Standard û Standishîna Testê ya LTAC ji bo Transformerên Elektrîk

1 Pêşnûmak

Daxuyaniyek standardeya nasional GB/T 1094.3-2017, amacî ya serbestî testa bistanîna dîrokî AC ji hêmanên termînalên rêzan (LTAC) pirzuhayên dîrokî ya nîvendekan derbarê vebistina dîrokî AC ji hêmanên termînalên rêzan bi malperdeyê. Ev test ne li ser penaberî dîrokî yên navbernavan an navbernavan pêk hatin.

Berdarîst ûsulên dinîrokî yên din (wisa bistanîna çawî LI an LI taybetandî SI), testa LTAC vebistina dîrokî sereke di navbera hêmanên termînalên rêzan, hêmanên termînalên rêzan û komponantên metalî yên malperdeyan de, wisa strukturên dayîn, biranên riser û tank, li ser demê digirî yekamîn (bikar anîn 30 saniye ji bo transformatoran 50 Hz û 36 saniye ji bo transformatoran 60 Hz).

Bi sedeya pelanên şêtina testên dinîrokî, girêdan ên da ku hêjmarê zêde transformatoran dîrokî dikarin testên bistanîna çawî (LI) an LI taybetandî (SI) bide, lê ji ber vê testa LTAC çewt dibin, pelan di her du saniyeyên dawiyên test de. Ev bixweber vebistina rastî demê test di vebistin dîrokî sereke de û nîşan dide ku testa LTAC jî vebistina dîrokî sereke ya navbera hêmanên termînalên rêzan û malperdeyê ye.

Nimûne, li ser asta design, hejmara mühendisan design transformatoran dikarin hesabkirina dakîna potansiyelên bobîn di testa LTAC de bikin, bi tenê ku designi dîrokî sereke wekî şînî û rastî bike, bi vebistin ku divê dîrokî piştguh bikin.

2 Îrîgirek Standarden

Testa bistanîna dîrokî AC ji hêmanên termînal (LTAC) ji bo transformatoran dîrokî itemên testî dinîrokî nûyî ye ku di standardeya nasionala nûya GB/T 1094.3-2017 de hate zêde kirin. Ev test ji testa bistanîna induksiyonê kurttermîn (ACSD) di standardeya kevn GB/T 1094.3-2003 de ve hate çêtir û ferdi kirin. Bincikek li ser testa LTAC di cihê de hate nîşan kirin:

Standarde îrîgiriya testa bistanîna dîrokî AC ji hêmanên termînal (LTAC) ji bo transformatoran dîrokî dihat:

• Ji bo transformatoran dîrokî bi Um ≤ 72.5 kV, hemî dîrokî yên yekparast, dîrokî sereke di navbera bobîn rêzan û hêmanên termînalên rêzan û malperdeyê de dikare bi testa bistanîna voltajê (AV) bivînin. Nalikan, testa LTAC ne hebekir.

• Ji bo transformatoran dîrokî bi 72.5 < Um ≤ 170 kV:

• Ji bo dîrokî yên yekparast, heta li vir testa bistanîna voltajê (AV) dikare dîrokî sereke bivînin, testa LTAC bi destnîşankirina taybetandî hatine nîşan kirin. Ev demane ku li ser testên rutîn ne hebekir, lê bi xoye bikaran dikare bide.

• Ji bo dîrokî yên grade (graded insulation), testa LTAC bi destnîşankirina rutîn hatine nîşan kirin û li ser her unit di testên qebûlkirina fabrikê de bide. Lê, bi xoye bikaran, ev dikare bi testa bistanîna taybetandî (SI) ji hêmanên termînal biguheze.

• Ji bo transformatoran dîrokî bi Um > 170 kV, her ne yekparast ne grade, testa LTAC bi destnîşankirina taybetandî hatine nîşan kirin—genî ne hedî ne hebekir, lê bi xoye bikaran. Di vê caseyê de, ev ne biguheze bi testa bistanîna taybetandî (SI) ji hêmanên termînal.

Di pratîk de, ji bo transformatoran dîrokî yên yekparast, her ne di deha çendre, testa bistanîna dîrokî AC ji hêmanên termînal (LTAC) ne bide, çünki dîrokî sereke di navbera bobîn/rêzan û malperdeyê de dikare bi testa bistanîna voltajê (AV) rutîn 1-minute bivînin.

Li werdigere, ji bo transformatoran dîrokî bi Um > 170 kV, testa LTAC ne biguheze bi testa SI. Hesabkirina teorîk û tajarî û tijaret dikarin nîşan bide ku ji bo vebistin dîrokî sereke ji hêmanên termînal bi malperdeyê di transformatoran de bi deha 170 kV, testa LTAC civîn 10% digirîter e testa SI.

3 Rêbazê Hesabkirinê

Amacî ya testa bistanîna dîrokî AC ji hêmanên termînal (LTAC) di transformatora dîrokî de ye ku voltajê testê di hêmanên termînalên rêzan de bide, bi vebistin ku hêmanên termînalên rêzan bi voltajê kêfê bibînin. Ne li ser rêbazê testê min rengkirîn. Rêbazê LTAC yekemîn bi rêbazê "opposite-phase shorted and grounded support method" ye. Paragrafê ya ku ji bo transformatora dîrokî SZ18-100000/220 parvekirin.

3.1 Parametreên Transformator

Goreyê voltajê: 230 ± 8 × 1.25% / 37 kV
Goreyê kapasiteyê: 100 / 100 MVA
Deha nameyî: 50 Hz
Grupê vektoryal: YNd11
Dîrokî level: LI950 AC395 – LI400 AC200 / LI200 AC85

3.2 Cirketê Testê

Cirketê testa bistanîna dîrokî AC (LTAC) ji bo transformatora dîrokî wekheviya:

Cirketê Testa LTAC (Phase A as Example)

Rêza rêzan di tap 9 de, rêza rêzan bi 2.0 times rated voltage energized

Nokteyên serpilîn cirketê LTAC an jêrîn:

• Testa LTAC dibêji phase by phase bide, yani testa overvoltage single-phase bi faktorê induksiyonê civîn 2 times rated voltage. Di some cases de, ne dikare bi tenê 2 times bibe, û minor deviations allowed.

• Wekheviya testa LTAC di phase A de: bi voltajê Uax di hêmanên termînalên rêzan ax de, bi terminal x malperde. Terminal b û c di rêza rêzan de bi floating left. Di rêza rêzan de, terminal B û C bi shorted together û malperde, terminal A û neutral (0) terminal bi open (unconnected).

• Bobîna rêzan dibêjî di tap position specific designated de bide bi vebistin ku voltajê testê required 395 kV (bi allowable deviation ±3%) di hêmanên termînalên rêzan A de bide.

3.3 Prosesê Hesabkirinê

Li ser Faraday's law of electromagnetic induction û principle of magnetic flux continuity, di cirketê testê de, flux magnetic di core limbs phases B û C de civîn half of that in phase A’s core limb û opposite direction. Demane, induced voltage di windings phases B û C de civîn half of the induced voltage in phase 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 Voltage Distribution

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.