Күш трансформаторлары үшін LTAC тестінің стандарттары және есептеулері

1 Есепке жол ашыру

Басқа изоляциялық тесттермен (мисалы, LI (Lightning Impulse) немесе SI (Switching Impulse)) салыстырғанда, LTAC тесті оның узун мезгілі (адетте 50 Гц түрткілер үшін 30 секунд, 60 Гц түрткілер үшін 36 секунд) үшін жоғары көлемді бобина шытындары, жоғары көлемді нысан шытындары мен жерден басқарылатын металлдық құрылғылар (мисалы, басқырту құрылғылары, ресивер блоктары және резервуар) арасындағы негізгі изоляциялық күшті қатаңырақ бағалайды.

Көптеген изоляциялық тесттердің жәнеуінің мысалдары LTAC тестінің соңғы бірнеше секундісінде көптеген түрткілер LI (Lightning Impulse) және SI (Switching Impulse) тесттерін жабылсыз өткізе алса да, LTAC тестінде жеуге ұшырайтынын көрсетеді. Бұл LTAC тестінің ұзақтығы негізгі изоляцияны бағалауда маңызды рөл атқаратынын және LTAC тестінің негізгі изоляциялық күшті қатаңырақ бағалауын көрсетеді.

Сонымен, түрткі инжендері LTAC тестінің уақытында бобина потенциалдық таралуын нақты қамтамасыз ету үшін өнімді өңдеу кезінде негізгі изоляциялық құрылымын ғылыми және рационалды түрде өнертеу қажет, бұл өнімді өңдеу кезінен бастап жеткілікті изоляциялық маржын қамтамасыз ету үшін қажет.

2 Стандарттарды түсіндіру

Түрткілер үшін LTAC (Line Terminal AC) тесті - қазіргі ұлттық стандарт GB/T 1094.3-2017-де қосылған жаңа жоғары көлемді изоляциялық тест. Ол өткен стандарт GB/T 1094.3-2003-те белгіленген ACSD (Short-time Induced Withstand Voltage) тестінен өткен және өзінен айырмашылықтаған. LTAC тестіне қатысты тиісті ережелер төмендегі кестеде көрсетілген:

Стандарт түзіндіріп отырған жол ақырсызықтың AC күйінен ұстап өту сынағы (LTAC) энергия трансформаторлары үшін:

• Um ≤ 72.5 кВ болатын энергия трансформаторлары үшін, олардың барлығы толық изоляцияланған болса, жоғары напрямдік витка мен жоғары напрямдік шауыт терминалдарының және земямен байланысты негізгі изоляция күші толық қолданылған напрям сынағы (AV) арқылы бағалануы мүмкін. Сондықтан LTAC сынағы талап етелмейді.

• 72.5 < Um ≤ 170 кВ болатын энергия трансформаторлары үшін:

• Егер толық изоляцияланған болса, негізгі изоляция күші әлі де қолданылған напрям сынағы (AV) арқылы адекватты түрде тексерілетінімен, LTAC сынағы әртүрлі сынақ ретінде анықталады. Бұл маңызды, рутиндік тексеру кезінде жалпы түрде талап етелмейді, бірақ пайдаланушы таңдаулы өтінемін деп сұрайтында жүргізілуі керек.

• Егер нейтраль жерге қосылатын (бағытталған изоляция) болса, LTAC сынағы рутиндік сынақ ретінде анықталады және әрбір бірлікті зертханада қабылдау тексерулерінің уақытында жүргізілуі керек. Бірақ пайдаланушымен бірге келісімге сай, ол жол ақырсызықтың коммутациялық импульс сынағы (SI) арқылы алмастырылуы мүмкін.

• Um > 170 кВ болатын энергия трансформаторлары үшін, толық изоляцияланған немесе бағытталған изоляция болса, LTAC сынағы әртүрлі сынақ ретінде классифицидалады - жалпы түрде өзін-өзі талап етелмейді, егер пайдаланушы таңдаулы өтінемін деп сұрағанда. Осылайша, SI сынағымен алмастыру мүмкін емес.

Тәжірибеде, толық изоляцияланған энергия трансформаторлары үшін, напрям деңгейіне байланыссыз, жол ақырсызықтың AC күйінен ұстап өту сынағы (LTAC) ешқашан жүргізілмейді, себебі жоғары напрямдік витка/шауыт терминалдары мен земя арасындағы негізгі изоляция күші рутиндік 1-минуттық қолданылған напрям сынағы (AV) арқылы дәлірек тексерілетіні мүмкін.

Um > 170 кВ болатын энергия трансформаторлары үшін LTAC сынағы SI сынағымен алмастыру мүмкін емес деп ескерту керек. Теориялық есептеулер мен тарихи тәжірибе LTAC сынағының SI сынағына қарағанда 170 кВ-ден жоғары трансформаторларда жол ақырсызықтың земямен байланысты негізгі изоляциясын бағалау үшін LTAC сынағы SI сынағына қарағанда жуықтағы 10% қатаңырақ болғанын көрсетеді.

3 Есептеу Әдісі

Энергия трансформаторына жол ақырсызықтың AC күйінен ұстап өту сынағы (LTAC) жүргізу мақсаты - жоғары напрямдік терминалда белгіленген сынақ напрямын индуцирлеу, онымен бірге төмен напрямдік терминалда белгіленген деңгейге жақын напрям мәнін жеткізуге. Анықталған тест әдісіне қойылатын жобалық талаптар жоқ. Ең жиі қолданылатын LTAC тест әдісі - "қарама-қарсы фаза қысқартылған және жерге қосылған қолдау әдісі". Бұл бөлімде SZ18-100000/220 энергия трансформаторы мысалын қолданып, бұл әдіс туралы краткты түсіндіріледі.

3.1 Трансформатор параметрлері

Напрям қатынасы: 230 ± 8 × 1.25% / 37 кВ
Өнім қатынасы: 100 / 100 МВА
Белгіленген дауыс: 50 Гц
Вектор тобы: YNd11
Изоляция деңгейлері: LI950 AC395 – LI400 AC200 / LI200 AC85

3.2 Сынақ контуры

Бұл энергия трансформаторы үшін жол ақырсызықтың AC күйінен ұстап өту сынағы (LTAC) контурының схемасы төмендегідей:

LTAC Сынақ Контур Схемасы (Фаза A мысалы)

Жоғары напрямдік жағы тапсырманың 9-шы ступенінде, төмен напрямдік жағы 2.0 есе рейтингдік напряммен жүктелген

LTAC сынақ контур схемасының негізгі нүктелері төмендегідей:

• LTAC сынағы фаза бойынша жүргізілуі керек, яғни, жеке фаза үшін индуцирленген өсу напрям сынағы, индукция коэффициенті рейтингдік напрямға қатысты жуықтағы 2 есе. Біраз жағдайларда, әртүрлі себептерден, 2 есе толық қамтамасыз етілетін болмаса да, жұлдыздық ауытқулар мүмкін.

• Жоғары напрямдік витканың Фаза A үшін LTAC сынағын қарастырып, төмен напрямдік терминалдары ax аралығында белгіленген Uax напрям қолданылады, x терминалы жерге қосылатын болса, b және c терминалдары төмен напрямдік жағында ашық қалады. Жоғары напрямдік жағында B және C терминалдары бірігіп, жерге қосылатын болса, A терминалы және нейтраль (0) терминалы ашық қалады (қосылмайды).

• Жоғары напрямдік витканың белгіленген тапсырма ступенінде орнатылуы керек, сонда жоғары напрямдік жол терминалы A-да 395 кВ (±3% ауытқуы мүмкін) қажетті сынақ напрям индуцирленеді.

3.3 Есептеу Процессі

Фарадей электромагниттік индукция заңына және магниттік потоктың үзіліссіздігі принципіне қарай, жоғарыда айтылған сынақ конфигурациясында, B және C фазаларының құрылым бөліктеріндегі магниттік поток A фазасының құрылым бөлігіндегі магниттік потоктың жартысына тең және қарама-қарсы бағытта. Сондықтан, B және C фазаларының виткаларында индуцирленген напрям A фазасындағы индуцирленген напрямдың жартысына тең болады.

LTAC сынақ кезінде құрылымдағы магниттік потоктардың үлгілік схемасы
(Жоғары напрямдік A фазасы мысалы)

Төмен напрямдік фаза a үшін индукция коэффициенті K, және жоғары напрямдік жағы N тапсырма ступенінде болса, төмендегі теңдеу құрастырылады:

Uₐ₀ + U₀₈ = 395
(B фазасы жерге қосылған болғандықтан, Uᵦ = 0)

B фазасының құрылым бөлігіндегі магниттік поток амплитудасы A фазасының жартысына тең болғандықтан:
U₀₈ = ½ Uₐ₀

Сондықтан:
1.5 × Uₐ₀ = 395

Трансформатордың напрямдатын қатынасы мен тапқыш параметрлерін енгізгенде:
(230 / 1.732) × [1 + (9 − N) × 1.25%] × K × 1.5 = 395

Бұл теңдеу ішінде екі белгісіз мән бар, N және K, сондықтан теориялық түрде шексіз көптеген шешімдері болады. Бірақ физикалық жағдайдан көзқарас бойынша, екеуі де шектеулі: N 1 мен 17 аралығындағы бүтін сан болуы керек, ал K қатынасымен 2-ге қарай.

N = 9 болғанда K = 1.98 шығады.
Басқа жолмен, K = 2 және N = 9 деп қоюға болады, сонда индуцирленген напрям Uₐ = 398.4 кВ болады.

Жоғарыда берілген формуланы пайдаланып, LTAC тесті өте кезінде трансформатордың виткестеріндегі индуцирленген жердік потенциалды есептеу мүмкін.

3.4 Напрямдың таралуы

Жоғарыда берілген есептеу ықамасын пайдаланып, LTAC изоляция тесті өте кезінде жоғары напрямдың А фазасының виткестеріндегі потенциалдың таралуын табу мүмкін:

А фазасындагы бірфазалы LTAC тесті өте кезінде виткестердегі потенциалдың таралуы

Жоғарыда берілген индуцирленген напрямдың таралу диаграммасынан, бірфазалы LTAC тесті өте кезінде виткестер арасындағы индуцирленген потенциал айырымы қатты аз екендігі көрінетін. Сондықтан LTAC тесті виткестер арасындағы негізгі изоляция қаттылығын жеткілікті бағалауға немесе толығымен тексеруге мүмкіндік бербейді. Бірақ, жоғары напрям терминалынан жерге дейінгі негізгі изоляция қаттылығын бағалау LTAC тесті өте кезінде ең қатты болады (бұл заключение өзара градиентті изоляциялық трансформаторларға қатысты). Проекттауда LTAC тесті шарттарында жоғары напрям виткестерінің терминалы, жоғары напрям қосылуының терминалы және земляның компоненттері (клеммалық құрылымдар, резервуар қабырғалары, жоғары напрям түймелері) арасындағы негізгі изоляция қаттылығын қызметкерлерге назар аудару керек.