Stair agus Cáclú Teist LTAC do Tránsfóirmeoirí Cumhacht

1 Iontróid

De réir na mbunreachtan náisiúnta GB/T 1094.3-2017, is é an príomhaidhm an tástáil fola AC ar théarma líne (LTAC) do transfórmaitir fhórsa an t-eolas a chur ar an láidreacht AC dielectric ó théarmaí windings airgid go dtí talamh. Ní dhíríonn sé ar eolas idir-bhuailteacha nó idir phásáin.

Compared with other insulation tests (such as full lightning impulse LI or switching impulse SI), the LTAC test imposes a relatively more stringent evaluation on the main insulation strength between the high-voltage winding terminals, high-voltage lead terminals, and grounded metallic components such as clamping structures, riser units, and the tank, due to its longer duration (typically 30 seconds for 50 Hz transformers and 36 seconds for 60 Hz transformers).

Tá go leor cásanna éagsúla d'éaglaise iolrachta curtha i láthair ag léiriú gur féidir le go leor transfórmaitir fhórsa dul trí thástáil LI agus SI ach bainte amach roinnt destrúise i rith an tástáil fola AC ar théarma líne (LTAC), agus tarlann na ndestrúise go minic sa chuid deiridh den tástáil. Seo a léiríonn an tábhacht mór atá leis an tréimhse tástála nuair a bhíonn an láidreacht príomheolaíoch á mheas agus an sciliúil a bhíonn leis an tástáil LTAC nuair a bhíonn an láidreacht príomheolaíoch á mheas.

Mar sin, tá sé riachtanach don inéineachaire trasnfórmaitire aonchúlach a réitigh go cruinn an réadúil folaidh pótúil a lorg le linn an tástáil fola AC ar théarma líne (LTAC) ag staid an dearaid, iontaofa a dhéanamh go mbeadh dearadh eolaíoch agus réasúnach déanta ar an eolas príomha, ag cinntiú go mbeadh margadh eolaíoch sásúil ón bhfeiceáil dearaid.

2 Léiriú Bunreacht

Is í an tástáil fola AC ar théarma líne (LTAC) do transfórmaitir fhórsa íomhá nua tástála eolaíoch airgid a cuireadh isteach sa bunreacht náisiúnta is déanaí GB/T 1094.3-2017. D'fhorbair sí agus d'fhás sí as an tástáil eolaíoch airgid shiorrach (ACSD) a luaitear sa bunreacht náisiúnta GB/T 1094.3-2003. Tá na horduithe gaolmhar leis an tástáil LTAC luaite sa tábla thíos:

Soléanna bunreacht an LTAC tástáil fola AC ar théarma líne do transfórmaitir fhórsa mar seo:

• Do transfórmaitir fhórsa le Um ≤ 72.5 kV, iad uile go hiomlán eolaíoch, is féidir an láidreacht príomheolaíoch idir téarmaí windings airgid agus téarmaí lead airgid agus talamh a mheas go hiomlán leis an tástáil voltagh breithe (AV). Mar sin, níl an tástáil LTAC riachtanach.

• Do transfórmaitir fhórsa le 72.5 < Um ≤ 170 kV:

• Má tá siad go hiomlán eolaíoch, cé go bhféadfaí an láidreacht príomheolaíoch a mheas go hiomlán leis an tástáil voltagh breithe (AV), is tástáil speisialta é an tástáil LTAC. Is é seo go ginearálta níl sé riachtanach le linn tástála rialta, ach caithfidh é a dhéanamh má iarrtar é go sonrach ag an úsáideoir.

• Má tá siad eolaíoch grád (graded insulation), is tástáil rialta é an tástáil LTAC agus caithfidh é a dhéanamh ar gach aonad le linn tástála aghaidh an tionscail. Ach, le conspóid an úsáideoir, is féidir é a athsholáthar le tástáil impils siopadóireachta (SI) ar théarma líne.

• Do transfórmaitir fhórsa le Um > 170 kV, chothrom le dá réimse, is tástáil speisialta é an tástáil LTAC - ginearálta níl sé riachtanach gan é a iarraidh go sonrach ag an úsáideoir. Sa chás seo, ní féidir é a athsholáthar le tástáil impils siopadóireachta (SI) ar théarma líne.

I bpriac, do transfórmaitir fhórsa go hiomlán eolaíoch, indé acu an leibhéal voltagh, ní dhéantar riamh an tástáil fola AC ar théarma líne (LTAC), mar is féidir an láidreacht príomheolaíoch idir téarmaí windings/lead airgid agus talamh a mheas níos cruinne leis an tástáil voltagh breithe rialta 1 nóiméad (AV).

Ba chóir a lua go, do transfórmaitir fhórsa le Um > 170 kV, ní féidir an tástáil LTAC a athsholáthar leis an tástáil SI. Léiríonn ríomhtheoiriciúil agus taithí stairiúil gur 10% níos cruinne é an tástáil LTAC ná an tástáil SI nuair a bhíonn an láidreacht príomheolaíoch ó théarma líne go dtí talamh i transfórmaitir os cionn 170 kV á mheas.

3 Modh Ríomhaireachta

Is é an aidhm an tástáil fola AC ar théarma líne (LTAC) a dhéanamh ar transfórmaitir fhórsa ná an voltagh tástála sonraithe a spreagadh ag téarma airgid airgid, agus cosaint a dhéanamh go dtagann an téarma ísal chun luach a chosaint chomh gaire agus is féidir lena leibhéal sonraithe. Níl aon riachtanais dian i leith an modh tástála sonrach. Is é an modh LTAC is coitianta ná an "modh tacsaíocht contrártha agus talamh". Ina dhiaidh sin, pléifear an modh seo go gairid leis an seansimpl an tSZ18-100000/220 transfórmaitir fhórsa mar shampla.

3.1 Paraiméadair Transfórmaitir

Raátú voltagh: 230 ± 8 × 1.25% / 37 kV
Ratio capasaithe: 100 / 100 MVA
Ratá freisin: 50 Hz
Grúpa vector: YNd11
Scoláireachta eolaíoch: LI950 AC395 – LI400 AC200 / LI200 AC85

3.2 Ciorcal Tástála

Seo diagram ciorcal don tástáil fola AC ar théarma líne (LTAC) don transfórmaitir fhórsa seo:

Diagram Ciorcal Tástála LTAC (mar shampla Phase A)

Airgead ag tap 9, fuinneamh ísal ag 2.0 uaire an chéad luach réamhshocraithe

Príomhphointí an chiorcail tástála LTAC mar seo a leanas:

• The LTAC test shall be performed phase by phase, i.e., a single-phase induced overvoltage test with an induction factor of approximately 2 times the rated voltage. In some cases, it may not be precisely possible to achieve exactly 2 times, and minor deviations are permitted.

• Taking the LTAC test on phase A of the high-voltage winding as an example: a certain voltage Uax is applied across the low-voltage terminals ax, with terminal x grounded; terminals b and c on the low-voltage side are left floating. On the high-voltage side, terminals B and C are shorted together and grounded, while terminal A and the neutral (0) terminal are left open (unconnected).

• The high-voltage winding must be set at a specific designated tap position to ensure that the required test voltage of 395 kV (with an allowable deviation of ±3%) is induced at the high-voltage line terminal A.

3.3 Procas Ríomhaireachta

De réir dlí Faraday electromagnetic induction agus prionsabal leanúnachta fluks magnetic, faoi an gcónra tástála thuas, is é an fluks magnetic i líontáin croí B agus C cothrom le haon dá chéad den fluks magnetic i líonta croí A, agus in ábhar contrártha. Mar sin, beidh an voltagh spreagtha i windings B agus C cothrom le haon dá chéad den voltagh spreagtha i windings A.

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

Let the induction factor of the excitation voltage on the low-voltage phase a be K, and let the high-voltage side be at tap position N. The following equation can be established:

Uₐ₀ + U₀₈ = 395
(Since phase B is grounded, Uᵦ = 0)

Given that the amplitude of the magnetic flux in the core limb of phase B is half that of phase A, it follows that:
U₀₈ = ½ Uₐ₀

Therefore:
1.5 × Uₐ₀ = 395

Substituting the transformer's voltage ratio and tap settings:
(230 / 1.732) × [1 + (9 − N) × 1.25%] × K × 1.5 = 395

This equation contains two unknowns, N and K, and thus theoretically has infinitely many solutions. However, from a physical standpoint, both variables are constrained: N must be an integer between 1 and 17, and K is approximately equal to 2.

Solving the equation with N = 9 yields K = 1.98.
Alternatively, setting K = 2 and N = 9 gives an induced voltage Uₐ = 398.4 kV.

Using the above formula, the induced ground potential at any point on the transformer windings during the LTAC test can be calculated.

3.4 Foilsiú Voltagh

Using the above calculation method, the potential distribution across the windings during the LTAC insulation test on phase A of the high-voltage winding can be determined as follows:

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

From the above induced voltage distribution diagram, it can be seen that during a single-phase LTAC test, the induced potential difference between windings is relatively small. Therefore, the LTAC test does not impose a rigorous evaluation—nor does it fully assess—the main insulation strength between windings. However, the evaluation of the main insulation strength from the high-voltage line terminal to ground is the most severe under this test (this conclusion applies specifically to graded-insulation transformers). During design, special attention must be paid to verifying the main insulation strength between the high-voltage winding terminal, the high-voltage lead terminal, and grounded components such as clamping structures, tank walls, and high-voltage bushing risers under LTAC test conditions.