15 MVA 전력 변압기의 낙뢰 임펄스 테스트

1. 소개

낙뢰 임펄스 테스트는 전력 변압기가 가공 송전 시스템의 낙뢰 및 스위칭 작동으로 인해 발생하는 가파른 높은 전압 서지를 견딜 수 있음을 입증하는 필수 유전체 유형 및 일상 테스트입니다. 15MVA 전력 변압기의 경우 절연 시스템은 지정된 BIL(기본 임펄스 레벨)에 대해 검증되어야 하며, 이 장치의 경우 피크는 170kV입니다. 이 기사에서는 테스트 설정, 적용된 파형, 기록된 오실로그램의 해석, 권선 절연체의 무결성을 확인하는 데 사용되는 허용 기준에 대해 설명합니다.

2. 변압기 정격 및 테스트 전압

테스트 중인 장치는 오일에 잠긴 ONAN 냉각 3상 강압 변압기입니다. 주요 명판 데이터 및 관련 절연 테스트 전압이 아래에 요약되어 있습니다. 170kV BIL은 전파 낙뢰 임펄스로 적용되는 반면, 스위칭 임펄스 및 상용주파 내력 값은 전체 절연 조정을 확인합니다.

표 1 - 15 MVA 변압기의 명판 정격 및 절연 테스트 전압.

3. 객관적이고 적용 가능한 기준

목적은 변압기 절연이 파손 없이 지정된 BIL을 견딜 수 있음을 입증하고 내부 절연 약점을 감지하는 것입니다. 테스트는 IEC 60076-3(전력 변압기 - 절연 수준, 절연 테스트) 및 IEC 60060-1(고전압 테스트 기술)에 따라 수행됩니다. 디지털 임펄스 측정 시스템은 중성선을 통해 전압과 과도 전류를 기록하여 평가에 사용되는 오실로그램을 생성합니다.

4. 테스트 설정 및 회로

임펄스는 600kV/20kJ의 다단계 마르크스 발생기에 의해 생성되어 고전압(HV) 단자에 적용됩니다. 중성선은 낮은 인덕턴스 전류 션트를 통해 접지되고 LV 권선은 단락되어 접지됩니다. 감쇠 용량성 전압 분배기는 전압 신호를 디지털 레코더에 전달합니다. 필수 구성은 다음과 같습니다.

임펄스 발생기: 8단계 Marx, 1.2/50 µs 표준파를 생성하는 파면 형성 저항기.

전압 분배기: 감쇠 용량 분배기, IEC 60060-2에 따라 교정됨.

전류 측정: 과도 전류 기록을 위해 중성점에서 낮은 인덕턴스 션트.

녹음: 디지털 레코더, 샘플링 속도가 100MS/s 이상, 정확한 전면 캡처를 위한 것입니다.

순서: 교정된 파동 1개, 그 다음 170kV에서 전체 파동 3개, 음극성.

5. 임펄스 파형 및 매개변수

표준 뇌 충격의 가상 전면 시간은 1.2μs이고 반감 시간은 50μs(1.2/50μs로 지정)입니다. 기록된 오실로그램은 피크 값, 선단 시간 및 절반 값까지의 시간을 분석해야 합니다. 오버슈트, 진동 또는 왜곡된 꼬리파와 같은 편차는 권선 공진 또는 부분 항복을 나타낼 수 있습니다.

피크 값: 170kV ± 3% 허용 오차가 허용됩니다.

전면 시간 T1: 1.2μs ± 30%.

반값 T2까지의 시간: 50 µs ± 20 %.

극성: 음(표준에 지정된 대로).

6. 오실로그램의 해석

오실로그램은 절연 무결성의 주요 증거입니다. 건강한 변압기는 부드러운 단일 피크 전압 파동과 날카로운 초기 용량성 스파이크에 이어 낮고 감쇠하는 진동으로 구성된 해당 중성 전류 트레이스를 생성합니다. 감소된 전압 기준파(일반적으로 전체 BIL의 50~75%)와 비교됩니다. 다음 서명이 평가됩니다.

*일반 기록 - 기준에서 변하지 않은 파형 형태; 급격한 전압 붕괴가 없습니다.

*권선 절연 파괴 - 급격한 전압 강하 또는 잘린 파동에 이어 높은 지속 전류가 발생합니다.

*부분 방전/회전 오류 - 테일 왜곡 및 고주파 진동 증가.

*편이파 또는 감쇠파 - 직렬 또는 션트 임피던스 오류가 발생할 수 있습니다. 조사가 필요합니다.

7. 합격 기준

170kV에서 3개의 전체 파동이 모두 고장의 증거를 보이지 않으면 테스트는 성공적인 것으로 간주됩니다. 현재 오실로그램은 예상되는 진폭 스케일링을 제외하고 모양이 참조 레코드와 동일해야 합니다. 전압 또는 전류 트레이스에서 노이즈 허용 오차를 초과하는 모든 변경 사항은 테스트를 반복해야 하며 확인된 경우 권선 내부 검사를 수행해야 합니다.

170kV BIL에서의 낙뢰 충격 테스트는 15MVA 변압기의 절연 강도에 대한 결정적인 검증을 제공합니다. 엄격한 파형 제어와 기록된 오실로그램의 세심한 분석을 결합함으로써 제조업체와 유틸리티는 변압기가 서비스 중 낙뢰 과전압을 안정적으로 견디고 IEC 60076-3의 요구 사항을 충족하는지 확인할 수 있습니다.