De cada item em uma subestação-de alta tensão, otransformador de potênciaé o mais caro para substituir e o mais vulnerável a raios e surtos de comutação. É por isso que o teste de impulso de raio é um dos testes de tipo mais examinados em qualquer transformador - e porque errar significa uma falha na remessa ou uma falha em campo meses após o comissionamento.
Este guia explica o que o teste de impulso de raio realmente faz dentro de um transformador, por que tanto a onda completa quanto a onda cortada são necessárias, como ler as formas de onda capturadas e como dimensionar corretamente o gerador de impulso.
1. Por que os transformadores precisam de testes de impulso
O enrolamento de um transformador parece, para um teste de frequência{0}}de potência, como uma simples bobina. Sob uma rápida descarga atmosférica, entretanto, a capacitância distribuída entre as espiras, entre as seções e entre o enrolamento e o núcleo torna-se o circuito dominante. A tensão se distribui de forma não{3}}linear ao longo do enrolamento, e as primeiras voltas podem ver uma parcela desproporcional do surto.
É por isso que um transformador que passa em um teste de resistência à frequência de energia de 5{1}}minutos ainda pode falhar no primeiro raio em serviço. O teste de impulso reproduz o surto na fábrica e expõe isolamento de espira fraco, cabos mal suportados e geometria de enrolamento ruim antes da unidade ser enviada.
PorCEI 60076-4(ou GB 1094.4 na China), todo novo projeto de transformador deve passar por testes de tipo de impulso de raio.
2. Os dois testes de impulso que todo transformador enfrenta
2.1 Impulso de raio-de onda completa (1,2/50 µs)
Aplica a onda completa de 1,2/50 µs até a classificação BIL.
Testesisolamento principal: enrolamento-para-terra, enrolamento-para-enrolamento, condutor-para-tanque.
A onda decai naturalmente através da própria capacitância do transformador.
Sequência típica: 3 disparos a 50–75% da tensão nominal (disparos de referência) e, em seguida, 3 disparos a 100% BIL.
2.2 Impulso de onda-cortada (2–6 µs)
Uma lacuna cortante dispara em 2–6 µs, encerrando a onda abruptamente.
O colapso repentino injeta componentes-de alta frequência que viajam ao longo do enrolamento e da tensãoisolamento entre-espiras e entre{1}}seções- o isolamento entre espiras adjacentes e entre seções de enrolamento.
Este é o teste que detecta defeitos de enrolamento -de bobina fraca que uma onda completa não detectaria.
O desvio padrão do tempo de corte deve ficar abaixo de ±0,2 µs para um relatório válido.
Um transformador que passa apenas no teste de onda-completo não é totalmente testado-de tipo.
3. Como ler a forma de onda do impulso em um transformador
Ao sobrepor as três tomadas 100%-no gravador, você procurarepetibilidade, não apenas uma forma de onda bonita.
Todos os três traços devem se sobrepor quase perfeitamentena borda principal e ao longo da cauda.
Uma nova oscilação, um pico deslocado ou uma queda repentina na cauda em uma das últimas fotos geralmente indicafalha no enrolamento- uma curva-para{2}}curta que altera o comportamento ressonante do enrolamento.
Os instantes de corte das três ondas-cortadas devem se agrupar firmemente entre 2 e 6 µs.
A amplitude do pico deve ficar dentro de ±3% do BIL nominal.
Na prática de-teste de tipo, o operador também observa:
Flashoveratravés de buchas ou comutadores - a forma de onda entra em colapso mais cedo.
Chopper pré-disparado ou não-disparadoO tempo de corte -fora-da{2}}faixa invalida o tiro.
Colapso de tensão no meio-da cauda- geralmente uma quebra parcial-entre curvas que não foi completada.
4. Dimensionando o Gerador de Impulso para Teste de Transformador
A capacitância do transformador é o driver oculto aqui. Um pequeno transformador de distribuição (algumas centenas de kVA) parece algumas centenas de picofarads para o gerador de impulso; um transformador de potência de 220 kV se parece com vários nanofarads.
Use esta regra prática:
| Classe de transformador | Capacitância típica | Gerador mínimo |
|---|---|---|
| 10 kV / algumas centenas de kVA | 200–500 pF | 200kV/10kJ |
| Distribuição de 35 kV, alguns MVA | 500–2.000 pF | 400kV/30kJ |
| Serviço pesado-de 35 kV, 10+ MVA | 2.000–4.000 pF | 400kV/60kJ |
| Transformadores de potência de 110–220 kV | 4000 pF e superior | 800–1200 kV/60–120 kJ |
A classe 400 kV / 30 kV mantém utilização de tensão maior ou igual a 90% até carga de 2.000 pF e maior ou igual a 85% até 4.000 pF - que é exatamente o ponto ideal do transformador de distribuição-.
Para uma fábrica de transformadores de distribuição executando testes de impulso de rotina, oMOEORW-WGJ43 400 kV / 30 kVcom dispositivo de corte-integrado é a configuração padrão.
Para fabricantes de transformadores de potência EHV, o1200 kV/120 kJ O sistema de teste de tipo-é o ponto de partida típico.
5. Por que um dispositivo de corte não é{1}}negociável para o trabalho do transformador
Muitos geradores de impulso de orçamento são fornecidos sem dispositivo de corte, e os clientes descobrem tarde demais que o relatório do-teste de tipo está incompleto.
Um teste de tipo de impulso de transformador de acordo com IEC 60076-4 requer:
três disparos-de onda completa a 100% BIL e
três ondas-cortadas a 100% BIL.
Sem um dispositivo de corte de-classe multi{2}}gap de 300 kV, não é possível realizar a etapa de-onda cortada do teste - e não é possível emitir um certificado de teste-de tipo completo. O WGJ43 é fornecido com um dispositivo de corte com retardo eletrônico-integrado de 300 kV como padrão.
6. Falhas comuns no teste de impulso do transformador
Flashover na junta da bucha-ao-tanque- geralmente um problema de montagem/mão de obra, não um problema de design.
Análise-entre curvas em onda cortada- enrolamento de bobina fraco, geralmente detectado pela sobreposição do disparo de referência com o disparo com falha.
Leva-ao-flashover do tanque- espaço livre insuficiente dentro do tanque, geralmente exposto primeiro em fotos-de onda completa.
Flashover do comutador- geometria do comutador não classificada para frente rápida.
Falha na ignição do helicóptero- geralmente o espaçamento-da bola variava; o ajuste motorizado da folga no moderno console de controle elimina isso.
7. Conclusão
O teste de impulso do raio é o teste mais severo e revelador que um transformador de potência já passou. Domine três coisas:
Correrambosfotos de-onda completa e{1}}cortada; nenhum dos dois é opcional.
Sobreponha os traços e procurerepetibilidadenas três tomadas 100%-.
Dimensione o gerador porcapacitância do transformador, não apenas por sua tensão nominal - um sistema de 30 kJ/400 kV cobre transformadores de classe de distribuição-de até ~4000 pF.
Executando uma linha de teste de impulso do transformador?Conte-nos sua maior classificação de transformadore classe de tensão do sistema, e recomendaremos o gerador correto, dispositivo de corte e configuração do divisor.
