Die Prüfung der induzierten Überspannungsfestigkeit dient der Überprüfung der Längsisolation eines Transformators. Dabei wird an die Niederspannungsseite (NS) eine Spannung angelegt, die dem Doppelten der Nennspannung (nach GB 1094.3 oder IEC 60076-3) entspricht. Diese dreiphasige Spannung hat eine Frequenz im Bereich von 100 Hz bis 200 Hz (das Zwei- bis Vierfache der Netzfrequenz), wobei das Drei- oder Vierfache üblich ist. Entsprechend wird an der Hochspannungsseite (HS) eine Spannung induziert, die einem Vielfachen der Nennspannung der Primärseite entspricht. Diese induzierte HS-Spannung kann mithilfe von drei Spannungsteilern überwacht werden.
Gemäß dem Prüfprinzip umfasst die erforderliche Prüfausrüstung ein Gerät, das eine Mehrfrequenzspannung mit dem doppelten Pegel anlegen kann. Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
Frequenzverdopplungsgenerator (typischerweise mit einer Ausgangsspannung von 800 V)
Frequenzverdoppler-Netzteil (typischerweise mit einer Ausgangsspannung von 400 V)
Die gebräuchlichsten Spezifikationen für Leistungstransformatoren sind: 10 kV/400 V, 35 kV/400 V, 35 kV/10 kV, 110 kV/10 kV usw.
Bei einer Niederspannungsseite von 400 V ist eine dreiphasige Eingangsspannung von 800 V erforderlich. Dies kann mit einem Generator oder einem Frequenzverdoppler erreicht werden (der aufgrund seiner 400-V-Ausgangsspannung einen zusätzlichen 400-V/800-V-Aufwärtstransformator benötigt).
Bei einer Spannung auf der Niederspannungsseite von mehr als 400 V ist unabhängig davon, ob ein Generator oder ein Frequenzverdoppler-Netzteil verwendet wird, ein zusätzlicher Aufwärtstransformator erforderlich.
Dies sind die Hauptgeräte. Die Nennleistung des Hauptgeräts richtet sich nach der Kapazität des zu prüfenden Transformators. Zusätzlich zum Hauptgerät werden eine Steuereinheit für den Generator bzw. die Frequenzverdoppleranlage sowie drei Spannungsteiler zur Messung der Hochspannung auf der Hochspannungsseite benötigt.
Dies umfasst den grundlegenden Test zur Prüfung der induzierten Überspannungsfestigkeit. Wenn Teilentladung Bei der Prüfung auf Teilentladungen (TE) sind zusätzliche Überlegungen wie die Verwendung teilentladungsfreier Geräte und die Durchführung von TE-Messungen erforderlich, was den Aufbau deutlich komplexer macht.
Dieses Testsystem wird selten separat erworben; typischerweise wird es mit anderen Transformator-Tests zu einem umfassenden Transformator-Testsystem integriert.
Vorbereitung vor dem Test
Eine gründliche Vorbereitung des Tests ist von grundlegender Bedeutung, um die Sicherheit und Genauigkeit der induzierten Überdruckmessung zu gewährleisten. SpannungsfestigkeitsprüfungEs muss in drei Dimensionen sorgfältig durchgeführt werden: Geräteprüfung, Vorbehandlung des Testobjekts und Gewährleistung von Umwelt- und Sicherheitsstandards.
(A) Geräteprüfung und Kalibrierung
Leistungsprüfung der Hauptausrüstung
Prüfen Sie bei Frequenzverdoppler-Generatoren bzw. -Netzteilen die Stabilität der Ausgangsspannung (Spannungsschwankungen dürfen unter Nennlast ±2 % nicht überschreiten), den Frequenzeinstellbereich (sicherstellen einer stabilen Ausgangsfrequenz der Zielfrequenz zwischen 100 Hz und 200 Hz, z. B. 150 Hz und 200 Hz) sowie die Überlastschutzfunktion (automatische Abschaltung innerhalb von 3 Sekunden bei Überschreitung des 1.2-fachen Nennstroms). Prüfen Sie bei Generatoren zusätzlich den Ölstand und den Zustand des Kühlsystems. Lassen Sie das Gerät nach dem Start 10–15 Minuten im Leerlauf laufen und beobachten Sie, ob die Drehzahl stabil ist (Abweichung von ±1 % der Nenndrehzahl nicht überschreiten).
Prüfen Sie bei einem Aufwärtstransformator (falls verwendet) dessen Übersetzungsverhältnis (z. B. sollte der Übersetzungsfehler bei einem 400-V-/800-V-Transformator ≤ 1 %), Isolationswiderstand (gemessen mit einem 2500-V-Megohmmeter; der Isolationswiderstand von der Hochspannungsseite gegen Erde sollte mindestens 1000 MΩ betragen) und Wicklungs-Gleichstromwiderstand (die dreiphasige Unsymmetrie sollte 2 % nicht überschreiten). Dadurch werden Messfehler aufgrund von Defekten am Aufwärtstransformator selbst vermieden.
Kalibrierung von Zusatzgeräten
Die drei Spannungsteiler müssen innerhalb der letzten zwölf Monate vor der Prüfung metrologisch kalibriert worden sein. Das Kalibrierzertifikat muss den Fehlerwert (≤ ±0.5 %) im Prüfspannungsbereich (z. B. 0–110 kV, 0–220 kV) und bei der Zielfrequenz eindeutig angeben. Vor der Prüfung ist zu prüfen, ob die kapazitiven und resistiven Elemente der Spannungsteiler intakt sind und ob die Anschlusskabel beschädigt oder gealtert sind, um eine stabile Signalübertragung zu gewährleisten.
Prüfen Sie die Reaktionsgeschwindigkeit der Steuereinheit für Spannungsregelung, Frequenzregelung und Notabschaltung. Die Spannungsregelung muss feinjustierbar sein (z. B. minimale Schrittweite maximal 10 V). Bei Betätigung des Not-Aus-Tasters muss das Hauptgerät innerhalb einer Sekunde die Stromzufuhr unterbrechen und gleichzeitig der Alarm ausgelöst werden.
(B) Vorkonditionierung von Testobjekten
Sicht- und Zustandsprüfung
Reinigen Sie die Transformatoroberfläche von Staub und Öl. Prüfen Sie die Wicklungsanschlüsse auf lockere oder oxidierte Verbindungen, die Porzellanbuchsen auf Risse oder Beschädigungen sowie den Tank auf Ölaustritt. Falls Oxidation an den Anschlüssen festgestellt wird, polieren Sie diese mit feinem Schleifpapier, bis ein metallischer Glanz sichtbar ist, und tragen Sie leitfähige Paste auf. Bei Ölaustritt reparieren Sie zunächst die Dichtfläche und warten Sie, bis der Austritt gestoppt ist, bevor Sie mit dem Test fortfahren.
Prüfen Sie die Position des Stufenschalters am Transformator. Er muss auf die Nennstufenposition eingestellt sein, um Fehler bei der Spannungsberechnung aufgrund falscher Stufeneinstellungen zu vermeiden. Überprüfen Sie gleichzeitig die ordnungsgemäße Funktion des Kühlsystems des Transformators (z. B. Lüfter, Ölpumpen). Falls die Kühlung während der Prüfung aktiviert werden muss, testen Sie deren Funktion im Voraus.
Isolationswiderstands- und dielektrische Verlustprüfungen
Messen Sie den Isolationswiderstand des Transformators zwischen der Hochspannungsseite und Erde, der Niederspannungsseite und Erde sowie zwischen Hoch- und Niederspannungsseite mit einem 2500-V-Megohmmeter. Vergleichen Sie die Messergebnisse mit historischen Daten (bei Neugeräten müssen die technischen Anforderungen des Herstellers erfüllt sein, z. B. beträgt der Isolationswiderstand eines 110-kV-Transformators typischerweise mindestens 1000 MΩ). Das Absorptionsverhältnis (R60s/R15s) sollte mindestens 1.3 und der Polarisationsindex (R10min/R1min) mindestens 1.5 betragen. Bei abweichenden Werten untersuchen und beheben Sie mögliche Ursachen wie Feuchtigkeitsaufnahme oder Alterung der Isolation.
Verwenden Sie ein dielektrisches Verlustmessgerät, um den Verlustfaktor (tanδ) der Wicklung zu messen. Bei der Nennprüftemperatur muss der tanδ-Wert den Standardanforderungen entsprechen (z. B. tanδ ≤ 0.005 für 10-kV-Transformatoren, tanδ ≤ 0.003 für 110-kV-Transformatoren), und die Differenz der tanδ-Werte zwischen den Phasen darf 0.001 nicht überschreiten. Ist tanδ zu hoch, führen Sie eine Trocknungsbehandlung durch oder überprüfen Sie die Isolationsstruktur.
(C) Umwelt- und Sicherheitsgewährleistung
Kontrolle der Umgebungsbedingungen
Die Temperatur der Testumgebung sollte zwischen 5 °C und 40 °C liegen, die relative Luftfeuchtigkeit 80 % nicht überschreiten. Bei zu hoher Luftfeuchtigkeit ist ein Luftentfeuchter einzusetzen, um diese zu reduzieren und Oberflächenüberschläge durch Überhitzung zu verhindern. Gleichzeitig ist sicherzustellen, dass der Testbereich frei von starken elektromagnetischen Störungen ist (z. B. fernab von Hochleistungsmotoren und Hochspannungsleitungen) mit einer Magnetfeldstärke von ≤ 0.5 mT, um Störungen der Messgenauigkeit von Spannungsteilern und anderen Geräten zu vermeiden.
Entfernen Sie alle unnötigen Gegenstände aus dem Prüfbereich und kennzeichnen Sie eine Sicherheitszone mit Warnband. Der Sicherheitsabstand muss den Vorgaben entsprechen (z. B. mindestens 1.5 m bei einer Prüfspannung von 110 kV; mindestens 3 m bei 220 kV). Bringen Sie deutlich sichtbare Schilder wie „GEFAHR – HOCHSPANNUNG – ZUTRITT VERBOTEN“ an.
Sicherheitsschutzmaßnahmen
Das Prüfpersonal muss isolierende Handschuhe (mit einer Spannungsfestigkeit mindestens der maximalen Prüfspannung) und isolierende Schuhe (mit einer Spannungsfestigkeit ≥ 6 kV) tragen. Zwischen dem Bedienpult und dem Prüfobjekt muss eine Isolierbarriere (mit einer Dicke von mindestens 10 mm und einer Spannungsfestigkeit mindestens der maximalen Prüfspannung) installiert werden. Ist eine genaue Inspektion des Prüfobjekts erforderlich, ist ein isolierender Bedienstab zu verwenden; direkter Kontakt mit spannungsführenden Teilen ist strengstens verboten.
Statten Sie den Prüfbereich mit Notfallausrüstung aus, darunter eine Isolierstange (deren Länge den Sicherheitsabstandsanforderungen entspricht), Erdungsdrähte (mit einem Querschnitt von mindestens 25 mm² und einem Erdungswiderstand von ≤ 4 Ω) sowie Feuerlöscher (Pulver- oder CO₂-Löscher, geeignet für Brände elektrischer Anlagen). Stellen Sie sicher, dass der Prüfbereich über Notbeleuchtung und einen freien Fluchtweg mit einer Breite von mindestens 1.2 m verfügt.
- Testbetriebsverfahren
(A) Geräteanschluss
Hauptstromkreisanschluss
Anschluss der Niederspannungsseite: Wählen Sie die Stromversorgungsmethode anhand der Nennspannung der Niederspannungsseite des Prüflings. Bei einer Niederspannungsseite von 400 V und Verwendung eines Frequenzverdopplers verbinden Sie zunächst den Ausgang (400 V) des Netzteils mit der Niederspannungsseite eines 400-V-/800-V-Aufwärtstransformators. Anschließend verbinden Sie die Hochspannungsseite des Aufwärtstransformators mit der Niederspannungsseite des Prüflings. Bei Verwendung eines Frequenzverdopplergenerators (Ausgangsspannung 800 V) kann dessen Ausgang direkt mit der Niederspannungsseite des Prüflings verbunden werden. Achten Sie beim Anschluss auf die korrekte Phasenübereinstimmung (Phase A mit Phase A, Phase B mit Phase B, Phase C mit Phase C). Der Kabelquerschnitt muss den Stromanforderungen entsprechen (z. B. mindestens 16 mm² bei einem Prüfstrom von 50 A).
Anschluss für die Hochspannungsüberwachung: Schließen Sie die drei Spannungsteiler parallel zwischen Phase A, Phase B und Phase C des Prüflings an Masse an. Verbinden Sie die Ausgänge der Spannungsteiler über geschirmte Kabel mit Messgeräten (z. B. Oszilloskop, Voltmeter). Die Schirmung muss an einem Ende geerdet sein (Erdungswiderstand ≤ 4 Ω), um zu verhindern, dass Störsignale in den Messkreis gelangen.
Steuer- und Schutzschaltungsanschluss
Verbinden Sie die Steuereinheit (z. B. Bedienkonsole) über Steuerkabel mit dem Hauptgerät (Frequenzverdoppler, Generator), um Spannung und Frequenz fernsteuern zu können. Schließen Sie gleichzeitig Überstrom- und Überspannungsschutzschaltungen an und stellen Sie die Schutzschwellenwerte ein (Überstromschwelle: 1.2-facher Nennprüfstrom, Überspannungsschwelle: 1.1-fache Nennprüfspannung), um die Sicherheit der Geräte und des Prüflings während des Tests zu gewährleisten.
Schließen Sie den Erdungskreis an und erden Sie das Gehäuse des Prüfobjekts, das Hauptgerätegehäuse und das Steuergerätegehäuse zuverlässig über Erdungsdrähte, um ein kombiniertes Erdungsnetzwerk mit einem Erdungswiderstand von ≤ 4 Ω zu bilden und so einen Stromschlag durch Geräteableitungen zu verhindern.
(B) Spannungsverstärkungs- und Spannungsfestigkeitsprozess
Spannungsverstärkungsbetrieb
Leerlauf-Boost-Prüfung: Trennen Sie zunächst die Niederspannungsseite des Prüflings, schalten Sie das Hauptgerät ein und führen Sie einen Leerlauf-Boost durch. Überprüfen Sie die Übereinstimmung zwischen den Spannungsteilermessungen und der Ausgangsspannung des Hauptgeräts. Überschreitet die Abweichung ±1 %, überprüfen Sie den Kalibrierungsstatus des Spannungsteilers und die Kabelverbindungen, bis der Fehler den Anforderungen entspricht.
Spannungsanhebung unter Last: Nach Bestätigung der normalen Leerlaufanhebung schließen Sie die Niederspannungsseite des Prüflings an. Erhöhen Sie die Spannung gleichmäßig (maximal 1 kV/s). Überwachen Sie während der Anhebung die von den Spannungsteilern angezeigte Hochspannungsspannung, den Prüfstrom und den Zustand des Prüflings (z. B. ungewöhnliche Geräusche, Rauchentwicklung, Ölaustritt). Sobald die Spannung 50 % der Nennprüfspannung erreicht hat, halten Sie diese 1 Minute lang und erhöhen Sie die Spannung nach Bestätigung des Fehlens von Anomalien weiter. Halten Sie die Spannung erneut 1 Minute lang, sobald 80 % erreicht sind, und erhöhen Sie die Spannung nach Bestätigung auf die Nennprüfspannung.
Spannungsfestigkeit
Sobald die Nennprüfspannung erreicht ist, wird die Zeitmessung gestartet. Die Spannungsfestigkeit wird gemäß den Normen durchgeführt (z. B. legt GB 1094.3 für Leistungstransformatoren eine induzierte Spannungsfestigkeit von in der Regel 60 s fest). Bei Prüflingen mit höheren Leistungen (z. B. ≥ 1000 kVA) kann die Prüfzeit auf 120 s verlängert werden, um eine vollständige Isolationsprüfung zu gewährleisten.
Während der Prüfzeit sind alle 10 Sekunden die Hochspannungsspannung, der Prüfstrom, die Umgebungstemperatur und die Luftfeuchtigkeit zu erfassen. Die Datenentwicklung ist zu beobachten. Bei einem signifikanten Spannungsabfall, einem plötzlichen Stromanstieg oder ungewöhnlichen Geräuschen, Funkenbildung oder einer anormalen Ölfarbe am Prüfling ist die Stromzufuhr sofort durch Drücken des Not-Aus-Schalters zu unterbrechen. Nach der Entladung des Geräts ist die Fehlerursache zu ermitteln.
(C) Spannungsreduzierung und Entladung
Spannungsreduzierungsbetrieb
Nach Ablauf der Prüfzeit ist die Spannung gleichmäßig (maximal 2 kV/s) zu reduzieren, um Spannungsspitzen durch schnelles Absenken zu vermeiden. Sobald die Spannung unter 50 % der Nennprüfspannung fällt, kann die Reduktionsrate entsprechend erhöht werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass die Spannungsteilermessung gleichmäßig und ohne Schwankungen absinkt.
Nach Erreichen von 0 Volt schalten Sie den Hauptausgang des Geräts aus und trennen Sie die Stromversorgung des Steuerkreises, lassen Sie jedoch den Erdungskreis angeschlossen, um Restladungen am Prüfobjekt zu vermeiden.
Restladungsentladung
Verwenden Sie einen speziellen Entladestab (mit einer Spannungsfestigkeit, die mindestens der maximalen Prüfspannung entspricht), um die Hochspannungsseite des Prüflings zu entladen. Erden Sie ein Ende des Entladestabs und nähern Sie sich mit dem anderen Ende langsam dem Hochspannungsanschluss des Prüflings, bis vollständiger Kontakt hergestellt ist. Die Entladezeit sollte mindestens 5 Minuten betragen, um die vollständige Entladung der Wicklungen zu gewährleisten.
Nach der Entladung ist der Isolationswiderstand des Prüflings erneut mit einem Megohmmeter zu messen und mit den Werten vor der Prüfung zu vergleichen. Sinkt der Isolationswiderstand um mehr als 10 %, ist zu prüfen, ob eine Isolationsbeschädigung vorliegt, und die Prüfung ist gegebenenfalls zu wiederholen.
III. Beurteilung und Analyse der Testergebnisse
(A) Qualifikationskriterien
Visuelles Urteilsvermögen
Während und nach der Prüfung darf das Prüfobjekt keine Durchschläge oder Überschläge aufweisen (z. B. keine Funkenentladung von den HV-seitigen Wicklungen gegen Erde oder zwischen den Wicklungen), keine ungewöhnlichen Geräusche (z. B. zischende Entladungsgeräusche, summende Geräusche), kein Ölaustreten, keinen Rauch oder einen ungewöhnlichen Temperaturanstieg in den Wicklungen (Temperaturanstieg nicht mehr als 10 °C).
Der nach dem Test gemessene Isolationswiderstand darf im Vergleich zum Wert vor dem Test um nicht mehr als 10 % sinken. Der Verlustfaktor tanδ darf keine signifikante Erhöhung aufweisen (Änderung nicht größer als 0.001) und muss den Normen entsprechen.
Datenbeurteilung
Die induzierte Spannung auf der Hochspannungsseite muss innerhalb von ±2 % der Nennprüfspannung stabil sein. Der Prüfstrom darf keine signifikanten Schwankungen aufweisen (Schwankungsbereich maximal ±5 %) und darf maximal um 10 % vom berechneten kapazitiven Strom des Prüflings (berechnet auf Basis der Wicklungskapazität und der Prüffrequenz) abweichen. Dies deutet auf einen guten Isolationszustand der Wicklung ohne lokale Defekte hin.
(B) Häufige Fehleranalyse und -behandlung
Die Spannung erreicht den Nennwert nicht.
Ursachen: Unzureichende Ausgangsleistung des Hauptgeräts (z. B. ist die Kapazität des Frequenzverdoppler-Netzteils geringer als die Erregerkapazität des Prüflings), falsches Windungszahlverhältnis des Aufwärtstransformators, Kurzschluss in den Wicklungen des Prüflings oder übermäßiger Erregerstrom aufgrund von Feuchtigkeitsaufnahme in der Isolierung.
Vorgehensweise: Prüfen Sie zunächst, ob die Leistung des Hauptgeräts ausreicht (die Leistung des Hauptgeräts sollte mindestens das 1.2-Fache der Erregerleistung des Prüflings betragen). Ist die Leistung unzureichend, ersetzen Sie das Hauptgerät durch ein Gerät mit höherer Leistung. Prüfen Sie das Übersetzungsverhältnis des Aufwärtstransformators und korrigieren Sie etwaige Fehler durch Nachverdrahtung. Messen Sie den Isolationswiderstand und die dielektrischen Verluste des Prüflings. Ist die Isolierung feucht, führen Sie eine Trocknungsbehandlung durch (z. B. Vakuumtrocknung). Liegt ein Wicklungskurzschluss vor, zerlegen Sie den Transformator zur Wicklungsreparatur.
Starker Stromanstieg während der Spannungsfestigkeitsprüfung
Ursachen: Isolationsdurchschlag in den Wicklungen des Prüflings, Ausfall des Spannungsteilers, der zu Messfehlern führt, mangelhafte Erdung.
Vorgehensweise: Test und Entladung sofort stoppen. Prüfen Sie den Anschlusszustand des Spannungsteilers und tauschen Sie ihn gegen einen Ersatzspannungsteiler aus, um einen Defekt auszuschließen. Messen Sie den Isolationswiderstand des Prüflings. Ein Wert nahe 0 deutet auf einen Wicklungsisolatordurchschlag hin. Zerlegen Sie den Transformator, um die Durchschlagstelle zu lokalisieren und die Isolation zu reparieren (z. B. Isolierpapier austauschen, Isolierlack auftragen). Prüfen Sie den Erdungskreis, ziehen Sie die Erdungsdrähte fest und stellen Sie sicher, dass der Erdungswiderstand ≤ 4 Ω beträgt.
- Zugehörige Anforderungen an die Teilentladungsprüfung (PD-Prüfung)
(A) Konfiguration der PD-freien Ausrüstung
Anforderungen an die PD-Freiheit der Hauptausrüstung
Das Frequenzverdoppler-Netzteil und der Generator müssen teilentladungsfrei sein und einen eigenen Teilentladungspegel von ≤ 5 pC (bei Nennausgangsspannung) aufweisen, um Störungen der Teilentladungsmessung am Prüfling durch vom Hauptgerät erzeugte Teilentladungssignale zu vermeiden. Wird ein herkömmliches Hauptgerät verwendet, muss am Ausgang des Hauptgeräts ein Teilentladungsfilter (z. B. ein Teilentladungsfreier Filter) installiert werden, um die Teilentladungssignale auf unter 5 pC zu reduzieren.
Der Aufwärtstransformator (falls verwendet) muss teilentladungsfrei sein und eine Teilentladung von ≤ 3 pC (bei Nennausgangsspannung) aufweisen. Seine Wicklungsisolierung sollte aus hochreinen Isoliermaterialien (z. B. Nomex-Papier) bestehen, und der Kessel sollte vollständig abgedichtet sein, um das Eindringen von Luft und Feuchtigkeit zu verhindern, da dies die Teilentladung erhöhen könnte.
Anforderungen an PD-freie Messsysteme
Die Spannungsteiler müssen TE-frei sein (z. B. kapazitive TE-freie Spannungsteiler) mit einem TE-Pegel ≤ 2 pC. Die Messleitungen sollten TE-freie, geschirmte Leitungen sein, deren Schirmung an einem Ende geerdet ist, um zu verhindern, dass externe Störsignale in den Messkreis gelangen.
Das Teilentladungsmessgerät (z. B. ein Teilentladungsdetektor) sollte einen minimalen messbaren Teilentladungspegel von ≤ 1 pC und einen Frequenzgang von 10 kHz bis 300 kHz aufweisen, um eine genaue Erfassung der Teilentladungssignale des Prüflings zu gewährleisten. Der eigene Teilentladungspegel des Messgeräts sollte ≤ 1 pC betragen, um Störungen der Messergebnisse durch Eigenrauschen zu vermeiden.
(B) Ergänzendes PD-Testverfahren
Hintergrund PD-Messung
Vor dem Anschließen des Prüflings ist das Hauptgerät einzuschalten, auf die Nennprüfspannung hochzufahren und der Hintergrund-Teilentladungswert (einschließlich Teilentladungen des Hauptgeräts, des Messsystems und des Erdungskreises) zu messen. Der Hintergrund-Teilentladungswert sollte ≤ 5 pC betragen. Überschreitet er 5 pC, sind die Teilentladungsquellen im Gerät zu untersuchen (z. B. Isolationsfehler im Hauptgerät, lose Kabelverbindungen), bis der Hintergrund-Teilentladungswert die Anforderungen erfüllt.
PD-Messung am Prüfobjekt
Nach Anschluss des Prüflings wird die Spannung gemäß dem Prüfverfahren für die induzierte Überspannungsfestigkeit erhöht. Die Messung der Teilentladungswerte (TE) beginnt, sobald die Spannung 50 % der Nennprüfspannung erreicht hat. Die TE-Werte werden bei jeder Erhöhung der Nennspannung um 10 % aufgezeichnet. Nach Erreichen der Nennprüfspannung wird die Prüfzeit eingehalten und die TE-Werte kontinuierlich gemessen. Diese müssen den Normen entsprechen (z. B. TE ≤ 10 pC für 110-kV-Transformatoren bei Nennprüfspannung).
Messen Sie die Teilentladungswerte (TE) während der Spannungsreduzierungsphase nach der Spannungsfestigkeitsprüfung weiter. Beobachten Sie den Verlauf der TE-Werte. Liegt der TE-Wert bei einer Spannungsabsenkung auf 50 % der Nennprüfspannung weiterhin über 5 pC, analysieren Sie, ob Isolationsfehler am Prüfobjekt vorliegen (z. B. lokale elektrische Feldkonzentrationen, Isolationsverunreinigungen). Führen Sie gegebenenfalls eine Teilentladungsortung durch (z. B. mittels Ultraschall- oder Impulsstromortung), um die Fehlerstelle zu lokalisieren und zu beheben.
- Zusammensetzung und Anwendung eines umfassenden Transformatorenprüfsystems
(A) Systemzusammensetzung
Kerntestmodule
Modul zur Prüfung der induzierten Überspannungsfestigkeit: Besteht aus einem Frequenzverdoppler-Netzteil/Generator, einem TE-freien Aufwärtstransformator, TE-freien Spannungsteilern und einer Steuereinheit. Es erfüllt die Anforderungen an die Prüfung der induzierten Überspannungsfestigkeit für Transformatoren verschiedener Spezifikationen (10 kV–220 kV), unterstützt die Frequenzeinstellung von 100 Hz bis 200 Hz und verfügt über einen Ausgangsspannungsbereich von 0–500 kV.
DC-Widerstandsprüfmodul: Ausgestattet mit einem DC-Widerstandsmessgerät (Messbereich 0.01 mΩ-100 Ω, Genauigkeit ±0.2 %) zur Messung des DC-Widerstands der Transformatorwicklung, um die Qualität der Wicklungsschweißung und den Kontaktstatus des Stufenschalters zu beurteilen.
Übersetzungsverhältnis-Prüfmodul: Ausgestattet mit einem Übersetzungsverhältnis-Prüfgerät (Übersetzungsverhältnisbereich 1-1000, Genauigkeit ±0.1%) zur automatischen Messung des Übersetzungsverhältnisses und der Polarität jeder Anzapfposition des Transformators, um Abweichungen der Wicklungswindungen zu erkennen.
Modul zur Prüfung des Isolationswiderstands und des dielektrischen Verlustfaktors: Beinhaltet ein 2500V/5000V Megohmmeter (Genauigkeit ±5%) und ein Messgerät für den dielektrischen Verlustfaktor (tanδ Messbereich 0-0.1, Genauigkeit ±0.0001) zur Beurteilung des Isolationszustands von Transformatoren.
Teilentladungs-Prüfmodul: Besteht aus teilentladungsfreien Messgeräten, Ultraschall-Teilentladungsdetektoren und Impulsstrom-Teilentladungs-Ortungsgeräten zur Messung, Analyse und Lokalisierung von Teilentladungssignalen.
Hilfsmodule
Datenerfassungs- und Analysemodul: Ausgestattet mit einem Industrie-PC und einer Datenerfassungskarte zur Echtzeit-Erfassung von Testdaten von jedem Modul. Es generiert automatisch Testberichte (einschließlich Testparameter, Datenkurven und Qualifizierungsergebnisse) und unterstützt Datenspeicherung, -abfrage und -export (Formate: Excel, PDF).
Sicherheitsmodul: Umfasst Überstrom-, Überspannungs- und Leckstromschutz sowie Notabschaltsysteme mit je nach Testanforderungen einstellbaren Schwellenwerten. Es ist außerdem mit einem Videoüberwachungssystem zur Echtzeitüberwachung des Testbereichs ausgestattet, um die Sicherheit während der Tests zu gewährleisten.
(B) Systemanwendungsszenarien
Werksabnahmeprüfung für Transformatoren
Neu gefertigte Leistungstransformatoren werden vor der Auslieferung mit einem umfassenden Prüfsystem einer vollständigen Testreihe unterzogen. Diese umfasst unter anderem die Prüfung der induzierten Überspannungsfestigkeit, des Gleichstromwiderstands, des Übersetzungsverhältnisses, des Isolationswiderstands, der dielektrischen Verluste und der Teilentladungsprüfung. Dadurch wird sichergestellt, dass das Produkt den Konstruktionsvorgaben und nationalen Normen (z. B. der Normenreihe GB 1094) entspricht und somit die Qualität der ab Werk gefertigten Produkte gewährleistet ist.
Betriebs- und Wartungsprüfung von Transformatoren
Bei in Betrieb befindlichen Transformatoren werden alle 1–3 Jahre (abhängig von Lebensdauer und Betriebsbedingungen) vorbeugende Prüfungen mit dem umfassenden Prüfsystem durchgeführt. Diese Prüfungen untersuchen den Isolationszustand, die Wicklungsleistung, den Zustand des Stufenschalters usw., um potenzielle Fehler (z. B. Isolationsalterung, Wicklungskurzschlüsse, schlechter Stufenschalterkontakt) rechtzeitig zu erkennen und Stromausfälle durch plötzliche Transformatorausfälle zu vermeiden.
Transformator-Nachreparaturprüfung
Nach dem Ausfall eines Transformators (z. B. Isolationsdurchschlag, Wicklungsbrand) und dessen Reparatur wird ein umfassender Test mit dem System durchgeführt, um die Wirksamkeit der Reparatur zu überprüfen. Dieser Test bestätigt, dass Isolation und elektrische Leistungsfähigkeit wiederhergestellt sind, bevor der Transformator wieder in Betrieb genommen werden kann. Dadurch wird ein erneutes Auftreten von Fehlern aufgrund unvollständiger Reparaturen verhindert.
