Von jedem Element in einer Hochspannungs--Umspannstation ist dieLeistungstransformatorist am teuersten zu ersetzen und am anfälligsten für Blitze und Überspannungen. Aus diesem Grund ist der Blitzimpulstest einer der am meisten untersuchten Typtests für jeden Transformator - und warum ein Fehler Monate nach der Inbetriebnahme entweder zu einer fehlgeschlagenen Lieferung oder einem Ausfall vor Ort führt.
Dieser Leitfaden erklärt, was der Blitzimpulstest tatsächlich in einem Transformator bewirkt, warum sowohl eine Vollwelle als auch eine zerhackte Welle erforderlich sind, wie man die erfassten Wellenformen liest und wie man den Impulsgenerator richtig dimensioniert.
1. Warum Transformatoren Impulstests benötigen
Eine Transformatorwicklung sieht bei einem Leistungsfrequenztest wie eine einfache Spule aus. Bei einem schnellen Blitzstoß wird jedoch die verteilte Kapazität zwischen Windungen, zwischen Abschnitten und zwischen Wicklung und Kern zum dominierenden Stromkreis. Die Spannung verteilt sich nicht-linear entlang der Wicklung, und in den ersten paar Windungen kann ein unverhältnismäßiger Anteil des Spannungsstoßes auftreten.
Aus diesem Grund kann ein Transformator, der einen 5-minütigen Netzfrequenz-Festigkeitstest besteht, beim ersten Blitzeinschlag im Betrieb immer noch ausfallen. Der Impulstest reproduziert den Spannungsstoß im Werk und deckt eine schwache Windungsisolierung, schlecht unterstützte Leitungen und eine schlechte Wicklungsgeometrie auf, bevor das Gerät ausgeliefert wird.
ProIEC 60076-4(oder GB 1094.4 in China) muss jedes neue Transformatordesign einer Blitzimpuls-Typprüfung unterzogen werden.
2. Die beiden Impulstests, denen sich jeder Transformator stellen muss
2.1 Vollwellen-Blitzimpuls (1,2/50 µs)
Wendet die volle 1,2/50-µs-Welle bis zur BIL-Bewertung an.
TestsHauptisolierung: Wicklung-zur-Erde, Wicklung-zu-Wicklung, Leitung-zum-Tank.
Die Welle zerfällt auf natürliche Weise durch die eigene Kapazität des Transformators.
Typische Reihenfolge: 3 Schüsse bei 50–75 % der Nennspannung (Referenzschüsse), dann 3 Schüsse bei 100 % BIL.
2.2 Gehackter-Wellenimpuls (2–6 µs)
Eine Hacklücke feuert bei 2–6 µs und beendet die Welle abrupt.
Der plötzliche Zusammenbruch injiziert hochfrequente Komponenten, die sich entlang der Windung ausbreiten und Spannung erzeugenIsolierung zwischen-Kurven und Kreuzungen{1}}- die Isolierung zwischen benachbarten Windungen und zwischen Wicklungsabschnitten.
Dies ist der Test, der schwache Spulenwicklungsfehler erkennt, die bei einer Vollwelle nicht auftreten würden.
Für einen gültigen Bericht muss die Standardabweichung der Zerhackerzeit unter ±0,2 µs bleiben.
Ein Transformator, der nur den Vollwellentest besteht, ist nicht vollständig typgeprüft.
3. So lesen Sie die Impulswellenform auf einem Transformator
Wenn Sie die drei 100 %-Aufnahmen auf dem Rekorder überlagern, suchen Sie nachWiederholbarkeit, nicht nur eine hübsche Wellenform.
Alle drei Spuren sollten nahezu perfekt überlappenan der Vorderkante und im gesamten Heck.
Eine neue Schwingung, ein verschobener Spitzenwert oder ein plötzlicher Abfall des Schwanzendes bei einer der späteren Aufnahmen weist normalerweise darauf hinWicklungsfehler- eine Umdrehung-bis-kurz, was das Resonanzverhalten der Wicklung verändert.
Die Zerhackermomente der drei zerhackten -Wellenschüsse sollten sich innerhalb von 2–6 µs eng anhäufen.
Die Spitzenamplitude sollte innerhalb von ±3 % des Nenn-BIL liegen.
In der Typtestpraxis achtet der Operator außerdem auf Folgendes:
Überschlagüber Buchsen oder Stufenschalter - Wellenform bricht früh zusammen.
Hubschrauber vor-Feuer oder Nicht-Feuer- Außerhalb-der-Reichweite macht den Schuss ungültig.
Spannungseinbruch in der Mitte-- oft ein teilweiser Ausfall zwischen-Kurven, der nicht ganz durchgeht.
4. Dimensionierung des Impulsgenerators für die Transformatorprüfung
Die Transformatorkapazität ist hier der versteckte Treiber. Ein kleiner Verteilungstransformator (einige hundert kVA) sieht für den Impulsgenerator wie ein paar hundert Picofarad aus; Ein 220-kV-Leistungstransformator sieht aus wie mehrere Nanofarad.
Verwenden Sie diese Faustregel:
| Transformer-Klasse | Typische Kapazität | Minimaler Generator |
|---|---|---|
| 10 kV / einige hundert kVA | 200–500 pF | 200 kV / 10 kJ |
| 35-kV-Verteilung, einige MVA | 500–2000 pF | 400 kV / 30 kJ |
| 35-kV-Hochleistung, 10+ MVA | 2000–4000 pF | 400 kV / 60 kJ |
| 110–220-kV-Leistungstransformatoren | 4000 pF und mehr | 800–1200 kV / 60–120 kJ |
Die 400-kV-/30-kV-Klasse hält eine Spannungsausnutzung von mindestens 90 % bis zu einer Last von 2000 pF und mindestens 85 % bis zu 4000 pF - aufrecht, was genau dem Verteilungs--Sweetspot des Transformators entspricht.
Für eine Verteilungstransformatorfabrik, die routinemäßige Impulstests durchführt, ist dieMOEORW-WGJ43 400 kV / 30 kVmit eingebauter-Häckselvorrichtung ist die Standardkonfiguration.
Für Hersteller von EHV-Leistungstransformatoren gilt:1200 kV / 120 kJ Typ-Testsystem ist der typische Ausgangspunkt.
5. Warum ein Hackgerät für Transformatorenarbeiten nicht-verhandelbar ist
Viele preisgünstige Impulsgeneratoren werden ohne Schneidvorrichtung ausgeliefert und Kunden merken zu spät, dass ihr Typprüfbericht unvollständig ist.
Eine Transformator-Impulstypprüfung nach IEC 60076-4 erfordert:
drei Vollwellenschüsse mit 100 % BIL und
drei gehackte -Wellenschüsse mit 100 % BIL.
Ohne ein 300-kV--Mehrspalt-Zerhackergerät der Klasse - können Sie den zerhackten{3}}Wellenabschnitt der Prüfung nicht durchführen - und Sie können kein vollständiges Typ--Prüfzertifikat ausstellen. Der WGJ43 wird standardmäßig mit einem eingebauten -elektronischen 300-kV--Verzögerungszerhacker geliefert.
6. Häufige Fehler beim Transformator-Impulstest
Überschlag an der Buchse-zu-Tankverbindung- normalerweise ein Montage-/Verarbeitungsproblem, kein Designproblem.
Inter-Zusammenbruch bei abgehackter Welle- schwache Spulenwicklung, die normalerweise durch Überlagerung des Referenzschusses mit dem Fehlschuss erkannt wird.
Führt-zu-Tanküberschlag- unzureichender Freiraum im Tank, oft zuerst bei Vollwellenaufnahmen sichtbar.-
Stufenschalterüberschlag- Stufenschaltergeometrie nicht für die schnelle Front ausgelegt.
Chopper-Fehlzündung- Normalerweise ist der Abstand zwischen den Kugeln-gedriftet; Durch die motorische Spaltverstellung am modernen Bedienpult entfällt dies.
7. Fazit
Der Blitzimpulstest ist der härteste und aufschlussreichste Test, dem ein Leistungstransformator jemals unterzogen wird. Meistere drei Dinge:
LaufenbeideFull-Wave- und Chopped-Wave-Aufnahmen; Beides ist nicht optional.
Überlagern Sie die Spuren und suchen Sie nachWiederholbarkeitüber die drei 100 %-Aufnahmen hinweg.
Dimensionieren Sie den Generator nachTransformatorkapazitätNicht nur aufgrund seiner Nennspannung - deckt ein 30-kJ-/400-kV-System Transformatoren der Verteilungsklasse-bis zu ~4000 pF ab.
Betreiben Sie eine Transformator-Impulstestlinie?Teilen Sie uns Ihre größte Transformatorleistung mitund Systemspannungsklasse, und wir empfehlen Ihnen die richtige Generator-, Zerhacker- und Teilerkonfiguration.
