequenzspannung zusammenzufallen. Das bedeutet, wenn die NF-Spannung ihren negativen Spitzenwert erreicht, wird die Impulsspannung an ihrem positiven Spitzenwert angelegt und umgekehrt.
Die Gesamtspannung zwischen den Anschlüssen ist die Summe der NF-Spannung und der Impulsspannung.
Synchronisation
Bei SW-Verzerrungsprüfungen wird der Schaltimpuls mit dem maximalen Wert der negativen NF-Spannung synchronisiert. Dies stellt sicher, dass das Schaltgerät unter den harschesten Bedingungen geprüft wird, da Schaltüberspannungen typischerweise auftreten, wenn die Netzfrequenzspannung nahe ihrem Spitzenwert liegt.
Bei BI-Verzerrungsprüfungen wird der Blitzimpuls ebenfalls mit dem negativen Spitzenwert der NF-Spannung synchronisiert, aber die NF-Spannung ist niedriger (70 % der Nennspannung) aufgrund der zufälligen Natur von Blitzschlägen.
Zweck der Prüfung
Der Zweck der dielektrischen Verzerrungsprüfung besteht darin, sicherzustellen, dass das Isoliersystem des Schaltgeräts die kombinierten Effekte von Netzfrequenz- und Impulsspannungen aushalten kann, die in realen Anwendungen üblich sind. Durch die Aussetzung des CBs unter diesen Bedingungen können Hersteller überprüfen, ob die Isolation auch unter den anspruchsvollsten Spannungsszenarien nicht zusammenbricht.
Beispiel: ABB-Hochspannungsschaltgerät in der dielektrischen Verzerrungsprüfung
Im folgenden Szenario wird ein ABB-Hochspannungsschaltgerät unter dielektrischen Verzerrungsbedingungen getestet:
Anschluss A: Netzfrequenz- (NF-) Spannung wird angelegt.
Anschluss B: Entweder ein Schalt- (SW) oder Blitzimpuls (BI) wird angelegt, synchronisiert mit dem maximalen Wert der negativen NF-Spannung.
Diese Einrichtung stellt sicher, dass das Schaltgerät unter Bedingungen getestet wird, die denen, die es im tatsächlichen Betrieb begegnen würde, sehr ähnlich sind, und bietet eine verlässliche Bewertung seiner Isolierleistung.
Zusammenfassung der wichtigsten Punkte
NF-Spannung: Wird an einem Anschluss angelegt, entspricht der Nennphase-zu-Erde-Spannung für SW-Verzerrungsprüfungen oder 70 % der Nennspannung für BI-Verzerrungsprüfungen.
Impulsspannung: Wird am anderen Anschluss angelegt, synchronisiert mit dem gegenteiligen Spitzenwert der NF-Spannung.
Gesamtspannung: Die Summe der NF-Spannung und der Impulsspannung.
Synchronisation: Bei SW-Verzerrungsprüfungen wird der Impuls mit dem maximalen negativen NF-Spannungswert synchronisiert; bei BI-Verzerrungsprüfungen wird dieselbe Synchronisation verwendet, aber mit einer niedrigeren NF-Spannung.
Zweck: Um realistische Spannungsbedingungen zu simulieren und sicherzustellen, dass die Isolation des Schaltgeräts die kombinierten Belastungen durch Netzfrequenz- und Impulsspannungen bewältigen kann.
