15 MVA 電力変圧器の雷インパルス試験

1. はじめに

雷インパルス試験は、誘電体タイプの必須試験であり、落雷や架空送電システムのスイッチング動作によって引き起こされる急峻な高電圧サージに電源変圧器が耐えられることを証明する日常的な試験です。 15 MVA の電力変圧器の場合、絶縁システムは指定された基本インパルス レベル (BIL) に対して検証する必要があります。このユニットの場合、これは 170 kV ピークです。この記事では、テスト設定、適用波形、記録されたオシログラムの解釈、および巻線絶縁の完全性を確認するために使用される合格基準について説明します。

2. 変圧器の定格と試験電圧

テスト対象のデバイスは、油入 ONAN 冷却三相降圧変圧器です。主要な銘板データと関連する絶縁試験電圧を以下にまとめます。 170 kV BIL は全波雷インパルスとして適用されますが、スイッチング インパルスと電源周波数の耐力値によって全体的な絶縁調整が確認されます。

表 1 - 15 MVA 変圧器の銘板定格と絶縁試験電圧。

3. 客観的基準と適用基準

目的は、変圧器の絶縁が破壊することなく指定された BIL に耐えられることを実証し、内部絶縁の弱点を検出することです。試験は、IEC 60076-3 (電源変圧器 - 絶縁レベル、誘電試験) および IEC 60060-1 (高電圧試験技術) に従って実行されます。デジタル インパルス測定システムは、中性点を通る電圧と過渡電流を記録し、評価に使用されるオシログラムを生成します。

4. テストのセットアップと回路

インパルスは 600 kV / 20 kJ の多段マルクス発生器によって生成され、高電圧 (HV) 端子に印加されます。中性点は低インダクタンスの電流シャントを介して接地され、LV 巻線は短絡されて接地されます。減衰容量分圧器は、電圧信号をデジタルレコーダーに供給します。基本的な取り決めは次のとおりです。

インパルス発生器: 8 ステージ Marx、1.2/50 μs の標準波を生成する波面整形抵抗器。

分圧器: 減衰容量性分圧器、IEC 60060-2 に従って校正。

電流測定: 過渡電流記録用の中性点での低インダクタンスシャント。

録音: デジタル レコーダー、サンプリング レート 100 MS/s 以上、正確なフロントタイム キャプチャ。

シーケンス: 1 つの校正波、次に 170 kV、負極性での 3 つの全波。

5. インパルス波形とパラメータ

標準の雷インパルスの仮想フロント時間は 1.2 μs、半値までの時間は 50 μs (1.2/50 μs と指定) です。記録されたオシログラムは、ピーク値、フロントタイム、および半値までの時間を分析する必要があります。オーバーシュート、発振、または歪んだ尾波などの逸脱は、巻線の共振または部分的な故障を示している可能性があります。

ピーク値: 170 kV ± 3 % 許容誤差。

フロント時間 T1: 1.2 μs ± 30 %。

半値までの時間 T2: 50 μs ± 20 %。

極性: マイナス (規格で指定されているとおり)。

6. オシログラムの解釈

オシログラムは、絶縁の完全性を示す主な証拠です。健全な変圧器は、滑らかな単一ピークの電圧波と、それに対応する鋭い初期容量性スパイクとそれに続く低い減衰振動からなる中性電流トレースを生成します。比較は、電圧を下げた基準波 (通常は全 BIL の 50 ～ 75 %) に対して行われます。次の署名が評価されます。

*通常のレコード - 基準から波形が変化していません。電圧の突然の低下はありません。

*巻線の絶縁破壊 - 突然の電圧降下または断続波とそれに続く高い持続電流。

*部分放電/ターンツーターン故障 - テールの歪みと高周波発振の増加。

*シフト波または減衰波 - 直列または分路インピーダンス障害の可能性があります。調査が必要です。

7. 合格基準

170 kV の 3 つの全波がすべて故障の形跡を示さなければ、テストは成功したと見なされます。現在のオシログラムは、予想される振幅スケーリングを除けば、形状が参照レコードと同一である必要があります。電圧または電流トレースのいずれかにノイズ許容値を超える変化がある場合は、テストを繰り返し、確認された場合は巻線の内部検査が必要です。

170 kV BIL での雷インパルス試験は、15 MVA 変圧器の絶縁強度の決定的な検証を提供します。厳密な波形制御と記録されたオシログラムの慎重な分析を組み合わせることで、メーカーや電力会社は、変圧器が使用中の雷過電圧に確実に耐え、IEC 60076-3 の要件を満たしていることを確認できます。