Оцінка втрат у трансформаторах на основі IEC 60076

I. Визначення втрат у IEC 6007

IEC 60076-1 (Загальні вимоги) та IEC 60076-7 (Рекомендації щодо навантаження) визначають два основні типи втрат:

Втрати при холостому ході (P0)

Визначення: Втрати, виміряні, коли первинна обмотка підключена до номінального напруги, а вторинна обмотка відкрита (головним чином це втрати ядра).

Умови випробувань

• Вимірювання проводиться при номінальній частоті та напрузі (зазвичай синусоїдальна частота електропостачання).

• Корегуються до температури відліку (75°C для маслонаповнених трансформаторів, 115°C для сухих).

Втрати при навантаженні (Pk)

Визначення: Втрати, виміряні, коли вторинна обмотка замкнута коротким замиканням, і через первинну обмотку проходить номінальний струм (головним чином це втрати міді).

Умови випробувань:

• Вимірювання проводиться при номінальному струмі та частоті.

• Корегуються до температури відліку (75°C для маслонаповнених; залежно від класу ізоляції для сухих).

II. Випробування та розрахунок втрат

Випробування на втрати при холостому ході (IEC 60076-1 Клаузула 10)

Метод

• Пряме вимірювання за допомогою аналізатора потужності (потужність втрат приладу повинна бути відніята).

• Напруга випробування: номінальна напруга ±5%, використовується найнижче значення.

Формула корекції температури:

Bref: Плотність потоку при температурі відліку; B test: Виміряна плотність потоку.

2. Випробування на втрати при навантаженні (IEC 60076-1 Клаузула 11)

Метод:

• Вимірювання проводиться під час випробувань на опір короткого замикання.

• Струм випробування: номінальний струм; відхилення частоти ≤ ±5%.

Формула корекції температури (для мідних обмоток)

Tref: Температура відліку (75°C); T test: Температура обмотки під час випробування.

Основні параметри та допуски

Допуски втрат (IEC 60076-1 Клаузула 4.2):

• Втрати при холостому ході: дозволено +15% (виміряне значення не повинно перевищувати гарантоване значення).

• Втрати при навантаженні: дозволено +15% (виміряне значення не повинно перевищувати гарантоване значення).
  Втрати від розсіяння:

Втрати, спричинені розсіянням магнітного потоку в конструктивних елементах, оцінюються шляхом відокремлення високочастотних компонентів або термографії.

Класи енергоефективності та оптимізація втрат

Згідно з IEC 60076-14 (Рекомендації щодо енергоефективності силових трансформаторів):

Загальні втрати (P total):

β: Співвідношення навантаження (фактичне навантаження / номінальне навантаження).

Класи ефективності (наприклад, IE4, IE5) вимагають зменшення загальних втрат на 10%~30%, що досягається за допомогою:

• Високопермеабельна кремнеземна сталь (зменшує втрати при холостому ході).

• Оптимізований дизайн обмотки (мінімізує втрати від зворотних струмів).

Приклад практичного застосування

Випадок: 35кВ маслонаповнений трансформатор (IEC 60076-7)

Номінальні параметри:

• Потужність: 10 МВА

• Гарантовані втрати при холостому ході: 5 кВт

• Гарантовані втрати при навантаженні: 50 кВт (при 75°C).

Дані випробувань:

Втрати при холостому ході: 5.2 кВт (в межах +15% допуску → границя 5.75 кВт).

Втрати при навантаженні (випробування при 30°C):

Висновок: Втрати при навантаженні перевищують допуск? Перевірити за 50 × 1.15 = 57.5 кВт.

VI. Поширені проблеми та розгляди

Температура оточення:

Випробування повинні проводитися при температурі від -25°C до +40°C; корекції необхідні за межами цього діапазону.

Гармонічні втрати:

Оцінка додаткових гармонічних втрат при несинусоїдальних навантаженнях згідно з IEC 60076-18.

Цифрове випробування:

Використовуйте датчики, калібровані згідно з IEC 61869, для точності.