Hodnocení ztrát v transformátorech podle IEC 60076

I. Definice ztrát v IEC 6007

IEC 60076-1 (Obecné požadavky) a IEC 60076-7 (Pokyny pro zatěžování) specifikují dva základní typy ztrát:

Ztráta bez zatěžení (P0)

Definice: Ztráty měřené, když primární cívka je napájená napětím nominální hodnoty a sekundární cívka je otevřený obvod (dominují ztráty jádra).

Podmínky testu

• Měřeno na frekvenci a napětí nominální hodnoty (typicky sinusová síťová frekvence).

• Opraveno na referenční teplotu (75°C pro transformátory s olejovým chlazením, 115°C pro suché transformátory).

Ztráta při zatěžování (Pk)

Definice: Ztráty měřené, když sekundární cívka je krátkozamklost a průchodem primární cívky jde nominální proud (dominují měděné ztráty).

Podmínky testu:

• Měřeno na nominální proud a frekvenci.

• Opraveno na referenční teplotu (75°C pro transformátory s olejovým chlazením; liší se pro suché transformátory podle třídy izolace).

II. Testování a výpočet ztrát

Test ztráty bez zatěžování (odstavec 10 IEC 60076-1)

Metoda

• Přímé měření pomocí analyzátoru energie (ztráty přístroje musí být odečteny).

• Testovací napětí: nominální napětí ±5%, použije se nejnižší hodnota.

Vzorec pro opravu teploty:

Bref: Densita toku magnetického fluxu při referenční teplotě; B test : Měřená densita toku magnetického fluxu.

2. Test ztráty při zatěžování (odstavec 11 IEC 60076-1)

Metoda:

• Měřeno během testu impedancí krátkozamklosti.

• Testovací proud: nominální proud; odchylka frekvence ≤ ±5%.

Vzorec pro opravu teploty (pro měděné cívky)

Tref: Referenční teplota (75°C); T test : Teplota cívky během testu.

Klíčové parametry a tolerance

Tolerance ztrát (odstavec 4.2 IEC 60076-1):

• Ztráta bez zatěžování: +15% povoleno (změřená hodnota nesmí překročit zaručenou hodnotu).

• Ztráta při zatěžování: +15% povoleno (změřená hodnota nesmí překročit zaručenou hodnotu).
  Stray ztráty:

Ztráty způsobené únikem magnetického fluxu v konstrukčních částech, vyhodnoceny prostřednictvím oddělení vysokofrekvenčních komponent nebo termografie.

Třídy energetické efektivnosti a optimalizace ztrát

Podle IEC 60076-14 (Pokyny pro energetickou efektivitu elektrických transformátorů):

Celkové ztráty (P total):

β: Poměr zatěžování (skutečné zatěžování / nominální zatěžování).

Třídy efektivnosti (např. IE4, IE5) vyžadují snížení celkových ztrát o 10%~30%, dosaženo prostřednictvím:

• Vysokopermeabilní hořčíkové železo (snížení ztrát bez zatěžování).

• Optimalizovaný design cívek (minimalizace eddy current ztrát).

Praktický příklad aplikace

Případ: 35kV transformátor s olejovým chlazením (IEC 60076-7)

Nominální parametry:

• Kapacita: 10 MVA

• Zaručená ztráta bez zatěžování: 5 kW

• Zaručená ztráta při zatěžování: 50 kW (při 75°C).

Testovací data:

Ztráta bez zatěžování: 5.2 kW (v rámci tolerance +15% → limit 5.75 kW).

Ztráta při zatěžování (testováno při 30°C):

Závěr: Překračuje ztráta toleranci? Ověřte proti 50 × 1.15 = 57.5 kW.

VI. Běžné problémy a zvážení

Okolní teplota:

Testy musí být prováděny v rozmezí -25°C až +40°C; jsou potřebné korekce mimo toto rozmezí.

Harmonické ztráty:

Vyhodnoťte dodatečné harmonické ztráty za nenosinusových zatěžovacích podmínek podle IEC 60076-18.

Digitální testování:

Použijte senzory kalibrované podle IEC 61869 pro přesnost.