Hoogspanningstesttransformatoren zijn speciaal ontworpen apparaten voor het genereren van hoogspanning met netfrequentie. Ze worden kortweg testtransformatoren genoemd. Deze transformatoren worden geclassificeerd als opwaartse transformatoren en hun belangrijkste functies omvatten het testen van de isolatieprestaties van elektrische producten, het testen van de spanningsbestendigheid bij netfrequentie en het meten van partiële ontladingen. Ze kenmerken zich door een korte bedrijfstijd.
Het werkspanningsbereik van deze transformatoren ligt tussen 0.4 kV en 10 kV aan de primaire zijde, en kan oplopen tot 100 tot 2000 kV of hoger aan de secundaire zijde, met een vermogen van 3 kVA tot 9000 kVA. De transformatoren zijn uitgevoerd in een oliegekoelde, zelfgekoelde of met SF₆-gas geïsoleerde constructie.
De hoogspanningswikkeling is uitgevoerd in een meerlaagse torenspoelconstructie, meestal met één geaard uiteinde, terwijl de laagspanningswikkeling extern is gemonteerd. Modellen met een vermogen van meer dan 10 kVA zijn uitgerust met beweegbare ijzeren wielen, wat resulteert in een compact formaat en een laag gewicht. De impedantie van een enkele unit varieert van 4.5% tot 10% en kan oplopen tot 30% tot 40% bij gebruik van meerdere units in cascade. De uitgangsspanningsgolfvorm is nagenoeg sinusvormig. De wikkelingsisolatiematerialen bestaan uit geëmailleerd polyesterdraad en hoogspanningsbestendige composietmaterialen. De transformatorbehuizing ondergaat een vacuümdroogbehandeling en vacuümolievulling is vereist voor producten met een spanningswaarde boven 100 kV.
- Classificatie op structuurtype
- Oliegekoelde hoogspanningstesttransformatoren
Bij het meest voorkomende type is de transformatorbehuizing ondergedompeld in isolerende olie, die zowel als isolatiemiddel als warmteafvoermiddel dient.
Voordelen: Uitstekende isolatieprestaties, grote capaciteit, hoge spanningsbestendigheid. Geschikt voor spanningsbestendigheidstesten bij netfrequentie en wordt veel gebruikt in energiecentrales, onderstations en door fabrikanten van hoogspanningsapparatuur.
Nadelen: Groot volume, hoog gewicht, relatief onhandig voor transport en installatie.
- Droge hoogspanningstesttransformatoren
Doordat ze door middel van gieten of wikkelen zijn omhuld met vaste isolatiematerialen zoals epoxyhars, bevatten ze geen isolatieolie.
Voordelen: Compact formaat, lichtgewicht, milieuvriendelijk, gemakkelijk te onderhouden, hoge weerstand tegen vocht en vervuiling. Geschikt voor laboratoriumtests, binnentests of vochtige omgevingen.
Nadelen: Beperkte capaciteit en spanningswaarde in vergelijking met oliegekoelde varianten; iets hogere kosten dan oliegekoelde producten met dezelfde specificaties.
- Gasgeïsoleerde hoogspanningstesttransformatoren
Isolerende gassen zoals zwavelhexafluoride (SF₆) of stikstof worden gebruikt als isolatie- en koelmedium, afgesloten in een metalen behuizing.
Voordelen: Hoge isolatiewaarde, goede warmteafvoer, compacte structuur, geen risico op olielekkage. Geschikt voor speciale omgevingen zoals hooggelegen gebieden en explosiegevaarlijke locaties.
Nadelen: Hoge eisen aan de gasdichtheid; regelmatige controle van de gasdruk is nodig tijdens bedrijf, wat leidt tot relatief hoge onderhoudskosten.
- Cascade-type hoogspanningstesttransformatoren
Door de opbouw van meerdere in serie geschakelde testtransformatoren wordt een ultrahoge uitgangsspanning bereikt door middel van stapsgewijze spanningsverhoging.
Voordelen: Kan een extreem hoge uitgangsspanning genereren, variërend van honderdduizenden tot miljoenen volts, en voldoet daarmee aan de testvereisten van ultrahoogspanningsapparatuur.
Nadelen: Complexe structuur, grote moeilijkheden bij het regelen en controleren van de spanning, en strenge eisen aan isolatie en spanningsvereffening.
| Olie-ondergedompelde hoogspanning Testtransformator | Droge hoogspanningstesttransformator | Gasgeïsoleerde hoogspanningstesttransformator | Cascade-type hoogspanningstesttransformator |
 |
 |
 |
 |
- Classificatie op basis van de spanningsregelingsmodus
Testtransformatoren met autotransformatorregeling
Ze zijn voorzien van een ingebouwde autotransformator, waarmee de ingangsspanning wordt aangepast door het aantal windingen in de primaire wikkeling te veranderen, waardoor de hoogspanning aan de uitgang varieert.
Voordelen: Eenvoudige structuur, gemakkelijke bediening en lage kosten. Geschikt voor testscenario's met een kleine tot middelgrote capaciteit en lage spanningsniveaus.
Afzonderlijk gereguleerde testtransformatoren
De transformatorbehuizing is gescheiden van de spanningsregelaar, die doorgaans gebruikmaakt van een elektrische spanningsregelaar of een inductieve spanningsregelaar.
Voordelen: Zeer nauwkeurige spanningsregeling, stabiele uitgangsspanning en ondersteuning voor afstandsbediening. Geschikt voor precisietests met grote capaciteit en hoge spanningsniveaus.
III. Classificatie op basis van testgolfvorm/frequentie
Testtransformatoren voor netfrequentie
Ze leveren een sinusvormige wisselstroom van 50 Hz/60 Hz en worden gebruikt voor spanningsbestendigheidstests van elektrische apparatuur bij netfrequentie. Het zijn de meest basale testtransformatoren.
Variabele-frequentie serie resonantie testtransformatoren
Resonantie-opwaartse apparatuur bestaat uit een testtransformator, een excitatietransformator, een reactor, een condensatorspanningsdeler en andere componenten die samen een resonantiekring vormen.
Voordelen: Compact formaat, laag gewicht en hoge capaciteitsbenutting. Geschikt voor het doorslagspanningstests van capacitieve testobjecten zoals lange kabels, condensatoren en generatoren, en kan de capaciteitsbehoefte van testapparatuur effectief verminderen.
Impulstesttransformatoren
Ze zijn speciaal ontworpen om bliksemimpulsspanning of schakelimpulsspanning te genereren en simuleren daarmee overspanningspieken in energiesystemen.
Kenmerken: Hoge momentane uitgangsspanningspiek en korte duur. Ze moeten worden gebruikt met een impulsspanningsgenerator en worden toegepast bij impulsbestendigheidstests van apparatuur zoals transformatoren en overspanningsbeveiligers.
- Andere speciale typen
Draagbare hoogspanningstesttransformatoren: Deze zijn meestal droog of in olie ondergedompeld en zijn compact, lichtgewicht en gemakkelijk te verplaatsen voor testen op locatie. Ze zijn geschikt voor inspectie ter plaatse van hoogspanningsleidingen en distributieapparatuur.
AC/DC-testtransformatoren met dubbele functie: kunnen wisselspanning (AC) of gelijkspanning (DC) leveren, die via een gelijkrichter kan worden omgeschakeld. Eén apparaat vervult meerdere functies, wat de investeringskosten verlaagt.
Basis introductie
Elektrische apparatuur moet na het verlaten van de fabriek, de overdracht of na groot onderhoud een wisselspanningstest ondergaan om het isolatieniveau van de apparatuur tegen overspanning in de praktijk te beoordelen. Daarom moet wisselspanningstestapparatuur worden geïnstalleerd in hoogspanningslaboratoria of testlocaties van zowel de productie- als de operationele afdelingen.
Hoogspanningstesttransformatoren worden kortweg testtransformatoren genoemd en zijn over het algemeen opwaartse transformatoren. Deze testtransformatoren gebruiken de hoogspanning met netfrequentie die aan de secundaire zijde wordt opgewekt om isolatieprestatietests uit te voeren op diverse elektrische producten en isolatiematerialen.
Testtransformatoren zijn onmisbare elektrische apparatuur voor het uitvoeren van spanningsproeven bij het onderhoud en de fabricage van motoren, transformatoren en elektrische producten.
De belangrijkste toepassingen van testtransformatoren zijn onder andere het testen van de doorslagspanning van elektrische producten bij netfrequentie, het meten van partiële ontladingen , het testen van de thermische stabiliteit van isolatiematerialen, enzovoort. Voor elektrische apparatuur met middelhoge en hoge frequenties kunnen testtransformatoren met speciale frequenties ook worden gebruikt voor het testen van de doorslagspanning en het meten van relevante elektrische parameters.
Testtransformatoren hebben een grote spanningsverhouding tussen de primaire en secundaire wikkelingen. De primaire spanning varieert van 0.4 kV, 3 kV, 6 kV tot 10 kV, terwijl de secundaire spanning kan worden ontworpen op 100–2000 kV of hoger, met een capaciteit van 3 kVA tot 9000 kVA.
Voor tests van elektrische apparatuur op locatie worden doorgaans lichtgewicht testtransformatoren gebruikt; 50 kV step-up testtransformatoren worden ingezet voor spanningsbestendigheidstests van elektrische apparatuur zoals 6 kV en 10 kV transformatoren; voor spanningsbestendigheidstests van hoogspannings- en ultrahoogspanningsapparatuur met spanningsniveaus boven 35 kV worden ultrahoogspanningstesttransformatoren gebruikt met een spanning die meer dan vijf keer zo hoog is als de nominale primaire spanning van de te testen apparatuur, zoals 500 kV, 700 kV en 800 kV step-up testtransformatoren met specifieke capaciteitsniveaus.
Het werkingsprincipe van testtransformatoren is hetzelfde als dat van vermogenstransformatoren. De verschillen zijn dat testtransformatoren een hoge werkspanning, een korte levensduur en een geringe temperatuurstijging hebben en over het algemeen niet zijn uitgerust met koelradiatoren. Bovendien hebben testtransformatoren kleinere belastingen, meestal capacitieve belastingen, en is hun capaciteit relatief kleiner dan die van vermogenstransformatoren.
Kenmerken
Hoogspanning: De primaire spanning van testtransformatoren bedraagt 220V of 380V, terwijl de secundaire spanning van een enkele testtransformator vaak enkele duizenden tot tienduizenden volts bereikt. Testtransformatoren met een secundaire spanning van meer dan 750 kV maken doorgaans gebruik van een cascadeconstructie met meerdere transformatoren.
Lage stroomsterkte: De nominale stroomsterkte van testtransformatoren is in feite de capacitieve stroom van het testobject, en is daarom over het algemeen minder dan 1A. Testtransformatoren die worden gebruikt voor kabel- en grote motortests, tests op externe isolatievervuiling, coronatests op leidingen en andere projecten, kunnen echter een secundaire stroom van enkele ampères hebben.
Korte werktijd: Vanwege de korte spanningsbestendigheid van de geteste producten, hanteren testtransformatoren over het algemeen een korte werktijd van 0.5 uur of 1 uur, met uitzondering van transformatoren die worden gebruikt voor tests op externe isolatievervuiling, coronatests op leidingen en kabeltests.
Eenfasige en binneninstallatie: Testtransformatoren zijn over het algemeen eenfasige apparaten voor binnengebruik (sommige zijn ontworpen voor buitengebruik). Ze hebben allemaal een oliegekoelde, zelfkoelende constructie met dikke wikkelingsisolatielagen, en de hoogspanningswikkeling is meestal aan één uiteinde geaard.
Ongelijkmatige isolatie van de secundaire wikkeling: Het begin van de secundaire wikkeling heeft een hoge potentiaal, terwijl het eind direct is geaard of via een ampèremeter is geaard.
Hoge eisen aan ontwerp en fabricage: vanwege de hoge werkspanning heeft de isolatiestructuur een doorslaggevende invloed op de totale afmetingen van de testtransformator. De transformatorbehuizing moet doorgaans vacuümgedroogd worden en voor producten boven de 100 kV is vacuümolievulling vereist.
Classificatie
Qua constructie: ijzeren testtransformatoren en testtransformatoren met een geïsoleerde behuizing.
Op basis van netfrequentie: Test transformatoren met frequentieniveaus zoals netfrequentie, frequentievermenigvuldiging, middenfrequentie en hoogfrequentie.
Op basis van spanningsniveau: testtransformatoren voor laagspanning, hoogspanning en ultrahoge spanning.
Via aanvraagformulier: Lichtgewicht mobiele en vaste transformatoren; testtransformatoren voor gebruik als enkele eenheid en transformatoren voor cascadeschakeling van twee of meer eenheden.
Testtransformatoren zijn over het algemeen eenfasige apparaten voor binnengebruik met een zelfkoelende, in olie ondergedompelde constructie. Vanwege hun hoge werkspanning zijn de isolatielagen van de wikkelingen relatief dik en is één uiteinde van de hoogspanningswikkeling geaard.
De specifieke constructietypes van testtransformatoren omvatten over het algemeen drie typen: enkelvoudige doorvoertules, dubbele doorvoertules en isolerende cilindertransformatoren.
Technische vereisten
Uitgangsspanningsgolfvorm: De uitgangsspanningsgolfvorm van testtransformatoren moet zo dicht mogelijk bij een sinusgolf liggen. Om vervorming van de spanningsgolfvorm te verminderen die wordt veroorzaakt door harmonische spanning die ontstaat wanneer de harmonische componenten van de nullaststroom door de impedantie van de spanningsregelaar en transformator gaan, moet de magnetische fluxdichtheid worden gekozen in het lineaire gedeelte van de magnetisatiecurve van de ijzerkern. Tegelijkertijd moet spanningsregelingsapparatuur met een geringe golfvormvervorming worden gebruikt en kunnen filters indien nodig worden toegevoegd.
Impedantiespanning: De secundaire stroom van testtransformatoren is over het algemeen een capacitieve stroom. Wanneer de secundaire stroom door de impedantie van de spanningsregelaar en de testtransformator vloeit, zal de uitgangsspanning de waarde overschrijden die wordt bepaald door de spanningsverhouding. Daarom mag de impedantiespanning van testtransformatoren niet te hoog zijn, anders kan dit de nauwkeurigheid van de testresultaten beïnvloeden en de kortsluitvastheid van de testapparatuur verminderen. Als de impedantiespanning echter te laag is, kan de kortsluitstroom toenemen wanneer het testobject doorslaat of overslaat. De impedantiespanning van een enkele testtransformator bedraagt doorgaans 4.5~10% en kan oplopen tot 30~40% wanneer meerdere transformatoren in serie zijn geschakeld.
Als u hoogspanningstestapparatuur en hoogspanningstransformatoren wilt laten controleren, neem dan gerust contact met ons op. Onze verkoopingenieurs zijn bekend met laboratorium- en binnentesten, laag- tot middenspanningstesten in vochtige/schone omgevingen, spanningsbestendigheidstesten bij netfrequentie in energiecentrales, onderstations en fabrieken voor hoogspanningsapparatuur, spanningsbestendigheidstesten van ultrahoogspanningsapparatuur zoals transformatoren en stroomonderbrekers, precisietesten voor toepassingen met grote capaciteit en hoge spanning, impulsbestendigheidstesten van apparatuur zoals transformatoren en overspanningsbeveiligers, en inspectie ter plaatse van hoogspanningsleidingen en distributieapparatuur.
