Standarde en Berekening van LTAC-toets vir Kragtransformateurs

1 Inleiding

Volgens die voorskrifte van die nasionale standaard GB/T 1094.3-2017 is die primêre doel van die lyn-eind AC weerstandstoets (LTAC) vir kragtransformers om die AC-dielektriese sterkte vanaf die hoogspanningswindingterminale na grond te evalueer. Dit dient nie om spoelingsisolasie of fase-tot-fase isolasie te beoordeel nie.

In vergelyking met ander isolasietoetse (soos volledige blikseminslag LI of swak-inligting SI), stel die LTAC-toets 'n relatief strenger evaluering op die hoof isolasie sterkte tussen die hoogspanningswindingterminale, hoogspanningsvoerterminale, en geaarde metaliese komponente soos klampstrukture, riser eenhede, en die tank, as gevolg van sy langer duur (gewoonlik 30 sekondes vir 50 Hz transformers en 36 sekondes vir 60 Hz transformers).

Talryke isolasietoetsmislukkings het getoon dat baie kragtransformers blikseminslag (LI) en swak-inligting (SI) toetse kan hanteer, maar steeds ineenstorting ervaar tydens die lyn-eind AC weerstandstoets (LTAC), waar ineenstortings dikwels in die laaste sekondes van die toets plaasvind. Dit wys duidelik op die kritieke belangrikheid van toetsduur in die evaluering van hoof isolasie en beklemtoon die streng aard van die LTAC-toets in die beoordeling van hoof isolasie sterkte.

Daarom is dit noodsaaklik vir transformerontwerpingenieurs om die windingpotensiaalverdeling tydens die lyn-eind AC weerstandstoets (LTAC) akkuraat te bereken tydens die ontwerpsfase, om wetenskaplike en rasionele hoof isolasie-ontwerp te doen, wat voldoende isolasiemargen van die ontwerponderkant verseker.

2 Standaardinterpretasie

Die lyn-eind AC weerstandstoets (LTAC) vir kragtransformers is 'n nuut bygevoegde hoogs-spanning isolasietoetsitem ingevoer in die nuutste nasionale standaard GB/T 1094.3-2017. Dit het geëvolueer en geskei van die korttymdige geïnduseerde weerstandstoets (ACSD) soos spesifiseer in die vorige standaard GB/T 1094.3-2003. Die relevante bepalings oor die LTAC-toets word in die onderstaande tabel gelys:

Die standaard gee die volgende interpretasie van die lyn-eind AC weerstandstoets (LTAC) vir kragtransformers:

• Vir kragtransformers met Um ≤ 72.5 kV, wat almal volledig geïsoleerd is, kan die hoof isolasie sterkte tussen die hoogspanningswinding en hoogspanningsvoerterminale en grond volledig geëvalueer word deur die toegepaste spanning toets (AV). Daarom is die LTAC-toets nie nodig nie.

• Vir kragtransformers met 72.5 < Um ≤ 170 kV:

• Indien volledig geïsoleerd, hoewel die hoof isolasie sterkte steeds voldoende deur die toegepaste spanning toets (AV) kan bevestig word, word die LTAC-toets as 'n spesiale toets spesifiseer. Dit beteken dat dit in die algemeen nie vereis word tydens gewone toetse nie, maar moet uitgevoer word indien eksplisiet deur die gebruiker gevra word.

• Indien neutraal geaard (gestapeld isolasie), word die LTAC-toets as 'n gewone toets spesifiseer en moet op elke eenheid tydens fabriekaanvaardingstoetse uitgevoer word. Met wederkerige ooreenkoms, kan dit egter vervang word deur 'n lyn-eind swak-inligting toets (SI).

• Vir kragtransformers met Um > 170 kV, of volledig geïsoleerd of gestapeld isolasie, word die LTAC-toets as 'n spesiale toets geklassifiseer—gewoonlik nie verpligtend tenzij spesifiek deur die gebruiker gevra word nie. In hierdie geval kan dit egter nie vervang word deur 'n lyn-eind swak-inligting toets (SI) nie.

In praktyk, vir volledig geïsoleerde kragtransformers, ongeag spanningsvlak, word die lyn-eind AC weerstandstoets (LTAC) nooit uitgevoer nie, omdat die hoof isolasie sterkte tussen die hoogspanningswinding/voerterminale en grond meer streng deur die gewone 1-minuut toegepaste spanning toets (AV) kan bevestig word.

Dit moet opgemerk word dat vir kragtransformers met Um > 170 kV, die LTAC-toets nie deur die SI-toets kan vervang word nie. Teoretiese berekeninge en historiese ervaring wys dat vir die evaluering van die hoof isolasie van lyn-eind tot grond in transformers bo 170 kV, die LTAC-toets ongeveer 10% strenger is as die SI-toets.

3 Berekeningmetode

Die doel van die uitvoering van die lyn-eind AC weerstandstoets (LTAC) op 'n kragtransformer is om die gespesifiseerde toetsspanning by die hoogspannings-eind te indukeer, terwyl daar verseker word dat die laagspannings-eind 'n spanningwaarde bereik wat so naby as moontlik aan die gespesifiseerde vlak is. Daar is geen verpligte vereistes oor die spesifieke toetsmetode nie. Die mees algemene LTAC-toetsmetode is die "teenfase-geskorte en geaarde ondersteuningsmetode." Hierdie afdeling gee 'n kort inleiding tot hierdie metode deur gebruik te maak van die SZ18-100000/220 kragtransformer as voorbeeld.

3.1 Transformer Parameters

Spanningsverhouding: 230 ± 8 × 1.25% / 37 kV
Kapasiteitsverhouding: 100 / 100 MVA
Geborgde frekwensie: 50 Hz
Vektor groep: YNd11
Isolasieniveaus: LI950 AC395 – LI400 AC200 / LI200 AC85

3.2 Toets Sirkel

Die sirkeldiagram vir die lyn-eind AC weerstandstoets (LTAC) van hierdie kragtransformer word hieronder getoon:

LTAC Toets Sirkeldiagram (Fase A as Voorbeeld)

Hoogspanningskant by tap 9, laagspanningskant geenergieer by 2.0 keer geregte spanning

Die sleutelpunte van die LTAC-toets sirkel is as volg:

• Die LTAC-toets moet fase per fase uitgevoer word, d.w.s. 'n enkelfasige geïnduseerde oorskootspanning toets met 'n induksiefaktor van ongeveer 2 keer die geregte spanning. In sommige gevalle is dit nie presies moontlik om nou 2 keer te bereik nie, en klein afwykings word toegelaat.

• As voorbeeld van die LTAC-toets op fase A van die hoogspanningswinding: 'n sekere spanning Uax word toegepas tussen die laagspanningsterminale ax, met terminaal x geaard; terminale b en c op die laagspanningskant word vry gelas. Op die hoogspanningskant word terminale B en C saamgeskakel en geaard, terwyl terminaal A en die neutraal (0) terminaal oop gelaat word (ongeskakel).

• Die hoogspanningswinding moet by 'n spesifieke aangewezen tapposisie ingestel word om te verseker dat die vereiste toetsspanning van 395 kV (met 'n toelaatbare afwyking van ±3%) by die hoogspanningslyn-terminaal A geïnduseer word.

3.3 Berekeningproses

Volgens Faraday se wet van elektromagnetiese induksie en die beginsel van magneetvloedkontinuïteit, onder die bogenoemde toetskonfigurasie, is die magneetvloed in die kernlimbe van fases B en C gelyk aan die helfte van dié in fase A se kernlimb, en in die teenoorgestelde rigting. Dus sal die geïnduseerde spanning in die windings van fases B en C 'n amplitudo hê wat gelyk is aan die helfte van die geïnduseerde spanning in fase A.

Schematische Diagram van Kernvloedverdeling tydens LTAC Toets
(Hoogspannings Fase A as Voorbeeld)

Laat die induksiefaktor van die opwekspanning op die laagspanningsfase a K wees, en laat die hoogspanningskant by tapposisie N wees. Die volgende vergelyking kan gestel word:

Uₐ₀ + U₀₈ = 395
(Omdat fase B geaard is, Uᵦ = 0)

Aangesien die amplitudo van die magneetvloed in die kernlimb van fase B die helfte is van dié in fase A, volg dit dat:
U₀₈ = ½ Uₐ₀

Dus:
1.5 × Uₐ₀ = 395

Deur die transformerverspanningsverhouding en tapposities in te vul:
(230 / 1.732) × [1 + (9 − N) × 1.25%] × K × 1.5 = 395

Hierdie vergelyking bevat twee onbekendes, N en K, en dus het dit teoreties oneindig veel oplossings. Egter, vanuit 'n fisiese perspektief, is beide veranderlikes beperk: N moet 'n heelgetal tussen 1 en 17 wees, en K is ongeveer gelyk aan 2.

Deur die vergelyking op te los met N = 9, word K = 1.98 verkry.
Alternatiewelik, deur K = 2 en N = 9 te stel, word 'n geïnduseerde spanning Uₐ = 398.4 kV verkry.

Deur middel van die bogenoemde formule, kan die geïnduseerde grondpotensiaal by enige punt op die transformerwindings tydens die LTAC-toets bereken word.

3.4 Spanningsverdeling

Deur gebruik te maak van die bogenoemde berekeningmetode, kan die potensiaalverdeling oor die windings tydens die LTAC-isolasietoets op fase A van die hoogspanningswinding as volg bepaal word:

Winding Potensiaalverdeling tydens Enkelfasige LTAC Toets op Fase A

Van die bogenoemde geïnduseerde spanningverdelingsdiagram kan gesien word dat tydens 'n enkelfasige LTAC-toets, die geïnduseerde potensiaalverskil tussen windings relatief klein is. Dus stel die LTAC-toets nie 'n streng evaluering nie—en ook nie 'n volledige beoordeling—van die hoof isolasie sterkte tussen windings. Egter, die evaluering van die hoof isolasie sterkte vanaf die hoogspanningslyn-terminaal na grond is die mees streng onder hierdie toets (hierdie gevolgtrekking is spesifiek van toepassing op gestapeld-geïsoleerde transformers). Tydens die ontwerp, moet spesiale aandag gegee word aan die bevestiging van die hoof isolasie sterkte tussen die hoogspanningswinding-terminaal, die hoogspanningsvoer-terminaal, en geaarde komponente soos klampstrukture, tankwande, en hoogspanningsbushing risers onder LTAC-toetsvoorwaardes.