Οι μετασχηματιστές δοκιμής υψηλής τάσης (HV) είναι ειδικές συσκευές σχεδιασμένες για την παραγωγή υψηλής τάσης συχνότητας ισχύος, οι οποίες αναφέρονται συντομογραφικά ως μετασχηματιστές δοκιμής. Ταξινομούνται ως μετασχηματιστές ανύψωσης και οι βασικές τους λειτουργίες περιλαμβάνουν τον έλεγχο απόδοσης μόνωσης ηλεκτρικών προϊόντων, τον έλεγχο αντοχής τάσης συχνότητας ισχύος και τη μέτρηση μερικής εκφόρτισης, με χαρακτηριστικό βραχυπρόθεσμης λειτουργίας.
Το εύρος τάσης λειτουργίας τους καλύπτει τα 0.4 kV–10 kV στην πρωτεύουσα πλευρά και μπορεί να φτάσει τα 100–2000 kV ή υψηλότερα στην δευτερεύουσα πλευρά, με χωρητικότητα που κυμαίνεται από 3 kVA έως 9000 kVA. Οι μετασχηματιστές υιοθετούν μια αυτοψυσσόμενη δομή εμβαπτιζόμενη σε λάδι ή με μόνωση αερίου SF₆.
Η περιέλιξη υψηλής τάσης υιοθετεί σχεδιασμό πηνίου πύργου πολλαπλών στρώσεων, συνήθως με γειωμένο το ένα άκρο, ενώ η περιέλιξη χαμηλής τάσης είναι εξωτερικά τοποθετημένη. Τα μοντέλα με χωρητικότητα άνω των 10 kVA είναι εξοπλισμένα με κινητούς σιδερένιους τροχούς, που διαθέτουν τα χαρακτηριστικά του συμπαγούς μεγέθους και του ελαφρού βάρους. Η τάση σύνθετης αντίστασης μιας μεμονωμένης μονάδας κυμαίνεται από 4.5% έως 10% και μπορεί να φτάσει το 30% έως 40% όταν χρησιμοποιούνται πολλαπλές μονάδες σε σειρά. Η κυματομορφή τάσης εξόδου είναι σχεδόν ημιτονοειδής. Τα υλικά μόνωσης της περιέλιξης χρησιμοποιούν σύρμα από πολυεστέρα και σύνθετα υλικά ανθεκτικά στην υψηλή τάση. Το σώμα του μετασχηματιστή υφίσταται επεξεργασία ξήρανσης κενού και απαιτείται πλήρωση λαδιού κενού για προϊόντα με ονομαστική τάση άνω των 100 kV.
- Ταξινόμηση ανά δομικό τύπο
- Μετασχηματιστές δοκιμής υψηλής τάσης εμβαπτισμένοι σε λάδι
Ως ο πιο συνηθισμένος τύπος, το σώμα του μετασχηματιστή είναι βυθισμένο σε μονωτικό λάδι, το οποίο χρησιμεύει τόσο ως μονωτικό μέσο όσο και ως μέσο απαγωγής θερμότητας.
Πλεονεκτήματα: Εξαιρετική απόδοση μόνωσης, μεγάλη χωρητικότητα, αντοχή σε υψηλή τάση. Κατάλληλο για δοκιμές αντοχής σε τάση συχνότητας ισχύος και χρησιμοποιείται ευρέως σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας, υποσταθμούς και κατασκευαστές ηλεκτρικού εξοπλισμού υψηλής τάσης.
Μειονεκτήματα: Μεγάλος όγκος, βαρύ βάρος, σχετικά άβολο για μεταφορά και εγκατάσταση.
- Μετασχηματιστές δοκιμής υψηλής τάσης ξηρού τύπου
Ενθυλακωμένα με χύτευση ή περιέλιξη στερεών μονωτικών υλικών όπως εποξειδική ρητίνη, δεν περιέχουν μονωτικό λάδι.
Πλεονεκτήματα: Συμπαγές μέγεθος, ελαφρύ βάρος, χωρίς ρύπανση, εύκολη συντήρηση, ισχυρή αντοχή στην υγρασία και τη μόλυνση. Κατάλληλο για εργαστηριακές δοκιμές, δοκιμές σε εσωτερικούς χώρους ή υγρά περιβάλλοντα.
Μειονεκτήματα: Περιορισμένη χωρητικότητα και ονομαστική τάση σε σύγκριση με τα αντίστοιχα βυθισμένα σε λάδι προϊόντα· ελαφρώς υψηλότερο κόστος από τα βυθισμένα σε λάδι προϊόντα των ίδιων προδιαγραφών.
- Μετασχηματιστές δοκιμής υψηλής τάσης με μόνωση αερίου
Μονωτικά αέρια όπως το εξαφθοριούχο θείο (SF₆) ή το άζωτο χρησιμοποιούνται ως μονωτικά και ψυκτικά μέσα, σφραγισμένα σε μεταλλικό περίβλημα.
Πλεονεκτήματα: Υψηλή αντοχή μόνωσης, καλή απαγωγή θερμότητας, συμπαγής κατασκευή, κανένας κίνδυνος διαρροής λαδιού. Κατάλληλο για ειδικά περιβάλλοντα όπως περιοχές μεγάλου υψομέτρου και τοποθεσίες με αντιεκρηκτική προστασία.
Μειονεκτήματα: Υψηλές απαιτήσεις για στεγανοποίηση αερίου· απαιτείται τακτική παρακολούθηση της πίεσης αερίου κατά τη λειτουργία, με αποτέλεσμα σχετικά υψηλό κόστος συντήρησης.
- Μετασχηματιστές δοκιμής υψηλής τάσης τύπου καταρράκτη
Αποτελούμενο από πολλαπλούς μετασχηματιστές μίας μόνο δοκιμής συνδεδεμένους σε σειρά, επιτυγχάνεται εξαιρετικά υψηλή τάση εξόδου μέσω σταδιακής ενίσχυσης τάσης.
Πλεονεκτήματα: Ικανό να παράγει εξαιρετικά υψηλή τάση εξόδου που κυμαίνεται από εκατοντάδες χιλιάδες έως εκατομμύρια βολτ, καλύπτοντας τις απαιτήσεις δοκιμών του εξοπλισμού εξαιρετικά υψηλής τάσης.
Μειονεκτήματα: Πολύπλοκη δομή, υψηλή δυσκολία στη ρύθμιση και τον έλεγχο της τάσης και αυστηρές απαιτήσεις για τη μόνωση και τον σχεδιασμό εξισορρόπησης τάσης.
| Υψηλής τάσης με εμβάπτιση σε λάδι Μετασχηματιστής δοκιμής | Μετασχηματιστής δοκιμής υψηλής τάσης ξηρού τύπου | Μετασχηματιστής δοκιμής υψηλής τάσης με μόνωση αερίου | Μετασχηματιστής δοκιμής υψηλής τάσης τύπου Cascade |
 |
 |
 |
 |
- Ταξινόμηση ανά τρόπο ρύθμισης τάσης
Μετασχηματιστές δοκιμής που ρυθμίζονται από αυτομετασχηματιστή
Εξοπλισμένα με ενσωματωμένο αυτομετασχηματιστή, ρυθμίζουν την τάση εισόδου αλλάζοντας τον αριθμό των στροφών στο πρωτεύον τύλιγμα, μεταβάλλοντας έτσι την υψηλή τάση εξόδου.
Πλεονεκτήματα: Απλή δομή, εύκολη λειτουργία και χαμηλό κόστος. Κατάλληλο για σενάρια δοκιμών με μικρή έως μεσαία χωρητικότητα και χαμηλά επίπεδα τάσης.
Μετασχηματιστές δοκιμής με ξεχωριστή ρύθμιση
Το σώμα του μετασχηματιστή διαχωρίζεται από τον ρυθμιστή τάσης, ο οποίος συνήθως υιοθετεί έναν ηλεκτρικό ρυθμιστή τάσης ή έναν ρυθμιστή τάσης επαγωγής.
Πλεονεκτήματα: Ακρίβεια ρύθμισης υψηλής τάσης, σταθερή τάση εξόδου και υποστήριξη για τηλεχειριστήριο. Κατάλληλο για δοκιμές ακριβείας με μεγάλη χωρητικότητα και υψηλά επίπεδα τάσης.
III. Ταξινόμηση ανά κυματομορφή/συχνότητα δοκιμής
Μετασχηματιστές δοκιμής συχνότητας ισχύος
Παράγουν ημιτονοειδές εναλλασσόμενο ρεύμα 50Hz/60Hz και χρησιμοποιούνται για δοκιμές αντοχής τάσης συχνότητας ισχύος ηλεκτρικού εξοπλισμού. Είναι ο πιο βασικός τύπος μετασχηματιστών δοκιμής.
Μετασχηματιστές δοκιμής συντονισμού σε σειρά μεταβλητής συχνότητας
Ως εξοπλισμός ανύψωσης συντονισμού, αποτελούνται από έναν μετασχηματιστή δοκιμής, έναν μετασχηματιστή διέγερσης, έναν αντιδραστήρα, έναν διαιρέτη τάσης πυκνωτή και άλλα εξαρτήματα για να σχηματίσουν ένα κύκλωμα συντονισμού.
Πλεονεκτήματα: Συμπαγές μέγεθος, ελαφρύ βάρος και υψηλό ποσοστό αξιοποίησης χωρητικότητας. Κατάλληλο για δοκιμές αντοχής τάσης σε χωρητικά αντικείμενα δοκιμών, όπως μακριά καλώδια, πυκνωτές και γεννήτριες, και μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την απαίτηση χωρητικότητας του εξοπλισμού δοκιμών.
Μετασχηματιστές δοκιμής ώθησης
Ειδικά σχεδιασμένα για να παράγουν τάση κεραυνού ή τάση μεταγωγής, προσομοιώνουν υπερτάσεις σε συστήματα ισχύος.
Χαρακτηριστικά: Υψηλή στιγμιαία μέγιστη τάση εξόδου και μικρή διάρκεια. Πρέπει να χρησιμοποιούνται με γεννήτρια τάσης ώθησης και εφαρμόζονται σε δοκιμές αντοχής σε τάση ώθησης εξοπλισμού όπως μετασχηματιστές και απαγωγείς υπερτάσεων.
- Άλλοι ειδικοί τύποι
Φορητοί Μετασχηματιστές Δοκιμής Υψηλής Τάσης: Κυρίως ξηρού τύπου ή μικρού εμβαπτιζόμενου σε λάδι τύπου, είναι συμπαγείς, ελαφριοί και εύκολοι στη μετακίνηση για επιτόπιες δοκιμές. Κατάλληλοι για επιτόπια ανίχνευση γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και εξοπλισμού διανομής.
Μετασχηματιστές δοκιμής διπλής χρήσης AC-DC: Ικανοί να παράγουν υψηλή τάση AC ή υψηλή τάση DC, η οποία μπορεί να ενεργοποιηθεί μέσω μιας συσκευής ανορθωτή. Μία συσκευή εξυπηρετεί πολλαπλούς σκοπούς, εξοικονομώντας έτσι επενδύσεις σε εξοπλισμό.
Βασική εισαγωγή
Ο ηλεκτρικός εξοπλισμός θα πρέπει να υποβάλλεται σε δοκιμές αντοχής σε τάση AC μετά την έξοδο από το εργοστάσιο, την παράδοση ή τη σημαντική συντήρηση, για να αξιολογηθεί το επίπεδο μόνωσης του εξοπλισμού έναντι υπερτάσης στην πράξη. Συνεπώς, ο εξοπλισμός αντοχής σε τάση AC θα πρέπει να εγκαθίσταται σε εργαστήρια υψηλής τάσης ή σε χώρους δοκιμών τόσο των τμημάτων κατασκευής όσο και των τμημάτων λειτουργίας.
Οι μετασχηματιστές δοκιμής υψηλής τάσης αναφέρονται εν συντομία ως μετασχηματιστές δοκιμής, οι οποίοι είναι γενικά μετασχηματιστές ανύψωσης. Αυτοί οι μετασχηματιστές δοκιμής χρησιμοποιούν την υψηλή τάση συχνότητας ισχύος που επάγεται στη δευτερεύουσα πλευρά τους για τη διεξαγωγή δοκιμών απόδοσης μόνωσης σε διάφορα ηλεκτρικά προϊόντα και μονωτικά υλικά.
Οι μετασχηματιστές δοκιμής είναι απαραίτητος ηλεκτρικός εξοπλισμός για δοκιμές αντοχής τάσης στη συντήρηση και την κατασκευή κινητήρων, μετασχηματιστών και ηλεκτρικών προϊόντων.
Οι κύριες εφαρμογές των μετασχηματιστών δοκιμής περιλαμβάνουν δοκιμές αντοχής τάσης συχνότητας ισχύος ηλεκτρικών προϊόντων, μέτρηση μερικής εκφόρτισης , δοκιμές θερμικής σταθερότητας μονωτικών μέσων κ.λπ. Για ηλεκτρικό εξοπλισμό μέσης και υψηλής συχνότητας, μετασχηματιστές δοκιμής με ειδικές συχνότητες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για δοκιμές αντοχής τάσης και μέτρηση σχετικών ηλεκτρικών παραμέτρων.
Οι μετασχηματιστές δοκιμής έχουν μεγάλη αναλογία τάσης μεταξύ των πρωτευόντων και των δευτερευόντων τυλιγμάτων. Η κύρια τάση κυμαίνεται από 0.4kV, 3kV, 6kV έως 10kV, ενώ η δευτερεύουσα τάση μπορεί να σχεδιαστεί σε 100–2000kV ή υψηλότερη, με χωρητικότητα που κυμαίνεται από 3kVA έως 9000kVA.
Για επιτόπιες δοκιμές εξοπλισμού ισχύος, χρησιμοποιούνται γενικά ελαφροί μετασχηματιστές δοκιμής. Οι μετασχηματιστές δοκιμής ανύψωσης 50kV εφαρμόζονται για δοκιμές τάσης αντοχής εξοπλισμού ισχύος, όπως μετασχηματιστές 6kV και 10kV. Για δοκιμές τάσης αντοχής εξοπλισμού ισχύος υψηλής και υπερυψηλής τάσης με επίπεδα τάσης άνω των 35kV, χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές δοκιμής υπερυψηλής τάσης με τάση μεγαλύτερη από 5 φορές την κύρια ονομαστική τάση του υπό δοκιμή εξοπλισμού, όπως μετασχηματιστές δοκιμής ανύψωσης 500kV, 700kV, 800kV με συγκεκριμένα επίπεδα χωρητικότητας.
Η αρχή λειτουργίας των μετασχηματιστών δοκιμής είναι η ίδια με αυτή των μετασχηματιστών ισχύος. Οι διαφορές είναι ότι οι μετασχηματιστές δοκιμής διαθέτουν υψηλή τάση λειτουργίας, σύντομο χρόνο λειτουργίας και μικρή αύξηση θερμοκρασίας και γενικά δεν είναι εξοπλισμένοι με θερμαντικά σώματα. Επιπλέον, οι μετασχηματιστές δοκιμής έχουν μικρά φορτία, κυρίως χωρητικά φορτία, και η χωρητικότητά τους είναι σχετικά μικρότερη από αυτή των μετασχηματιστών ισχύος.
Χαρακτηριστικά
Υψηλή Τάση: Η κύρια τάση των μετασχηματιστών δοκιμής είναι 220V ή 380V, ενώ η δευτερεύουσα τάση ενός μεμονωμένου μετασχηματιστή δοκιμής συχνά φτάνει από αρκετές χιλιάδες έως δεκάδες χιλιάδες βολτ. Οι μετασχηματιστές δοκιμής με δευτερεύουσα τάση που υπερβαίνει τα 750kV συνήθως υιοθετούν μια δομή καταρράκτη πολλαπλών μονάδων.
Χαμηλό ρεύμα: Το ονομαστικό ρεύμα των μετασχηματιστών δοκιμής είναι στην πραγματικότητα το χωρητικό ρεύμα του αντικειμένου δοκιμής, επομένως είναι γενικά μικρότερο από 1A. Ωστόσο, οι μετασχηματιστές δοκιμής που χρησιμοποιούνται για δοκιμές καλωδίων και μεγάλων κινητήρων, δοκιμές ρύπανσης εξωτερικής μόνωσης, δοκιμές κορώνας γραμμής και άλλα έργα μπορούν να έχουν δευτερεύον ρεύμα αρκετών αμπέρ.
Σύντομος Χρόνος Εργασίας: Λόγω του σύντομου χρόνου αντοχής τάσης των προϊόντων που δοκιμάστηκαν, οι μετασχηματιστές δοκιμής υιοθετούν ένα σύστημα βραχυπρόθεσμης λειτουργίας 0.5 ωρών ή 1 ώρας γενικά, εκτός από εκείνους που χρησιμοποιούνται σε δοκιμές εξωτερικής ρύπανσης μόνωσης, δοκιμές κορώνας γραμμής και δοκιμές καλωδίων.
Μονοφασική και εσωτερική εγκατάσταση: Οι μετασχηματιστές δοκιμής είναι γενικά μονοφασικές και εσωτερικές συσκευές (μερικές έχουν σχεδιαστεί ως εξωτερικές συσκευές). Όλοι υιοθετούν μια αυτοψυσσόμενη δομή εμβαπτιζόμενη σε λάδι με παχιά μονωτικά στρώματα περιέλιξης και η περιέλιξη υψηλής τάσης είναι συνήθως γειωμένη στο ένα άκρο.
Ανομοιόμορφο επίπεδο μόνωσης δευτερεύοντος τυλίγματος: Το κεφαλικό άκρο του δευτερεύοντος τυλίγματος έχει υψηλό δυναμικό, ενώ το ουραίο άκρο είναι απευθείας γειωμένο ή γειωμένο μέσω αμπερόμετρου.
Υψηλές απαιτήσεις σχεδιασμού και κατασκευής: Λόγω της υψηλής τάσης λειτουργίας, η δομή μόνωσης έχει καθοριστικό αντίκτυπο στο συνολικό μέγεθος του μετασχηματιστή δοκιμής. Το σώμα του μετασχηματιστή γενικά απαιτεί ξήρανση υπό κενό και απαιτείται πλήρωση λαδιού κενού για προϊόντα άνω των 100kV.
Ταξινόμηση
Με Δομή: Μετασχηματιστές δοκιμής με σίδηρο και μετασχηματιστές δοκιμής με μονωμένο περίβλημα.
Με συχνότητα ισχύος: Δοκιμάστε μετασχηματιστές με επίπεδα συχνότητας όπως συχνότητα ισχύος, πολλαπλασιασμένη συχνότητα, μέση συχνότητα και υψηλή συχνότητα.
Ανά επίπεδο τάσης: Μετασχηματιστές δοκιμής χαμηλής τάσης, υψηλής τάσης και υπερυψηλής τάσης.
Ανά Αίτηση: Ελαφρύς κινητός τύπος και σταθερός τύπος· μετασχηματιστές δοκιμής για χρήση σε μία μονάδα και για χρήση σε σειρά δύο ή περισσότερων μονάδων.
Οι μετασχηματιστές δοκιμής είναι γενικά μονοφασικές, εσωτερικές συσκευές με αυτοψυσσόμενη δομή εμβαπτιζόμενη σε λάδι. Λόγω της υψηλής τάσης λειτουργίας τους, τα μονωτικά στρώματα των περιελίξεών τους είναι σχετικά παχιά και το ένα άκρο του τυλίγματος υψηλής τάσης είναι γειωμένο.
Οι συγκεκριμένοι δομικοί τύποι μετασχηματιστών δοκιμής περιλαμβάνουν γενικά τρεις τύπους: τύπο μονού δακτυλίου, τύπο διπλού δακτυλίου και τύπο μονωτικού κυλίνδρου.
Τεχνικές απαιτήσεις
Κυματομορφή Τάσης Εξόδου: Η κυματομορφή τάσης εξόδου των μετασχηματιστών δοκιμής πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά σε ένα ημιτονοειδές κύμα. Για να μειωθεί η παραμόρφωση της κυματομορφής τάσης που προκαλείται από την αρμονική τάση που παράγεται όταν οι αρμονικές συνιστώσες του ρεύματος χωρίς φορτίο διέρχονται από την αντίσταση του ρυθμιστή τάσης και του μετασχηματιστή, η πυκνότητα μαγνητικής ροής πρέπει να επιλέγεται στο γραμμικό τμήμα της καμπύλης μαγνήτισης του πυρήνα σιδήρου. Εν τω μεταξύ, θα πρέπει να υιοθετηθεί εξοπλισμός ρύθμισης τάσης με μικρή παραμόρφωση κυματομορφής και μπορούν να προστεθούν συσκευές φίλτρου εάν είναι απαραίτητο.
Τάση σύνθετης αντίστασης: Το δευτερεύον ρεύμα των μετασχηματιστών δοκιμής είναι γενικά χωρητικό ρεύμα. Όταν το δευτερεύον ρεύμα ρέει μέσω της σύνθετης αντίστασης του ρυθμιστή τάσης και του μετασχηματιστή δοκιμής, η τάση εξόδου θα υπερβαίνει την τιμή που καθορίζεται από τον λόγο τάσης. Επομένως, η τάση σύνθετης αντίστασης των μετασχηματιστών δοκιμής δεν πρέπει να είναι πολύ υψηλή, διαφορετικά μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια των αποτελεσμάτων των δοκιμών και να μειώσει την ικανότητα βραχυκυκλώματος του εξοπλισμού δοκιμής. Ωστόσο, εάν η τάση σύνθετης αντίστασης είναι πολύ χαμηλή, το ρεύμα βραχυκυκλώματος μπορεί να αυξηθεί όταν το αντικείμενο δοκιμής υποστεί βλάβη ή υπερχειλίσει. Η τάση σύνθετης αντίστασης ενός μεμονωμένου μετασχηματιστή δοκιμής είναι γενικά 4.5~10% και μπορεί να φτάσει το 30~40% όταν συνδέονται πολλαπλές μονάδες.
Εάν χρειάζεται να ελέγξετε τον εξοπλισμό δοκιμών υψηλής τάσης και τους μετασχηματιστές δοκιμών υψηλής τάσης, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας. Οι μηχανικοί πωλήσεών μας είναι εξοικειωμένοι με τις εργαστηριακές και εσωτερικές δοκιμές, τις δοκιμές χαμηλής έως μέσης τάσης σε υγρά/καθαρά περιβάλλοντα, τις δοκιμές αντοχής τάσης συχνότητας ισχύος σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας, υποσταθμούς και εργοστάσια ηλεκτρολογικού εξοπλισμού υψηλής τάσης, τις δοκιμές αντοχής τάσης εξοπλισμού εξαιρετικά υψηλής τάσης, όπως μετασχηματιστές και διακόπτες κυκλώματος, τις δοκιμές ακριβείας για εφαρμογές μεγάλης χωρητικότητας και υψηλής τάσης, τις δοκιμές αντοχής τάσης κρουστικών παλμών για εξοπλισμό, όπως μετασχηματιστές και απαγωγείς υπερτάσεων, και την επιτόπια ανίχνευση γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας και εξοπλισμού διανομής.
