تست ضربه ای ترانسفورماتور

یادگیری های کلیدی:
●تست ایمپالس تعریف ترانسفورماتور:آزمایش ضربه ای یک ترانسفورماتور توانایی آن را برای مقاومت در برابر ضربه های ولتاژ بالا بررسی می کند و اطمینان حاصل می کند که عایق آن می تواند جهش های ناگهانی ولتاژ را کنترل کند.
●تست ضربه رعد و برق:این آزمایش از ولتاژهای رعد و برق مانند طبیعی برای ارزیابی عایق ترانسفورماتور استفاده می کند و نقاط ضعفی که می تواند باعث خرابی شود را شناسایی می کند.
●تست ضربه ای سوئیچینگ:این آزمایش جهش های ولتاژ ناشی از عملیات سوئیچینگ در شبکه را شبیه سازی می کند که می تواند عایق ترانسفورماتور را نیز تحت فشار قرار دهد.
●مولد ضربه:یک مولد ضربه، بر اساس مدار مارکس، با شارژ کردن خازن ها به صورت موازی و تخلیه آنها به صورت سری، تکانه های ولتاژ بالا ایجاد می کند.
●عملکرد تست:روش تست شامل اعمال ضربه های رعد و برق استاندارد و ثبت شکل موج های ولتاژ و جریان برای شناسایی هرگونه خرابی عایق است.
روشنایی یک پدیده رایج درخطوط انتقالبه دلیل قد بلندشان این رعد و برق در خطهادیباعث ایجاد ولتاژ ضربه می شود. تجهیزات پایانه خط انتقال مانندترانسفورماتور قدرتسپس این ولتاژهای ضربه رعد و برق را تجربه می کند. مجدداً در طول انواع عملیات سوئیچینگ آنلاین در سیستم، تکانه های سوئیچینگ در شبکه رخ می دهد. بزرگی تکانه های سوئیچینگ ممکن است حدود 3.5 برابر ولتاژ سیستم باشد.
عایق برای ترانسفورماتورها بسیار مهم است، زیرا هر گونه ضعف می تواند باعث خرابی شود. برای بررسی اثربخشی آن، ترانسفورماتورها تحت آزمایشات دی الکتریک قرار می گیرند. با این حال، تست مقاومت فرکانس توان برای نشان دادن قدرت دی الکتریک کافی نیست. به همین دلیل است که تست های ضربه ای شامل تست رعد و برق و ضربه سوئیچینگ انجام می شود
ضربه رعد و برق
ضربه رعد و برق یک پدیده طبیعی ناب است. بنابراین پیش بینی شکل موج واقعی یک اختلال رعد و برق بسیار دشوار است. از داده‌های گردآوری‌شده در مورد رعد و برق طبیعی، می‌توان نتیجه گرفت که اختلال سیستم ناشی از سکته طبیعی صاعقه را می‌توان با سه شکل موج اصلی نشان داد.
●موج کامل
●موج خرد شده و
●جلو موج
اگرچه ممکن است اختلال واقعی صاعقه دقیقاً این سه شکل را نداشته باشد، اما با تعریف این امواج می توان حداقل قدرت دی الکتریک ضربه ای یک ترانسفورماتور را تعیین کرد.
اگر یک اختلال رعد و برق در طول خط انتقال قبل از رسیدن به خط انتقال حرکت کندترانسفورماتور، شکل موج آن ممکن است به یک موج کامل تبدیل شود. اگر در هر زمانی فلاش اوور رخ دهدعایقپس از اوج گرفتن موج، ممکن است به یک موج خرد شده تبدیل شود.
اگر رعد و برق مستقیماً به پایانه های ترانسفورماتور برخورد کند، ضربهولتاژبه سرعت بالا می رود تا زمانی که با یک فلاش از بین می رود. در لحظه فلاش، ولتاژ به طور ناگهانی فرو می ریزد و ممکن است قسمت جلویی شکل موج را تشکیل دهد.
تأثیر این شکل موج ها بر روی عایق ترانسفورماتور ممکن است با یکدیگر متفاوت باشد. ما در اینجا به تفصیل بحث نمی کنیم که چه نوع شکل موج ولتاژ ضربه ای باعث چه نوع خرابی در ترانسفورماتور می شود. اما شکل موج ولتاژ اغتشاش صاعقه هر چه باشد، همه آنها می توانند باعث خرابی عایق در ترانسفورماتور شوند. بنابراینتست ضربه روشنایی ترانسفورماتوریکی از مهم ترین تست های نوع ترانسفورماتور است.

سوئیچینگ ایمپالس
از طریق مطالعات و مشاهدات نشان می دهد که ولتاژ سوئیچینگ یا ضربه سوئیچینگ ممکن است زمان جلویی چند صد میکروثانیه داشته باشد و این ولتاژ ممکن است به صورت دوره ای کاهش یابد. IEC – 600060 برای تست ضربه ای سوئیچینگ خود، یک موج بلند با زمان جلویی 250 میکرو ثانیه و زمان تا نصف مقدار 2500 میکرو ثانیه با تلرانس ها اتخاذ کرده است.
هدف از آزمایش ولتاژ ضربه ای این است که اطمینان حاصل شودترانسفورماتورعایق در برابر ولتاژ صاعقه ای که ممکن است در سرویس رخ دهد مقاومت کند.

طراحی مولد ضربه بر اساس مدار مارکس است. نمودار مدار اصلی در شکل بالا نشان داده شده است. تکانهخازن هاCs (12 خازن 750 ηF) به طور موازی از طریق شارژ شارژ می شوندمقاومت هاRc (28 kΩ) (بالاترین ولتاژ شارژ مجاز 200 کیلو ولت). هنگامی که ولتاژ شارژ به مقدار لازم رسید، شکست شکاف جرقه F1 توسط یک پالس تحریک خارجی آغاز می شود. هنگامی که F1 خراب می شود، پتانسیل مرحله زیر (نقطه B و C) افزایش می یابد. زیرا مقاومت های سری Rs در مقایسه با مقاومت های تخلیه کننده Rb (4.5 کیلو اهم) و مقاومت شارژ Rc ارزش اهمی پایینی دارند و از آنجایی که مقاومت تخلیه کم اهمی Ra توسط شکاف جرقه ای کمکی Fal از مدار جدا می شود. ، اختلاف پتانسیل در سراسر شکاف جرقه F2 به طور قابل توجهی افزایش می یابد و تجزیه F2 آغاز می شود.
بنابراین شکاف های جرقه به ترتیب شکسته می شوند. در نتیجه خازن ها در اتصال سری تخلیه می شوند. مقاومت های تخلیه اهمی بالا Rb برای سوئیچینگ ضربه ها و مقاومت های اهمی کم Ra برای ضربه های صاعقه اندازه گیری می شوند. مقاومت‌های Ra به موازات مقاومت‌های Rb، هنگامی که شکاف‌های جرقه کمکی شکسته می‌شوند، با تاخیر زمانی چند صد نانوثانیه به هم متصل می‌شوند.
این ترتیب عملکرد درست ژنراتور را تضمین می کند.
شکل موج و مقدار پیک ولتاژ ضربه با استفاده از یک سیستم تجزیه و تحلیل ضربه (DIAS 733) که بهتقسیم کننده ولتاژ. ولتاژ مورد نیاز با انتخاب تعداد مناسبی از مراحل متصل به سری و با تنظیم ولتاژ شارژ به دست می آید. برای به دست آوردن انرژی تخلیه لازم می توان از اتصالات موازی یا سری-موازی ژنراتور استفاده کرد. در این موارد برخی از خازن ها در حین تخلیه به صورت موازی متصل می شوند.
شکل ضربه مورد نیاز با انتخاب مناسب مقاومت های سری و دشارژ ژنراتور به دست می آید.
زمان جلو را می توان تقریباً از معادله محاسبه کرد:
برای R1 >> R2 و Cg >> C (15.1)
Tt = .RC123
و نیم زمان به نصف مقدار از معادله
T ≈ 0,7.RC
در عمل، مدار تست بر اساس تجربه ابعاد می‌یابد.

اجرای تست ضربه ای
این آزمایش با تکانه های رعد و برق استاندارد با قطبیت منفی انجام می شود. زمان جلو (T1) و زمان تا نیمه ارزش (T2) مطابق با استاندارد تعریف شده است.
ضربه رعد و برق استاندارد
زمان جلو T1 = 1.2 میکرو ثانیه ± 30٪
زمان تا نیمه ارزش T2 = 50 میکرو ثانیه ± 20٪

در عمل، هنگام آزمایش سیم‌پیچ‌های ولتاژ پایین با توان نامی بالا و سیم‌پیچ‌هایی با ظرفیت ورودی بالا، شکل ضربه ممکن است از ضربه استاندارد منحرف شود. آزمایش ضربه ای با ولتاژ قطب منفی انجام می شود تا از فلاش های نامنظم در عایق خارجی و مدار تست جلوگیری شود. تنظیمات شکل موج برای اکثر اشیاء آزمایشی ضروری است. تجربه به دست آمده از نتایج آزمایش‌ها بر روی واحدهای مشابه یا پیش‌محاسبه نهایی می‌تواند راهنمایی برای انتخاب اجزای مدار شکل‌دهی موج باشد.
دنباله آزمایش شامل یک ضربه مرجع (RW) در 75٪ دامنه کامل و به دنبال آن تعداد مشخصی از اعمال ولتاژ در دامنه کامل (FW) است (طبق IEC 60076-3 سه ضربه کامل). تجهیزات برای ولتاژ وجاریضبط سیگنال شامل ضبط کننده دیجیتال گذرا، مانیتور، کامپیوتر، پلاتر و چاپگر است. ضبط‌ها در دو سطح را می‌توان مستقیماً برای نشان‌دهنده شکست مقایسه کرد. برای تنظیم ترانسفورماتورها، یک فاز با تپ چنجر بارگذاری شده برای نامی آزمایش می شودولتاژو دو فاز دیگر در هر یک از موقعیت های افراطی آزمایش می شوند.

اتصال تست ضربه
تمام تست های دی الکتریک سطح عایق کاری را بررسی می کنند. برای تولید موارد مشخص شده از مولد ضربه استفاده می شودولتاژموج ضربه ای موج 1.2/50 میکروثانیه. یک تکانه کاهش می یابدولتاژبین 50 تا 75 درصد ولتاژ تست کامل و سه ضربه بعدی در ولتاژ کامل.

برای یکترانسفورماتور سه فاز، تکانه در هر سه فاز به صورت متوالی انجام می شود.
ولتاژ روی هر یک از پایانه های خط به صورت متوالی اعمال می شود و پایانه های دیگر را زمین نگه می دارد.
شکل موج جریان و ولتاژ بر روی اسیلوسکوپ ثبت می شود و هرگونه اعوجاج در شکل موج ملاک خرابی است.