LTAC Testaren Estandaroak eta Kalkulua Transformatorrei aplikatuta

1 Sarrera

Estatuaren estandarra GB/T 1094.3-2017-en arabera, indarraren transformatorien lineako muturreko AC konportasun tenperatura proba (LTAC)ren helburu nagusia, altu-indarraren biraka-terminalen eta lurren arteko AC dielektrikoko batezbesteko balioa ebaluatzeko da. Ez du interturn insulation edo fase arteko insulation ebaluatzen.

Beste insulation probak (adibidez, full lightning impulse LI edo switching impulse SI)ekin alderatuta, LTAC probak altu-indarraren biraka-terminalen, altu-indarraren terminalen eta lurrean kokatutako metaliko osagaietarako (adibidez, clamping egituren, riser unitateen eta tank-en arteko) dielektrikoko insulation nagusiaren balioa ebaluatzen du, bere luzera dela eta (ohikoa da 50 Hz-ko transformatorietarako 30 segundu eta 60 Hz-ko transformatorietarako 36 segundu).

Askotan insulation proba hutsegite kasuetan ikusten da asko power transformerrek garrantzitsuen LTAC proba huts egiten dutela, batez ere probaren azken sekunduetan. Honek adierazten du testaren luzeraren garrantzia insulation nagusiaren ebaluazioan, eta LTAC probaren zorrotasuna insulation nagusiaren balioaren ebaluazioan.

Beraz, oso garrantzitsu da transformatorien diseinu ingeniariek lineako muturreko AC konportasun tenperatura proba (LTAC)-ren bitartean winding potential distribution-a zehazki kalkulatzeko, horrela insulation nagusiaren diseinua zientifiko eta arrazoi baten pean egitea, eta diseinuaren jatorrizko iturritasuna lortzea.

2 Estandarren Interpretazioa

Power transformerreko lineako muturreko AC konportasun tenperatura proba (LTAC) estandar berri bat da, estandar berriena GB/T 1094.3-2017-en. Aurreko estandarreko (GB/T 1094.3-2003) short-time induced withstand voltage test (ACSD) probatik sortu eta banatuta dator. LTAC probari buruzko estandarren zehaztapenak beheko taulan agertzen dira:

Estandarrek lineako muturreko AC konportasun tenperatura proba (LTAC) power transformerreko honako interpretazioa ematen diote:

• Um ≤ 72.5 kV dituzten power transformerretarako, guztiak fully insulated direnak, high-voltage winding eta high-voltage lead terminalen arteko insulation nagusiaren balioa applied voltage test (AV) batekin ebaluatu daiteke. Beraz, LTAC proba ez da beharrezkoa.

• 72.5 < Um ≤ 170 kV dituzten power transformerretarako:

• Fully insulated badira, main insulation strength adeitzi frogatu dezake applied voltage test (AV) batekin, baina LTAC proba bereiztu test bezala definitua dago. Honek esan nahi du ez dela beharrezkoa arrunt, baina erabiltzaileak eskatzen badu beharrezkoa izango dela.

• Neutrally grounded (graded insulation) badira, LTAC proba arrunta test bezala definitua dago eta fabrikako testuetan egitea beharrezkoa da. Baina erabiltzailearen adostasunarekin, switching impulse test (SI) batekin ordezkatu daiteke.

• Um > 170 kV dituzten power transformerretarako, fully insulated edo graded insulation izan daitezun, LTAC proba bereiztu test bezala klasekatua dago—ez da beharrezkoa soilik erabiltzaileak eskatzen badu. Kasu honetan, ezin da switching impulse test (SI) batekin ordezkatu.

Praktikan, fully insulated power transformerretarako, tension maila batere kontuan hartugabe, lineako muturreko AC konportasun tenperatura proba (LTAC) ez da egin, gehienezko 1 minutuko applied voltage test (AV) batekin insulation nagusiaren balioa hobeto frogatu baitaiteke.

Kontuan hartu behar da Um > 170 kV dituzten power transformerretarako, LTAC proba SI test batekin ordezkatu ezin dela. Teoria eta historiako esperientziak adierazten dute LTAC proba SI test baino gutxi gorabehera 10% zorrotasunez insulation nagusiaren balioa ebaluatzen duela.

3 Kalkulatzeko Metodoa

Lineako muturreko AC konportasun tenperatura proba (LTAC) power transformer batean egin ahal izateko, helburua high-voltage terminalen gainean zehaztutako proba-tensiona induzitzea da, low-voltage terminalak zehaztutako tensionaren balioa hurbil posiblean eramatea. Ez dago test metodo espesifikorik beharrezkoa. LTAC test metodo ohikoenetako bat "opposite-phase shorted and grounded support method" da. Atal honetan metodorik hau laburtasun batean azaltzen da SZ18-100000/220 power transformer baten adibide baten bidez.

3.1 Transformatorren Parametroak

Tension ratio: 230 ± 8 × 1.25% / 37 kV
Kapacitate ratio: 100 / 100 MVA
Rated frequency: 50 Hz
Vector group: YNd11
Insulation levels: LI950 AC395 – LI400 AC200 / LI200 AC85

3.2 Probaren Zirkuitua

Lineako muturreko AC konportasun tenperatura proba (LTAC) honek power transformer baterako zirkuitu-diagrama hau du:

LTAC Test Circuit Diagram (Phase A as Example)

High-voltage side at tap 9, low-voltage side energized at 2.0 times rated voltage

LTAC probaren zirkuituaren puntu nagusiak hauek dira:

• LTAC proba fase bakoitzeko egin behar da, hots, single-phase induced overvoltage test bat, induction factor 2 aldiz rated voltage baino. Aldiz, kasu batzuetan ez da zehazki 2 aldiz lortzeko, eta desbideratze txikiak onartzen dira.

• Adibidez, high-voltage winding-aren fase A-n LTAC proba egin ahal izateko: zehaztutako *Uax* tensiona low-voltage terminals ax-ren artean aplikatzen da, x terminala lurrira konektatuta; b eta c terminalak low-voltage aldean galduak utzita. High-voltage aldean, B eta C terminalak elkarrekin konektatu eta lurrira konektatuta, A terminala eta neutral (0) terminala irekituta utzita (konektatu gabe).

• High-voltage winding-a zehaztutako tap position batera kokatu behar da, high-voltage line terminal A-n 395 kV (±3% marginaletan) tensiona induzitzea bermatzeko.

3.3 Kalkulu Prozesua

Faraday-en lege elektrikomagnetikoaren eta fluxu magnetikoaren jarraitasunaren printzipioaren arabera, test konfigurazio horretan, B eta C fasetako core limbs-en fluxu magnetikoa A fasearen core limb-en fluxu magnetikoaren erdia dela eta noranzko kontrarioan. Beraz, B eta C fasetako windings-en induzitutako tensionaren magnitudea A fasearen induzitutako tensionaren magnitudearen erdia izango da.

Schematic Diagram of Core Flux Distribution during LTAC Test
(High-voltage Phase A as Example)

Low-voltage phase a-n excitation voltage-ren induction factor *K* izanik, eta high-voltage aldea *N* tap position-en, hurrengo ekuazioa lor daiteke:

Uₐ₀ + U₀₈ = 395
(B fasea lurrira konektatuta dagoenez, *Uᵦ = 0*)

B fasetako core limb-en fluxu magnetikoaren magnitudea A fasearen erdia dela kontuan hartuz, ondorengoa da:
U₀₈ = ½ Uₐ₀

Beraz:
1.5 × Uₐ₀ = 395

Transformatorearen tension ratio eta tap settings-ei ordezkatuz:
(230 / 1.732) × [1 + (9 − *N*) × 1.25%] × *K* × 1.5 = 395

Ekuazio honek bi ezezaguna ditu, *N* eta *K*, eta teoretik infinitu soluzio ditu. Baina fisikoki, bi aldagaiak mugatuta daude: *N* zenbaki osoa izan behar da 1 eta 17 artean, eta *K* 2-tik gutxi gorabehera.

*N = 9* ekuazioa ebaztean *K = 1.98* lortzen da.
Alternatiboki, *K = 2* eta *N = 9* ezarrita, induzitutako tensiona *Uₐ = 398.4 kV*.

Formula hau erabiliz, LTAC proba egitean transformatoreko windings-en puntu bakoitzeko induzitutako ground potentiala kalkula daiteke.

3.4 Tension Banaketa

Kalkulu metodo hau erabiliz, high-voltage winding-aren fase A-n LTAC insulation proba egitean windings-en potential banaketa honela adieraz daiteke:

Winding Potential Distribution during Single-Phase LTAC Test on Phase A

Goiko induzitutako tension banaketatik ikusten da LTAC proba bat egitean, windings-en arteko induzitutako potential difference txikia dela. Beraz, LTAC probak ez ditu insulation nagusiaren balioa zorrotasunez ebaluatzen, ezta guztiz. Hala ere, high-voltage line terminal-etik lurrira insulation nagusiaren balioa ebaluatzea zorrotenean egiten da (hona hemen graded-insulation transformerretarako). Diseinuan, LTAC proba egitean high-voltage winding terminal, high-voltage lead terminal, eta lurrira konektatutako osagaietarako (clamping egituren, tank-en etengabean, eta high-voltage bushing riser-en) insulation nagusiaren balioa begiratzea beharrezkoa da.