Testování elektrické pevnosti izolace indukovaným napětím – Rekonstrukce napájecího systému vesnice Novaya, okres Knyagininsky
Při zkoušení izolace přiloženým napětím zůstává nezkoušena tzv. „podélná izolace vinutí“, tedy izolace vinutí mezi závity, vrstvami, jednotlivými sekcemi a fázemi. Zkušební napětí mezi závity lze získat pouze indukovaným napětím. Tato izolace je v závislosti na konstrukci vinutí, uspořádání závitů a velikosti napětí na závit vystavena napětí o různé velikosti.
Obr. 3 Schéma měření napětí kulovou aretací
Zkušební napětí by zpravidla nemělo překročit dvojnásobek jmenovitého napětí kvůli nebezpečí přeskoku mezi fázemi. Během této zkoušky je aplikováno dvojnásobek jmenovitého napětí jednoho z vinutí, zatímco druhé vinutí zůstává otevřené. V tomto případě jsou obě vinutí pod napětím úměrným počtu jejich závitů. Obvykle je výhodnější přivést napětí na vinutí NN.
Provést zkoušku dvojitým indukovaným napětím při frekvenci 50 Hz je prakticky nemožné.
Obr. 4 Křivka závislosti proudu naprázdno na dodávaném napětí
Obrázek 4 ukazuje křivku závislosti proudu naprázdno I® na dodávaném napětí U pro transformátor o výkonu 250 kVA s vypočtenou indukcí 15000 H při jmenovitém napětí. V blízkosti jmenovitého (100%) napětí se začne prudce zvyšovat proud naprázdno.
Vybudit transformátor na dvojnásobek jmenovitého napětí při frekvenci 50 Hz je prakticky nemožné, neboť proud naprázdno vlivem velké indukce v magnetickém obvodu mnohonásobně překročí jmenovitý proud transformátoru, což může vést k jeho poškození.
Proto je nutné umět vybudit transformátor na dvojnásobek napětí bez výraznějšího nárůstu indukce. Je známo, že:
Kde E je efektivní hodnota e. d.s.;
K je koeficient úměrnosti rovný součinu počtu závitů vinutí, průřezu jádra (cm2) a čísla 4,44;
Aby byla indukce zachována na dvojnásobném napětí transformátoru, je nutné zdvojnásobit frekvenci.
S ohledem na to se provádějí testy indukovaného napětí při frekvenci zvýšené alespoň 2krát, tj. ne méně než 100 Hz po dobu 1 minuty. Zkoušku lze provést při frekvenci přesahující 100 Hz, doba trvání zkoušky se v tomto případě zkracuje nepřímo úměrně frekvenci:
kde f’ je frekvence (větší než 100 Hz), při které byla zkouška provedena;
t — trvání testu, sec.
Doba trvání testu při frekvenci:
Při zvýšení frekvence na 400 Hz by doba trvání testu neměla být kratší než 20 sekund. Testování při frekvencích nad 400 Hz se neprovádí z důvodu prudkého nárůstu ztrát v oceli magnetického obvodu.
Vzhledem k možnosti průrazu izolace je nepřípustné zkoušet při montáži aktivní část transformátoru, která musí být po montáži naplněna olejem, dvojnásobným indukovaným napětím.
Zkušební obvod indukovaného napětí je znázorněn na výkresu, list 4. Je třeba poznamenat dva hlavní rysy, které odlišují zkušební obvod indukovaného napětí od zkušebního obvodu naprázdno:
1. Protože se při zkoušce indukovaným napětím neměří hodnota proudu, ale sleduje se pouze nepřítomnost mezizávitových zkratů nebo hrubých chyb v obvodu, lze použít ampérmetry třídy přesnosti 1,5 – 2,5.
2. Ampérmetry musí být trvale připojeny na tři fáze. Přepnutí jednoho ampérmetru na tři fáze, jako je tomu při zkoušce naprázdno, není při zkoušce indukovaným napětím přípustné, protože jednotlivé proudové rázy v jedné fázi mohou zůstat nepovšimnuty, pokud je ampérmetr v té době přepnut do jiné fáze.
Při zkoušce izolace indukovaným napětím se má za to, že transformátor zkouškou vyhověl, pokud nebylo dodrženo následující:
B) porušení symetrie napětí ve fázích (u třífázových transformátorů);
B) emise kouře z otvoru expandéru nebo víka (pokud tam expandér není), které musí být během zkoušky otevřené;
D) přesahy na koule (pokud byl transformátor při testování chráněn kulovou aretací).
I v případech, kdy je při testování pozorován okamžitý proudový ráz a transformátor následně testem projde, podléhá povinné demontáži, kontrole a odstranění závady. Je třeba vzít v úvahu, že otočné zkraty se mohou „samoeliminovat“ v důsledku částečného nebo úplného spálení otřepu na mědi vinutí, zaplnění porušené mezery olejem atd. Další testování nemusí vždy odhalit „samoopravný“ otočný zkrat, ale za provozu může transformátor velmi rychle selhat. Proto i v případech, kdy se otočný zkrat při opakovaném testování neopakuje, je třeba transformátor rozebrat, aby se zjistilo místo poškození a závada byla odstraněna.
Hlavní závadou, která je při takovém testování zjištěna, je zkrat mezi závity nebo mezi vrstvami vinutí a také mezi odbočkami. Před demontáží transformátoru je velmi důležité zjistit, ve které fázi se závada nachází nebo ve které fázi došlo k proudovému rázu, měřením proudů a napětí. Tato fáze je pak podrobena pečlivé kontrole. V některých případech lze vadnou oblast identifikovat pomocí metody „finder“.
Zkraty mezi závity a vrstvami mohou být způsobeny konstrukčními nedostatky, nesprávným výběrem izolace a výrobními vadami. Nejčastější závady ve výkonu jsou: poškození izolace na mědi vinutí; nesprávné umístění závitů ve vinutí a nesprávné provedení přechodů mezi sekcemi; otřepy na vinutí mědi; poškození izolace mezi závity v důsledku nadměrného tlaku při lisování vinutí.
Pokud je ihned po zapnutí transformátoru při velmi nízkém napětí pozorován příliš velký proud, může to být důsledkem nesprávného připojení vinutí transformátoru.
V takových případech je nutné před kompletní demontáží zkontrolovat správnost schématu vinutí.