۱. مبانی آزمایش ترانسفورماتور
۱.۱ مرور کلی
ترانسفورماتورها از مهمترین تجهیزات برای انتقال برق هستند. کیفیت و قابلیت اطمینان آنها به طور مستقیم بر انتقال امن و قابل اعتماد انرژی الکتریکی تأثیر میگذارد. خسارت به ترانسفورماتورهای generator یا ترانسفورماتورهای کلیدی زیرстанیون میتواند انتقال برق را اختلال دهد، و تعمیر یا حمل و نقل این واحدهای بزرگ معمولاً چند ماه وقت میبرد.
در طول این زمان تعطیلی، تامین برق مختل میشود، که به تولید صنعتی و کشاورزی و مصرف برق مسکونی آسیب میرساند و باعث ضرر اقتصادی قابل توجه میشود.
با افزایش نیازهای عملیات ایمن و قابل اعتماد ترانسفورماتورها، فناوریهای آزمایش ترانسفورماتور در دو دهه گذشته پیشرفت قابل توجهی داشته است. توسعههای برجسته عبارتند از:
آزمایشهای خوردگی کوتاه در ترانسفورماتورهای بزرگ در ولتاژ اسمی،
روشهای اندازهگیری و محلیابی رخنه جزئی،
استفاده از توابع انتقال برای تشخیص خطاهای ضربهای،
استفاده از فناوری دیجیتال برای اندازهگیری زیان،
مقدمه روشهای شدت صوتی در اندازهگیری سر و صدا،
تجزیه طیفی برای تشخیص تغییر شکل پیچک، و
استفاده گستردهتر از تحلیل گاز حلشده (DGA) در روغن ترانسفورماتور.
۱.۲ استانداردهای آزمایش ترانسفورماتور
برای اطمینان از اینکه ترانسفورماتورها به استانداردهای مورد نیاز برای کیفیت و قابلیت اطمینان انتقال برق مطابقت دارند، استانداردهای ملی برای هم ترانسفورماتورها و هم روشهای آزمایش آنها تدوین شده است:
GB ۱۰۹۴.۱–۱۹۹۶: ترانسفورماتورهای قدرت – بخش ۱: عمومی
GB ۱۰۹۴.۲–۱۹۹۶: ترانسفورماتورهای قدرت – بخش ۲: افزایش دما
GB ۱۰۹۴.۳–۱۹۸۵: ترانسفورماتورهای قدرت – بخش ۳: سطح عایق، آزمایشهای دی الکتریک و فاصلههای خارجی در هوا
GB ۱۰۹۴.۵–۱۹۸۵: ترانسفورماتورهای قدرت – بخش ۵: توانایی تحمل خوردگی کوتاه
GB ۶۴۵۰–۱۹۸۶: ترانسفورماتورهای قدرت خشک
۱.۳ موارد آزمایش ترانسفورماتور
۱.۳.۱ آزمایشهای معمولی
اندازهگیری مقاومت پیچک
اندازهگیری نسبت ولتاژ و زیان بار
اندازهگیری امپدانس خوردگی کوتاه و زیان بار
اندازهگیری جریان بدون بار و زیان بدون بار
اندازهگیری مقاومت عایق بین پیچکها و زمین
آزمایشهای دی الکتریک معمولی — جهت مشاهده موارد آزمایش عایق معمولی کارخانه به جدول ۱-۳ مراجعه کنید
آزمایشهای تبدیلدهنده تحت بار
۱.۳.۲ آزمایشهای نوع
آزمایش افزایش دما.
آزمایشهای نوع عایق (به جدول ۱ مراجعه کنید).
| مورد آزمون | دستهبندی آزمون |
| آزمون تحمل دی الکتریک خارجی | آزمون کارخانهای |
| آزمون ضربه برق زنده و موج قطع شده روی انتهای خط | آزمون نوع |
| آزمون ضربه برق زنده روی انتهای نیوتروال | آزمون نوع |
| آزمون تحمل دی الکتریک القایی | آزمون کارخانهای |
| آزمون تخلخل جزئی | آزمون کارخانهای |
۱.۳.۳ آزمونهای ویژه
اندازهگیری امپدانس توالی صفر برای ترانسفورماتورهای سه فاز.
اندازهگیری سطح صدای ترانسفورماتور.
اندازهگیری مولفههای هارمونیک در جریان بدون بار.
۲. اندازهگیری نسبت ولتاژ و تأیید مشخصات گروه اتصال
۲.۱ مرور کلی
اندازهگیری نسبت ولتاژ یک آزمون روتین برای ترانسفورماتورها است. این آزمون نه تنها در کارخانه طی فرآیند تولید انجام میشود بلکه قبل از بهرهبرداری از ترانسفورماتور در محل نصب نیز انجام میشود.
۲.۱.۱ هدف اندازهگیری نسبت ولتاژ
برای اطمینان از آنکه نسبتهای ولتاژ در تمام موقعیتهای تاپ در محدوده تحمل قابل قبول مشخص شده توسط استانداردها یا الزامات فنی قراردادی قرار دارد.
برای تأیید اینکه پیچههای موازی یا بخشهای پیچه (مانند بخشهای تاپ شده) تعداد دورهای یکسانی دارند.
برای تأیید اینکه اتصالات تاپ و اتصالات به تغییر دهنده تاپ صحیح هستند.
نسبت ولتاژ یک پارامتر عملکردی مهم ترانسفورماتور است. از آنجا که این آزمون با ولتاژ پایین انجام میشود و اجرای آن ساده است، چندین بار در طول فرآیند تولید انجام میشود تا تضمین شود که با مشخصات طراحی سازگاری دارد.
۳. اندازهگیری مقاومت مستقیم پیچهها
۳.۱ هدف و الزامات
بر اساس GB 1094.1–1996 “ترانسفورماتورهای قدرت – بخش ۱: عمومی”، اندازهگیری مقاومت مستقیم به عنوان یک آزمون روتین طبقهبندی شده است. بنابراین، هر ترانسفورماتور باید این آزمون را هم در طول و هم پس از تولید انجام دهد.
اهداف اصلی اندازهگیری مقاومت مستقیم شامل بررسی موارد زیر است:
کیفیت جوشکاری یا اتصالات مکانیکی بین رسانههای پیچه – بررسی اتصالات ضعیف؛
تمامیت اتصالات بین خطوط و بوشینگها، و بین خطوط و تغییر دهنده تاپ؛
قابلیت اعتماد جوشکاری یا اتصالات مکانیکی بین خطوط؛
آیا ابعاد و مقاومت الکتریکی رسانهها با مشخصات سازگار هستند؛
تعادل مقاومت بین فازها؛
محاسبه افزایش دما در پیچهها، که نیازمند اندازهگیری مقاومت حالت سرد قبل از آزمون افزایش دما و مقاومت حالت داغ فوراً پس از قطع برق در طول آزمون است.
۳.۲ روشهای اندازهگیری
بر اساس JB/T 501–91 “راهنمای آزمون ترانسفورماتورهای قدرت”، دو روش استاندارد برای اندازهگیری مقاومت مستقیم پیچههای ترانسفورماتور وجود دارد:
روش پل (مانند پل دوگانه کلوین)
روش ولت-آمپر (V-A)
۴. آزمون بدون بار
۴.۱ مرور کلی
اندازهگیری ضرر بدون بار و جریان بدون بار یک آزمون روتین ترانسفورماتور است. خصوصیات کامل مغناطیسی ترانسفورماتور از طریق آزمون بدون بار تعیین میشود.
اهداف این آزمون عبارتند از:
اندازهگیری ضرر بدون بار و جریان بدون بار؛
تأیید اینکه طراحی و فرآیند تولید هسته با استانداردها و مشخصات فنی مطابقت دارد؛
تشخیص نقصهای بالقوه در هسته، مانند گرمایش محلی یا ضعف عایق.
۴.۲ ضرر بدون بار
ضرر بدون بار عمدتاً شامل ضرر هیسترزیس و جریانهای دوگانه در لایههای فولاد الکتریکی است. این ضرر همچنین شامل ضررهای اضافی، مانند ضررهای جانبی ناشی از فلکس لک است.
۴.۳ جریان بدون بار
اندازه جریان بدون بار عمدتاً توسط منحنی B-H (مغناطیسکردن) فولاد الکتریکی موجود در هسته تعیین میشود.
۵. اندازهگیری ضرر بار و امپدانس کوتاهمدار
۵.۱ مرور کلی آزمون بار
اندازهگیری ضرر بار و امپدانس کوتاهمدار یک آزمون روتین است.
تولیدکنندگان این آزمون را برای:
تعیین مقادیر ضرر بار و امپدانس کوتاهمدار؛
بررسی انطباق با استانداردها و توافقنامههای فنی؛
تشخیص نقصهای احتمالی در پیچیدهها.
در طول آزمون، ولتاژی به یک پیچیده اعمال میشود در حالی که پیچیده دیگر خمیده میشود. بر اساس تعادل آمپر-دور، هنگامی که جریان در پیچیده تغذیهشده به مقدار اسمی خود میرسد، پیچیده خمیده نیز جریان اسمی را حمل میکند.
با اینکه شار مغناطیسی اصلی در هسته در طول این آزمون بسیار کوچک است، شار مغناطیسی گمشده به دلیل جریان بالا ایجاد میشود. این شار مغناطیسی گمشده باعث میشود:
اتلاف گردابی در هادیهای پیچیده؛
اتلاف جریان دورانی در هادیهای موازی؛
اتلاف اضافی در ساختارهای ضبط، دیوارههای ظرف، سایهبانهای الکترومغناطیسی، قاب هسته و صفحات پیوند.
همه این اتلافها به جریان بستگی دارند و به طور کلی به عنوان اتلاف بار طبقهبندی میشوند.
6. آزمون تحمل ولتاژ جریان متناوب اعمالشده
6.1 مروری بر موضوع
برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان ترانسفورماتورها در عملیات شبکه، عایقبندی آنها باید نه تنها استانداردهای عملکردی بلکه مقاومت الکتریکی مورد نیاز را نیز برآورده کند. مقاومت الکتریکی تعیین میکند که آیا یک ترانسفورماتور میتواند ولتاژهای عملیاتی عادی را تحمل کند یا شرایط غیرعادی مانند افزایش ولتاژ یا برقهای گرمازا.
فقط پس از گذراندن آزمونها با موفقیت—شامل تحمل ولتاژ متناوب با مدت زمان کوتاه، تحمل ولتاژ ضربهای و اندازهگیریهای بار جزئی—میتوان یک ترانسفورماتور را برای اتصال به شبکه آماده دانست.
آزمون تحمل ولتاژ جریان متناوب اعمالشده عمدتاً قدرت عایقبندی اصلی بین پیچیدهها و زمین، و بین پیچیدهها را ارزیابی میکند.
برای ترانسفورماتورهای عایقبندی کامل، این آزمون عایقبندی اصلی را به طور کامل اعتبار میبخشد.
برای ترانسفورماتورهای عایقبندی لایهای، فقط عایقبندی پیچیدههای انتهایی نزدیک یوک و عایقبندی برخی بخشهای منبع به زمین را ارزیابی میکند. این آزمون نمیتواند قدرت عایقبندی کامل بین پیچیدهها و زمین یا بین پیچیدهها را ارزیابی کند.
برای ترانسفورماتورهای عایقبندی لایهای، آزمون ولتاژ القایی مورد نیاز است تا به طور جامع قدرت عایقبندی بین پیچیدهها، به زمین و برای منبعهای مرتبط را ارزیابی کند.
7. آزمون تحمل ولتاژ القایی اضافی
7.1 مروری بر موضوع
آزمون تحمل ولتاژ القایی آزمون دیگری مهم در دی الکتریک پس از آزمون جریان متناوب اعمالشده است.
برای ترانسفورماتورهای عایقبندی کامل، آزمون جریان متناوب اعمالشده فقط عایقبندی اصلی را بررسی میکند، در حالی که عایقبندی طولی (بین دورها، لایهها و بخشها) توسط آزمون ولتاژ القایی اعتبار مییابد.
برای ترانسفورماتورهای عایقبندی لایهای، آزمون جریان متناوب اعمالشده فقط عایقبندی نقطه خنثی را تأیید میکند. آزمون ولتاژ القایی برای ارزیابی ضروری است:
عایقبندی طولی (بین دورها، لایهها و بخشها)؛
عایقبندی بین پیچیدهها و زمین؛
عایقبندی بین پیچیدهها و بین فازها.
بنابراین، آزمون ولتاژ القایی روشی حیاتی برای ارزیابی تمامیت عایقبندی اصلی و طولی است.
7.2 الزامات آزمون
آزمون ولتاژ القایی معمولاً با اعمال دو برابر ولتاژ اسمی به پایانههای پیچیده ولتاژ پایین، با باقی ماندن تمام پیچیدههای دیگر در حالت خمیده انجام میشود. موج ولتاژ اعمالشده باید به اندازه امکان به موج سینوسی خالص نزدیک باشد.
