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.
