Otpornost na kratki spoj: šta se dešava unutar transformatora tokom kvara od 2 sekunde

Kratki spoj na niskonaponskoj razvodnoj šini je najnasilniji događaj koji će distribucioni transformator ikada doživeti. U delu sekunde pre nego što zaštita ukloni kvar, namotaji nose struje od 20 do 25 puta veće od svoje nominalne vrednosti i razdvajaju se pod silama od nekoliko tona. IEC 60076-5 zahteva da transformator preživi ovo – i definiše kako se ta sposobnost demonstrira.

Struja

Simetrična struja kratkog spoja postavljena je sopstvenom impedancijom transformatora (za beskonačno jak mrežni sistem): 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, sa punim DC pomakom, dostiže oko 2.5 puta simetričnu RMS vrednost – za jedinicu od 630 kVA / 0.42 kV to je vrhunac od otprilike 55 kA na LV strani.

Dve vrste naprezanja

	Termička otpornost	Dinamička otpornost
Uzrok	I²R zagrevanje provodnika	Elektromagnetne 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	Nema trajne deformacije; promena reaktance < 2 % (ulje) nakon testa
Provera	Proračun prema IEC 60076-5	Proračun ili test u laboratoriji velike snage

Kuda idu sile

Propušteni fluks između koncentričnih HV i LV namotaja proizvodi radijalnu silu koja pokušava da izbaci spoljašnji namotaj napolje i da zdrobi unutrašnji namotaj unutra, i aksijalnu silu koja kompresuje namotaje prema njihovom centru. Aksijalne sile su opasne: svaka asimetrija između namotaja – namotaj na jednom kraju, neujednačeno skupljanje izolacije – proizvodi neto silu koja može pomeriti celu zavojnicu. Proizvođači kontrolišu ovo preciznom geometrijom namotaja, aksijalnim stezanjem pod definisanim pritiskom i sušenjem pod vakuumom pre impregnacije.

Kako se dokazuje otpornost

1. Proračun: IEC 60076-5 omogućava demonstraciju proračunom, pod uslovom da je metoda proizvođača validirana testovima na sličnim dizajnima.
2. Tip test u nezavisnom laboratoriju: transformator se podvrgava seriji kratkih spojeva (tri po fazi, svaki 0.5 s) pri punoj asimetričnoj struji; nakon toga reaktanca ne sme da se promeni više od dozvoljene vrednosti i rutinski testovi se ponavljaju. Laboratorije kao što su KEMA, CESI ili LTC sprovode ove testove.

Pošto test ne uništava ništa, već dokazuje sve, obično se sprovodi na jednoj reprezentativnoj jedinici porodice dizajna. Pitajte dobavljača kojoj porodici pripada vaša nominalna vrednost i da li postoji sertifikat o testiranju za to.

Karakteristike dizajna koje su važne

• Folijski LV namotaji (uobičajeni u PNACHO-D i u uljnim jedinicama do ~1 000 kVA): aksijalna sila se ravnomerno raspoređuje duž cele folije – inherentno robusno.
• Kruto aksijalno stezanje sa prešanom izolacijom i opružnim elementima.
• Simetrično postavljanje namotaja sa tapom.
• Okružne, samonosive zavojnice umesto pravougaonih.

PNACHO transformatori su dizajnirani prema IEC 60076-5 kratkospajnoj Kategoriji I (≤ 2 500 kVA) sa 2-sekundnom termičkom otpornošću; vrednosti impedancije na PNACHO-O i PNACHO-D stranicama proizvoda omogućavaju vam da izračunate struju kvara za vaš dizajn prekidača.