Tranzformátor-próbaeljárások az IEEE C57 és GB 1094 szabványoknak megfelelően

1. Transzformációk tesztelésének alapjai

1.1 Áttekintés
A transzformációk az elektromos energiaátvitel szempontjából a legfontosabb eszközök közé tartoznak. Minőségük és megbízhatóságuk közvetlenül befolyásolja az elektromos energia biztonságos és megbízható szállítását. A generátor transzformációi vagy a fő átalakító állomások transzformációinak károsodása zavarhatja az energiaátvitelt, és ilyen nagy egységek javítása vagy szállítása hosszabb időt vehet igénybe, akár több hónapig is.

Ezen időszakban az energiaellátás sérül, ami negatív hatással van az ipari és mezőgazdasági termelésre, valamint a lakosság elektromos energiával kapcsolatos fogyasztására—ami jelentős gazdasági veszteségeket okoz.

Ahogy a transzformációk biztonságos és megbízható működésének követelményei folyamatosan emelkednek, a transzformáció-tesztelés technológiái is jelentősen fejlődtek az elmúlt két évtizedben. Jelentős fejlesztések közé tartozik:

• Nagy transzformációk rövidzárlati tesztjei nominális feszulthoz,

• Részleges nyomás kiadás mérésének és helyzeti meghatározásának módszerei,

• Impulzus hibák detektálásához használt átviteli függvények alkalmazása,

• Digitális technológia használata veszteség-méréshez,

• Hangintenzitás-módszerek bevezetése zajméréshez,

• Spektrális elemzés tekercs-deformáció diagnosztizálásához, és

• A feloldódott gáz-analízis (DGA) egyre elterjedtebb használata a transzformátor olajában.

1.2 Transzformáció-tesztelési normák
A transzformációk megfelelésének biztosítása az energiaátviteli minőség és megbízhatóság szempontjából, nemzeti normákat alakítottak ki a transzformációkra és a tesztelési eljárásokra:

• GB 1094.1–1996: Erőművek – Rész 1: Általános

• GB 1094.2–1996: Erőművek – Rész 2: Hőmérséklet-emelkedés

• GB 1094.3–1985: Erőművek – Rész 3: Elszigeteltségi szintek, dielektrikus tesztek és külső tisztán légi távolságok

• GB 1094.5–1985: Erőművek – Rész 5: Rövidzárlat-ellenállás képessége

• GB 6450–1986: Száraz erőművek

1.3 Transzformáció-tesztelési elemek

1.3.1 Rendszeres tesztek

• Tekercs-ellenállás mérése

• Feszültség arány mérése és terhelésveszteség mérése

• Rövidzárlati impedancia és terhelésveszteség mérése

• Üresfutású áram és üresfutású veszteség mérése

• Tekercsök és a föld közötti elszigeteltségi ellenállás mérése

• Rendszeres dielektrikus tesztek — lásd 1-3. táblát a gyári rendszeres elszigeteltségi teszt elemekért

• Tevékeny fázisváltó tesztek

1.3.2 Típus tesztek

• Hőmérséklet-emelkedési teszt.

• Elszigeteltségi típus tesztek (lásd 1. táblát).

1.3.3 Különleges vizsgálatok

• Zérus sorrendű impedancia mérése háromfázisú transzformátoroknál.

• Rövidzárási hatásállósági vizsgálat.

• Háttérszint mérése.

• Harmonikus összetevők mérése üresjárati áramban.

2. Feszültségviszony mérése és a kapcsolási csoportjelölés ellenőrzése

2.1 Áttekintés
A feszültségviszony mérése rutinvizsgálat a transzformátorok esetében. A gyártás alatt nemcsak gyári körülmények között végzik el, hanem helyszínen is, mielőtt a transzformátort üzembe helyeznék.

2.1.1 A feszültségviszony mérésének célja

• Annak biztosítása, hogy a feszültségviszonyok minden kapcsolóhelyen az előírt szabványok vagy szerződéses technikai követelmények által megengedett tűréshatáron belül legyenek.

• Párhuzamosan kapcsolt tekercsek vagy tekercsrészek (pl. átkapcsolható részek) menetszámának azonosságának ellenőrzése.

• Tapvezetékek és az átkapcsolóhoz való csatlakozások helyes bekötésének megerősítése.

A feszültségviszony a transzformátor egyik lényeges teljesítményparamétere. Mivel ez a vizsgálat alacsony feszültséget használ, és egyszerű elvégezni, a gyártás során többször is elvégzik annak érdekében, hogy garantálják a tervezési előírásoknak való megfelelést.

3. Tekercsek DC ellenállásának mérése

3.1 Cél és követelmények
A GB 1094.1–1996 „Erőtranszformátorok – 1. rész: Általános” szabvány szerint a DC ellenállásmérés rutinvizsgálatként van besorolva. Ezért minden transformer esetében ezt a vizsgálatot a gyártás alatt és azt követően egyaránt el kell végezni.

A DC ellenállás mérésének elsődleges célja az alábbi szempontok ellenőrzése:

• A tekercsvezetékek közötti hegesztési vagy mechanikai csatlakozások minőségének ellenőrzése – rossz csatlakozások keresése;

• A vezetékek és a szigetelőcsonkok, valamint a vezetékek és az átkapcsoló közötti csatlakozások integritásának ellenőrzése;

• A vezetékhegesztések vagy mechanikai csatlakozások megbízhatóságának ellenőrzése;

• Annak ellenőrzése, hogy a vezető méretei és fajlagos ellenállása megfelel-e az előírásoknak;

• A fázisok közötti ellenállás kiegyensúlyozottságának ellenőrzése;

• A tekercs hőmérséklet-emelkedésének kiszámítása, amelyhez a hőmérséklet-emelkedési vizsgálat előtt hideg állapotban kell mérni az ellenállást, majd a vizsgálat során az áramellátás megszüntetése után azonnal meleg állapotban is.

3.2 Mérési módszerek
A JB/T 501–91 „Útmutató erőtranszformátorok vizsgálatához” szerint két szabványos módszer létezik a transzformátor tekercsei DC ellenállásának mérésére:

• Hídmódszer (pl. Kelvin-kéthídmérés)

• Volt-amper (V-A) módszer

4. Üresjárási vizsgálat

4.1 Áttekintés
Az üresjárási veszteség és az üresjárási áram mérése rutin jellegű transzformátorvizsgálat. A transzformátor teljes gerjesztési jellemzőit az üresjárási vizsgálat határozza meg.

Ennek a vizsgálatnak a céljai:

• Az üresjárási veszteség és az üresjárási áram mérése;

• Annak ellenőrzése, hogy a mag tervezése és gyártási folyamata megfelel-e a vonatkozó szabványoknak és technikai előírásoknak;

• Lehetséges maghibák, például helyi túlmelegedés vagy szigetelési gyengeségek kimutatása.

4.2 Üresjárási veszteség
Az üresjárási veszteség elsősorban a villamos acéllemezek hiszterézises és örvényáram-veszteségeiből áll. További veszteségeket is tartalmaz, mint például a szórt fluxus okozta szórványos veszteségeket.

4.3 Üresjárási áram
Az üresjárási áram nagyságát elsősorban a magban alkalmazott villamos acél B–H (mágnesezési) görbéje határozza meg.

5. Terhelési veszteség és rövidzárási impedancia mérése

5.1 Terhelési vizsgálat áttekintése
A terhelési veszteség és a rövidzárási impedancia mérése rutinvizsgálat.

A gyártók ezt a vizsgálatot az alábbi célokra végzik el:

• A terhelési veszteség és a rövidzárási impedancia értékeinek meghatározása;

Ellenőrizze a szabványokkal és technikai megállapodásokkal való összhangot;

• Felderítse a tekercsekben lévő lehetséges hibákat.

A teszt során egy feszültséget alkalmaznak egy tekercsre, míg a másikat rövidzártan tartják. Az amper-hurok egyensúly szerint, amikor az áram az energiázott tekercsben eléri a nominál értékét, a rövidzárt tekercs is a nominális áramot viseli.

Bár a teszt során a mag főmágneses fluktuációja nagyon kicsi, a nagy áramfolytonak köszönhetően jelentős hullámzó fluktuáció keletkezik. Ez a hullámzó fluktuáció okozza:

• Ciklikus áramveszteségeket a tekercs vezetőinek;

• Keringő áramveszteségeket párhuzamos vezetőkben;

• További veszteségeket a szorító szerkezetekben, a tartály falakban, elektromos pajzsokban, magszerkezetekben és csomólapokban.

Minden ezek a veszteségek áramfüggőek, és összességében terhelési veszteségeknek vannak osztályozva.

6. Alkalmazott AC kiálló feszültség vizsgálat

6.1 Áttekintés
A transzformátorok biztonságos és megbízható hálózati működésének biztosítása érdekében izolációjuknak nem csak a teljesítményi szabványoknak, de a szükséges dielektrikus erősségnek is eleget kell tennie. A dielektrikus erősség határozza meg, hogy a transzformátor tud-e kivenni a normális működési feszültségeket, valamint a villámlás vagy kapcsolóoverfeszültségekhez hasonló rendellenes állapotokat.

Csak akkor tekinthetők a transzformátorok hálózati csatlakoztatásra alkalmasak, ha sikeresen átmentek a rövid idejű hálózati frekvenciájú kiálló feszültség, impulzus kiálló feszültség és részleges töltés mérési teszteken.

Az alkalmazott AC kiálló vizsgálat elsősorban a fő izolációs erősséget vizsgálja a tekercsek és a föld között, valamint a tekercsek között.

• Teljesen izolált transzformátorok esetén ez a teszt teljesen ellenőrzi a fő izolációt.

• Szintelt izolációjú transzformátorok esetén csak a gerinc közeli végtekercs izolációját és bizonyos vezetékek földhez való izolációját értékeli. Nem tudja teljesen értékelni a teljes tekercs-föld vagy tekercs-tekercs izolációs erősséget.

Szintelt izolációjú transzformátorok esetén helyette indukált feszültség vizsgálat szükséges, hogy teljes képpen értékelje a tekercsek, a föld, valamint a hozzájuk kapcsolt vezetékek izolációs erősségét.

7. Indukált overfeszültség kiálló vizsgálat

7.1 Áttekintés
Az indukált feszültség kiálló vizsgálat egy másik kritikus dielektrikus teszt az alkalmazott AC teszt után.

• Teljesen izolált transzformátorok esetén az alkalmazott AC teszt csak a fő izolációt ellenőrzi, míg az indukált feszültség teszt ellenőrzi a tekercs-tekercs, réteg-réteg és szakasz-szakasz hosszirányú izolációt.

• Szintelt izolációjú transzformátorok esetén az alkalmazott AC teszt csak a neutrális pont izolációját ellenőrzi. Az indukált feszültség teszt létfontosságú ahhoz, hogy:

• Hosszirányú izolációt (tekercs-tekercs, réteg-réteg, szakasz-szakasz);

• Izolációt a tekercsek és a föld között;

• Tekercs-tekercs és fázis-fázis izolációt értékeljen.

Így az indukált feszültség teszt egy fontos módszer a fő és hosszirányú izoláció integritásának értékelésére.

7.2 Tesztelési követelmények
Az indukált feszültség tesztet általában úgy végezzük, hogy kétszeres a nominális feszültséget alkalmazzuk a nyomásos tekercs termináljaira, míg az összes többi tekercs nyitva van. Az alkalmazott feszültség hullámforma lehetőleg tiszta szinusz hullám legyen.