Förlustbedömning i transformatorer enligt IEC 60076

I. Definitioner av förluster enligt IEC 6007

IEC 60076-1 (Allmänna krav) och IEC 60076-7 (Belastningsriktlinjer) anger två huvudtyper av förluster:

Tomgångsförlust (P0)

Definition: Förluster mätas när primär vindning är ansluten till nomspegel och sekundär vindning är öppen (dominerade av kärnförluster).

Provningstillstånd

• Mäts vid nomfrekvens och -spänning (vanligtvis sinusformad strömfrekvens).

• Korrigerat till referenstemperatur (75°C för oljebärande transformatorer, 115°C för torra).

Belastningsförlust (Pk)

Definition: Förluster mätas när sekundär vindning är kortslagen och nominell ström flyter genom primär vindning (dominerade av kopparförluster).

Provningstillstånd:

• Mäts vid nominell ström och frekvens.

• Korrigerat till referenstemperatur (75°C för oljebärande; varierar för torra beroende på isoleringsklass).

II. Provning och beräkning av förluster

Tomgångsförlustprovning (IEC 60076-1 Avsnitt 10)

Metod

• Direkt mätning med hjälp av en effektmätare (instrumentförluster måste subtraheras).

• Provningsspänning: nominell spänning ±5%, med lägsta värde används.

Temperaturkorrigeringsformel:

Bref: Fluxdensitet vid referenstemperatur; B test: Mätt fluxdensitet.

2. Belastningsförlustprovning (IEC 60076-1 Avsnitt 11)

Metod:

• Mäts under provning av kortslutningsimpedans.

• Provningström: nominell ström; frekvensavvikelse ≤ ±5%.

Temperaturkorrigeringsformel (för kopparvindningar)

Tref: Referenstemperatur (75°C); T test: Vindningstemperatur under provning.

Nyckelparametrar och toleranser

Förlusttoleranser (IEC 60076-1 Avsnitt 4.2):

• Tomgångsförlust: +15% tillåtna (mätt värde får inte överstiga garanterat värde).

• Belastningsförlust: +15% tillåtna (mätt värde får inte överstiga garanterat värde).
  Stray-förluster:

Förluster orsakade av läckageflöde i konstruktionselement, utvärderas via separering av högfrekventa komponenter eller termografi.

Energieffektivitetsklasser och förlustoptimering

Enligt IEC 60076-14 (Riktlinjer för energieffektivitet för strömförädlingstransformatorer):

Totala förluster (P total):

β: Belastningsförhållande (verklig belastning / nominell belastning).

Effektivitetsklasser (t.ex., IE4, IE5) kräver att totala förluster minskas med 10%~30%, uppnås genom:

• Högpermeabel siliciumstål (minskar tomgångsförluster).

• Optimerad vindningsdesign (minimerar virvelförluster).

Praktiskt tillämpningsexempel

Fall: 35kV oljebärande transformator (IEC 60076-7)

Nominella parametrar:

• Kapacitet: 10 MVA

• Garanterad tomgångsförlust: 5 kW

• Garanterad belastningsförlust: 50 kW (vid 75°C).

Provningsdata:

Tomgångsförlust: 5.2 kW (inom +15% tolerans → 5.75 kW gräns).

Belastningsförlust (provad vid 30°C):

Slutsats: Överstiger belastningsförlust tolerans? Verifiera mot 50 × 1.15 = 57.5 kW.

VI. Vanliga problem och överväganden

Omgivande temperatur:

Provningen måste utföras mellan -25°C till +40°C; korrigering krävs utanför detta intervall.

Harmoniska förluster:

Utvärdera ytterligare harmoniska förluster under icke-sinusformade belastningar enligt IEC 60076-18.

Digital provning:

Använd IEC 61869-kalibrerade sensorer för noggrannhet.