Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6627-15:2011 về Máy điện quay – Phần 15: Mức chịu điện áp cuộn dây định hình

• Số hiệu: TCVN6627-15:2011
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2011

Điện áp danh định	Mức chịu điện áp xung sét danh định (đỉnh) (xem chú thích 1 và 2)	Mức chịu điện áp xung đầu sóng dốc danh định (đỉnh) (xem chú thích 3 và 4)
UN	Up	Up^'
kV	kV	kV
2,3 3 3,3 4 6 6,6 10 11 13,2 13,8 15	14 17 18 21 29 31 45 49 58 60 65	9 11 12 14 19 20 29 32 38 39 42
CHÚ THÍCH 1: Các mức  trong cột 2 được căn cứ vào xung sét tiêu chuẩn có thời gian đầu sóng là 1,2 ms ± 30 %, thời gian tới nửa giá trị là 50ms ± 20 % và giá trị đỉnh của điện áp xung Up ± 3 % như qui định trong TCVN 6099-1 (IEC 60060-1). CHÚ THÍCH 2: Các mức trong cột 2 thu được bằng cách sử dụng công thức: Up = 4 UN + 5kV. CHÚ THÍCH 3: Các mức trong cột 3 được căn cứ vào xung có thời gian đầu phát sóng 0,2 ± 0,1 ms đối với điện áp lên đến 35 kV. Cao hơn 35 kV, thời gian đầu sóng là 0,2 ms với dung sai là +0,3 ms/-0,1 ms. CHÚ THÍCH 4: Các mức trong cột 3 thu được bằng cách áp dụng công thức: Up^' = 0,65 Up. CHÚ THÍCH 5: Các mức trong cột 3 được cho là thích hợp đối với các ứng suất liên quan đến tác động của áptômát có thể xảy ra trong vận hành. Chúng có thể không thích hợp đối với các điều kiện làm việc đặc biệt (ví dụ khởi động gián đoạn hoặc việc nối được thẳng tới đường dây trên cao). Trong các trường hợp này, dây quấn nên được thiết kế để chịu các mức xung khác hoặc được bảo vệ theo cách thích hợp.

4. Thử nghiệm mẫu

4.1. Yêu cầu chung

Các thử nghiệm này được tiến hành như một kiểm chứng gián tiếp về sự phù hợp được giải thích ở Điều A.3 của Phụ lục A. Các cuộn dây thử nghiệm phải có qui trình chế tạo hoàn chỉnh, kể cả lớp bảo vệ vầng quang và cấp chịu ứng suất nếu sử dụng, và phải được ấn vào các khe nối đất hoặc được lắp vào phần rãnh được bọc trong băng quấn hoặc lá dẫn điện nối đất. Số lượng cuộn dây mẫu phải ít nhất là hai. Ví dụ về các mạch điện thử nghiệm đối với từng cuộn dây và cho các cuộn dây được lắp ráp trong stato như thể hiện trong Điều B.1 và B.2.

Tất cả các cuộn dây mẫu phải chịu các thử nghiệm về điện được mô tả dưới đây. Trong trường hợp có sự cố, nhà chế tạo phải điều tra ra nguyên nhân. Không đạt thử nghiệm xung có thể được phát hiện từ hình dạng của tín hiệu trên máy hiện sóng. Ví dụ về các tín hiệu từ cuộn dây bình thường và từ cuộn dây bị ngắn mạch được thể hiện trong Điều 33.

4.2. Thử nghiệm mức chịu điện áp xung của cách điện giữa các vòng dây

Thử nghiệm xung của cách điện giữa các vòng dây phải được thực hiện bằng cách đặt điện áp xung dốc đầu sóng vào giữa hai đầu nối của cuộn dây mẫu (Bảng 1 cột 3).

Điện áp thử nghiệm giữa các vòng dây phải được tạo ra từ sự phóng điện dao động tắt dần của tụ điện. Số thao tác đóng cắt phải ít nhất là năm. Thời gian đầu phát sóng của đỉnh điện áp đầu tiên ở các đầu nối của cuộn dây mẫu phải là 0,2 ± 0,1 ms với điện áp thử nghiệm là 35 kV. Đối với điện áp thử nghiệm lớn hơn 35 kV, thời gian đầu sóng phải là 0,2 ms với dung sai là + 0,3 ms/-0,1 ms. Thời gian đầu sóng của xung điện áp cuối cùng được đưa vào trong khi thử nghiệm cần được kiểm tra sự phù hợp.

Đỉnh điện áp giữa các đầu nối của cuộn dây mẫu phải có các giá trị được cho trong Bảng 1, cột 3, khi thích hợp, hoặc các giá trị thu được bằng cách áp dụng công thức ở chú thích 4 trong Bảng 1. Dung sai trên U_p^' là ± 3 %.

4.3. Thử nghiệm mức chịu điện áp xung sét của cách điện chính

...

...

...

Điện áp thử nghiệm cách điện chính phải được tạo ra bằng bộ phát xung đưa vào điện áp xung có thời gian đầu sóng 1,2 ms ± 30 % và thời gian đến nửa giá trị là 50 ms ± 20 % như qui định trong TCVN 6099-1 (IEC 60060-1). Số lượng xung phải ít nhất là năm và có cùng cực tính.

Đỉnh điện áp giữa các đầu nối của cuộn dây và đất phải là 100 % của giá trị được cho trong Bảng 1, cột 2 hoặc 100 % của các giá trị thu được bằng cách áp dụng công thức ở Chú thích 2 trong Bảng 1. Dung sai trên U_p là ± 3 %.

4.4. Thử nghiệm khả năng chịu điện áp tần số công nghiệp

Thử nghiệm chịu điện áp tần số công nghiệp có thể được sử dụng thay thế cho thử nghiệm chịu điện áp xung sét. Trong trường hợp này, điện áp (2U_N + 1kV) phải được đặt vào giữa các đầu nối của cuộn dây và đất trong 1 min. Sau đó phải tăng điện áp được đặt vào đến 2(2U_N + 1kV) với tốc độ 1 kV/s, rồi giảm ngay về "không" với tốc độ ít nhất là 1 kV/s. Không được có đánh thủng điện áp theo trình tự trên. Mức chịu điện áp xung tương ứng của cách điện chính và của phần nhô ra bảo vệ vầng quang được coi là đáp ứng tối thiểu các yêu cầu của Bảng 1 cột 2.

CHÚ THÍCH 1: Mức xung danh định trong Bảng 1, cột 2 và cột 3 thấp hơn giá trị đỉnh (2U_N + 1kV) thu được từ thử nghiệm này, vì mức xung của máy điện được xác định bởi điện áp giữa các vòng dây do sự phân bố điện áp là theo chiều dọc (xem Điều A.1). Mục đích của mức thử nghiệm điện áp xoay chiều cao hơn là để tạo ra gradient điện áp trong vùng bên ngoài ngay trên lối ra của rãnh càng gần càng tốt so với gradient điện áp thu được bằng thử nghiệm xung.

CHÚ THÍCH 2: Thông lệ chung ở một số nước là áp dụng điện áp thử nghiệm một chiều thay cho điện áp tần số công nghiệp qui định ở trên. Điều này là được phép trong tiêu chuẩn này khi có thỏa thuận giữa nhà chế tạo và người mua. Khuyến cáo rằng điện áp một chiều nên ở mức tối thiểu là 1,7 lần điện áp thử nghiệm tần số công nghiệp trong 1 min, theo Bảng 16 của TCVN 6627-1 (IEC 60034-1).

5. Thử nghiệm thường xuyên

5.1. Cuộn dây

Thử nghiệm thường xuyên có thể được thực hiện trên các cuộn dây sau khi lắp và lõi stato nhưng trước khi xử lý và thực hiện việc đấu nối. Ở điều kiện này, cách điện không có khả năng chịu được về điện của cuộn dây đã qua xử lý đầy đủ và thông thường, một thử nghiệm xung (Bảng 1 cột 3) được thực hiện ở điện áp giảm. Nên sử dụng thử nghiệm xung đầu sóng dốc và, theo hướng dẫn, mức thử nghiệm điển hình có thể từ 40 % đến 80 % giá trị được thể hiện trong Bảng 1, cột 3. Mức thử nghiệm chính xác phụ thuộc vào công nghệ cách điện được sử dụng.

...

...

...

Không nên thử nghiệm xung giữa các vòng dây của dây quấn hoàn chỉnh vì khó phát hiện hỏng hóc giữa các vòng dây.

PHỤ LỤC A

(tham khảo)

NGUYÊN LÝ LIÊN QUAN ĐẾN YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA CÁC MỨC CHỊU ĐIỆN ÁP XUNG VÀ PHƯƠNG THỨC THỬ  NGHIỆM

A.1. Ứng suất điện áp xung của dây quấn máy điện

Khi đột biến điện áp tăng trong thời gian ngắn xuất hiện giữa một đầu nối của máy điện và đất, pha tương ứng không thể chấp nhận ngay điện thế tương tự ở tất cả các điểm. Kết quả là có hai loại điện áp xuất hiện trong dây quấn, cụ thể là, điện áp của dây dẫn với đất (điện áp ngang) và điện áp dọc theo dây dẫn (điện áp dọc).

Trong khi điện áp ngang tác dụng ứng suất lên cách điện và vách chính, điện áp dọc cũng tác dụng ứng suất lên cách điện giữa các vòng dây. Thành phần điện áp cao nhất của cả hai loại điện áp thường xuất hiện trên cuộn dây đầu tiên hoặc cuộn dây cuối cùng của dây quấn. Trong thực tế, đột biến điện áp có thể có các dạng khác nhau và có thể có thời gian tăng tốc xuống còn 1,0 ms.

A.2. Mức chịu điện áp xung của dây quấn máy điện

...

...

...

U_p^' = 0,65 (4U_N + 5) kV

A.3. Kiểm chứng gián tiếp các mức chịu điện áp xung bằng thử nghiệm mẫu trên cuộn dây

Mức chịu điện áp xung của cuộn dây máy điện hoàn chỉnh có thể được kiểm chứng gián tiếp bằng các thử nghiệm trên một cuộn dây, dựa vào nguyên lý là trong thử nghiệm mẫu này cuộn dây mẫu cần chịu ứng suất, càng gần càng tốt, theo cách tương tự với cuộn dây (hoặc các cuộn dây) trong dây quấn hoàn chỉnh với ứng suất lớn nhất của các vòng dây và/hoặc với đất, thường là cuộn dây đầu tiên của dây quấn.

Giá trị lớn nhất của điện áp quang (giữa dây dẫn và đất) xuất hiện trên cuộn dây pha (và do đó xuất hiện trên cuộn dây được sử dụng trong thử nghiệm mẫu) bằng với giá trị đỉnh của điện áp xung trên dây quấn hoàn chỉnh.

Giá trị đỉnh của điện áp dọc (dọc theo dây dẫn) xuất hiện trên cuộn dây pha biến đổi lớn do, ít nhất là, các yếu tố dưới đây:

- thời gian tăng t_s của xung điện áp;

- độ dày dây dẫn của cuộn dây pha;

- số lượng và bố trí các vòng dây.

Có thể kiểm tra giá trị thực bằng cách đưa vào điện áp xung mẫu với, ví dụ, điện áp đỉnh vài trăm vôn trên đầu nối của máy điện hoàn chỉnh.

...

...

...

Do đó, ba yếu tố đề cập ở trên được xem là quá phức tạp nên không thể sử dụng làm cơ sở đối với các yếu tố kỹ thuật thực tiễn.

PHỤ LỤC B

(tham khảo)

MÔ TẢ CHI TIẾT THỬ NGHIỆM

B.1. Mô tả chi tiết mạch điện dùng cho cuộn dây mẫu thử nghiệm xung

Mạch điện dùng cho các cuộn dây dẫn mẫu thử nghiệm xung được thể hiện trên Hình B.1. Một vài cuộn dây có thể được nối song song để có thể thực hiện thử nghiệm đồng thời.

CHÚ DẪN:

...

...

...

B Khối đo điện áp

C Cuộn dây mẫu được bọc lá kim loại nối đất trong từ phần rãnh

Hình B.1 - Ví dụ về mạch điện thử nghiệm dùng cho thử nghiệm mẫu

B.2. Ví dụ về mạch điện thử nghiệm dùng cho thử nghiệm thường xuyên (Hình B.2)

Chỉ có cuộn dây pha mới cần thử nghiệm. Một vài cuộn dây có thể  được thử nghiệm đồng thời bằng cách đặt các điện áp song song. Tấm cách điện hoặc nắp cách điện có thể được chèn vào giữa các đầu nối để tránh phóng điện khi thử nghiệm cuộn dây. Nên giảm điện áp thử nghiệm xuống thấp hơn điện áp sử dụng cho các thử nghiệm mẫu. Ngoài ra, trước khi ngâm tẩm nhựa và lưu hóa, điện áp thử nghiệm nên được giảm như mô tả trong 5.1.

CHÚ DẪN

A  Máy phát xung

B Khối đo điện áp

...

...

...

Hình B.2 - Ví dụ về mạch điện thử nghiệm dùng cho thử nghiệm thường xuyên

B.3. Biểu đồ dao động của cuộn dây bình thường và cuộn dây ngắn mạch

Ví dụ về biểu đồ dao động thu được từ cuộn dây bình thường và cuộn dây ngắn mạch trong quá trình thử nghiệm xung trên các cuộn dây được lắp trong stato được thể hiện trên Hình B.3 ở cùng thang đo. Các loại sự cố khác hoặc các mức độ khắc nghiệt khác có thể xuất hiện và làm thay đổi dạng sóng là ít quan trọng hơn.

Hình B.3a - Cuộn dây không bị hỏng

Hình B.3b - Cuộn dây ngắn mạch

Hình B.3 - Ví dụ về dạng sóng từ cuộn dây không bị hỏng và cuộn dây ngắn mạch được thử nghiệm nối trực tiếp vào lõi stato

...

...

...

[1] TCVN 6621-1 (IEC 60034-1), Máy điện quay - Phần 1: Thông số và tính năng

[2] TCVN 6099-1 (IEC 60060-1), Kỹ thuật thử nghiệm điện áp cao - Phần 1: Định nghĩa chung và yêu cầu thử nghiệm

[3] IEC/TS 60034-18-42, Rotating electrical machines - Part 18-42: Qualification and acceptance tests for partial discharge resistant electrical insulation systems (Type II) used in rotating electrical machines fed from voltage converters (Máy điện quay - Phần 18-42: Đánh giá và công nhận thử nghiệm đối với hệ thống cách điện chịu phóng điện cục bộ (Loại II) được sử dụng trong máy điện quay được cấp điện từ bộ biến đổi điện áp)

[4] IEC 60071-1, Insulation co-ordination - Part 1: Definitions, principles and rules (Phối hợp cách điện - Phần 1: Định nghĩa, nguyên lý và qui tắc)

MỤC LỤC

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1. Phạm vi áp dụng

...

...

...

3. Mức chịu điện áp xung

4. Thử nghiệm mẫu

5. Thử nghiệm thường xuyên

Phụ lục A (tham khảo) - Nguyên lý liên quan đến yêu cầu kỹ thuật của các mức chịu điện áp xung và phương pháp thử nghiệm

Phục lục B (tham khảo) - Mô tả chi tiết thử nghiệm

Thư mục tài liệu tham khảo