Otpornost kratkog spoja: što se događa unutar transformatora tijekom kvara od 2 sekunde

Kratki spoj na niskonaponskom razvodniku je najnasilniji događaj koji će distribucijski transformator ikada doživjeti. U dijelu sekunde prije nego što zaštita ukloni kvar, namotaji nose struje od 20 do 25 puta svoje nominalne vrijednosti i razdvajaju se silama od nekoliko tona. IEC 60076-5 zahtijeva da transformator preživi ovo – i definira kako se ta sposobnost dokazuje.

Struja

Simetrična struja kratkog spoja određena je vlastitom impedancijom transformatora (za beskonačno jak mrežni sustav): I_sc = I_n / u_k. Za u_k = 4 % to je 25 × I_n; za 6 % to je 16.7 × I_n. Prvi vrhunac, s punim DC pomakom, doseže otprilike 2.5 puta simetričnu RMS vrijednost – za jedinicu od 630 kVA / 0.42 kV to je vrhunac od otprilike 55 kA na LV strani.

Dva tipa naprezanja

	Toplinska otpornost	Dinamička otpornost
Uzrok	I²R grijanje vodiča	Elektromagnetske sile između namotaja
Trajanje u standardu	2 s (Kategorija I–II, ≤ 2 500 kVA)	Prvi vrhunac, zatim opadanje
Granica	Temperatura namotaja ≤ 250 °C (Cu) / 200 °C (Al) nakon 2 s	Bez trajne deformacije; promjena reaktance < 2 % (ulje) nakon testa
Verifikacija	Proračun prema IEC 60076-5	Proračun ili test u laboratoriju velike snage

Gdje idu sile

Propušni tok između koncentričnih HV i LV namotaja proizvodi radijalnu silu koja pokušava rasprsnuti vanjski namotaj prema van i zdrobiti unutarnji namotaj prema unutra, te aksijalnu silu koja komprimira namotaje prema njihovom središtu. Aksijalne sile su opasne: svaka asimetrija između namotaja – namotaj na jednom kraju, neujednačeno skupljanje izolacije – proizvodi neto silu koja može pomaknuti cijelu zavojnicu. Proizvođači to kontroliraju preciznom geometrijom namotaja, aksijalnim stezanjem pod definiranim pritiskom i sušenjem pod vakuumom prije impregnacije.

Kako se dokazuje otpornost

1. Proračun: IEC 60076-5 dopušta demonstraciju proračunom, pod uvjetom da je metoda proizvođača validirana testovima na usporedivim dizajnima.
2. Tip test u neovisnom laboratoriju: transformator se podvrgava nizu kratkih spojeva (tri po fazi, svaki 0.5 s) pri punoj asimetričnoj struji; nakon toga reaktanca ne smije biti promijenjena za više od dopuštene vrijednosti i rutinski testovi se ponavljaju. Laboratoriji poput KEMA, CESI ili LTC provode ove testove.

Budući da test ne uništava ništa, ali dokazuje sve, obično se provodi na jednoj reprezentativnoj jedinici obitelji dizajna. Pitajte dobavljača kojoj obitelji pripada vaša nominalna vrijednost i postoji li testni certifikat za nju.

Značajke dizajna koje su važne

• Folijski LV namotaji (uobičajeni u PNACHO-D i u uljnim jedinicama do ~1 000 kVA): aksijalna sila ravnomjerno se raspoređuje duž cijelog folija – inherentno robusno.
• Kruto aksijalno stezanje s prešanom izolacijom i opružnim elementima.
• Simetrično postavljanje namotaja za uzimanje.
• Okružne, samostalne zavojnice umjesto pravokutnih.

PNACHO transformatori su dizajnirani za IEC 60076-5 kratkog spoja Kategorija I (≤ 2 500 kVA) s toplinskom otpornošću od 2 sekunde; vrijednosti impedancije na PNACHO-O i PNACHO-D stranicama proizvoda omogućuju vam izračunavanje struje kvara za vaš dizajn razvodnog uređaja.