Test av kortslutningsmotstandsevne på 750 kVA olje-nedsenkede transformatorer

Hvorfor kortslutningsmotstand er viktig

En krafttransformator må overleve de mekaniske og termiske påkjenningene ved en kortslutning på terminalene. Når det oppstår en feil, kan kortslutningsstrømmen nå titalls ganger merkestrømmen, og generere aksiale og radielle krefter i viklingene som kan forskyve ledere, løsne fastklemming eller deformere viklingsstrukturen. Den oljenedsenkede 750 kVA-klassen er mye brukt i distribusjonsnettverk, der feil forårsaket av lynnedslag, kabelskader eller koblingsoperasjoner er statistisk vanlig. Testen for kortslutningsmotstandsevne bekrefter at transformatoren tåler den spesifiserte feilstrømmen uten skader som vil påvirke fremtidig service.

Standardgrunnlag: IEC 60076-5

Testen styres av IEC 60076-5, som definerer beregningen av kortslutningsstrømmer, testforholdene og kriteriene for et tilfredsstillende resultat. Standarden skiller mellom den symmetriske kortslutningsstrømmen, brukt for termisk evaluering, og den asymmetriske toppstrømmen, som skaper den maksimale mekaniske kraften. For en 750 kVA-enhet i et typisk 10 kV eller 11 kV-system, er spesifisert tålestrøm og varighet (vanligvis 2 s for den termiske testen og en kortere topp{10}}strømtest for den mekaniske evalueringen) hentet fra systemfeilnivåstudien.

Oversikt over testprosedyre

Målinger før testen

Før kortslutningstesten registreres følgende mengder: viklingsmotstand ved hvert trykk, kortslutningsimpedans ved merkestrøm, svingforhold og en oppløst gassanalyse av oljen som en referansebasislinje. Eventuelle avvik i disse verdiene etter testen sammenlignes med pre-testverdiene for å bedømme resultatet.

Påføring av kortslutning

Transformatoren er koblet til en testforsyning med tilstrekkelig-kortslutningskapasitet, og sekundæren er solid-kortsluttet. Den påførte spenningen justeres slik at sirkulasjonsstrømmen er lik den angitte verdien, typisk merkestrømmen multiplisert med 100 delt på impedansspenningen (for eksempel omtrent 25 ganger merkestrømmen for en 4 % impedansenhet). Strømmen og varigheten overvåkes med opptaksinstrumenter, og fasevinklene til de tre fasene styres slik at den mest alvorlige asymmetriske toppen inntreffer på minst én fase.

Målinger etter testen

Etter testen gjentas viklingsmotstand, impedans, svingforhold og oljegassanalyse. Enheten blir deretter utsatt for en fullstendig rutinemessig dielektrisk testsekvens for å bekrefte at isolasjonen ikke er skadet.

Akseptkriterier

Ingen synlige mekaniske skader som forskjøvede viklinger, deformert klemme eller lekkende pakninger.

Variasjonen av kortslutningsimpedans før og etter testen overstiger ikke 2 % for transformatorer med nominell impedans over 4 %, som kreves av IEC 60076-5.

Endringer i viklingsmotstand forblir innenfor grensene som indikerer ingen brutte eller kortsluttede svinger.

De dielektriske testene etter kortslutningstesten-bestås på de spesifiserte nivåene.

Analyse av oppløst gass viser ingen tegn på større indre lysbuer eller overoppheting utover akseptable grenser.

Mekanisk og termisk spenning i 750 kVA-klassen

I 750 kVA-klassen er viklinger vanligvis kobber- eller aluminiumledere viklet på isolasjonssylindre. Aksiale krefter presser viklingsskivene sammen eller fra hverandre, og radielle krefter presser enten den indre viklingen mot kjernen eller strekker den ytre viklingen utover. Designtiltak som forbedrer motstandsevnen inkluderer høy-klemmetrykk, stive endestøtter, forhåndskomprimerte viklinger og tilstrekkelige aksiale avstandsstykker. Termisk er energien som frigjøres proporsjonal med kvadratet av strømmen og varigheten (I²t); en 2 s termisk test ved 20 ganger merkestrøm representerer 800 ganger nominell I²t per fase, og derfor må testen utføres i et kort tidsvindu med enheten ved en definert starttemperatur.

Hva et bestått sertifikat betyr for kjøperen

En vellykket bestått kortslutningstypetest er et av de sterkeste bevisene på robust design. Kjøpere av 750 kVA distribusjonstransformatorer bør be om typetestrapporten sammen med rutinetestsertifikatene, og kontrollere at den testede enhetskonfigurasjonen (spenningsforhold, uttaksposisjon, impedans, kjølemodus) samsvarer med det tilbudte produktet. Et design som aldri har blitt kortslutningstestet- kan fortsatt fungere godt, men det sertifiserte designet fjerner usikkerheten.

Ofte stilte spørsmål

Spørsmål: Er kortslutningstesten-en rutinetest på hver enhet?
Nei. Det er en typetest utført én gang på en representativ enhet av et design, ikke på hver produksjonsenhet. Rutinemessige tester på hver enhet inkluderer forhold, motstand, tap og dielektriske tester.

Spørsmål: Hvilken varighet brukes i testen?
IEC 60076-5 angir 2 s for transformatorer med nominell kapasitet over 25 kVA i den termiske evalueringen, og en kortere varighet for den mekaniske toppstrømtesten, vanligvis noen få sykluser avhengig av testsystemet.

Spørsmål: Gjør en høyere impedans enheten sikrere?
Høyere impedans reduserer kortslutningsstrømmen og dermed den mekaniske spenningen, men det øker også spenningsreguleringen og tap under belastning. Impedansen er et systemdesignvalg, ikke en universell sikkerhetsknapp.

Spørsmål: Kan en eldre enhet ettermonteres for å bestå en kortslutningstest-?
Ettermontering av klem- eller viklingsstøtter er mulig i teorien, men sjelden økonomisk; viklingsgeometrien og klemstrukturen er festet ved produksjon. Et design som består testen valideres på designstadiet.

Spørsmål: Hva skjer hvis impedansen endres etter testen overstiger 2 %?
Det indikerer permanent viklingsdeformasjon, og enheten mislykkes i testen. Designet må endres og en ny test utføres.

Spørsmål: Hvilke dokumenter skal følge en kort-testrapport for en 750 kVA-enhet?
Rapporten skal identifisere den testede enheten og angi IEC 60076-5-grunnlaget, den påførte strømmen og dens varighet, impedans- og reaktansverdier før- og etter test, målte viklings- og klemdimensjoner, visuelle inspeksjonsfunn og testlaboratoriedetaljer. Å matche disse postene med den tilbudte konfigurasjonen og serienummeret er det som lar en kjøper behandle testen som bevis for den spesifikke enheten.