Hochspannungsisolierungsprüfung

Abstract

Kürzlich wurde das von DEMIKS eigenständig entwickelte, vollständige Prüfsystem zur Messung der Spannungsfestigkeit ohne Teilentladungen im Netzfrequenzbereich in der Montagehalle der CRRC Changke Chengdu Rail Vehicle Co., Ltd. und der Chengdu Changke Xinzhu Rail Transit Equipment Co., Ltd. installiert und in Betrieb genommen. Die Komplettlösung, ausgestattet mit einem Prüftransformator ohne Teilentladungen , einem intelligenten Schaltschrank mit zwei Bildschirmen und einem 100-kV-Hochspannungs-RC-Spannungsteiler, dient der obligatorischen Werksprüfung der Hochspannungsisolation neuer Straßenbahnen und U-Bahn-Fahrzeuge im Panda-Design. Diese integrierte Prüfanlage schließt die Lücke der simultanen und präzisen Prüfung von Spannungsfestigkeit und Teilentladungen an kompletten Schienenfahrzeugen im Werk und erfüllt die nationalen Normen für den Schienenverkehr sowie die internationalen EN-Normen für die elektrische Sicherheit von Schienenfahrzeugen.

1. Projekthintergrund: Obligatorische Hochspannungsprüfung von Schienenfahrzeugen

Als zentraler Produktionsstandort für städtische Schienenfahrzeuge in Südwestchina ist CRRC Chengdu Changke auf die Forschung und Entwicklung sowie die Produktion moderner Straßenbahnen und U-Bahnen spezialisiert. Jedes Schienenfahrzeug muss vor der Auslieferung eine vollständige Prüfung der Hochspannungsisolation durchlaufen. Herkömmliche Prüfgeräte für geteilte Spannungsfestigkeit weisen hohe Hintergrund- Teilentladungen , eine geringe Präzision der Boost-Regelung, fehlende Möglichkeiten zur synchronen Datenerfassung und eine geringe Mobilität auf und erfüllen daher nicht die anspruchsvollen Anforderungen an die Isolationsfehlerprüfung für neue Leichtbaustraßenbahnen und U-Bahnen mit hoher Kapazität. Um die Werkszertifizierung von CRRC und die internationalen ANSI-Prüfstandards für exportierte Schienenfahrzeuge zu erfüllen, führte das Werk das integrierte, teilentladungsfreie Hochfrequenz-Spannungsprüfsystem von DEMIKS ein und errichtete eine mobile Hochspannungsprüfstation für das gesamte Fahrzeug. Diese ermöglicht die zyklische und hocheffiziente Prüfung von Mehrfachtraktionszügen.

2. Kernkomponenten und technische Vorteile des kompletten Testsystems

Das an den Standort gelieferte DEMIKS- System zur Prüfung der teilentladungsfreien Netzfrequenz-Stehspannung besteht aus drei integrierten Kerneinheiten:

1. Teilentladungsfrei in der YDW-Serie Testtransformator (Hochspannungserzeugungskern) Die Kernkomponente verwendet ein spezielles, teilentladungsarmes Isolieröl und eine mehrlagige Schirmwicklung. Der teilentladungsfreie Prüftransformator Modell YDW-50/100 ermöglicht eine maximale Prüfspannung von 100 kV bei extrem niedriger Eigenteilentladung. Er kann unsichtbare interne Isolationsfehler wie kleinste Lufteinschlüsse, Isolationsrisse und Montagefehler an Hochspannungskabeln, Traktionstransformatoren und Stromabnehmerisolatoren unter Netzfrequenz-Stehspannung erfassen. Dank des robusten, mobilen Wagens ist ein flexibler Transport zwischen verschiedenen Gleisprüfständen ohne feste Prüfplattformen möglich.
2. Intelligenter Programmsteuerschrank mit zwei Touchscreens (Systembetriebskern): Die integrierte industrielle Steuerkonsole ist mit zwei Touchscreens ausgestattet und verfügt über eine automatische Spannungsanhebungslogik, einen Sofortabschaltschutz, eine Echtzeit-Ableitstromüberwachung sowie Module zur Anzeige der synchronen Teilentladungswellenform. Mit einem Klick können Bediener Prüfspannung, Spannungshaltedauer und Überstromschutzschwelle einstellen. Das Gerät führt automatisch alle Anhebungs-, Stabilisierungs- und Entspannungsprozeduren durch und speichert dabei Prüfdaten und Teilentladungskurven zur Erstellung standardisierter Prüfberichte. Dadurch werden manuelle Bedienungsfehler effektiv vermieden. Die Elektrotechniker vor Ort haben die Schulung zur Gerätebedienung und die gemeinsame Inbetriebnahme mit den Schienenfahrzeugen abgeschlossen (siehe Fotos).
3. 100-kV-Hochspannungs-RC-Spannungsteiler (Spannungsabtasteinheit): Der abgestimmte Hochspannungsteiler arbeitet in Verbindung mit dem teilentladungsfreien Prüftransformator und gibt die tatsächliche Hochspannungsspannung hochpräzise zurück. Dadurch entsteht ein geschlossener Regelkreis. Er trennt Hochspannungskreise von Niederspannungs-Steuerungssystemen und verhindert so Stromschlaggefahren durch Hochspannungslecks in die Bedienkonsole. Dies gewährleistet die Sicherheit von Bedienpersonal und Schienenfahrzeugen während der Gesamtfahrzeugprüfung.

3. Vor-Ort-Testanwendung in der Werkstatt für Schienenverkehr

Die Prüfziele umfassen die kompletten Hochspannungssysteme moderner Straßenbahnen im Panda-Design und Standard-U-Bahn-Züge im Werk, einschließlich Stromabnehmer, Bordtransformatoren, Hochspannungs-Stromschienen, Hochspannungsschaltschränke, Traktionsumrichter und aller Bordisolatoren. Zwei Kernpunkte der Prüfung werden mit dem kompletten, teilentladungsfreien Netzfrequenz-Stehspannungsprüfsystem durchgeführt :

1. Spannungsfestigkeitsprüfung für das gesamte Fahrzeug: Simuliert extreme Betriebsbedingungen wie Netzüberspannungen und Blitzüberspannungen. Die Prüfspannung wird mit dem 2- bis 3-Fachen der Nennspannung an die Hochspannungskreise angelegt und für eine festgelegte Zeit gehalten, um die Isolationsfestigkeit zu überprüfen. Bei Isolationsschäden, Wassereintritt oder Montagefehlern schaltet das Gerät die Hochspannung sofort ab und protokolliert die Fehlerstellen. Dadurch werden Sicherheitsrisiken wie Kurzschluss, Brand und Stromschlag während des Fahrzeugbetriebs grundsätzlich vermieden.
2. Synchrone Teilentladungserkennung: Das System nutzt die extrem niedrige Hintergrund-Teilentladungseigenschaft des teilentladungsfreien Prüftransformators, um kleinste interne Isolationsfehler zu erkennen, die mit herkömmlichen Spannungsfestigkeitsprüfungen nicht erkennbar sind. Dadurch können langfristige Isolationsalterungsrisiken von Schienenfahrzeugen frühzeitig vorhergesagt werden, um die anspruchsvollen Werksinspektionsstandards für hochwertige städtische Schienenfahrzeuge zu erfüllen.
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4. Industrieller Wert und Ausblick auf die zukünftige Zusammenarbeit

Die Installation des DEMIKS-Prüfsystems für teilentladungsfreie Hochspannungsfestigkeitsprüfung im CRRC-Werk Changke unterstreicht die enge Zusammenarbeit führender inländischer Hersteller von Schienenfahrzeugen mit integrierten Hochspannungsisolationsprüfgeräten und durchbricht damit das Monopol importierter Hochspannungsprüfgeräte . Das Komplettsystem erfüllt sowohl die inländischen Normen GB/T 25122 für den städtischen Schienenverkehr als auch die EU-Norm EN50155 für elektrische Anlagen in Schienenfahrzeugen und deckt somit die doppelten Prüfanforderungen für inländische und exportierte Straßenbahnen und U-Bahnen ab. DEMIKS wird seine teilentladungsfreien Prüftransformatoren und mobilen integrierten Prüfsysteme für Hochspannungsfestigkeitsprüfungen kontinuierlich weiterentwickeln und so umfassende Lösungen für die Hochspannungsisolationsprüfung in den Bereichen Schienenverkehr, Leistungstransformatoren, Kabelherstellung und Energiespeicherung anbieten. Dadurch wird der Absatz hochwertiger elektrischer Prüfgeräte aus inländischer Produktion auf den Weltmarkt gestärkt.