Verliesevaluatie in transformatoren op basis van IEC 60076

I. Definities van verliezen in IEC 6007

IEC 60076-1 (Algemene eisen) en IEC 60076-7 (Belastingsrichtlijnen) specificeren twee kernsoorten verliezen:

Leegloopverlies (P0)

Definitie: Verliezen gemeten wanneer de primaire winding wordt geënergiseerd met de nominale spanning en de secundaire winding is opengelegd (gedomineerd door kernenverliezen).

Testcondities

• Gemeten bij de nominale frequentie en spanning (meestal sinusvormige netfrequentie).

• Gecorrigeerd naar de referentietemperatuur (75°C voor oliegedrenkte transformatoren, 115°C voor drogetransformatoren).

Belastingsverlies (Pk)

Definitie: Verliezen gemeten wanneer de secundaire winding is kortgesloten en de nominale stroom door de primaire winding loopt (gedomineerd door koperverliezen).

Testcondities:

• Gemeten bij de nominale stroom en frequentie.

• Gecorrigeerd naar de referentietemperatuur (75°C voor oliegedrenkte; varieert voor drogetransformatoren afhankelijk van de isolatieklasse).

II. Testen en berekening van verliezen

Leegloopverliestest (IEC 60076-1 Clausule 10)

Methode

• Directe meting met een vermogensanalyser (apparaatverliezen moeten worden afgetrokken).

• Testspanning: nominale spanning ±5%, waarbij de laagste waarde wordt gebruikt.

Temperatuurcorrectieformule:

Bref: Fluxdichtheid bij de referentietemperatuur; B test: Gemeten fluxdichtheid.

2. Belastingsverliestest (IEC 60076-1 Clausule 11)

Methode:

• Gemeten tijdens de kortsluitimpedantietest.

• Teststroom: nominale stroom; frequentiedeviatie ≤ ±5%.

Temperatuurcorrectieformule (voor koperwindingen)

Tref: Referentietemperatuur (75°C); T test: Windingstemperatuur tijdens het testen.

Kernparameters en tolereerbare waarden

Verliestoleranties (IEC 60076-1 Clausule 4.2):

• Leegloopverlies: +15% toegestaan (gemeten waarde mag niet de gegarandeerde waarde overschrijden).

• Belastingsverlies: +15% toegestaan (gemeten waarde mag niet de gegarandeerde waarde overschrijden).
  Vervreemdende verliezen:

Verliezen veroorzaakt door lekstromen in constructieve componenten, geëvalueerd via hoge-frequentiecomponentenscheiding of thermografie.

Energieefficiëntieklassen en optimalisatie van verliezen

Volgens IEC 60076-14 (Richtlijnen voor energie-efficiëntie van stroomtransformatoren):

Totale verliezen (P total):

β: Belastingratio (werkelijke belasting / nominale belasting).

Efficiëntieklasse (bijvoorbeeld IE4, IE5) vereist dat de totale verliezen met 10%~30% worden verlaagd, bereikt door:

• Hoogdoorlaatbaar siliciumstaal (vermindert leegloopverliezen).

• Geoptimaliseerde windingontwerp (minimaliseert vlamboogverliezen).

Praktijkvoorbeeld

Geval: 35kV Oliegedrenkte transformer (IEC 60076-7)

Nominale parameters:

• Capaciteit: 10 MVA

• Gegarandeerd leegloopverlies: 5 kW

• Gegarandeerd belastingsverlies: 50 kW (bij 75°C).

Testgegevens:

Leegloopverlies: 5.2 kW (binnen +15% tolerantie → 5.75 kW limiet).

Belastingsverlies (getest bij 30°C):

Conclusie: Overschrijdt belastingsverlies de tolerantie? Controleer tegen 50 × 1.15 = 57.5 kW.

VI. Algemene problemen en overwegingen

Omgevingstemperatuur:

Tests moeten worden uitgevoerd tussen -25°C en +40°C; correcties vereist buiten dit bereik.

Harmonische verliezen:

Evalueren van extra harmonische verliezen onder niet-sinusvormige belasting volgens IEC 60076-18.

Digitale testen:

Gebruik IEC 61869-gecalibreerde sensoren voor nauwkeurigheid.