Verlustbeurteilung in Transformatoren basierend auf IEC 60076

I. Definitionen von Verlusten in IEC 6007

IEC 60076-1 (Allgemeine Anforderungen) und IEC 60076-7 (Belastungsrichtlinien) legen zwei Kernarten von Verlusten fest:

Leerlaufverlust (P0)

Definition: Verluste, die gemessen werden, wenn die Primärwicklung mit Nennspannung versorgt wird und die Sekundärwicklung offen ist (dominiert durch Kernenverluste).

Prüfbedingungen

• Gemessen bei Nennfrequenz und -spannung (in der Regel sinusförmige Netzfrequenz).

• Korrigiert auf Bezugs temperatur (75°C für ölgetränkte Transformatoren, 115°C für trockene).

Lastverlust (Pk)

Definition: Verluste, die gemessen werden, wenn die Sekundärwicklung kurzgeschlossen ist und Nennstrom durch die Primärwicklung fließt (dominiert durch Kupferverluste).

Prüfbedingungen:

• Gemessen bei Nennstrom und -frequenz.

• Korrigiert auf Bezugs temperatur (75°C für ölgetränkte; variiert für trockene abhängig von der Isolierklasse).

II. Prüfung und Berechnung von Verlusten

Leerlaufverlustprüfung (IEC 60076-1 Abschnitt 10)

Methode

• Direkte Messung mit einem Leistungsanalysator (Geräteverluste müssen abgezogen werden).

• Prüfspannung: Nennspannung ±5%, wobei der niedrigere Wert verwendet wird.

Temperaturkorrekturformel:

Bref: Flussdichte bei Bezugs temperatur; B test: Gemessene Flussdichte.

2. Lastverlustprüfung (IEC 60076-1 Abschnitt 11)

Methode:

• Gemessen während der Kurzschlussimpedanzprüfung.

• Prüfstrom: Nennstrom; Frequenzabweichung ≤ ±5%.

Temperaturkorrekturformel (für Kupferwicklungen)

Tref: Bezugs temperatur (75°C); T test: Wicklungstemperatur während der Prüfung.

Wichtige Parameter und Toleranzen

Verlusttoleranzen (IEC 60076-1 Abschnitt 4.2):

• Leerlaufverlust: +15% erlaubt (gemessener Wert darf den garantierten Wert nicht überschreiten).

• Lastverlust: +15% erlaubt (gemessener Wert darf den garantierten Wert nicht überschreiten).
  Streuverluste:

Verluste, die durch Streufluss in Strukturkomponenten verursacht werden, evaluiert über Hochfrequenzkomponententrennung oder thermische Bildgebung.

Energieeffizienzklassen und Verlustoptimierung

Laut IEC 60076-14 (Energieeffizienzrichtlinien für Starkstromtransformatoren):

Gesamtverluste (P total):

β: Lastverhältnis (aktuelle Last / Nennlast).

Effizienzklassen (z.B. IE4, IE5) erfordern eine Reduzierung der Gesamtverluste um 10%~30%, erreicht durch:

• Hochpermeables Siliziumstahl (reduziert Leerlaufverluste).

• Optimierte Wicklungsentwurf (minimiert Wirbelstromverluste).

Praktisches Anwendungsbeispiel

Fall: 35kV Ölgetränkter Transformator (IEC 60076-7)

Nennparameter:

• Kapazität: 10 MVA

• Garantierter Leerlaufverlust: 5 kW

• Garantierter Lastverlust: 50 kW (bei 75°C).

Prüfdaten:

Leerlaufverlust: 5,2 kW (innerhalb der +15%-Toleranz → 5,75 kW-Grenze).

Lastverlust (getestet bei 30°C):

Fazit: Überschreitet der Lastverlust die Toleranz? Überprüfen gegen 50 × 1,15 = 57,5 kW.

VI. Häufige Probleme und Überlegungen

Umgebungstemperatur:

Prüfungen müssen zwischen -25°C und +40°C durchgeführt werden; Korrekturen erforderlich außerhalb dieses Bereichs.

Harmonische Verluste:

Bewerten zusätzlicher harmonischer Verluste unter nicht-sinusförmigen Lasten gemäß IEC 60076-18.

Digitale Prüfung:

Verwenden Sie IEC 61869-kalibrierte Sensoren für Genauigkeit.