Muuntaja testausmenettelyt IEE-Businessin C57- ja GB 1094 -standardien mukaisesti

1. Muuntaja-testauksen perusteet

1.1 Yleiskatsaus
Muuntajat ovat yksi tärkeimmistä laitteista sähkön siirtämiseen. Niiden laatu ja luotettavuus vaikuttavat suoraan sähkön turvalliseen ja luotettavaan toimitukseen. Generaattorin muuntajan tai keskeisen alijärjestelylaitoksen muuntajan vaurio voi häiriä sähkön siirron, ja näiden suurten yksiköiden korjaaminen tai kuljetus usein kestää useita kuukausia.

Tässä aikana sähköntarjonta on vaarassa, mikä vaikuttaa haitallisesti teollisuuden ja maatalouden tuotantoon sekä asuinalueiden sähkönkulutukseen—tuloksena merkittävät taloudelliset tappiot.

Kun vaatimukset muuntajien turvalliseelle ja luotettavalle toiminnalle jatkuvasti kasvavat, muuntajien testausmenetelmät ovat edistyneet huomattavasti viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana. Huomattavia kehityksiä ovat:

• Suurten muuntajien lyhyyskertauksen testit nominatiolämpötilassa,

• Osittainen levävirta-mittaus ja paikannusmenetelmät,

• Impulsivirheiden havaitsemisessa käytettävien siirtokuvainten soveltaminen,

• Digitaaliteknologian käyttö menetysten mittaamiseen,

• Äänivoiman menetelmien käyttö melun mittaamiseen,

• Spektrianalyysi kytkentöjen muodon diagnosointiin, ja

• Yhä laajempi leväkaasuanalyysin (DGA) käyttö muuntajan öljyssä.

1.2 Standardit muuntajien testaukselle
Varmistaaksemme, että muuntajat täyttävät vaaditut standardit sähkön siirron laadulle ja luotettavuudelle, on olemassa kansallisia standardeja sekä muuntajille että niiden testausmenetelmille:

• GB 1094.1–1996: Sähkömuuntajat – Osa 1: Yleinen

• GB 1094.2–1996: Sähkömuuntajat – Osa 2: Lämpötilan nousu

• GB 1094.3–1985: Sähkömuuntajat – Osa 3: Erityissuojaus, dielektriset testit ja ulkoiset etäisyydet ilmassa

• GB 1094.5–1985: Sähkömuuntajat – Osa 5: Kyky kestää lyhyyskertauksen

• GB 6450–1986: Kuiva sähkömuuntaja

1.3 Muuntajien testauskohdat

1.3.1 Säännölliset testit

• Kytkentöresistanssin mittaaminen

• Jännitesuhde- ja latausmenetyksen mittaaminen

• Lyhyysimpedanssin ja latausmenetyksen mittaaminen

• Tyhjiökulutuksen ja tyhjiövirran mittaaminen

• Kytkentöjen ja maan välisen eristysresistanssin mittaaminen

• Säännölliset dielektriset testit — katso tehtaan säännölliset eristyksen testauskohdat Taulukossa 1-3

• Lataustasoituskytkimen testit

1.3.2 Tyyppitestit

• Lämpötilan nousutesti.

• Erityissuojan tyyppitestit (katso Taulukko 1).

1.3.3 Erityistestit

• Nollajärjestysimpedanssin mittaaminen kolmifaseisille muuntolaitteille.

• Lyhytsulkukestävyyden testi.

• Äänitasoituksen mittaaminen.

• Harmonisten komponenttien mittaaminen tyhjälatausvirtassa.

2. Jänniteosuuden mittaaminen ja yhdistämisen tarkistaminen

2.1 Yleiskatsaus
Jänniteosuuden mittaaminen on muuntolaitevalmistuksessa perustesti. Sitä suoritetaan sekä tehtaalla valmistuksen aikana että paikan päällä ennen muuntolaitteen käyttöönottoa.

2.1.1 Jänniteosuuden mittaamisen tarkoitus

• Varmistaa, että jänniteosuudet kaikissa napasijainneissa ovat säännöksissä tai sopimuksen teknisissä vaatimuksissa määritellyn sallitun toleranssin rajoissa.

• Varmistaa, että parallelliyhdistettyjen spiraalien tai spiraaliosien (esim. napasijain osat) kiertokierrokset ovat samat.

• Varmistaa, että napajohtimet ja niiden yhteydet napamuuntoliitteeseen on kytketty oikein.

Jänniteosuus on muuntolaitteen tärkeä suorituskykyparametri. Koska tämä testi käyttää alhaisia jännitteitä ja on yksinkertainen suorittaa, sitä toistetaan useita kertoja valmistuksen aikana varmistaaksemme, että se vastaa suunnittelusuunnitelmaa.

3. Spiraalien VV-resistanssin mittaaminen

3.1 Tarkoitus ja vaatimukset
GB 1094.1–1996 “Sähkömuuntolaitteet – Osa 1: Yleiset,” mukaan VV-resistanssin mittaaminen luokitellaan perustestiksi. Siksi jokaisen muuntolaitteen on käytettävä tätä testiä sekä valmistuksen aikana että sen jälkeen.

VV-resistanssin mittaamisen pääasiassa tarkoitus on tarkastaa seuraavat näkökohdat:

• Spiraalijohtojen väliset hitsaus- tai mekaaniset yhteydet – huonon yhteyksien tarkistaminen;

• Johtojen ja kahvikkojen sekä johtojen ja napamuuntoliitteen välisten yhteyksien eheys;

• Johtoviivojen välisen hitsauksen tai mekaanisen yhdisteen luotettavuus;

• Onko johtimen mitat ja vastus vastaavat määräyksiä;

• Vaiheiden välisen vastuksen tasapaino;

• Spiraalilämpötilan nousun laskenta, joka edellyttää kylmän tilanteen vastuksen mittaamista ennen lämpötilan nousutestiä ja kuuman tilanteen vastuksen mittaamista heti virrannäytön katkaisemisen jälkeen testin aikana.

3.2 Mittausmenetelmät
JB/T 501–91 “Ohje sähkömuuntolaitteiden testaamiseksi,” mukaan on olemassa kaksi standardia menetelmää muuntolaitteen spiraalien VV-resistanssin mittaamiseksi:

• Siltausmenetelmä (esim. Kelvinin kaksipuolinen silta)

• Jännite-ampere (V-A) -menetelmä

4. Tyhjälataustesti

4.1 Yleiskatsaus
Tyhjälataushäviön ja tyhjälatausvirran mittaaminen on muuntolaitteen perustesti. Muuntolaitteen täydelliset magnetisoitumisominaisuudet määritetään tyhjälataustestillä.

Tämän testin tavoitteet ovat:

• Tyhjälataushäviön ja tyhjälatausvirran mittaaminen;

• Varmistaa, että ytimen suunnittelu ja valmistusprosessi vastaavat sovellettavia standardeja ja teknisiä määräyksiä;

• Mahdollisten ytimeen liittyvien puutteiden, kuten paikallisen ylikuumenemisen tai eristysongelmien, havaitseminen.

4.2 Tyhjälataushäviö
Tyhjälataushäviö koostuu pääasiassa hystereesi- ja kiertovirtahäviöistä sähkölevyn levynsivuissa. Se sisältää myös lisähäviöt, kuten vuotojen aiheuttamat häviöt.

4.3 Tyhjälatausvirta
Tyhjälatausvirran suuruus määräytyy pääasiassa käytetyn sähkölevyn B–H (magnetisoituminen) -käyrän mukaan.

5. Lataushäviön ja lyhytsulkureaktanssin mittaaminen

5.1 Lataustestin yleiskatsaus
Lataushäviön ja lyhytsulkureaktanssin mittaaminen on perustesti.

Valmistajat suorittavat tämän testin:

• Määrittää lataushäviön ja lyhytsulkureaktanssin arvot;

• Varmista noudattaminen standardeja ja teknisiä sopimuksia;

• Havaitse mahdolliset vikaan joutuneet kiertot.

Koetta suoritettaessa yhteen kiertoon kytetään jännitettä, kun toinen on lyhennetty. Amperemäärän tasapainon mukaan, kun virta kytettyyn kiertoon saavuttaa sen nimellisarvon, lyhennetty kierto myös kuljettaa nimellisvirtaa.

Vaikka ytimessä oleva päämagneettivirta on tässä testissä hyvin pieni, suuri virta aiheuttaa merkittävän sivuvirtauksen. Tämä sivuvirtaus aiheuttaa:

• Kierron johtimissa kiertovirtahäviöt;

• Yhdensuuntaisten johtimien välillä kiertovirtahäviöt;

• Lisähäviöt puristusrakenteissa, tankin seinissä, sähkömagneettisissa suojissa, ytimen kehyksessä ja tiivistelevissä levylissä.

Kaikki nämä häviöt ovat virtariippuisia ja luokitellaan yhteisesti kuormahäviöiksi.

6. Soveltettu vaihtajannitekestävyystesti

6.1 Yleiskatsaus
Varmistaa, että muuntimet ovat turvallisia ja luotettavia verkon toimintaan, niiden eristys on vastattava sekä suorituskykystandardeja että vaadittua dielektristä vahvuutta. Dielektrinen vahvuus määrittää, pystyykö muuntin kestämään normaalin toimintajännitteen sekä epänormaaleja olosuhteita, kuten ukkoskuormituksen tai kytkentäylikuormituksen.

Vasta kun onnistuneesti suoritettujen testien, kuten lyhytkestoinen verkkojännitekestävyystesti, impulssikestävyystesti ja osittaisvirtamittaukset, jälkeen muuntin voidaan pitää valmiina verkon yhteyteen liittämiseksi.

Soveltettu vaihtajännitekestävyystesti arvioi pääasiassa päärakenteen eristyksen vahvuutta kierrosten ja maan välillä sekä kierrosten välillä.

• Täysin eristettyjen muuntimien käsittelimässä tapauksessa tämä testi tarkistaa kokonaan pääeristystä.

• Asteittain eristettyjen muuntimien käsittelimässä tapauksessa se arvioi vain lopputasojen erityisesti ympäröivän osan ja tietyjen johtojen maahan eristystä. Se ei voi arvioida koko kierroksen ja maan välisen tai kierrosten välisten eristysten vahvuutta.

Asteittain eristettyjen muuntimien käsittelimässä tapauksessa tarvitaan sijaan induktiivinen jännitetesti, joka arvioi perusteellisesti kierrosten, maan ja liittyvien johtojen välisen eristystä.

7. Induktiivinen ylikuormituskestävyystesti

7.1 Yleiskatsaus
Induktiivinen ylikuormituskestävyystesti on toinen kriittinen dielektrinen testi sovellettua vaihtajännitekestävyystestia seuraavaksi.

• Täysin eristettyjen muuntimien käsittelimässä tapauksessa sovellettu vaihtajännitekestävyystesti tarkistaa vain pääeristystä, kun taas kierron sisällä olevat kiertovirtahäviöt, kerroskohtaiset häviöt ja osakohtaiset pitkittäiset eristykset varmistetaan induktiivisella jännitetestillä.

• Asteittain eristettyjen muuntimien käsittelimässä tapauksessa sovellettu vaihtajännitekestävyystesti tarkistaa vain neutraalipisteen eristystä. Induktiivinen jännitetesti on olennainen arvioida:

• Pitkittäistä eristystä (kiertovirtahäviöt, kerroskohtaiset häviöt ja osakohtaiset häviöt);

• Erityisesti kierroksen ja maan välisen eristystä;

• Kierrosten välisen ja vaiheiden välisen eristystä.

Näin ollen induktiivinen jännitetesti on olennainen menetelmä arvioida sekä pää- että pitkittäistä eristystä.

7.2 Testivaatimukset
Induktiivinen jännitetesti suoritetaan yleensä soveltamalla kaksinkertaista nimellisjännitettä alijännitteisten kierrosten terminaaleihin, kun kaikki muut kierrot ovat avoimessa piirissä. Sovelletun jännitteen aalto muodoltaan tulisi olla mahdollisimman lähellä puhtaasti sinimuotoista.