Impulse Voltage Test System for Interturn and Main Insulation Testing

Abstract

This thesis project describes the system for high impulse voltage testing. The devices include transformers, arresters, cables etc. The testing system generates lightning impulse voltages for very short period of time; 1.2 micro seconds according to the industrial standards such as IEC 60060-1. The purpose was to test the interturns and main insulation by impulse voltage test system. In order to test the insulation systems in ABB Insulation lab, two sample coils as named coil 1 and coil 2, identical to the coils used for the actual machine in production are manufactured and tested. The sample coils are impregnated and processed in the same conditions as the complete stator winding, for the purpose of evaluating the basic design, type of materials, manufacturing procedures and processes incorporated in the insulation system.

The impulse test system used is HAEFELY HIPOTRONICS to generate impulse voltages for testing. The system has flexibility to be used in various ways for generating different wave forms or for increasing the test voltage capabilities. Another objective of this study was to design High Voltage (HV) test Area in the facility. For testing synchronous machine and High Voltage test, certain safety distance between the HV equipment and some steel Floor is ensured because of PD (Partial Discharge). The test area design accommodated the limitations present in the facility such as space.

This thesis is presented as: First introduction to the test systems is presented. In next chapter, sample coil impulse voltage test system is explained with the requirements, in chapter three relevant standards are mentioned, in chapter four, test area design or layout is presented. The measurements and results are presented in the last chapter.

The results and measurement obtained for the two test coils fulfill the purpose of test systems. The both of the coils passed the test according to the standards IEC 60034-15 (2009) and IEC 60060-1 (1989). The result show that our test system is successful in testing the coils insulations strength and voltage.

Tämä opinnäytetyö kuvaa syöksyaaltokoestusjärjestelmää. Työn tavoitteena oli suunnitella testausalue vyyhtien koestamiseen. Opinnäytetyö kuvaa syöksyaaltokoestus järjestelmää, joka sisältää laitteet kuten muuntajia, vastuksia, kaapeleita jne. Testausjärjestelmä tuottaa salaman impulssijännitteitä hyvin lyhyeksi ajaksi; 1,2 mikrosekuntia, kuten IEC 60060-1 -standardien mukaan.

Tarkoituksena oli testata kierros- ja pääeristys impulssijännitejärjestelmällä. Eristyksen testaamiseksi valmistettiin ja testattiin kaksi näytevyyhtiä nimeltään vyyhti 1 ja vyyhti 2, jotka ovat identtisiä tuotannon todellisten vyyhtien kanssa. Näytevyyhti kyllästetiin ja käsiteltiin samoissa olosuhteissa kuin staattorivyyhdet perusmallin, materiaalien tyypin, valmistusmenetelmien ja eristysjärjestelmän prosessien arvioimiseksi.

Käytetty impulssitestijärjestelmä on HAEFELY HIPOTRONICS, joka tuottaa impulssijännitteet testaukseen. Järjestelmällä on joustavuutta erilaisten aaltomuotojen muodostamiseen tai testijännitteen lisäämiseen. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli suunnitella korkeajännite-testialue (HV) laitosalueelle. Synkronisen koneen ja korkeajännitetestien testaamisessa on varmistettava, että HV-laitteiden ja lattian teräslevyjen välillä on tietty turvaetäisyys PD:n (Partial Discharge) takia. Testialueen suunnittelu vastasi järjestelyssä esiintyviä rajoituksia, kuten tilaa.

Näiden kahden testikelan tulokset ja mittaukset täyttivät testijärjestelmien tarkoituksen. Molemmat kelat läpäisivät testin standardien IEC 60034–15 (2009) ja IEC 60060-1 (1989) mukaisesti. Tulokset osoittavat, että testijärjestelmä on kykenevä testaamaan kelojen eristyslujuuden ja jännitteen.