Kratkociklotna odpornost: kaj se zgodi znotraj transformatorja med 2-sekundno napako

Kratkociklotna napaka na nizkonapetostnem zbiralniku je najbolj nasilni dogodek, s katerim se bo distribucijski transformator kdaj srečal. V delčku sekunde, preden zaščita odpravi napako, navitja prenašajo tokove 20 do 25-krat večje od svoje nominalne vrednosti in jih potiskajo narazen sile več ton. IEC 60076-5 zahteva, da transformator to preživi – in določa, kako se ta sposobnost dokaže.

Tok

Simetrični kratkociklotni tok določa lastna impedanca transformatorja (za neskončno močno omrežje): I_sc = I_n / u_k. Pri u_k = 4 % je to 25 × I_n; pri 6 % je to 16.7 × I_n. Prvi vrh, s polnim DC odmikom, doseže približno 2.5-kratno simetrično RMS vrednost – za enoto 630 kVA / 0.42 kV je to vrh približno 55 kA na LV strani.

Dve vrsti napetosti

	Toplotna odpornost	Dinamična odpornost
Vzrok	I²R segrevanje vodnikov	Elektromagnetne sile med navitji
Trajanje v standardu	2 s (Kategorija I–II, ≤ 2 500 kVA)	Prvi vrh, nato upadanje
Meja	Temperatura navitij ≤ 250 °C (Cu) / 200 °C (Al) po 2 s	Brez trajne deformacije; sprememba reaktance < 2 % (olje) po testu
Preverjanje	Izračun po IEC 60076-5	Izračun ali test v laboratoriju z visoko močjo

Kam gredo sile

Puščajoči tok med koncentričnimi HV in LV navitji proizvaja radialno silo, ki poskuša raztrgati zunanjo navitje navzven in zdrobiti notranje navitje navznoter, ter aksialno silo, ki stiska navitja proti njihovemu središču. Aksialne sile so nevarne: kakršna koli asimetrija med navitji – navitje na eni strani, neenakomerno krčenje izolacije – proizvaja neto silo, ki lahko premakne celo tuljavo. Proizvajalci to nadzorujejo s precizno geometrijo navitij, aksialnim stiskanjem pod določenim pritiskom in sušenjem pod vakuumom pred impregniranje.

Kako se dokaže odpornost

1. Izračun: IEC 60076-5 dovoljuje dokazovanje z izračunom, pod pogojem, da je bila metoda proizvajalca potrjena s testi na primerljivih zasnovah.
2. Tipni test v neodvisnem laboratoriju: transformator je izpostavljen seriji kratkociklot (tri na fazo, vsak 0.5 s) pri polnem asimetričnem toku; po tem ne sme biti reaktanca spremenjena za več kot dovoljeno vrednost in rutinski testi se ponovijo. Laboratoriji, kot so KEMA, CESI ali LTC, izvajajo te teste.

Ker test ne uniči ničesar, ampak dokaže vse, se običajno izvede na eni reprezentativni enoti družine zasnove. Vprašajte dobavitelja, kateri družini pripada vaša nazivna vrednost in ali obstaja testno potrdilo za to.

Oblikovne značilnosti, ki so pomembne

• Folijski LV navitji (pogosta v PNACHO-D in v oljnih enotah do ~1 000 kVA): aksialna sila je enakomerno porazdeljena po celotni foliji – inherentno robustna.
• Rigidno aksialno stiskanje s stisnjeno izolacijo in pomičnimi elementi.
• Simetrična postavitev tap navitja.
• Krožne, samostojne tuljave namesto pravokotnih.

Transformatorji PNACHO so zasnovani za IEC 60076-5 kratkociklotno Kategorijo I (≤ 2 500 kVA) z 2-sekundno toplotno odpornostjo; vrednosti impedanc na PNACHO-O in PNACHO-D straneh izdelkov vam omogočajo izračun kratkociklotnega toka za vašo zasnovo stikal.