Transformer Testing Procedures Compliant with IEEE C57 and GB 1094 Standards Transformer testprocedurer i overensstemmelse med IEEE C57- og GB 1094-standarder

1. Grundlæggende om transformertest

1.1 Oversigt
Transformatorer er blandt de mest kritiske enheder for overførsel af elektrisk strøm. Deres kvalitet og pålidelighed har direkte indflydelse på den sikre og betroede levering af elektricitet. Skader på generator transformatorer eller vigtige transformatorer i understationer kan forstyrre strømoverførslen, og reparation eller transport af sådanne store enheder tager ofte flere måneder.

Under denne nedetid bliver strømforsyningen kompromitteret, hvilket påvirker industri- og landbrugsproduktion samt privat elforbrug negativt—og resulterer i betydelige økonomiske tab.

Efterhånden som kravene til sikkert og pålideligt drift af transformatorer fortsat stiger, har teknologierne til test af transformatorer været gennem en betydelig udvikling i løbet af de sidste to årtier. Notable udviklinger inkluderer:

• Kortslutningstest på store transformatorer ved spændingsniveau,

• Måling og lokaliseringsmetoder for partielle udladninger,

• Anvendelse af overføringsfunktioner til detektion af impulsfejl,

• Brug af digital teknologi til måling af tab,

• Introduktion af lydintensitetsmetoder i støjmaaling,

• Spektralanalyse til diagnosticering af vindingsdeformation, og

• Stadig mere udbredt brug af oppløsning gasanalyse (DGA) i transformatorolie.

1.2 Standarder for transformertest
For at sikre, at transformatorer opfylder de nødvendige standarder for kvalitet og pålidelighed i strømoverførslen, er nationale standarder blevet etableret både for transformatorer og deres testprocedurer:

• GB 1094.1–1996: Krafttransformatorer – Del 1: Generelt

• GB 1094.2–1996: Krafttransformatorer – Del 2: Temperaturstigning

• GB 1094.3–1985: Krafttransformatorer – Del 3: Isolationsniveauer, dielektriske tester og eksterne klargange i luft

• GB 1094.5–1985: Krafttransformatorer – Del 5: Evne til at modstå kortslutning

• GB 6450–1986: Tørre krafttransformatorer

1.3 Transformertest emner

1.3.1 Rutinetest

• Måling af vindingsmodstand

• Måling af spændingsforhold og lasttabsmåling

• Måling af kortslutningsimpedans og lasttab

• Måling af tomstrøm og tomstrømtab

• Måling af isolationsmodstand mellem vindinger og jord

• Rutine dielektriske tester — se Tabel 1-3 for fabriksrutine-isolationsprøver

• Test af belasted tap-changer

1.3.2 Typetest

• Temperaturstigningstest.

• Isolations type-test (se Tabel 1).

1.3.3 Særlige tests

• Måling af nulserieimpedans for trefasetransformatorer.

• Kortslutningsbestandighedstest.

• Støjniveau-måling.

• Måling af harmoniske komponenter i tomgangsstrøm.

2. Måling af spændingsforhold og verifikation af tilslutningsgruppebetegnelse

2.1 Oversigt
Måling af spændingsforhold er en rutinetest for transformatorer. Den udføres ikke kun på fabrikken under produktion, men også på stedet, inden transformatoren tages i drift.

2.1.1 Formål med måling af spændingsforhold

• At sikre, at spændingsforholdene ved alle tap-positioner ligger inden for den tilladte tolerance angivet i standarder eller kontraktuelle tekniske krav.

• At verificere, at parallelforbundne viklinger eller viklingsafsnit (f.eks. tap-afsnit) har identisk antal vindinger.

• At bekræfte, at tap-ledninger og forbindelser til tap-omskifteren er korrekt tilsluttet.

Spændingsforhold er en kritisk ydeevneparameter for en transformer. Da denne test anvender lavspænding og er nem at udføre, udføres den flere gange under produktionen for at garantere overholdelse af designspecifikationer.

3. DC-modstandsmåling af viklinger

3.1 Formål og krav
Ifølge GB 1094.1–1996 „Effekttransformatorer – Del 1: Generelt“ klassificeres DC-modstandsmåling som en rutinetest. Derfor skal hver transformer gennemgå denne test både under og efter produktion.

De primære formål med at måle DC-modstand er at inspicere følgende aspekter:

• Kvaliteten af svejsning eller mekaniske forbindelser mellem viklingsledere – kontrollering for dårlige samlinger;

• Integriteten af forbindelser mellem ledninger og bushinger samt mellem ledninger og tap-omskifteren;

• Pålideligheden af svejsninger eller mekaniske samlinger mellem forbindelsesledninger;

• Om lederdimensioner og resistivitet opfylder specifikationerne;

• Balance i modstand mellem faser;

• Beregning af viklingstemperaturstigning, hvilket kræver måling af koldtilstandsmodstand før temperaturstigningstesten og varmtilstandsmodstand umiddelbart efter strømafbrydelse under testen.

3.2 Målemetoder
Ifølge JB/T 501–91 „Vejledning til test af effekttransformatorer“ findes der to standardmetoder til måling af DC-modstand i transformatorviklinger:

• Bro-metoden (f.eks. Kelvin dobbeltbro)

• Volt-ampere (V-A)-metoden

4. Tomgangstest

4.1 Oversigt
Måling af tomgangstab og tomgangsstrøm er en rutinetest for transformatorer. De komplette magnetiseringskarakteristika for en transformer bestemmes gennem tomgangstesten.

Formålene med denne test er:

• At måle tomgangstab og tomgangsstrøm;

• At verificere, om kerneudformningen og produktionsprocessen opfylder relevante standarder og tekniske specifikationer;

• At opdage potentielle defekter i kernen, såsom lokal overophedning eller isolationssvagheder.

4.2 Tomgangstab
Tomgangstab består hovedsageligt af hysteresetab og virvelstrømstab i de elektriske stålplader. Det inkluderer også yderligere tab, såsom spredetab forårsaget af utæthedsflux.

4.3 Tomgangsstrøm
Størrelsen af tomgangsstrømmen bestemmes hovedsageligt af B–H (magnetiserings-) kurven for det elektriske stål, der anvendes i kernen.

5. Måling af belastningstab og kortslutningsimpedans

5.1 Oversigt over belastningstest
Måling af belastningstab og kortslutningsimpedans er en rutinetest.

Producenter udfører denne test for at:

• Bestemme værdierne for belastningstab og kortslutningsimpedans;

Bekræft overholdelse af standarder og tekniske aftaler;

• Registrer potentielle defekter i vindingerne.

Under testen anvendes spænding på en vinding, mens den anden kortsluttes. I henhold til ampere-vending balance, når strømmen i den spændingsanvendte vinding når dens nominale værdi, bærer den kortsluttede vinding også nominalstrøm.

Selvom hovedmagnetfloden i kernen er meget lille under denne test, dannes betydelig leckageflod pga. høj strøm. Denne leckageflod forårsager:

• Virvelstrømsforskydninger i vindingledere;

• Cirkulerende strømforskydninger i parallelle ledere;

• Yderligere forskydninger i klamper, tankvægge, elektromagnetiske skjold, kerndeframmer og bindplader.

Alle disse forskydninger er strøm-afhængige og klassificeres kollektivt som belastningsforskydninger.

6. Anvendt AC spændingstest

6.1 Oversigt
For at sikre, at transformatorer er sikre og pålidelige til netdrift, skal deres isolation ikke kun opfylde ydeevnestandarder, men også de påkrævede dielektriske styrker. Dielektrisk styrke bestemmer, om en transformator kan modstå normale driftsspændinger samt ualmindelige forhold såsom lynnedslag eller tændningsoverspændinger.

Kun efter vellykkede tester - herunder kortvarig nettetfrekvens holdbarhedstest, impuls holdbarhedstest og partielle udladningsmålinger - kan en transformator anses for at være klar til nettilknytning.

Den anvendte AC holdbarhedstest evaluerer primært den hovedisolation mellem vindinger og jord, samt mellem vindinger.

• For fuldt isolerede transformatorer validerer denne test fuldt ud den hovedisolation.

• For gradvis isolerede transformatorer vurderer den kun endevindingisolation nær yoke og isolation af visse ledsektioner til jord. Den kan ikke vurdere den fulde vinding-til-jord eller inter-vinding isolation styrke.

For gradvis isolerede transformatorer er en induceret spændingstest nødvendig for at gennemgående vurdere isolation styrken mellem vindinger, til jord, og for tilhørende ledninger.

7. Induceret overspændingstest

7.1 Oversigt
Induceret overspændingstest er en anden vigtig dielektrisk test efter den anvendte AC-test.

• For fuldt isolerede transformatorer kontrollerer den anvendte AC-test kun den hovedisolation, mens den vend-til-vend, lag-til-lag og sektion-til-sektion longitudinale isolation verificeres ved induceret spændingstest.

• For gradvis isolerede transformatorer verificerer den anvendte AC-test kun nulpunktisolation. Induceret spændingstest er afgørende for at evaluere:

• Longitudinale isolation (mellem vindinger, lag og sektioner);

• Isolation mellem vindinger og jord;

• Inter-vinding og fase-til-fase isolation.

Derfor er induceret spændingstest en vital metode til at vurdere både hoved- og longitudinale isolation integritet.

7.2 Testkrav
Induceret spændingstest udføres typisk ved at anvende dobbelt den nominale spænding til lavspændingsvindingkontakter, med alle andre vindinger åbne. Den anvendte spændingsbølgeform bør være så tæt på en ren sinusbølge som muligt.