Wichtige Erkenntnisse:
●Impulstest eines Transformators Definition: Ein Impulstest eines Transformators prüft seine Fähigkeit, Hochspannungsimpulse zu widerstehen, um sicherzustellen, dass seine Isolierung plötzliche Spannungsspitzen bewältigen kann.
●Blitzimpulstest: Dieser Test verwendet natürliche, blitzähnliche Spannungen, um die Transformatorisolierung zu bewerten und Schwachstellen zu identifizieren, die zu Ausfällen führen könnten.
●Schaltimpulstest: Dieser Test simuliert Spannungsspitzen aus Schaltvorgängen im Netz, die ebenfalls die Transformatorisolierung belasten können.
●Impulsgenerator: Ein Impulsgenerator, basierend auf der Marx-Schaltung, erzeugt Hochspannungsimpulse, indem Kondensatoren parallel geladen und in Reihe entladen werden.
●Testleistung: Das Testverfahren umfasst das Anwenden standardmäßiger Blitzimpulse und das Aufzeichnen von Spannungs- und Stromverläufen, um Isolationsfehler zu identifizieren.
Blitze sind ein häufiges Phänomen in der Übertragung aufgrund ihrer großen Höhe. Dieser Blitzschlag auf den Leitungsdraht verursacht Impulsspannung. Die Endgeräte der Übertragungsleitung wie Leistungstransformatoren erfahren dann diese Blitzimpulsspannungen. Wiederum treten bei allen Arten von Online-Schaltvorgängen im System Schaltimpulse im Netz auf. Die Größe der Schaltimpulse kann etwa das 3,5-fache der Systemspannung betragen.
Isolierung ist für Transformatoren entscheidend, da jede Schwäche zu einem Ausfall führen kann. Um ihre Wirksamkeit zu überprüfen, durchlaufen Transformatoren dielektrische Tests. Allerdings reicht der Netzfrequenz-Beständigkeitstest nicht aus, um die dielektrische Festigkeit zu zeigen. Deshalb werden Impulstests, einschließlich Blitz- und Schaltimpulstests, durchgeführt.


Blitzimpuls
Der Blitzimpuls ist ein rein natürliches Phänomen. Daher ist es sehr schwierig, die tatsächliche Wellenform einer Blitzstörung vorherzusagen. Aus den gesammelten Daten über natürliche Blitze kann geschlossen werden, dass die Systemstörung aufgrund eines natürlichen Blitzschlags durch drei grundlegende Wellenformen dargestellt werden kann.
●Vollwelle
●Abgehackte Welle und
●Wellenfront
Obwohl die tatsächliche Blitzstoßstörung möglicherweise nicht genau diese drei Formen aufweist, kann man durch die Definition dieser Wellen eine minimale Stoßdielektrizitätsfestigkeit eines Transformators festlegen.
Wenn sich eine Blitzstörung entlang der Übertragungsleitung bewegt, bevor sie den Transformator erreicht , kann ihre Wellenform zu einer Vollwelle werden. Wenn an einem Isolator ein Überschlag auftritt nach dem Wellenscheitelpunkt, kann es zu einer gekappten Welle werden.
Wenn der Blitzeinschlag direkt die Transformatoranschlüsse trifft, steigt die Stoßspannung rasch an, bis sie durch einen Überschlag abgebaut wird. Im Moment des Überschlags bricht die Spannung plötzlich zusammen und kann die Wellenfrontform bilden.
Die Wirkung dieser Wellenformen auf die Transformatorisolation kann unterschiedlich sein. Wir werden hier nicht im Detail diskutieren, welche Art von Stoßspannungswellenformen welche Art von Ausfall im Transformator verursachen. Aber unabhängig von der Form der Blitzstörungsspannungswelle können alle von ihnen einen Isolationsausfall im Transformator verursachen. Daher Blitzstoßprüfung des Transformators ist eine der wichtigsten Typenprüfungen des Transformators.

Schaltstoß
Studien und Beobachtungen zeigen, dass die Schaltüberspannung oder der Schaltstoß eine Anstiegszeit von mehreren hundert Mikrosekunden haben kann und diese Spannung periodisch gedämpft werden kann. Die IEC – 600060 hat für ihre Schaltstoßprüfung eine lange Welle mit einer Anstiegszeit von 250 μs und einer Zeit bis zum Halbwert von 2500 μs mit Toleranzen übernommen.
Der Zweck der Stoßspannungsprüfung ist sicherzustellen, dass die Transformator isolation den Blitzüberspannungen standhält, die im Betrieb auftreten können.

Das Stoßgeneratordesign basiert auf der Marx-Schaltung. Das grundlegende Schaltbild ist in der obigen Abbildung dargestellt. Die Stoß Kondensatoren Cs (12 Kondensatoren von 750 ηF) werden parallel über die Lade widerstände Rc (28 kΩ) (höchstzulässige Ladespannung 200 kV). Wenn die Ladespannung den erforderlichen Wert erreicht hat, wird der Durchschlag der Funkenstrecke F1 durch einen externen Triggerimpuls ausgelöst. Wenn F1 durchschlägt, steigt das Potential der folgenden Stufe (Punkt B und C). Da die Serienwiderstände Rs im Vergleich zu den Entladewiderständen Rb (4,5 kΩ) und dem Ladewiderstand Rc niederohmig sind und da der niederohmige Entladewiderstand Ra durch die Hilfsfunkenstrecke Fal vom Stromkreis getrennt ist, steigt die Potentialdifferenz über der Funkenstrecke F2 erheblich und der Durchschlag von F2 wird ausgelöst.
Somit werden die Funkenstrecken veranlasst, nacheinander zu überschlagen. Folglich werden die Kondensatoren in Reihenschaltung entladen. Die hochohmigen Entladewiderstände Rb sind für Schaltimpulse und die niederohmigen Widerstände Ra für Blitzimpulse dimensioniert. Die Widerstände Ra werden parallel zu den Widerständen Rb geschaltet, wenn die Hilfsfunkenstrecken mit einer Zeitverzögerung von einigen hundert Nanosekunden überschlagen.
Diese Anordnung stellt sicher, dass der Generator ordnungsgemäß funktioniert.
Die Wellenform und der Spitzenwert der Stoßspannung werden mit Hilfe eines Impulsanalysesystems (DIAS 733) gemessen, das an das Spannungsteiler . Die erforderliche Spannung wird durch Auswahl einer geeigneten Anzahl von in Reihe geschalteten Stufen und durch Einstellen der Ladespannung erhalten. Um die notwendige Entladungsenergie zu erhalten, können Parallel- oder Reihen-Parallel-Schaltungen des Generators verwendet werden. In diesen Fällen sind einige der Kondensatoren während der Entladung parallel geschaltet.
Die erforderliche Impulsform wird durch geeignete Auswahl der Reihen- und Entladewiderstände des Generators erhalten.
Die Stirnzeit kann näherungsweise aus der Gleichung berechnet werden:
Für R1 >> R2 und Cg >> C (15.1)
Tt = .R.C.123
und die Halbwertszeit aus der Gleichung
T ≈ 0,7.R.C
In der Praxis wird der Prüfschaltkreis nach Erfahrung dimensioniert.

Durchführung des Impulstests
Der Test wird mit standardisierten Blitzimpulsen negativer Polarität durchgeführt. Die Stirnzeit (T1) und die Zeit bis zum Halbwert (T2) sind gemäß der Norm definiert.
Standard-Blitzimpuls
Stirnzeit T1 = 1,2 μs ± 30%
Zeit bis zum Halbwert T2 = 50 μs ± 20%

In der Praxis kann die Impulsform bei der Prüfung von Niederspannungswicklungen mit hoher Nennleistung und Wicklungen mit hoher Eingangskapazität von der Standardimpulsform abweichen. Der Impulstest wird mit negativen Polungsspannungen durchgeführt, um unregelmäßige Überschläge in der externen Isolierung und im Prüfkreis zu vermeiden. Wellenformanpassungen sind für die meisten Prüfobjekte erforderlich. Erfahrungen aus den Ergebnissen von Tests an ähnlichen Einheiten oder eventuelle Vorberechnungen können als Leitfaden für die Auswahl von Komponenten für den Wellenformungskreis dienen.
Die Testsequenz besteht aus einem Referenzimpuls (RW) bei 75 % der vollen Amplitude, gefolgt von der spezifizierten Anzahl von Spannungsanwendungen bei voller Amplitude (FW) (gemäß IEC 60076-3 drei volle Impulse). Die Ausrüstung für Spannungs- und Strom Signalaufzeichnung besteht aus digitalem Transientenrekorder, Monitor, Computer, Plotter und Drucker. Die Aufzeichnungen bei den beiden Pegeln können direkt zum Fehlernachweis verglichen werden. Für Stelltransformatoren wird eine Phase mit dem Stufenschalter auf die Nenn- Spannung eingestellt getestet, und die beiden anderen Phasen werden in jeder der Extrempositionen getestet.

Anschluss des Impulstests
Alle dielektrischen Tests prüfen das Isolationsniveau des Prüflings. Ein Impulsgenerator wird verwendet, um den spezifizierten Spannung Impulswellenform von 1,2/50 Mikrosekunden zu erzeugen. Ein Impuls mit einer reduzierten Spannung zwischen 50 und 75 % der vollen Prüfspannung und anschließend drei Impulse bei voller Spannung.

Für einen Drehstromtransformator wird der Impulstest nacheinander an allen drei Phasen durchgeführt.
Die Spannung wird nacheinander an jedem der Außenleiteranschlüsse angelegt, wobei die anderen Anschlüsse geerdet bleiben.
Die Strom- und Spannungswellenformen werden auf dem Oszilloskop aufgezeichnet, und jede Verzerrung der Wellenform ist das Kriterium für einen Fehler.