การทดสอบแรงกระตุ้นของหม้อแปลงไฟฟ้า

การเรียนรู้ที่สำคัญ:
● การทดสอบแรงกระตุ้นของหม้อแปลง คำจำกัดความ:การทดสอบแรงกระตุ้นของหม้อแปลงจะตรวจสอบความสามารถในการทนต่อแรงกระตุ้นไฟฟ้าแรงสูง เพื่อให้มั่นใจว่าฉนวนของหม้อแปลงสามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นฉับพลันได้
●การทดสอบแรงกระตุ้นสายฟ้า:การทดสอบนี้ใช้แรงดันไฟฟ้าคล้ายฟ้าผ่าตามธรรมชาติเพื่อประเมินฉนวนของหม้อแปลง โดยระบุจุดอ่อนที่อาจทำให้เกิดความล้มเหลว
●การสลับการทดสอบแรงกระตุ้น:การทดสอบนี้จะจำลองแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจากการทำงานของสวิตช์ในเครือข่าย ซึ่งอาจทำให้เกิดความเครียดในฉนวนของหม้อแปลงได้เช่นกัน
●เครื่องกำเนิดแรงกระตุ้น:เครื่องกำเนิดอิมพัลส์ตามวงจรมาร์กซ์ จะสร้างอิมพัลส์ไฟฟ้าแรงสูงโดยการชาร์จตัวเก็บประจุแบบขนานและคายประจุแบบอนุกรม
●ประสิทธิภาพการทดสอบ:ขั้นตอนการทดสอบเกี่ยวข้องกับการใช้แรงกระตุ้นฟ้าผ่ามาตรฐานและการบันทึกแรงดันไฟฟ้าและรูปคลื่นของกระแสไฟฟ้าเพื่อระบุความล้มเหลวของฉนวน
แสงสว่างเป็นปรากฏการณ์ทั่วไปในสายส่งเพราะความสูงของพวกเขา สายฟ้าฟาดบนเส้นนี้ตัวนำทำให้เกิดแรงดันอิมพัลส์ อุปกรณ์ปลายทางของสายส่งเช่นหม้อแปลงไฟฟ้าจากนั้นจะประสบกับแรงดันไฟฟ้าแรงกระตุ้นฟ้าผ่านี้ อีกครั้งในระหว่างการดำเนินการสวิตช์ออนไลน์ทุกประเภทในระบบ จะมีแรงกระตุ้นการสลับเกิดขึ้นในเครือข่าย ขนาดของแรงกระตุ้นการสลับอาจอยู่ที่ประมาณ 3.5 เท่าของแรงดันไฟฟ้าของระบบ
ฉนวนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับหม้อแปลง เนื่องจากจุดอ่อนอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ หม้อแปลงไฟฟ้าจะต้องผ่านการทดสอบอิเล็กทริก อย่างไรก็ตาม การทดสอบความทนทานต่อความถี่กำลังไม่เพียงพอที่จะแสดงความแรงของไดอิเล็กตริก นั่นเป็นสาเหตุที่ทำการทดสอบแรงกระตุ้น รวมถึงการทดสอบฟ้าผ่าและการสลับแรงกระตุ้น
แรงกระตุ้นสายฟ้า
แรงกระตุ้นฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่บริสุทธิ์ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากมากที่จะทำนายรูปร่างคลื่นที่แท้จริงของการรบกวนฟ้าผ่า จากข้อมูลที่รวบรวมเกี่ยวกับฟ้าผ่าธรรมชาติ สรุปได้ว่าการรบกวนของระบบเนื่องจากฟ้าผ่าตามธรรมชาติสามารถแสดงได้ด้วยรูปทรงคลื่นพื้นฐาน 3 รูปแบบ
●คลื่นเต็ม
●สับคลื่นและ
●หน้าคลื่น
แม้ว่าการรบกวนของอิมพัลส์ฟ้าผ่าที่เกิดขึ้นจริงอาจไม่มีรูปร่างทั้งสามแบบนี้ แต่ด้วยการกำหนดคลื่นเหล่านี้ เราสามารถสร้างความแข็งแรงไดอิเล็กทริกของอิมพัลส์ขั้นต่ำของหม้อแปลงได้
หากมีฟ้าผ่าเคลื่อนตัวไปตามสายส่งก่อนถึงหม้อแปลงไฟฟ้ารูปร่างคลื่นของมันอาจกลายเป็นคลื่นเต็ม หากมีการแฟลชโอเวอร์เกิดขึ้นแต่อย่างใดฉนวนหลังจากคลื่นถึงจุดสูงสุดก็อาจกลายเป็นคลื่นสับได้
หากฟ้าผ่ากระทบขั้วหม้อแปลงโดยตรง แรงกระตุ้นแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนคลายตัวลงได้ทันตาเห็น ทันทีที่เกิดวาบไฟ แรงดันไฟฟ้าจะพังกะทันหันและอาจก่อตัวด้านหน้าของรูปคลื่น
ผลกระทบของรูปคลื่นเหล่านี้ต่อฉนวนหม้อแปลงอาจแตกต่างกัน เราจะไม่ไปที่นี่ในการอภิปรายโดยละเอียดว่ารูปคลื่นแรงดันอิมพัลส์ประเภทใดที่ทำให้เกิดความล้มเหลวในหม้อแปลงชนิดใด แต่ไม่ว่าอะไรก็ตามอาจเป็นรูปร่างของคลื่นแรงดันไฟฟ้ารบกวนฟ้าผ่า ทั้งหมดนี้อาจทำให้เกิดความล้มเหลวของฉนวนในหม้อแปลงได้ ดังนั้นการทดสอบแรงกระตุ้นแสงสว่างของหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นหนึ่งในการทดสอบหม้อแปลงประเภทที่สำคัญที่สุด

การสลับแรงกระตุ้น
จากการศึกษาและการสังเกตพบว่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับหรือแรงกระตุ้นสวิตช์อาจมีเวลาหน้าหลายร้อยไมโครวินาที และแรงดันไฟฟ้านี้อาจถูกหน่วงเป็นระยะ IEC – 600060 ได้นำมาใช้สำหรับการทดสอบแรงกระตุ้นการสลับ ซึ่งเป็นคลื่นยาวที่มีเวลาหน้า 250 μs และเวลาถึงครึ่งหนึ่งของค่า 2500 μs พร้อมค่าความคลาดเคลื่อน
จุดประสงค์ของการทดสอบแรงดันอิมพัลส์คือเพื่อให้แน่ใจว่าหม้อแปลงไฟฟ้าฉนวนทนต่อแรงดันไฟฟ้าเกินจากฟ้าผ่าที่อาจเกิดขึ้นในการให้บริการ

การออกแบบเครื่องกำเนิดแรงกระตุ้นนั้นใช้วงจรมาร์กซ์ แผนภาพวงจรพื้นฐานแสดงในรูปด้านบน แรงกระตุ้นตัวเก็บประจุCs (ตัวเก็บประจุ 12 ตัวขนาด 750 ηF) ได้รับการชาร์จแบบขนานผ่านการชาร์จตัวต้านทานRc (28 kΩ) (แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูงสุดที่อนุญาต 200 kV) เมื่อแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จถึงค่าที่ต้องการ การพังทลายของช่องว่างประกายไฟ F1 จะเริ่มต้นโดยพัลส์ทริกเกอร์ภายนอก เมื่อ F1 พัง ศักยภาพของระยะต่อไปนี้ (จุด B และ C) จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากตัวต้านทานแบบอนุกรม Rs มีค่าโอห์มมิกต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับตัวต้านทานการคายประจุ Rb (4,5 kΩ) และตัวต้านทานการชาร์จ Rc และเนื่องจากตัวต้านทานการปล่อยประจุโอห์มมิกต่ำ Ra ถูกแยกออกจากวงจรด้วยประกายช่องว่างเสริม Fal ความต่างศักย์ระหว่างช่องว่างประกายไฟ F2 จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และเริ่มการสลายตัวของ F2
ดังนั้นช่องว่างประกายไฟจึงพังทลายลงตามลำดับ ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงถูกคายประจุในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม ตัวต้านทานการปล่อยประจุโอห์มมิกสูง Rb ถูกกำหนดขนาดไว้สำหรับการสลับอิมพัลส์ และตัวต้านทานแบบโอห์มมิกต่ำ Ra สำหรับอิมพัลส์ฟ้าผ่า ตัวต้านทาน Ra เชื่อมต่อแบบขนานกับตัวต้านทาน Rb เมื่อช่องว่างประกายไฟเสริมพังลง โดยมีการหน่วงเวลาสองสามร้อยนาโนวินาที
การจัดเรียงนี้ช่วยให้มั่นใจว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานได้อย่างถูกต้อง
รูปร่างคลื่นและค่าพีคของแรงดันอิมพัลส์วัดโดยใช้ระบบวิเคราะห์อิมพัลส์ (DIAS 733) ซึ่งเชื่อมต่อกับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า- แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการได้มาจากการเลือกสเตจเชื่อมต่ออนุกรมจำนวนที่เหมาะสม และโดยการปรับแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ เพื่อให้ได้พลังงานคายประจุที่จำเป็น สามารถใช้การเชื่อมต่อแบบขนานหรืออนุกรม-ขนานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ ในกรณีเหล่านี้ ตัวเก็บประจุบางตัวจะเชื่อมต่อแบบขนานระหว่างการคายประจุ
รูปร่างอิมพัลส์ที่ต้องการได้มาจากการเลือกอนุกรมและตัวต้านทานการปล่อยประจุของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เหมาะสม
เวลาส่วนหน้าสามารถคำนวณได้โดยประมาณจากสมการ:
สำหรับ R1 >> R2 และ Cg >> C (15.1)
ทีที = .RC123
และครึ่งเวลาถึงครึ่งหนึ่งของค่าจากสมการ
ที µ 0,7.RC
ในทางปฏิบัติ วงจรทดสอบจะมีขนาดตามประสบการณ์

ประสิทธิภาพของการทดสอบแรงกระตุ้น
การทดสอบทำโดยใช้แรงกระตุ้นฟ้าผ่ามาตรฐานที่มีขั้วลบ เวลาส่วนหน้า (T1) และเวลาถึงครึ่งค่า (T2) ถูกกำหนดไว้ตามมาตรฐาน
แรงกระตุ้นฟ้าผ่ามาตรฐาน
เวลาหน้า T1 = 1,2 μs ± 30%
เวลาถึงครึ่งค่า T2 = 50 μs ± 20%

ในทางปฏิบัติ รูปร่างอิมพัลส์อาจเบี่ยงเบนไปจากอิมพัลส์มาตรฐานเมื่อทดสอบขดลวดแรงดันต่ำของกำลังพิกัดสูงและขดลวดที่มีความจุอินพุตสูง การทดสอบอิมพัลส์จะดำเนินการโดยใช้แรงดันไฟฟ้าขั้วลบ เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดไฟวาบไฟผิดปกติในฉนวนภายนอกและวงจรทดสอบ การปรับรูปคลื่นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวัตถุทดสอบส่วนใหญ่ ประสบการณ์ที่ได้รับจากผลการทดสอบกับหน่วยที่คล้ายกันหรือการคำนวณล่วงหน้าในที่สุดสามารถให้คำแนะนำในการเลือกส่วนประกอบสำหรับวงจรสร้างคลื่นได้
ลำดับการทดสอบประกอบด้วยอิมพัลส์อ้างอิงหนึ่งตัว (RW) ที่ 75% ของแอมพลิจูดเต็ม ตามด้วยจำนวนแรงดันไฟฟ้าที่ระบุในการใช้งานที่แอมพลิจูดเต็ม (FW) (ตามมาตรฐาน IEC 60076-3 สามอิมพัลส์เต็มสามตัว) อุปกรณ์สำหรับแรงดันไฟฟ้าและปัจจุบันการบันทึกสัญญาณประกอบด้วยเครื่องบันทึกชั่วคราวแบบดิจิทัล จอภาพ คอมพิวเตอร์ พล็อตเตอร์ และเครื่องพิมพ์ สามารถเปรียบเทียบการบันทึกทั้งสองระดับได้โดยตรงเพื่อบ่งชี้ถึงความล้มเหลว สำหรับการควบคุมหม้อแปลงไฟฟ้า มีการทดสอบเฟสหนึ่งด้วยชุดเปลี่ยนแท็ปโหลดที่ตั้งค่าไว้สำหรับพิกัดแรงดันไฟฟ้าและอีกสองเฟสได้รับการทดสอบในแต่ละตำแหน่งสุดขั้ว

การเชื่อมต่อของการทดสอบแรงกระตุ้น
การทดสอบไดอิเล็กทริกทั้งหมดจะตรวจสอบระดับความเป็นฉนวนของงาน เครื่องกำเนิดแรงกระตุ้นใช้ในการผลิตตามที่ระบุแรงดันไฟฟ้าคลื่นแรงกระตุ้น 1.2/50 ไมโครวินาที แรงกระตุ้นอย่างหนึ่งของการลดลงแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 50 ถึง 75% ของแรงดันไฟทดสอบเต็ม และอิมพัลส์สามจังหวะตามมาที่แรงดันไฟเต็ม

สำหรับกหม้อแปลงสามเฟสแรงกระตุ้นจะดำเนินการทั้งสามระยะติดต่อกัน
แรงดันไฟฟ้าจะถูกจ่ายไปที่ขั้วต่อสายแต่ละเส้นตามลำดับ โดยให้ขั้วต่ออื่นๆ ต่อสายดิน
รูปร่างของคลื่นกระแสและแรงดันไฟฟ้าจะถูกบันทึกไว้บนออสซิลโลสโคป และการบิดเบือนใดๆ ของรูปร่างคลื่นถือเป็นเกณฑ์สำหรับความล้มเหลว