Postupci testiranja transformatora u skladu s standardima IEEE C57 i GB 1094

1. Osnove testiranja transformatora

1.1 Pregled
Transformatori su jedna od najvažnijih opreme za prenos električne energije. Njihova kvaliteta i pouzdanost izravno utječu na siguran i zahvaćeni prijenos struje. Šteta generator transformatorima ili ključnim transformatorima podstanih može prekidati prijenos struje, a odradba ili transport takvih velikih jedinaka često traje nekoliko mjeseci.

Tijekom ovog vremena bez djelovanja, osiguranje strujom je kompromitirano, što negativno utječe na industrijsku i poljoprivredu proizvodnju te potrošnju struje u stanovništvu—rezultirajući značajnim ekonomskim gubitcima.

Kako se zahtjevi za sigurnim i pouzdanim radom transformatora nastavljaju povećavati, tehnologije za testiranje transformatora su se znatno napredovale tijekom zadnjih dvadeset godina. Značajni razvoji uključuju:

• Testiranje na kratak spoj velikih transformatora na imeniti napon,

• Mjerene i lokalizacijske tehnike parcijalnog iscrpljenja,

• Primjena transfer funkcija za otkrivanje impulsnih grešaka,

• Upotreba digitalne tehnologije za mjeranje gubitaka,

• Uvođenje metoda intenziteta zvuka u mjerenu buku,

• Spektalna analiza za dijagnozu deformacije namota, i

• Sve više široko upotreba analize rastvorenih gasova (DGA) u transformatorskom ulju.

1.2 Standardi za testiranje transformatora
Za osiguranje da transformatori ispunjavaju zahtjeve standarda za kvalitetu i pouzdanost prijenosa struje, nacionalni standardi su uspostavljeni kako za transformatore tako i za njihove test procedure:

• GB 1094.1–1996: Prijenosni transformatori – Dijel 1: Opće

• GB 1094.2–1996: Prijenosni transformatori – Dijel 2: Porast temperature

• GB 1094.3–1985: Prijenosni transformatori – Dijel 3: Razini izolacije, dielektrični testovi i vanjski razmaci u zraku

• GB 1094.5–1985: Prijenosni transformatori – Dijel 5: Mogućnost izdržati kratki spoj

• GB 6450–1986: Suhi prijenosni transformatori

1.3 Testni predmeti transformatora

1.3.1 Redoviti testovi

• Mjerenje otpora namota

• Mjerenje omjera napona i mjerenje gubitaka pod opterećenjem

• Mjerenje impedancije na kratком споју и мјерење губитака под оптерећењем

• Mjerenje praznog toka i praznih gubitaka

• Mjerenje otpornosti izolacije između namota i zemlje

• Redoviti dielektrični testovi — vidjeti Tablicu 1-3 za redovite fabrične izolacijske testne predmete

• Testovi promjene stupnja prijenosa pod opterećenjem

1.3.2 Tipični testovi

• Test porasta temperature.

• Tipični testovi izolacije (vidjeti Tablicu 1).

1.3.3 Posebni testovi

• Mjerenje nultog reda impedancije za trofazne transformator.

• Test održivosti na kratko spojnici.

• Mjerenje razine zvuka.

• Mjerenje harmonijskih komponenti u strujnom praznom radu.

2. Mjerenje omjera napona i provjera oznake skupine spajanja

2.1 Pregled
Mjerenje omjera napona je rutinski test za transformatore. Izvršava se ne samo u tvornici tijekom proizvodnje, već i na mjestu prije uporabe transformatora.

2.1.1 Cilj mjerenja omjera napona

• Za osiguranje da se omjeri napona na svim položajima klizača nalaze unutar dopuštenih toleranci prema standardima ili tehničkim zahtjevima ugovora.

• Za provjeru da paralelno spojene cievke ili dijelove cievki (npr. područja s klizačem) imaju identičan broj zavojnica.

• Za potvrdu da su vodiči i spojevi na klizaču ispravno povezani.

Omjer napona je ključan parametar performansi transformatora. Budući da ovaj test koristi niski napon i jednostavan je za izvođenje, više puta se izvodi tijekom proizvodnje kako bi se osigurala usklađenost s dizajnerskim specifikacijama.

3. Mjerenje DC otpora zavoja

3.1 Cilj i zahtjevi
Prema GB 1094.1–1996 “Električni transformatori – Dijel 1: Opće,” mjerenje DC otpora klasificirano je kao rutinski test. Stoga svaki transformator mora podići ovaj test tijekom i nakon proizvodnje.

Glavni ciljevi mjerenja DC otpora su:

• Pregled kvalitete zavarivanja ili mehaničkih spojeva između vodilaca zavoja – provjera loših spojeva;

• Integritet spojeva između vodilaca i čepova, te između vodilaca i klizača;

• Pouzdanost zavarivanja ili mehaničkih spojeva između vodilaca;

• Da li dimenzije vodilaca i otpornost odgovaraju specifikacijama;

• Ravnoteža otpora između faza;

• Izračun porasta temperature zavoja, što zahtijeva mjerenje hladnog stanja otpora prije testa porasta temperature i toplinskog stanja otpora odmah nakon isključivanja struje tijekom testa.

3.2 Metode mjerenja
Prema JB/T 501–91 “Vodič za testiranje električnih transformatora,” postoje dvije standardne metode za mjerenje DC otpora zavoja transformatora:

• Metoda mosta (npr. Kelvinov dvojni most)

• Metoda volt-ampere (V-A metoda)

4. Test bez opterećenja

4.1 Pregled
Mjerenje gubitaka bez opterećenja i struje bez opterećenja je rutinski test transformatora. Kompletne karakteristike magnetizacije transformatora određuju se putem testa bez opterećenja.

Ciljevi ovog testa su:

• Mjerenje gubitaka bez opterećenja i struje bez opterećenja;

• Provjera da li dizajn i proizvodni proces jezgra zadovoljavaju primjenjive standarde i tehničke specifikacije;

• Otkrivanje potencijalnih defekata jezgra, poput lokalizirane prekomjerne temperature ili slabe izolacije.

4.2 Gubitci bez opterećenja
Gubitci bez opterećenja uglavnom se sastoje od gubitaka histerese i indukcije u laminaciji električne čelike. Uključuju i dodatne gubitke, poput gubitaka izbijanja zbog izbijanja fluksa.

4.3 Struja bez opterećenja
Veliki dio struje bez opterećenja ovisi o krivulji B–H (magnetizacija) električne čelike koja se koristi u jezgru.

5. Gubitci pod opterećenjem i mjerenje impedancije na kratkoj spojnic

5.1 Pregled testa pod opterećenjem
Mjerenje gubitaka pod opterećenjem i impedancije na kratkoj spojnic je rutinski test.

Proizvođači ovaj test izvode kako bi:

• Odredili vrijednosti gubitaka pod opterećenjem i impedancije na kratkoj spojnic;

• Provjerite usklađenost s standardima i tehničkim sporazumima;

• Otkrijte potencijalne defekte u zavojnicama.

Tijekom testa, na jednu zavojnicu primjenjuje se napon dok je druga zatvorena. Prema ravnoteži amper-turni, kada struja u zavojnici pod napajanjem doseže svoju nominalnu vrijednost, zatvorena zavojnica također vodi nominalnu struju.

Iako je glavni magnetni topline u jezgru tijekom ovog testa vrlo mali, generira se značajan izlučeni fluks zbog velike struje. Taj izlučeni fluks uzrokuje:

• Gubitke cirkularnih struja u vodovima zavojnice;

• Gubitke cirkulirajućih struja u paralelnim vodovima;

• Dodatne gubitke u čvrstoćnim strukturama, stjenama rezervoara, elektromagnetskim štitovima, okvirima jezgra i vezanim pločama.

Svi ti gubitci ovisni su o strujama i kolektivno se klasificiraju kao gubitci opterećenja.

6. Primjena AC testa otpornosti na napon

6.1 Pregled
Da bi se osigurala sigurnost i pouzdanost transformatora za rad na mreži, njihova izolacija mora zadovoljavati ne samo performansne standarde, već i potrebnu dielektričnu čvrstoću. Dielektrična čvrstoća određuje može li transformator izdržati normalne radne napone te nepravilnosti poput udaraca bleska ili prekomjernih napona pri prekidu.

Samo nakon uspješnog prolaska testovima, uključujući kratkotrajni test otpornosti na mrežni napon, impulsnih testova otpornosti na napon i mjerenja djelomičnih ispuštanja, transformator se smatra spremnim za povezivanje na mrežu.

Primjenom AC testa otpornosti na napon uglavnom se procjenjuje glavna izolacijska čvrstoća između zavojnica i zemlje, te između zavojnica.

• Za potpuno izolirane transformatore, ovaj test potpuno provjerava glavnu izolaciju.

• Za transformatore s razinastom izolacijom, on procjenjuje samo izolaciju krajeva zavojnice blizu jare i izolaciju određenih odvoda prema zemlji. Ne može procijeniti punu čvrstoću izolacije između zavojnice i zemlje ili između zavojnica.

Za transformatore s razinastom izolacijom, potreban je inducirani napon test kako bi se kompletirala procjena čvrstoće izolacije između zavojnica, prema zemlji i pripadajućih odvoda.

7. Test izdržljivosti na inducirani prekomjerni napon

7.1 Pregled
Test izdržljivosti na inducirani napon je još jedan ključni dielektrički test nakon primjene AC testa.

• Za potpuno izolirane transformatore, primjena AC testa provjerava samo glavnu izolaciju, dok je induciranim napon testom verificirana izolacija između zavoja, slojeva i dijelova dužine.

• Za transformatore s razinastom izolacijom, primjena AC testa provjerava samo izolaciju neutralne točke. Inducirani napon test je bitan za ocjenu:

• Dužinska izolacija (između zavoja, slojeva i dijelova);

• Izolacija između zavojnica i zemlje;

• Izolacija između zavojnica i faza.

Stoga je inducirani napon test važna metoda za procjenu integriteta glavne i dužinske izolacije.

7.2 Zahtjevi za testiranje
Inducirani napon test obično se izvodi primjenom dvostruke nominalne napetosti na terminalima zavojnice niske napetosti, dok su sve ostale zavojnice otvorene. Valna forma primijenjenog napona trebala bi biti što bliža čistom sinusoidnom valu.