เหตุใดหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายจึงระเบิดระหว่างการลัดวงจร - และการออกแบบที่ชาญฉลาดป้องกันได้อย่างไร

การลัดวงจรไม่จำเป็นต้องเป็นโทษประหารชีวิตสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า แต่บ่อยครั้งเป็นเช่นนั้น — และสาเหตุก็มักจะเกิดจากกลไก ไม่ใช่ไฟฟ้า

เมื่อข้อผิดพลาดดาวน์สตรีมส่งแอมป์นับหมื่นพุ่งผ่าน หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย ขดลวดจะพบกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถเข้าถึง 200 ถึง 400 เท่าของความเค้นเชิงกลที่เห็นระหว่างการทำงานพิกัดปกติ ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ตัวนำทองแดงจะงอเหมือนกระป๋องโซดาบด ฉนวนกันน้ำตา. หมุนเชื่อมเข้าด้วยกัน ถังแตก น้ำมันลุกไหม้ และหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้งานได้สมบูรณ์เพียงไม่กี่วินาทีก่อนหน้านี้ก็กลายเป็นลูกไฟบนเสาหรือแผ่นรอง

แต่ผลลัพธ์นี้ก็มิอาจหลีกเลี่ยงได้ หม้อแปลงไฟฟ้าที่ออกแบบให้มีการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรโดยเจตนา ซึ่งสร้างขึ้นในรูปทรงของขดลวด สถาปัตยกรรมการจับยึด และคุณลักษณะด้านอิมพีแดนซ์ สามารถผ่านข้อบกพร่องเหล่านี้และคงสภาพการใช้งานได้ ความแตกต่างระหว่างการทำลายล้างและการเอาชีวิตรอดอยู่ที่การตัดสินใจทางวิศวกรรมที่เกิดขึ้นหลายเดือนก่อนที่หม้อแปลงจะออกจากโรงงาน

บทความนี้จะอธิบายฟิสิกส์ของความล้มเหลวของการลัดวงจร วิศวกรออกแบบคันโยกดึงเพื่อทนต่อมัน และเหตุใดหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายที่ออกแบบมาอย่างดีไม่ควรระเบิดจากข้อผิดพลาดที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อรองรับ

พลังที่มองไม่เห็นที่เดอ สตรอยส์ หม้อแปลงไฟฟ้า

ไม่ร้อน. ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้า ปัจจุบันกำลังสอง

สาเหตุของการทำลายไฟฟ้าลัดวงจรไม่ใช่ส่วนโค้งนั่นเอง เป็นแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าลัดที่ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กรั่วของหม้อแปลงเอง

ตัวนำกระแสไฟทุกตัวจะอยู่ภายในสนามแม่เหล็ก อันตรกิริยาดังกล่าวทำให้เกิดแรงเป็นสัดส่วนกับ กำลังสอง ของกระแส ซึ่งอยู่ภายใต้กฎแรงลอเรนซ์ ภายใต้ภาระที่กำหนด แรงนั้นจะพอประมาณ ภายใต้การลัดวงจรแบบเกลียว ซึ่งกระแสสามารถพุ่งสูงถึง 15 ถึง 25 เท่าของกระแสโหลดเต็มพิกัดของหม้อแปลง แรงจะคูณด้วยปัจจัย 225 ถึง 625

หากต้องการระบุตัวเลข: หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายขนาด 500 kVA, 11 kV / 433 V ที่มีความต้านทาน 4% จะเห็นกระแสลัดวงจรแบบสมมาตรที่ประมาณ:

ซึ่งมากกว่า 25 เท่าของกระแสทุติยภูมิพิกัดประมาณ 667 A แรงแม่เหล็กไฟฟ้าในทุกรอบของขดลวดทุกรอบตอนนี้เป็น 625 เท่าของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่โหลดเต็ม

สองแรง สองโหมดความล้มเหลว

ฟลักซ์การรั่วไหลภายในหม้อแปลงแบ่งออกเป็นสองส่วนประกอบทิศทาง ซึ่งแต่ละส่วนสร้างแรงทำลายล้างที่แตกต่างกัน:

แรงในแนวรัศมี (F_r) — ทำหน้าที่ออกด้านนอกที่ขดลวดด้านนอกและเข้าด้านในที่ขดลวดด้านใน การพันขดลวดด้านนอกจะเกิด 'แรงตึงของห่วง' โดยพยายามยืดออกเหมือนวงแหวนที่ขยายตัว ในขณะที่ขดลวดด้านในถูกบดขยี้เข้าด้านในไปยังแขนขาแกนกลาง แรงในแนวรัศมีเป็นตัวขับเคลื่อนหลักที่ทำให้เกิดความล้มเหลวในการโก่งงอในขดลวดด้านใน โดยที่ตัวนำแต่ละตัวจะยุบตัวระหว่างตัวเว้นระยะตามแนวแกน

แรงตามแนวแกน (F_a) — กระทำในแนวตั้งตามความสูงของขดลวด โดยบีบอัดปึกขดลวดจากปลายทั้งสองไปทางตรงกลาง หากจุดศูนย์กลางแม่เหล็กของขดลวดไฟฟ้าแรงสูงและแรงต่ำไม่อยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์ แรงตามแนวแกนที่ไม่สมดุลเพิ่มเติมจะปรากฏขึ้นจนสามารถฉีกขดลวดออกจากกันในแนวตั้งได้ แรงในแนวแกนทำให้ตัวนำเอียง ตัวเว้นระยะยุบตัว และเกิดการแตกหักที่ปลายเลี้ยว

แรงสูงสุดเกิดขึ้นภายในครึ่งรอบแรกของความผิดปกติ - ประมาณ 8 ถึง 10 มิลลิวินาทีในระบบ 50 Hz ไม่มีเวลาสำหรับรีเลย์ป้องกันที่จะตอบสนอง หม้อแปลงไฟฟ้าจะต้องอยู่รอดได้โดยใช้กลไกด้วยตัวมันเอง ผ่านการออกแบบโครงสร้างเพียงอย่างเดียว

ทำไม Transformers บางตัวถึงรอด — และบางตัวไม่รอด

ปัญหาความเสียหายสะสม

ไฟฟ้าลัดวงจรแทบจะไม่ทำลายหม้อแปลงไฟฟ้าตั้งแต่ครั้งแรกที่มันเกิดขึ้น สิ่งที่มักจะเกิดขึ้นนั้นร้ายกาจกว่ามาก: แต่ละเหตุการณ์ความผิดพลาดทำให้เกิดการกระแทกทางกลซึ่งทำให้โครงสร้างขดลวดผิดรูปอย่างถาวรในปริมาณเล็กน้อย กระดาษฉนวนถูกบีบอัด สเปเซอร์เปลี่ยนไป ตัวนำไมโครหัวเข็มขัด ไม่มีสิ่งใดที่มองเห็นได้หรือตรวจจับด้วยระบบไฟฟ้าหลังจากข้อบกพร่องได้รับการแก้ไขแล้ว

ตลอดระยะเวลาการทำงานหลายปี — ข้อผิดพลาด 5 ครั้ง, ข้อผิดพลาด 10 ครั้ง, ข้อบกพร่อง 20 ครั้ง — การเสียรูปสะสมถึงจุดเปลี่ยน ขดลวดจะสูญเสียพรีโหลดในการจับยึด ฉนวนแบบเลี้ยวต่อเลี้ยวจะทะลุผ่าน จากนั้นรอยเลื่อนถัดไปซึ่งไม่รุนแรงไปกว่าครั้งก่อนๆ จะพบเส้นทางที่โค้งระหว่างโค้งที่อยู่ติดกัน ในเวลาน้อยกว่าหนึ่งรอบ การเลี้ยวกลับสั้นๆ จะลดหลั่นลงจนเกิดความล้มเหลวในการพันจนสุด ทำให้เกิดฟองก๊าซที่ทำให้ถังแตก

นี่คือเหตุผลที่มาตรฐานหม้อแปลง - โดยเฉพาะ IEC 60076-5 - กำหนดให้หม้อแปลงไฟฟ้าต้องสามารถทนต่อการลัดวงจรได้ไม่เพียงครั้งเดียว แต่ซ้ำ ๆ โดยไม่มีความเสียหายที่จะป้องกันไม่ให้ผ่านการทดสอบอิเล็กทริกในภายหลัง จุดประสงค์ของมาตรฐานมีความชัดเจน: หม้อแปลงไฟฟ้าจะต้องรอดพ้นจากข้อผิดพลาด และยังคงให้บริการได้ในภายหลัง.

การแลกเปลี่ยนความต้านทาน

เครื่องมือออกแบบชิ้นแรกและทรงพลังที่สุดสำหรับการป้องกันการลัดวงจรคือแรงดันอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลง - เปอร์เซ็นต์ของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่จำเป็นสำหรับการหมุนเวียนกระแสไฟที่กำหนดผ่านขดลวดโดยที่มีการลัดวงจรทุติยภูมิ

อิมพีแดนซ์ที่สูงกว่าหมายถึงกระแสไฟลัดที่ลดลง หม้อแปลงอิมพีแดนซ์ 6% มองเห็นกระแสไฟผิดปกติเพียงสองในสามของหน่วย 4% ของพิกัดเดียวกัน จากมุมมองของการเอาชีวิตรอด ความต้านทานที่สูงกว่านั้นเป็นประโยชน์อย่างแท้จริง

แต่ความต้านทานไม่ฟรี ความต้านทานที่สูงขึ้นหมายถึง:

• แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมมากขึ้นภายใต้ภาระ — การควบคุมแรงดันไฟฟ้าไม่ดีสำหรับลูกค้า

• การใช้พลังงานรีแอกทีฟที่สูงขึ้น — ความต้องการ kVAr จากกริดมากขึ้น

• เพิ่มการสูญเสียทองแดงที่โหลดพิกัด

• ต้องการวัสดุที่ออกฤทธิ์มากขึ้น (ทองแดงและเหล็กแกน) ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตและขนาดทางกายภาพเพิ่มขึ้น

งานของวิศวกรออกแบบคือการหาแถบแคบที่มีอิมพีแดนซ์สูงพอที่จะรักษาแรงฟอลต์ไว้ในความสามารถทางกลของขดลวด แต่ยังต่ำพอที่จะตอบสนองข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้าและประสิทธิภาพของลูกค้า นี่ไม่ใช่คำตอบทั่วไป ขึ้นอยู่กับระดับความผิดปกติของระบบที่จุดติดตั้ง ความถี่ที่คาดหวังของข้อผิดพลาดดาวน์สตรีม และความไวของแรงดันไฟฟ้าของโหลดที่เชื่อมต่อ

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายที่ป้อนโหลดในที่พักอาศัยหรือเชิงพาณิชย์ขนาดเบาซึ่งมีการปรับแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสม วิศวกรของ Welldone มักจะระบุอิมพีแดนซ์ที่ปลายด้านบนของแถบความคลาดเคลื่อนของ IEC สำหรับเครื่องป้อนทางอุตสาหกรรมที่จ่ายกำลังมอเตอร์ที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้าตก การออกแบบจะกระชับให้เหลือค่าที่สามารถใช้งานได้ขั้นต่ำ — พร้อมการอัพเกรดสถาปัตยกรรมการจับยึดทางกลที่สอดคล้องกันเพื่อชดเชย

การป้องกันการออกแบบ: Welldone สร้างความสามารถในการอยู่รอดจากการลัดวงจรได้อย่างไร

1. การบีบอัดแบบคดเคี้ยว — พรีโหลดที่รวบรวมทุกอย่างไว้ด้วยกัน

คุณลักษณะการออกแบบทางกลที่สำคัญที่สุดเพียงอย่างเดียวเพื่อความอยู่รอดของการลัดวงจรคือพรีโหลดการหนีบตามแนวแกนที่ใช้กับปล่องขดลวดระหว่างการประกอบ

คิดว่าขดลวดเป็นคอยล์สปริง ในระหว่างการลัดวงจร แรงแม่เหล็กไฟฟ้าตามแนวแกนจะพยายามบีบอัดสปริงนี้เพิ่มเติม หากค่าพรีโหลดของการหนีบเริ่มต้นเกินกว่าแรงเคลื่อนผิดเพี้ยนของแกนจุดสูงสุด ขดลวดจะทำงานเป็นตัวเครื่องที่แข็งแรง ไม่มีการเคลื่อนไหว ไม่มีแรงกระแทก และไม่มีความล้า แต่ถ้าพรีโหลดไม่เพียงพอ ขดลวดจะบีบอัดระหว่างฟอลต์ จากนั้นจะดีดตัวกลับเมื่อกระแสไหลผ่านศูนย์ การกระแทกแบบสั่นระหว่างฉนวนส่วนปลายกับโครงสร้างการจับยึดคือสิ่งที่ทำให้เกิดการเสียรูปสะสม

ที่ Welldone ขดลวดหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายทุกตัวจะถูกประกอบภายใต้พรีโหลดที่คำนวณได้ ซึ่งได้มาจากกระแสไฟฟ้าลัดที่ไม่สมมาตรสูงสุดที่หม้อแปลงได้รับพิกัดให้ทนทานได้ พรีโหลดถูกตั้งค่าให้เกินแรงตามแนวแกนจุดสูงสุดด้วยค่าเผื่อด้านความปลอดภัย — โดยทั่วไปคือ 30% ถึง 50% — เพื่อให้มั่นใจว่าแม้จะอยู่ภายใต้กระแสจุดสูงสุดแรกที่กรณีที่แย่ที่สุด กองขดลวดจะไม่แยกออกจากระนาบแคลมป์

พรีโหลดจะถูกส่งผ่านการผสมผสานระหว่าง:

• เหล็กเส้นที่วิ่งผ่านโครงแกนกลางไปยังคานหนีบด้านบนและด้านล่าง

• วงแหวนกดฉนวนกระจายแรงจับยึดอย่างสม่ำเสมอรอบเส้นรอบวงของขดลวด

• การชดเชยสปริงโหลดหรือแหวนรอง Belleville เพื่อรักษาแรงจับยึดในขณะที่กระดาษฉนวนตกลงเหนือรอบการระบายความร้อนครั้งแรกของหม้อแปลงที่ใช้งาน

2. การจัดเรียงตัวพัก — รูปทรงที่ทนทานต่อการโก่งงอในแนวรัศมี

โหมดความล้มเหลวที่เปราะบางที่สุดของขดลวดด้านในภายใต้การลัดวงจรจะถูกบังคับให้โก่ง — การยุบตัวในแนวรัศมีด้านในของช่วงตัวนำระหว่างแกนค้ำยันสองแกน

พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญคือช่วงตัวนำที่ไม่รองรับ — ระยะห่างเส้นรอบวงระหว่างส่วนที่อยู่ติดกัน ความต้านทานการโก่งงอเป็นไปตามความสัมพันธ์แบบผกผันกับสแปนนี้: การลดความยาวที่ไม่ได้รับการสนับสนุนลงครึ่งหนึ่ง จะเพิ่มแรงในแนวรัศมีที่ขดลวดสามารถทนได้เป็นสี่เท่าโดยไม่เสียรูป

โดยทั่วไปการออกแบบมาตรฐานจะเว้นพื้นที่เป็นระยะๆ โดยจะมีช่วง 8 ถึง 12 ช่วงรอบเส้นรอบวง สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายในเครือข่ายที่ทราบระดับความผิดปกติสูง — ตัวอย่างเช่น เครือข่ายรองในเมืองที่มีการเชื่อมต่อระหว่างกันที่มีความต้านทานต่ำ — Welldone จะเพิ่มจำนวนการเข้าพัก โดยลดแต่ละช่วงที่ไม่ได้รับการสนับสนุนลง 30% ถึง 40% ต้นทุนวัสดุเพิ่มเติมนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้น

ขดลวดด้านนอกเผชิญกับปัญหาตรงกันข้าม: แรงในแนวรัศมีผลักมันออกไปด้านนอก ที่นี่การป้องกันคือความแข็งแกร่งของห่วงแรงดึง ตัวนำแต่ละชั้นถูกพันภายใต้แรงตึงที่ควบคุมได้ และเชื่อมติดด้วยเรซินที่แข็งตัวหรือฉนวนกระดาษที่อัปเกรดด้วยความร้อน ซึ่งรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นถึงระหว่างเกิดข้อผิดพลาด ในการออกแบบที่มี kVA สูงกว่า Welldone จะเพิ่มเทปยึดภายนอกหรือแถบที่เสริมด้วยแก้วให้กับพื้นผิวขดลวดด้านนอกเพื่อสำรองความแข็งแรงของห่วงเพิ่มเติม

3. ความแข็งแกร่งของเฟรมหลัก — รากฐานที่ป้องกันไม่ให้ทุกสิ่งเคลื่อนไหว

ระบบจับยึดขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้ามีความแข็งแรงเท่ากับโครงสร้างที่ยึดไว้เท่านั้น หากตัวแกนเฟรมงอภายใต้แรงฟอลต์ พรีโหลดของการหนีบจะหายไปทันที — และด้วยเหตุนี้ จึงเป็นการป้องกันหลักของขดลวด

เฟรมแคลมป์แกนของ Welldone สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายถูกประดิษฐ์ขึ้นจากส่วนช่องเหล็กโครงสร้างที่มีขนาดจำกัดการโก่งตัวภายใต้แรงฟอลต์ตามแนวแกนกรณีที่เลวร้ายที่สุดให้เหลือเพียงเศษเสี้ยวเล็กๆ ของมิลลิเมตร ข้อต่อวิกฤต — โดยที่แท่งผูกแนวตั้งเชื่อมต่อกับคานจับยึดแนวนอน — ใช้การออกแบบแบบสลักเกลียวทะลุพร้อมฮาร์ดแวร์ล็อค ไม่ใช่การเชื่อมต่อแบบเชื่อมที่อาจแตกหักได้ภายใต้แรงกระตุ้นซ้ำๆ

หน้าที่รองของระบบจับยึดแกนคือการทำให้แกนเคลื่อนที่ไม่ได้ ในระหว่างที่เกิดข้อผิดพลาด แขนขาแกนกลางจะประสบกับแรงกระตุ้นแม่เหล็กที่อาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของการเคลือบที่ความถี่กระแสฟอลต์ แกนที่ถูกยึดอย่างแน่นหนาช่วยป้องกันการเคลื่อนที่ของชั้นเคลือบที่อาจไปขัดฉนวนระหว่างชั้นจากความผิดพลาดซ้ำๆ — โหมดความล้มเหลวที่ช้าซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่จุดร้อนที่แกนและเพิ่มการสูญเสียที่ไม่มีโหลด

4. วัสดุตัวนำและฉนวน — แนวป้องกันสุดท้าย

แม้ว่าโครงสร้างทางกลจะรับมือกับแรงเดรัจฉาน ตัวตัวนำเองจะต้องสามารถทนต่อพัลส์ความร้อนของการลัดวงจรได้โดยไม่สูญเสียความแข็งแรงทางกล

ทองแดงซึ่งมีจุดหลอมเหลว 1,085 °C มีประสิทธิภาพในการลัดวงจรได้ดีกว่าอะลูมิเนียม (จุดหลอมเหลว 660 °C) IEC 60076-5 ระบุว่าอุณหภูมิตัวนำต้องไม่เกิน 250 °C สำหรับขดลวดทองแดง และ 200 °C สำหรับขดลวดอะลูมิเนียมระหว่างการลัดวงจรระยะเวลา 2 วินาที อัตรากำไรขั้นต้นที่ดูเหมือนเอื้อเฟื้อนี้เกิดขึ้นเนื่องจาก 'กรณีที่เลวร้ายที่สุด' ที่แท้จริงอาจเป็นข้อผิดพลาดแบบปิดที่ไม่ได้ถูกล้างโดยการป้องกันของหม้อแปลงเอง แต่โดยการป้องกันการสำรองข้อมูลต้นน้ำ ซึ่งอาจใช้เวลานานกว่ามาก

หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายมาตรฐานของ Welldone ใช้ตัวนำทองแดงโดยเฉพาะ ไม่เพียงแต่สำหรับส่วนต่างความร้อนเท่านั้น แต่เนื่องจากทองแดงมีแรงดึงและความแข็งแรงครากที่สูงกว่า ทำให้มีความต้านทานต่อการเปลี่ยนรูปเชิงกลที่มาพร้อมกับพัลส์ความร้อนได้ดีกว่าโดยเนื้อแท้

ฉนวนแบบเลี้ยวต่อเลี้ยว ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเคลือบด้วยกระดาษหรือแผ่นหุ้ม Nomex เป็นส่วนประกอบที่กำหนดในท้ายที่สุดว่าไฟฟ้าลัดวงจรที่รอดพ้นจากกลไกจะกลายเป็นไฟฟ้าขัดข้องหรือไม่ แม้ว่าตัวนำจะไม่โก่งงอ แต่ฉนวนที่ถูกบีบอัด สึกกร่อน หรือลดคุณภาพด้วยความร้อนจากฟอลต์ซ้ำๆ จะล้มเหลวจากความเครียดไดอิเล็กทริกที่ตามมาในที่สุด นี่คือสาเหตุที่การทดสอบการลัดวงจรจากโรงงานของ Welldone รวมถึงการตรวจสอบไดอิเล็กทริกหลังการทดสอบ การผ่านการทดสอบการลัดวงจรจะมีความหมายก็ต่อเมื่อหม้อแปลงยังคงรักษาระดับฉนวนตามพิกัดไว้หลังจากนั้น

การทดสอบการลัดวงจร: พิสูจน์การออกแบบบนพื้นทดสอบ

ไม่มีการคำนวณใดมาแทนที่การตรวจสอบทางกายภาพ Welldone กำหนดให้กลุ่มผลิตภัณฑ์มาตรฐานต้องผ่านการทดสอบการลัดวงจรเต็มรูปแบบตามมาตรฐาน IEC 60076-5 ที่ห้องปฏิบัติการอิสระที่ได้รับการรับรอง

ขั้นตอนการทดสอบมีเจตนาโหดร้าย:

1. การวินิจฉัยก่อนการทดสอบ: ความต้านทานของขดลวด แรงดันอิมพีแดนซ์ การสูญเสียโหลดและกระแสไฟฟ้าขณะไม่มีโหลด และการทดสอบตามปกติของไดอิเล็กตริกจะสร้างพื้นฐาน

2. ลำดับการทดสอบ: หม้อแปลงอยู่ภายใต้การใช้งานลัดวงจรตามจำนวนที่ระบุ - โดยทั่วไป 3 ช็อตบนก๊อกสูงสุดและ 3 ช็อตบนก๊อกต่ำสุดสำหรับแต่ละขดลวด โดยกระแสทดสอบจะถูกปรับเป็นจุดสูงสุดที่ไม่สมมาตรที่คำนวณได้

3. ช็อตแต่ละช็อต: จะมีการลัดวงจรแบบเกลียวผ่านขั้วต่อโดยที่ขดลวดได้รับพลังงานที่แรงดันไฟฟ้าที่ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่กำหนด ข้อผิดพลาดจะคงอยู่ตามระยะเวลาที่ตรงกับเวลาเคลียร์การป้องกันที่ต้องการ โดยทั่วไปคือ 0.5 วินาทีสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายที่ป้องกันโดยฟิวส์ หรือ 0.25 วินาทีสำหรับหม้อแปลงที่ได้รับการป้องกันโดยเบรกเกอร์วงจร

4. การวินิจฉัยหลังการทดสอบ: การวัดก่อนการทดสอบที่เหมือนกันจะถูกทำซ้ำ เกณฑ์การยอมรับตาม IEC 60076-5 กำหนดว่า:

• แรงดันอิมพีแดนซ์ต้องไม่เปลี่ยนแปลงเกิน 2% (สำหรับขดลวดที่มีศูนย์กลางเป็นวงกลม) หรือ 7.5% (สำหรับขดลวดที่ไม่เป็นวงกลม) จากค่าทดสอบล่วงหน้า

• หม้อแปลงไฟฟ้าจะต้องผ่านการทดสอบไดอิเล็กตริกเป็นประจำ - แรงดันไฟฟ้าที่ใช้และแรงดันไฟฟ้าเกินเหนี่ยวนำ - ที่ 100% ของระดับการทดสอบมาตรฐาน

• การตรวจสอบด้วยสายตาหลังจากการปลดถังจะต้องไม่แสดงหลักฐานการเคลื่อนตัวของตัวนำ ความเสียหายของฉนวน หรือการเสียรูปถาวร

การเปลี่ยนแปลงความต้านทาน 2% ถือเป็นตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนอย่างน่าทึ่ง แม้แต่เศษเสี้ยวของมิลลิเมตรของการเคลื่อนที่ของขดลวดก็ถือเป็นการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์ที่วัดได้ ทำให้นี่เป็นเกณฑ์ผ่าน/ไม่ผ่านที่แบ่งแยกได้มากกว่าการทดสอบแบบง่ายๆ 'มันระเบิดหรือไม่'

สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรสำหรับวิศวกรที่ระบุ

หากคุณกำลังเขียนข้อกำหนดการจัดซื้อหม้อแปลงไฟฟ้า ข้อกำหนดการออกแบบสี่ประการจะกำหนดว่าหน่วยจะรอดจากการลัดวงจรหรือไม่:

1. ระบุความต้านทานไฟฟ้าลัดวงจรขั้นต่ำ — ไม่ใช่เฉพาะค่ากลางความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของ IEC แจ้งผู้ผลิตว่าระดับความผิดปกติของระบบอยู่ที่จุดติดตั้ง และต้องการอิมพีแดนซ์ที่จำกัดกระแสฟอลต์ที่คำนวณไว้ให้อยู่ภายในความสามารถที่ได้รับการพิสูจน์แล้วของการพัน

2. ต้องมีหลักฐานการทดสอบการลัดวงจร — ใบรับรองการทดสอบประเภทจากห้องปฏิบัติการอิสระสำหรับกลุ่มการออกแบบเฉพาะที่คุณกำลังซื้อ การออกแบบที่ 'คล้ายกัน' ที่ทดสอบด้วยระดับที่ต่างกันนั้นไม่เหมือนกัน แรงแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีขนาดแตกต่างกันไปตาม kVA แรงดันไฟฟ้า และรูปทรงของขดลวด

3. ต้องการขดลวดทองแดง — ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพทางความร้อนและทางกลระหว่างทองแดงและอลูมิเนียมภายใต้สภาวะความผิดปกติเป็นเรื่องของการอยู่รอด ไม่ใช่ความชอบ ความแตกต่างของค่าใช้จ่ายล่วงหน้าเล็กน้อยจะได้รับการกู้คืนหลายครั้งโดยการหลีกเลี่ยงความล้มเหลวร้ายแรงเพียงครั้งเดียว

4. รวมความสามารถในการซ่อมบำรุงหลังข้อผิดพลาดไว้ในเกณฑ์การยอมรับของคุณ - หม้อแปลงไฟฟ้าที่สามารถทนต่อการลัดวงจร แต่ต้องเปลี่ยนใหม่ในภายหลังไม่บรรลุวัตถุประสงค์ เกณฑ์การยอมรับ IEC 60076-5 - การเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายใน 2% ความสมบูรณ์ของไดอิเล็กทริกยังคงอยู่ - ควรเขียนลงในข้อกำหนดการจัดซื้ออย่างชัดเจน

บทสรุป

หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายที่ระเบิดระหว่างไฟฟ้าลัดวงจรไม่ได้ล้มเหลวในวันที่เกิดข้อผิดพลาด มันล้มเหลวในวันที่ถูกออกแบบ หรือพูดให้ถูกคือ มันไม่เคยถูกออกแบบให้อยู่รอดเลย

ความทนต่อการลัดวงจรไม่ใช่แบบแผนการทดสอบ เป็นสาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกลหลัก ซึ่งสร้างขึ้นในพรีโหลดของขดลวด รูปทรงของเส้นพัก ความแข็งแกร่งของเฟรม และการเลือกตัวนำของหม้อแปลงทุกตัวที่ออกจากโรงงาน ผู้ผลิตที่ถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงความคิดในภายหลัง — ยึดการออกแบบที่ไม่ได้คำนวณไว้มากขึ้น — กำลังจัดส่งหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีนาฬิกานับถอยหลังติดอยู่

ที่ Welldone การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรเริ่มต้นด้วยการคำนวณทางแม่เหล็กไฟฟ้าครั้งแรกและสิ้นสุดด้วยการวัดหลังการทดสอบครั้งสุดท้าย หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายทุกตัวในกลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรามีความสามารถในการทนต่อการลัดวงจรที่ได้รับการตรวจสอบและทดสอบโดยอิสระ — เนื่องจากหม้อแปลงที่ไม่สามารถจัดการกับข้อผิดพลาดที่เลวร้ายที่สุดนั้นไม่มีธุรกิจใดเชื่อมต่อกับกริดจริง