Standardis et Calculus Testis LTAC pro Transformatoribus Electricitatis

1 Introductio

Iuxta provisiones normae nationalis GB/T 1094.3-2017, principale scopum testis termini lineae tolerantiae voltage alternantis (LTAC) pro transformatoribus electricitatis est iudicare tolerantiam dielectricam voltage alternantis ab terminis encochlearibus alti-voltus ad terram. Non intenditur ad iudicandum isolationem inter spira vel inter phasos.

Comparata cum aliis testibus isolationis (sicut impetus fulminis pleni LI aut impetus commutationis SI), testis LTAC imponit censuram magis severam super principalem fortitudinem isolationis inter terminos encochlearios alti-voltus, terminos ducum alti-voltus et componentes metallicos ad terram tales ut structurae compaginationis, unitates ascensionales et vas, ob eius duratam longiorem (typice 30 secundorum pro transformatoribus 50 Hz et 36 secundorum pro transformatoribus 60 Hz).

Numerosi casus defectuum in testibus isolationis demonstraverunt quod multa transformatoria possunt sustinere testes impetus fulminis (LI) et impetus commutationis (SI) sed tamen experiri rumpimentum in teste termini lineae tolerantiae voltage alternantis (LTAC), cum rumpimenta saepe eveniant in ultimis paucis secundis testis. Hoc clare demonstrat criticam importantiam duratae testis in iudicando principalem isolationem et accentuat naturam rigorosam testis LTAC in evaluando principalem fortitudinem isolationis.

Ergo, essenti est ut ingenii designantes transformatorum accurate calculent distributionem potentialis encochlearium in teste termini lineae tolerantiae voltage alternantis (LTAC) in stadio designandi, ut sic scientifice et rationabiliter designent principalem isolationem, assecurantes sufficientem marginem isolationis ex fonte designandi.

2 Interpretatio Normarum

Testis termini lineae tolerantiae voltage alternantis (LTAC) pro transformatoribus electricitatis est novus item testis insulationis alti-voltus additus in recentissima norma nationali GB/T 1094.3-2017. Evolutus et separatus est ex teste brevi inductionis tolerantiae voltage (ACSD) praescripto in norma priori GB/T 1094.3-2003. Provisiones pertinentes ad testem LTAC enumerantur in tabula subter:

Norma praebet sequentem interpretationem testis termini lineae tolerantiae voltage alternantis (LTAC) pro transformatoribus electricitatis:

• Pro transformatoribus electricitatis cum Um ≤ 72.5 kV, qui sunt omnes totaliter insulati, principalem fortitudinem isolationis inter terminos encochlearios alti-voltus et terminos ducum alti-voltus et terram potest plene iudicari per testem applicationis voltage (AV). Ergo, testis LTAC non est necessarius.

• Pro transformatoribus electricitatis cum 72.5 < Um ≤ 170 kV:

• Si totaliter insulati, quamvis principalem fortitudinem isolationis adhuc adeo valide verificari posset per testem applicationis voltage (AV), testis LTAC praescribitur ut testis specialis. Hoc significat non esse generaliter necessarium in testibus routinis, sed debebit fieri si explicitim postuletur ab usu.

• Si ad terram neutraliter connexi (insulatio graduata), testis LTAC praescribitur ut testis routinus et debebit fieri in singulis unitatibus in testibus acceptationis fabricae. Tamen, ex consensu usus, potest substitui per testem impetus commutationis ad terminum lineae (SI).

• Pro transformatoribus electricitatis cum Um > 170 kV, sive totaliter insulati sive graduati, testis LTAC classificatur ut testis specialis—generaliter non obligatorius nisi specificiter postulatur ab usu. In hoc casu tamen, non potest substitui per testem impetus commutationis ad terminum lineae (SI).

In praxi, pro transformatoribus electricitatis totaliter insulatis, indifferenter de voltu, testis termini lineae tolerantiae voltage alternantis (LTAC) numquam perficitur, quia principalem fortitudinem isolationis inter terminos encochlearios/ducum alti-voltus et terram potest magis rigore verificari per testem routinum applicationis voltage (AV) 1 minutum.

Debet notari quod pro transformatoribus electricitatis cum Um > 170 kV, testis LTAC non potest substitui per testem SI. Calculi theoremati et experientiae historicae ostendunt quod ad iudicandum principalem isolationem a termino lineae ad terram in transformatoribus supra 170 kV, testis LTAC est circa 10% severior quam testis SI.

3 Methodus Calculationis

Scopus faciendi testem termini lineae tolerantiae voltage alternantis (LTAC) in transformatore electricitatis est inducere specifi cum voltage testis in termino alti-voltus, dum assequitur ut terminus bassi-voltus attingat valorem voltage quam proxime ad specifi. Nulla sunt requisita obligatoria circa methodum testis specificam. Communissima methodus testis LTAC est "methodus oppositorum phaseorum shorted et ad terram supportata." Haec sectio breviter introducit hanc methodum exemplificans per transformator SZ18-100000/220.

3.1 Parametri Transformatoris

Ratio voltagis: 230 ± 8 × 1.25% / 37 kV
Ratio capacitatis: 100 / 100 MVA
Frequens nominata: 50 Hz
Gruppus vectorialis: YNd11
Niveles insulationis: LI950 AC395 – LI400 AC200 / LI200 AC85

3.2 Circuitus Testis

Diagramma circuiti pro testi termini lineae tolerantiae voltage alternantis (LTAC) huius transformatoris electricitatis ostenditur infra:

Diagramma Circuiti Testis LTAC (Exemplum Phase A)

Latus alti-voltus in tap 9, latus bassi-voltus energizatum 2.0 vices voltage nominatae

Puncta principalia circuiti testis LTAC sunt sequentes:

• Testis LTAC debet fieri phase per phase, id est, testis overvoltage inductionis uniphasalis cum factori inductionis circa 2 vices voltage nominatae. In quibusdam casibus, non potest exacte attingi 2 vices, et parva deviatio permittitur.

• Exempli gratia, testis LTAC in phase A latus alti-voltus: certa voltage Uax applicatur inter terminos ax latus bassi-voltus, cum termino x ad terram connecto; termini b et c latus bassi-voltus relinquentur fluitantes. In latus alti-voltus, termini B et C shorted simul et ad terram connecti, dum terminus A et terminus neutralis (0) relinquentur aperti (non connecti).

• Latus encochleare alti-voltus debet ponit in certo tap positione designato ut assequatur quod voltage testis desideratum 395 kV (cum deviatione permissa ±3%) inducatur in termino lineae A latus alti-voltus.

3.3 Processus Calculationis

Iuxta legem electromagneticam inductionis Faraday et principium continuitatis fluxus magnetic, sub configuratione testis supradicta, fluxus magnetic in cruribus core phase B et C aequalis est dimidio fluxus magnetici in crure core phase A, et in directione opposita. Ergo, voltage inductionis in encochleariis phase B et C habebit amplitudinem aequalem dimidio voltage inductionis in phase A.

Schematicum Distributionis Fluxus Core Durante Teste LTAC
(Exemplum Phase A Latus Altus)

Sit factor inductionis voltage excitationis in phase a latus bassi-voltus K, et sit latus alti-voltus in positione tap N. Sequens aequatio potest constitui:

Uₐ₀ + U₀₈ = 395
(Cum phase B ad terram connecta sit, Uᵦ = 0)

Dato quod amplitudo fluxus magnetici in crure core phase B sit dimidio phase A, sequitur quod:
U₀₈ = ½ Uₐ₀

Ergo:
1.5 × Uₐ₀ = 395

Substituendo rationem voltagis transformatoris et settings taps:
(230 / 1.732) × [1 + (9 − N) × 1.25%] × K × 1.5 = 395

Haec aequatio continet duos ignotos, N et K, et ideo theoriciter habet infinitas solutiones. Tamen, ex physico puncto, ambo variabiles sunt restrictae: N debet esse integer inter 1 et 17, et K est circa aequale 2.

Solvendo aequationem cum N = 9 obtinetur K = 1.98.
Alternativiter, ponendo K = 2 et N = 9 obtinetur voltage inductionis Uₐ = 398.4 kV.

Usando formula supradicta, potentia inductionis ad terram in quopiam puncto encochlearium transformatoris durante teste LTAC potest calculari.

3.4 Distributio Voltagis

Usando methodum calculationis supradictam, distributio potentialis encochlearium durante teste LTAC insulationis in phase A latus alti-voltus potest determinari sicut sequitur:

Distributio Potentialis Encochlearium Durante Teste LTAC Uniphasali in Phase A

Ex diagrammate distributionis voltage inductionis supradicto, videtur quod durante teste LTAC uniphasali, differentia potentialis inductionis inter encochlearia est comparativus parva. Ergo, testis LTAC non imponit censuram severam—neque plene iudicat—principalem fortitudinem isolationis inter encochlearia. Tamen, iudicium principalem fortitudinem isolationis a termino lineae alti-voltus ad terram est maximum sub hoc testo (haec conclusio specifica est ad transformatores cum isolatione graduata). In designando, specialis attenti debet prestari ad verificandum principalem fortitudinem isolationis inter terminum encochlearium alti-voltus, terminum ducum alti-voltus et componentes ad terram tales ut structurae compaginationis, parietes vasis et risers bushing alti-voltus sub conditionibus testis LTAC.