1. บทนำ
การทดสอบแรงกระตุ้นฟ้าผ่าเป็นการทดสอบประเภทไดอิเล็กตริกบังคับและการทดสอบตามปกติซึ่งพิสูจน์ว่าหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังสามารถทนต่อแรงดันไฟกระชากขนาดสูงชันที่สูงชันซึ่งเกิดจากฟ้าผ่าและการสลับการทำงานบนระบบส่งกำลังเหนือศีรษะ สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง 15 MVA ระบบฉนวนจะต้องได้รับการตรวจสอบกับระดับแรงกระตุ้นพื้นฐาน (BIL) ที่ระบุ ซึ่งสำหรับยูนิตนี้คือจุดสูงสุดที่ 170 kV บทความนี้จะอธิบายการตั้งค่าการทดสอบ รูปคลื่นที่ใช้ การตีความออสซิลโลแกรมที่บันทึกไว้ และเกณฑ์การยอมรับที่ใช้ในการยืนยันความสมบูรณ์ของฉนวนขดลวด
2. พิกัดของหม้อแปลงและแรงดันทดสอบ
อุปกรณ์ที่ทดสอบคือหม้อแปลงสเต็ปดาวน์สามเฟสแบบแช่น้ำมันและระบายความร้อนด้วย ONAN ข้อมูลแผ่นป้ายหลักและแรงดันไฟฟ้าทดสอบไดอิเล็กทริกที่เกี่ยวข้องมีสรุปไว้ด้านล่าง BIL 170 kV ถูกใช้เป็นอิมพัลส์ฟ้าผ่าแบบเต็มคลื่น ในขณะที่ค่าอิมพัลส์สวิตชิ่งและความถี่พลังงานทนได้ยืนยันการทำงานร่วมกันของฉนวนโดยรวม
|
พารามิเตอร์ |
ค่า |
มาตรฐาน / หมายเหตุ |
|
กำลังไฟพิกัด |
15 MVA |
ONAN / ONAN ระบายความร้อน |
|
พิกัดแรงดันไฟฟ้า (HV / LV) |
110 กิโลโวลต์ / 33 กิโลโวลต์ |
สามเฟส 50 เฮิรตซ์ |
|
ระดับแรงกระตุ้นพื้นฐาน (BIL) |
170 kV |
คลื่นเต็ม 1.2/50 µs |
|
แรงดันทดสอบ LI (สูงสุด) |
170 kV |
IEC 60076-3 / IEC 60060-1 |
|
แรงกระตุ้นคลื่นสับ |
187 กิโลโวลต์ (170 × 1.10) |
ยอดไม่ต่ำกว่า 170 kV |
|
แรงกระตุ้นการสลับ (SI) |
117 kV |
250/2500 µs |
|
ทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ |
5.5 กิโลโวลต์ / 95 กิโลโวลต์ |
น่าตื่นเต้นคดเคี้ยว / ชักนำ |
|
ทนต่อกำลังความถี่ |
140 กิโลโวลต์อาร์เอ็มเอส |
AC แหล่งแยก |
|
เครื่องกำเนิดแรงกระตุ้น |
600 kV, 20 kJ |
เครื่องกำเนิดมาร์กซ์ 8 ขั้นตอน |
ตาราง 1 - พิกัดป้ายชื่อและแรงดันไฟฟ้าทดสอบไดอิเล็กทริกสำหรับหม้อแปลง 15 MVA
3. วัตถุประสงค์และมาตรฐานที่ใช้บังคับ
วัตถุประสงค์คือเพื่อแสดงให้เห็นว่าฉนวนหม้อแปลงสามารถทนต่อ BIL ที่ระบุได้โดยไม่พังทลาย และเพื่อตรวจจับจุดอ่อนของฉนวนภายใน การทดสอบดำเนินการตามมาตรฐาน IEC 60076-3 (หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง - ระดับฉนวน การทดสอบไดอิเล็กทริก) และ IEC 60060-1 (เทคนิคการทดสอบไฟฟ้าแรงสูง) ระบบการวัดอิมพัลส์แบบดิจิทัลจะบันทึกแรงดันไฟฟ้าและกระแสชั่วคราวผ่านทางค่านิวตรอน ทำให้เกิดออสซิลโลแกรมที่ใช้ในการประเมิน
4. ทดสอบการตั้งค่าและวงจร
แรงกระตุ้นถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดมาร์กซ์แบบหลายขั้นตอนขนาด 600 kV / 20 kJ และนำไปใช้กับขั้วไฟฟ้าแรงสูง (HV) ความเป็นกลางจะถูกต่อลงดินผ่านวงจรแบ่งกระแสความเหนี่ยวนำต่ำ และขดลวด LV ลัดวงจรและต่อสายดิน ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟแบบหน่วงจะส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าไปยังเครื่องบันทึกดิจิทัล การเตรียมการที่สำคัญคือ:
เครื่องกำเนิดอิมพัลส์: Marx 8 สเตจ ตัวต้านทานสร้างหน้าคลื่นที่สร้างคลื่นมาตรฐาน 1.2/50 µs
ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า: ตัวแบ่งตัวเก็บประจุแบบหน่วง ปรับเทียบตาม IEC 60060-2
การวัดกระแส: สับเปลี่ยนความเหนี่ยวนำต่ำที่เป็นกลางสำหรับการบันทึกกระแสชั่วคราว
การบันทึก: เครื่องบันทึกดิจิตอล อัตราการสุ่มตัวอย่างมากกว่าหรือเท่ากับ 100 MS/s เพื่อการจับภาพด้านหน้าที่แม่นยำ
ลำดับ: คลื่นที่ปรับเทียบหนึ่งคลื่น จากนั้นคลื่นเต็มสามคลื่นที่ 170 kV มีขั้วลบ
5. รูปคลื่นแรงกระตุ้นและพารามิเตอร์
แรงกระตุ้นฟ้าผ่ามาตรฐานมีเวลาหน้าเสมือน 1.2 µs และเวลาถึงครึ่งหนึ่งของค่า 50 µs (กำหนดไว้ที่ 1.2/50 µs) ออสซิลโลแกรมที่บันทึกไว้จะต้องวิเคราะห์หาค่าสูงสุด เวลาส่วนหน้า และเวลาถึงครึ่งหนึ่งของค่า การเบี่ยงเบน เช่น โอเวอร์ชูต การแกว่ง หรือคลื่นหางที่บิดเบี้ยวอาจบ่งบอกถึงการสั่นพ้องของขดลวดหรือการพังทลายบางส่วน
ค่าสูงสุด: อนุญาตให้ยอมรับความคลาดเคลื่อนได้ 170 kV ± 3 %
เวลาหน้า T1: 1.2 µs ± 30 %
เวลาถึงครึ่งหนึ่งของค่า T2: 50 µs ± 20 %
ขั้ว: ลบ (ตามที่ระบุโดยมาตรฐาน)
6. การตีความออสซิลโลแกรม
ออสซิลโลแกรมเป็นหลักฐานหลักของความสมบูรณ์ของฉนวน หม้อแปลงที่มีสภาพสมบูรณ์จะสร้างคลื่นแรงดันไฟฟ้าที่มีจุดยอดเดียวที่ราบรื่น และกระแสที่เป็นกลางที่สอดคล้องกัน ซึ่งประกอบด้วยสไปค์เริ่มต้นที่คมชัดตามด้วยการสั่นที่สลายตัวต่ำ ทำการเปรียบเทียบกับคลื่นอ้างอิงที่มีแรงดันไฟฟ้าลดลง (โดยทั่วไปคือ 50–75 % ของ BIL ทั้งหมด) ลายเซ็นต่อไปนี้ได้รับการประเมิน:
*บันทึกปกติ - รูปร่างคลื่นไม่เปลี่ยนแปลงจากการอ้างอิง ไม่มีการล่มสลายของแรงดันไฟฟ้าอย่างกะทันหัน
*การแยกฉนวนของขดลวด - แรงดันไฟฟ้าตกกะทันหันหรือคลื่นสับตามด้วยกระแสไฟต่อเนื่องสูง
*การคายประจุบางส่วน / ข้อผิดพลาดแบบเลี้ยวต่อเลี้ยว - การบิดเบี้ยวของหางและการสั่นความถี่สูงที่เพิ่มขึ้น
*คลื่นที่ถูกเลื่อนหรือหมาด - อนุกรมที่เป็นไปได้หรือความผิดปกติของอิมพีแดนซ์แบบแบ่ง ต้องมีการตรวจสอบ
7. เกณฑ์การยอมรับ
การทดสอบจะถือว่าสำเร็จเมื่อคลื่นเต็มทั้งสามคลื่นที่ 170 kV ไม่แสดงหลักฐานการพัง ออสซิลโลแกรมปัจจุบันจะต้องมีรูปทรงเหมือนกันกับบันทึกอ้างอิง นอกเหนือจากสเกลแอมพลิจูดที่คาดไว้ การเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่เกินกว่าความทนเสียงในแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไหลตาม จำเป็นต้องทำการทดสอบซ้ำ และหากได้รับการยืนยัน จะต้องตรวจสอบขดลวดภายใน
การทดสอบแรงกระตุ้นฟ้าผ่าที่ 170 kV BIL ให้การตรวจสอบความแข็งแรงของฉนวนของหม้อแปลง 15 MVA อย่างเด็ดขาด ด้วยการรวมการควบคุมรูปคลื่นอย่างเข้มงวดเข้ากับการวิเคราะห์ออสซิลโลแกรมที่บันทึกไว้อย่างรอบคอบ ผู้ผลิตและสาธารณูปโภคสามารถยืนยันได้ว่าหม้อแปลงไฟฟ้าจะทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าเกินจากฟ้าผ่าในการให้บริการได้อย่างน่าเชื่อถือ และเป็นไปตามข้อกำหนดของ IEC 60076-3