ارزیابی زیان در ترانسفورماتورها بر اساس IEC 60076

I. تعریف زیان‌ها در IEC 6007

IEC 60076-1 (نیازمندی‌های عمومی) و IEC 60076-7 (راهنمای بارگیری) دو نوع اصلی زیان را مشخص می‌کنند:

زیان بدون بار (P0)

تعریف: زیان‌های اندازه‌گیری شده وقتی که پیچش اولیه با ولتاژ اسمی تغذیه شده و پیچش ثانویه باز است (غلبه‌ی زیان‌های هسته).

شرایط آزمون

• در فرکانس و ولتاژ اسمی (معمولاً فرکانس توان سینوسی).

• اصلاح شده به دمای مرجع (75°C برای ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن، 115°C برای ترانسفورماتورهای خشک).

زیان تحت بار (Pk)

تعریف: زیان‌های اندازه‌گیری شده وقتی که پیچش ثانویه کوتاه شده و جریان اسمی از پیچش اولیه عبور می‌کند (غلبه‌ی زیان‌های مس).

شرایط آزمون:

• در جریان و فرکانس اسمی.

• اصلاح شده به دمای مرجع (75°C برای ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن؛ برای ترانسفورماتورهای خشک بر اساس کلاس عایق متفاوت است).

II. آزمون و محاسبه زیان‌ها

آزمون زیان بدون بار ( Klausel 10 IEC 60076-1)

روش

• اندازه‌گیری مستقیم با استفاده از آنالایزر توان (باید زیان‌های دستگاه کسر شود).

• ولتاژ آزمون: ولتاژ اسمی ±5%، با کمترین مقدار استفاده شود.

فرمول اصلاح دما:

Bref: چگالی مغناطیسی در دمای مرجع؛ B test: چگالی مغناطیسی اندازه‌گیری شده.

2. آزمون زیان تحت بار (Klausel 11 IEC 60076-1)

روش:

• اندازه‌گیری شده در طول آزمون امپدانس کوتاه‌مدار.

• جریان آزمون: جریان اسمی؛ انحراف فرکانس ≤ ±5%.

فرمول اصلاح دما (برای پیچش‌های مسی)

Tref: دمای مرجع (75°C)؛ T test: دمای پیچش در حین آزمون.

پارامترهای کلیدی و تحمل‌ها

تحلیل‌پذیری زیان‌ها (Klausel 4.2 IEC 60076-1):

• زیان بدون بار: +15% مجاز (مقدار اندازه‌گیری شده نباید از مقدار تضمین شده بیشتر باشد).

• زیان تحت بار: +15% مجاز (مقدار اندازه‌گیری شده نباید از مقدار تضمین شده بیشتر باشد).
  زیان‌های جانبی:

زیان‌های ناشی از فلوکس نشتی در اجزای ساختاری، با استفاده از جداسازی مؤلفه‌های فرکانس بالا یا تصویربرداری حرارتی ارزیابی می‌شوند.

طبقات کارایی انرژی و بهینه‌سازی زیان‌ها

بر اساس IEC 60076-14 (رهنمودهای کارایی انرژی برای ترانسفورماتورهای قدرت):

زیان‌های کل (P total):

β: نسبت بار (بار فعلی / بار اسمی).

طبقات کارایی (مانند IE4، IE5) نیاز به کاهش 10%~30% زیان‌های کل دارند، که با استفاده از:

• استیل سیلیسیم با نفوذپذیری بالا (کاهش زیان‌های بدون بار).

• طراحی بهینه پیچش (کاهش زیان‌های گردابه‌ای).

مثال کاربرد عملی

مورد: ترانسفورماتور غوطه‌ور در روغن 35kV (IEC 60076-7)

پارامترهای اسمی:

• ظرفیت: 10 MVA

• زیان بدون بار تضمین شده: 5 kW

• زیان تحت بار تضمین شده: 50 kW (در 75°C).

داده‌های آزمون:

زیان بدون بار: 5.2 kW (در حد تحمل +15% → حد 5.75 kW).

زیان تحت بار (آزمون در 30°C):

نتیجه: آیا زیان تحت بار از تحمل بیشتر است؟ بررسی بر اساس 50 × 1.15 = 57.5 kW.

VI. مشکلات و نکات رایج

دمای محیط:

آزمون‌ها باید بین -25°C تا +40°C انجام شوند؛ اصلاحات خارج از این محدوده لازم است.

زیان‌های هارمونیک:

ارزیابی زیان‌های هارمونیک اضافی تحت بارهای غیرسینوسی بر اساس IEC 60076-18.

آزمون دیجیتال:

استفاده از سنسورهای کالیبره شده بر اساس IEC 61869 برای دقت.