Staðlar og reikningur LTAC prófs fyrir orkurafstraumaspil

1 Inngangur

Samkvæmt stöðlu GB/T 1094.3-2017 er aðalmarkmiðið við spennuprófi á lyklabundi (LTAC) fyrir orkutrafar til að meta spennaþol á hágildisvindingum frá hágildisspannunarlyklum til jarðar. Það er ekki ætlað til að meta millivindingaspenna eða spenna milli fás.

Í samanburði við aðra spennaþolspróf ( eins og fulla ljósningarblikspróf LI eða skiptiblikspróf SI ) leggur LTAC prófið miður á að meta spennaþol á hágildisvindingalyklum, hágildisleiðlyklum og jarðuðum metalleikunum eins og fasthaldi, uppferðarleikin og tankinn vegna lengri tíma ( venjulega 30 sekúndur fyrir 50 Hz-trafa og 36 sekúndur fyrir 60 Hz-trafa).

Margar misfallstilfærslur í spennaþolsprófum hafa sýnt að mörg orkutraf hafa verið með staðbundin að geta þolað ljósningarblikspróf (LI) og skiptiblikspróf (SI) en ennþá brotið niður á síðustu nokkur sekúndur í LTAC prófinu. Þetta birtir mikilvægi tímans í spennaþolsprófum og fellst á auga strengjanlega nákvæmni LTAC prófsins við að meta spennaþol.

Því miður er mikilvægt að trafaverkfræðingar reikni nákvæmlega út spennudreifingu á vindingum við LTAC prófið á hönnunarstigi, til að geta framkvæmt vitenskapalega og ræðséliga hönnun á spennaþolinu, svo að vera öruggir um nægjanlegt spennaþol frá upphafi hönnunarinnar.

2 Útskýring á stöðlum

Spennuprófið á lyklabundi (LTAC) fyrir orkutraf er nýtt háspennaþolspróf sem hefur verið bætt við í nýjustu stöðlu GB/T 1094.3-2017. Það er komin úr stuttu spennuprófi (ACSD) sem var skilgreint í fyrri stöðlu GB/T 1094.3-2003. Skilyrðin tengd LTAC prófinu eru listuð í töflunni hér fyrir neðan:

Staðlarinn veitir eftirfarandi útskýringu á línaendaprófi við auðlindspánun (LTAC) fyrir orkurafbreytara:

• Fyrir orkurafbreytara með Um ≤ 72,5 kV, sem eru allir fullt geislunarréttir, getur aðal geislunarþykktin milli háspenna spönnunnar og háspennuleitar og jarðar verið fullkomlega vörðuð með prófi við auðlindspánun (AV). Því er LTAC prófið ekki nauðsynlegt.

• Fyrir orkurafbreytara með 72,5 < Um ≤ 170 kV:

• Ef fullt geislunarréttir, þá getur aðal geislunarþykktin ennþá verið nægilega staðfest með prófi við auðlindspánun (AV), en LTAC prófið er skilgreint sem sérstakt próf. Þetta þýðir að það er almenningsmáls ekki nauðsynlegt í venjulegum prófunum, en þarf að framkvæma ef notandinn biður um það sérstaklega.

• Ef jafnvægt gráðuð geislun, þá er LTAC prófið skilgreint sem venjulegt próf og verður að framkvæma á hverju einasta vörum í virkjunarprófum á verkstöðunni. Með samþykki notanda má hins vegar skipta yfir í línaendapróf við skiptispánun (SI).

• Fyrir orkurafbreytara með Um > 170 kV, hvort sem fullt geislunarréttir eða gráðuð geislun, er LTAC prófið flokkað sem sérstakt próf—almannagengs ekki nauðsynlegt nema notandinn biði sérstaklega um það. Í þessu tilviki má hins vegar ekki skipta yfir í línaendapróf við skiptispánun (SI).

Í raunveruleika, fyrir fullt geislunarrétt orkurafbreytara, óháð spönnu, er aldrei framkvæmt LTAC próf, vegna þess að aðal geislunarþykktin milli háspenna spönnunnar/leitar og jarðar getur verið striktari staðfest með venjulegu 1 mínútu prófi við auðlindspánun (AV).

Þarf að athuga að fyrir orkurafbreytara með Um > 170 kV, má ekki skipta yfir í SI próf. Bæði stærðfræðilegar reikningar og söguna sýna að við að meta aðal geislun frá línaenda til jarðar í breytara yfir 170 kV, er LTAC prófið um 10% striktari en SI prófið.

3 Reiknirit

Tilgangur við að framkvæma línaendaprófi við auðlindspánun (LTAC) á orkurafbreytara er að framkalla ákveðið prófspennu á háspennuleiti, með því að tryggja að láspennuleitið náist sem mest mögulega ákveðnu spönnustigi. Það eru engin skilgreind reglur um sérstakt prófamet. Algengasta LTAC prófamet er "mótlægur aðferð með kortuðum og jarðaðum stuðningum." Þessi kafla lýsir flóknarlega þessu met með dæmi um orkurafbreytara SZ18-100000/220.

3.1 Breytarastuðullar

Spönnubreyting: 230 ± 8 × 1,25% / 37 kV
Magntarabreyting: 100 / 100 MVA
Fást spenna: 50 Hz
Vektorgruppa: YNd11
Geislunarstig: LI950 AC395 – LI400 AC200 / LI200 AC85

3.2 Prófiðrás

Mynd af prófiðrásinu fyrir línaendaprófi við auðlindspánun (LTAC) á þessum orkurafbreytara er sýnd hér fyrir neðan:

Prófiðrás fyrir LTAC próf (dæmi um fás A)

Háspennusíðan á tapa 9, láspennusíðan með 2,0 sinnum fastspennu

Kynpunktar á LTAC prófiðrás eru eftirfarandi:

• LTAC prófið skal framkvæma fás fyrir fás, þ.e. einfás próf við spönnu um 2 sinnum fastspennu. Í sumum tilvikum er ekki hægt að ná nákvæmlega 2 sinnum, og smá mismunir eru leyfðir.

• Sem dæmi um LTAC próf á fás A á háspennusíðunni: ákveðin spenna Uax er gefin yfir láspennuleitar ax, með leitar x jarðaðar; leitar b og c á láspennusíðunni eru látar í lofsi. Á háspennusíðunni eru leitar B og C kortaðar saman og jarðaðar, en leitar A og miðpunktur (0) eru látar opnar (ósamþætt).

• Háspennusíðan verður að vera stillt á ákveðið tapa til að tryggja að forðast prófspenna 395 kV (með leyfðri víxlun ±3%) sé framkallad á háspennuleitar A.

3.3 Reiknifærsla

Eftir Faradayjar laussögn um elektrisk magnsinduð og samræmingu magnsflæðis, undir ofangreindri prófunarstillingu, er magnsflæðið í kjarnaskekkjunum fása B og C jafnt hálfi magnsflæðisins í kjarna fása A, og í mótlægri stefnu. Því mun spenna framkallað í spönnunum fása B og C hafa stærð jöfn hálfi spennunnar framkallað í fás A.

Sýnishorn mynd af magnsflæðisdreifingu á LTAC prófi
(dæmi um háspenna fás A)

Látum spennuvirknisbreytinn á láspenna fás a vera K, og láta háspennusíðuna vera á tapa N. Þá má setja upp eftirtöld jöfnu:

Uₐ₀ + U₀₈ = 395
(Þar sem fás B er jarðað, Uᵦ = 0)

Þar sem stærð magnsflæðisins í kjarna fása B er hálfi stærðar magnsflæðisins í fás A, fylgir:
U₀₈ = ½ Uₐ₀

Þá:
1,5 × Uₐ₀ = 395

Með því að skipta um spennubréfur og tapastillingar tranformatorunar:
(230 / 1.732) × [1 + (9 − N) × 1.25%] × K × 1.5 = 395

Þetta jafna inniheldur tvær óþekktar stærðir, N og K, og hefur þá eftir rökfræðilegum skyni óendanlega mörg lausn. En frá náttúruvísindalegu sjónarhorni eru báðar breytur takmarkaðar: N verður að vera heiltala á milli 1 og 17, og K er um það bil jafnt 2.

Lýsingin með N = 9 gefur K = 1.98.
Aðra leið til að setja K = 2 og N = 9 gefur framkvæmd spenna Uₐ = 398.4 kV.

Með þessari formúlu er hægt að reikna út framkvæmd jarðspenna á hvaða punkti sem er í snörunum á tranformatornum á meðan LTAC próf er keyrt.

3.4 Spennudreifing

Með hjálp þessa reikningsaðferðar er hægt að ákvarða spennudreifingu yfir snörunum á meðan LTAC dreifivélarpróf er keyrt á efri snörunni A:

Spennudreifing yfir snörunum við einfaldlegt LTAC próf á snörunni A

Úr ofangreindri mynd af framkvæmd spennudreifingu má sjá að við einfaldlegt LTAC próf er framkvæmd spennudreifing milli snara minnst. Þannig er ekki gert strengur vettvangur né fullkominn metill á aðal dreifivélarstyrk milli snara. En metill á aðal dreifivélarstyrk frá efri snara til jarðar er alveg mestur undir þessu prófi (þessi niðurstaða gildir sérstaklega fyrir gráðudeilta dreifivélar). Við hönnun skal leggja áherslu á að samræma aðal dreifivélarstyrk milli efri snarárs, efri snara, og jarðaðra hluta eins og klampar, tankaveggir og efri snáraskípar undir LTAC prófsforsendum.