7/25/2019 TTI-Curs-2

1/9

Curs 2 Tehnica Tensiunilor Inalte 15.10.2015

P a g e 1 | 9

Cascada de transformatoare de incercare

Este necesara conectarea in cascada pentru obtinerea de tensiuni foarte inalte datorita

dependentei specifice dintre tinerea dielectrica a unei izolatii si dimensiunile acesteia in cazul unei

repartitii puternic neuniforme a campului electric.

Schema electrica de principiu a conectarii a 2 transformatoare in cascada este:

Transformatoarele sunt in constructie identica: tesiuni nominale, izolatia. Nu sunt neaparat

identice a putere. De multe ori se prefera identice ca si putere pentru a le interschimba in anumite

situatii.Primarul primei trepte se alimenteaza din reteaua de joasa tensiune.

Prima treapta are o asa-numita infasurare de transfer T1, care reprezinta o mica portiune dininfasurarea secundara S1, catre borna de linie a acesteia. Raportul de transformare intre infasurareade transfer si infasurarea primara este egal cu 1. Cele 2 borne ale infasurarii de transfer alimenteaz

primarul P2al treptei 2 a transformatorului. O borna a infasurarii de transfer potentializeaza cea

de-a II-a treapta fata de pamant la o tensiune egala cu tensiunea din secundar, U2. Rezulta ca ceade-a II-a treapta trebuie izolata fata de pamant pe izolatoare care sa suporte aceasta tensiune. Cand

primarul treptei a II-a e alimentat la tensiunea U1, intre secundarul treptei 2 si cuva difereta de

potential va fi de U2, dar cum ea e deja potentializata fata de pamant la U, rezita ca intre borna delinie a treptei si pamant diferenta de potential va fi de 2U2.

Avantaje:

dimensiuni de gabarit mai reduse, pret de cost redus fata de utilizarea unui singur

transformator si din considerente de izolatie interna; instalatiile devin transportabile pentru incercari la locul de montaj;

mentenanta mai usoara pe fiecare treapta a cascadei;

posibilitatea utilizarii de tensiuni partiale.

7/25/2019 TTI-Curs-2

2/9

Curs 2 Tehnica Tensiunilor Inalte 15.10.2015

P a g e 2 | 9

Dezavantaje:

tensiunea de scurtcircuit a cascadei e mai mare ca tensiunea de scurtcircuit a unui

transformator de aceeasi putere a cascadei. Din acest motiv nu conectam mai multde 3 transformatoare in cascada;

puterea instalata nu este utilizata integral.

Coeficientul de utilizare a puterii instalate:

Utilizarea circuitului rezonant serie

Dezvoltarea utilizarii instalatiilor de distributie capsulata cu SF6 si a cablurilor de tensiunedin ce in ce mai mari, deci si lungimi mari, a impus identificarea unor solutii unitare pentruincercarea acestor echipamente, caracterizare prin capacitate proprie foarte mare. Primele incercari

cu tensiune marita au fost facute cu tensiune continua, dar in anumite conditii rezultatele pof fi

false, pentru ca la tensiune continua apar descarcari partiale si tensiunea continua e mai usor

suportata de izolatie decat tensiunea alternativa.La tensiune alternativa, puterea absorbita de obiectul de incercat:

=

=

=

= S = CU2

LA capacitatile uziale ale echipamentelor, rezulta puteri aparente de ordinul MVA (pana la

10 MVA).O asemenea putere este mult prea mare pentru transformatoarele de incercare obisnuite. In

al II-lea rand, la incercari la locul de montaj, o asemenea putere poate sa nu fie disponibila in

reteaua in care urmeaza sa se face incercarea.

7/25/2019 TTI-Curs-2

3/9

Curs 2 Tehnica Tensiunilor Inalte 15.10.2015

P a g e 3 | 9

O potentiala solutie de reducere a puterii absorbite a transformatoarelor de incercare este de

compensare a curentului capacitiv absorbit de obiectul de incercat cu ajutorul unui inductor deinalta tensiune.

TItransformator de incercare

Linductor cu miez de fier

Cobcapacitatea obiectului de incercat

U1ntensiunea din primarSingura solutie ramane utilizarea schemelor de incercare cu circuit rezonant serie.

Schema pentru regimul permanent de functionare pentru circuitul rezonant serie este:

Tatransformator de alimentare sau de injectie, de medie tensiune

Linductor cu miez de fier, reglabil, de inalta tensiune

Ccapacitatea obiectului incercatRrezistenta echivalenta a intregului circuit

Un asemenea circuit se caracterizeaza prin factorul de calitate, Qcal:

= +

QLeste factorul de calitate al inductorului:

=

7/25/2019 TTI-Curs-2

4/9

Curs 2 Tehnica Tensiunilor Inalte 15.10.2015

P a g e 4 | 9

pulsatiaQc = tg

QcalQLIn mod uzual, inductoarele instalatiilor de incercare cu circuit rezonant serie au factor de

calitate cuprins intre 40 si 100. Incercarea propriu-zisa a echipamentului se face prin acordarea la

rezonanta a circuitului, prin 2 metode: aducere la rezonanta la frecventa industrial, prin modificarea inductantei

inductorului;

acordare in frecventa , utilizand frecvente ce variaza intre 30 si 200 Hz, caz in careeste necesar si un convertor de frecventa.

a.)Comportarea circuitului rezonant serie in regim permanent

Raportul tensiunilor de incercare si de alimentare

Consideram ca circuitul este adus la rezonanta. Rezulta deci ca este satisfacuta egalitatea

In concluzie, tensiunea de incercare este de Qcalori mai mare decat tensiunea de alimentare,fiind astfel necesar pentru alimentare doar un transformator de medie tensiune.

Continutul de armonice in tensiunea de incercareUak= RIk+jkLIk+Uck

= =

=

Consideram circuitul adus la rezonanta pe fundamentala.

7/25/2019 TTI-Curs-2

5/9

Curs 2 Tehnica Tensiunilor Inalte 15.10.2015

P a g e 5 | 9

In concluzie, amplitudinea armonicii k din tensiunea de incercare e de k2-1 ori mai mica

decat amplitudinea armonicei de ordin k din tensiunea de alimentare, deci nu trebuie impuseconditii speciale relativ la tensiunea de alimentare.

b.)Comportarea circuitului rezonant serie in regim tranzitoriu

In regim tranzitoriu, intereseaza modul in care se restabileste tensiunea pe obiectul incercat,dupa strapungerea sau dupa conturnarea izolatiei acestuia.

Strapungerea sau conturnarea izolatiei se produce in momentul in care tensiunea de incercaretrece prin valoarea de varf, Um. Obiectul de incercat fiind pur capacitiv, rezulta ca in acel momentcurentul trece prin valoare zero. Curentul capacitiv e defazat inainte de tensiune cu 90 grade.

Date fiind acestea, putem analiza circuitul in conditii initiale nule. Rezulta ca se obtine

urmatoarea schema electrica echivalenta:

Trebuie sa gasim uc(t).

7/25/2019 TTI-Curs-2

6/9

Curs 2 Tehnica Tensiunilor Inalte 15.10.2015

P a g e 6 | 9

Relatia lui Heaviside:

Sisolutiile ecuatiei F(s) = 0, adica polii functiei imagine.

7/25/2019 TTI-Curs-2

7/9

Curs 2 Tehnica Tensiunilor Inalte 15.10.2015

P a g e 7 | 9

Inlocuind in relatia lui Heviside, obtinem:

7/25/2019 TTI-Curs-2

8/9

Curs 2 Tehnica Tensiunilor Inalte 15.10.2015

P a g e 8 | 9

Folosim relatiile lui Euler.

este pulsatia tensiunii furnizata de sursa

1este o pulsatie tranzitorie a circuitului.

Daca folosim transformator de incercare, parametrii circuitului sunt de asa natura incat1>. In aceste conditii, putem scrie ca atunci cand t = 0, 1t = .

La momentul t = 0,

= [ 1 1 ( 1 + 0)] =

7/25/2019 TTI-Curs-2

9/9

Curs 2 Tehnica Tensiunilor Inalte 15.10.2015

P a g e 9 | 9

Tensiunea care apare in cazul incercarii cu un trafo de incercare

In concluzie, nu este de acceptat utilizarea transformatorului nici din acest punct de vedere,

pentru capacitati mari.

Daca circuitul este adus la rezonanta pe fundamentala:

2= = 2

Daca se utilizeaza circuit rezonant serie, tensiunea revine fara supratensiuni pe izolatiaobiectului incercat.

In plus, in cazul utilizarii circuitului rezonant serie, la strapungerea izolatiei obiecului

inercat, o parte din capacitate este suntata de catre defect, circuitul se dezacordeaza brusc, curentulva fi brusc limitat de catre valoarea mare a inductantei inductorului si in consecinta nu va deteriora

grav izolatia. Din acest considerent, chiar si o incercare cu o tensiune marita poate fi considerataca fiind o incercare nedistructiva.