IEC 60076に基づくトランスフォーマでの損失評価

I. IEC 6007における損失の定義

IEC 60076-1（一般要件）およびIEC 60076-7（負荷ガイドライン）は、2つの主要なタイプの損失を規定しています：

無負荷損失 (P0)

定義：一次巻線が定格電圧で励磁され、二次巻線が開放回路状態であるときに測定される損失（主にコア損失によって支配されます）。

試験条件

• 定格周波数と電圧（通常は正弦波電力周波数）で測定されます。

• 基準温度（油浸変圧器の場合75°C、乾式変圧器の場合115°C）に補正されます。

負荷損失 (Pk)

定義：二次巻線がショート回路され、一次巻線に定格電流が流れているときに測定される損失（主に銅損失によって支配されます）。

試験条件：

• 定格電流と周波数で測定されます。

• 基準温度（油浸変圧器の場合75°C；乾式変圧器の場合、絶縁クラスに基づいて異なります）に補正されます。

II. 損失の試験と計算

無負荷損失試験（IEC 60076-1条文10）

方法

• パワーアナライザを使用した直接測定（計測機器の損失を差し引く必要があります）。

• 試験電圧：定格電圧±5%、最低値を使用します。

温度補正式：

Bref：基準温度での磁束密度；B test：測定された磁束密度。

2. 負荷損失試験（IEC 60076-1条文11）

方法：

• 短絡インピーダンス試験中に測定されます。

• 試験電流：定格電流；周波数偏差≤±5%。

温度補正式（銅巻線の場合）

Tref：基準温度（75°C）；T test：試験中の巻線温度。

主要パラメータと許容範囲

損失許容範囲（IEC 60076-1条文4.2）：

• 無負荷損失：+15%まで許容（測定値は保証値を超えてはなりません）。

• 負荷損失：+15%まで許容（測定値は保証値を超えてはなりません）。
  漏れ損失：

構造部品内の漏れ磁束による損失、高周波成分分離または熱画像により評価されます。

エネルギー効率クラスと損失最適化

IEC 60076-14（電力変圧器のエネルギー効率ガイドライン）によると：

総損失 (P total)：

β：負荷比（実際の負荷 / 定格負荷）。

効率クラス（例：IE4、IE5）では、総損失を10％〜30％削減する必要があります。これには以下のような方法があります：

• 高透磁率シリコン鋼（無負荷損失を削減）。

• 巻線設計の最適化（渦電流損失を最小限に抑える）。

実用的な適用例

事例：35kV油浸変圧器（IEC 60076-7）

定格パラメータ：

• 容量：10 MVA

• 保証無負荷損失：5 kW

• 保証負荷損失：50 kW（75°C時）。

試験データ：

無負荷損失：5.2 kW（+15%の許容範囲内 → 5.75 kWの上限）。

負荷損失（30°Cで試験）：

結論：負荷損失は許容範囲を超えていますか？50 × 1.15 = 57.5 kWに対して確認してください。

VI. 一般的な問題点と考慮事項

環境温度：

試験は-25°Cから+40°Cの間で行われる必要があり、この範囲外では補正が必要です。

高調波損失：

非正弦波負荷下での追加の高調波損失をIEC 60076-18に従って評価します。

デジタル試験：

精度のためにIEC 61869校正センサーを使用します。