Rövidzárlati ellenállás: mi történik egy transzformátorban egy 2 másodperces hiba során

Az alacsony feszültségű buszra gyakorolt rövidzárlat a leghevesebb esemény, amit egy elosztó transzformátor valaha is tapasztalni fog. Az a másodperc töredéke, mielőtt a védelem megszünteti a hibát, a tekercsek 20-25-szörös névleges áramot hordanak, és több tonnás erők taszítják őket szét. Az IEC 60076-5 megköveteli, hogy a transzformátor túlélje ezt – és meghatározza, hogyan bizonyítják ezt a képességet.

A áram

A szimmetrikus rövidzárlati áramot a transzformátor saját impedanciája határozza meg (végtelenül erős hálózat esetén): I_sc = I_n / u_k. U_k = 4 % esetén ez 25 × I_n; 6 % esetén 16,7 × I_n. Az első csúcs, teljes DC eltolással, körülbelül 2,5-szörös szimmetrikus RMS értéket ér el – egy 630 kVA / 0,42 kV egység esetén ez körülbelül 55 kA csúcsot jelent az alacsony feszültségű oldalon.

Kétféle stressz

	Hőellenállás	Dinamika ellenállás
Ok	I²R fűtés a vezetőkben	Elektromágneses erők a tekercsek között
Időtartam a szabványban	2 s (I–II. kategória, ≤ 2 500 kVA)	Első csúcs, majd csökkenés
Határérték	Tekercs hőmérséklete ≤ 250 °C (Cu) / 200 °C (Al) 2 s után	Nincs tartós deformáció; reaktancia változás < 2 % (olaj) a teszt után
Ellenőrzés	Számítás az IEC 60076-5 szerint	Számítás vagy teszt egy nagy teljesítményű laboratóriumban

Hová mennek az erők

A koncentrikus HV és LV tekercsek közötti szivárgási fluxus radiális erőt termel, amely megpróbálja kifeszíteni a külső tekercset kifelé és összenyomni a belső tekercset befelé, valamint egy axiális erőt, amely a tekercseket a középpontjuk felé tömöríti. Az axiális erők a veszélyesek: bármilyen aszimmetria a tekercsek között – egy tap tekercs az egyik végén, egyenetlen zsugorodás az szigetelésen – nettó erőt termelhet, amely elmozdíthatja az egész tekercset. A gyártók ezt pontos tekercsgeometriával, axiális szorítással meghatározott nyomás alatt, és vákuumban történő szárítással a telítettség előtt szabályozzák.

Hogyan bizonyítják az ellenállást

1. Számítás: Az IEC 60076-5 lehetővé teszi a számítással való bizonyítást, feltéve, hogy a gyártó módszere érvényesítve lett összehasonlítható tervezéseken végzett tesztekkel.
2. Típusvizsgálat egy független laboratóriumban: a transzformátort egy sor rövidzárlatnak vetik alá (három fázisonként, mindegyik 0,5 s) teljes aszimmetrikus áram mellett; ezt követően a reaktanciának nem szabad a megengedett értéknél többet változnia, és a rutinteszteket meg kell ismételni. Olyan laboratóriumok, mint a KEMA, CESI vagy LTC végzik ezeket a teszteket.

Mivel egy teszt semmit sem pusztít el, de mindent bizonyít, általában egy tervezési család egy képviselő egységén végzik el. Kérdezze meg a beszállítót, hogy melyik családhoz tartozik a névleges értéke, és létezik-e teszt tanúsítvány erre.

A fontos tervezési jellemzők

• Fólia LV tekercsek (gyakori a PNACHO-D és az olajos egységek esetében ~1 000 kVA-ig): az axiális erő egyenletesen oszlik el az egész fólián – belsőleg robusztus.
• Rugalmas axiális szorítás préselt szigeteléssel és rugóelemekkel.
• A tap tekercs szimmetrikus elhelyezése.
• Kerek, önállóan támogató tekercsek, nem téglalap alakúak.

A PNACHO transzformátorokat az IEC 60076-5 rövidzárlati I. kategóriájára (≤ 2 500 kVA) tervezték, 2 másodperces hőellenállással; az PNACHO-O és PNACHO-D termékoldalakon található impedancia értékek lehetővé teszik a hibaáram kiszámítását a kapcsolószekrény tervezéséhez.