IEEE C57およびGB 1094規格に準拠したトランスフォーマ試験手順
1. 変圧器試験の基礎
1.1 概要
変圧器は、電力送電において最も重要な設備の一つです。その品質と信頼性は、電力の安全かつ確実な供給に直接影響します。発電所の変圧器や主要な変電所の変圧器が損傷すると、電力送電が中断し、このような大型機器の修理や輸送にはしばしば数ヶ月かかることがあります。
この停止期間中、電力供給が制約され、工業生産や農業生産、さらには家庭での電力消費に悪影響を及ぼし、大きな経済的損失につながります。
変圧器の安全かつ信頼性のある運転に対する要求が高まるにつれ、過去20年間で変圧器試験技術は大きく進歩しました。主な発展は以下の通りです：
定格電圧での大容量変圧器の短絡試験
部分放電測定および位置特定技術
インパルス故障検出用の伝達関数の適用
損失測定におけるデジタル技術の使用
騒音測定における音強度法の導入
巻線変形診断用のスペクトル分析
変圧器油中の溶解ガス分析（DGA）の広範な使用
1.2 変圧器試験の基準
変圧器が電力送電の品質と信頼性に必要な基準を満たすことを確保するために、変圧器とその試験手順に関する国家基準が設けられています：
GB 1094.1–1996: 電力変圧器 – 第1部：総則
GB 1094.2–1996: 電力変圧器 – 第2部：温度上昇
GB 1094.3–1985: 電力変圧器 – 第3部：絶縁レベル、誘電試験および空気中の外部クリアランス
GB 1094.5–1985: 電力変圧器 – 第5部：短絡耐えられる能力
GB 6450–1986: 乾式電力変圧器
1.3 変圧器試験項目
1.3.1 常規試験
巻線抵抗の測定
電圧比測定および負荷損失測定
短絡インピーダンスと負荷損失の測定
無負荷電流および無負荷損失の測定
巻線と接地間の絶縁抵抗の測定
常規誘電試験 - 工場常規絶縁試験項目については表1-3を参照
オンロードタップチェンジャーテスト
1.3.2 型式試験
温度上昇試験
絶縁型式試験（表1を参照）
| 試験項目 | 試験分類 |
| 外部絶縁耐圧試験 | 工場試験 |
| 線端における雷電圧衝撃試験および切波衝撃試験 | 型式試験 |
| 中性点端子における雷電圧衝撃試験 | 型式試験 |
| 誘導絶縁耐圧試験 | 工場試験 |
| 部分放電試験 | 工場試験 |
1.3.3 特別な試験
三相変圧器のゼロシーケンスインピーダンスの測定。
短絡耐え能力試験。
音レベルの測定。
無負荷電流の高調波成分の測定。
2. 電圧比の測定と接続群指定の確認
2.1 概要
電圧比の測定は、変圧器の定期的な試験です。製造時だけでなく、現場で変圧器が運転される前にも行われます。
2.1.1 電圧比測定の目的
すべてのタップ位置での電圧比が規格または契約上の技術的要件で指定された許容範囲内に収まることを確認する。
並列接続されたコイルまたはコイルセクション（例えば、タップセクション）が同一の巻数を持っていることを確認する。
タップリードおよびタップチェンジャーへの接続が正しく配線されていることを確認する。
電圧比は変圧器の重要な性能パラメータです。この試験は低電圧を使用し、簡単に行うことができるため、設計仕様に適合していることを保証するために製造中に複数回実施されます。
3. コイルの直流抵抗測定
3.1 目的と要件
GB 1094.1–1996 「電力変圧器 - 第1部：総則」によれば、直流抵抗測定は定期的な試験として分類されています。したがって、すべてのtransformerは、製造中および製造後にこの試験を受ける必要があります。
直流抵抗を測定する主な目的は以下の点を検査することです：
巻線導体間の溶接または機械的接続の品質—不良な接合をチェック；
リードとブッシング間の接続、およびリードとタップチェンジャー間の接続の完全性；
リードワイヤー間の溶接または機械的接合の信頼性；
導体の寸法と電気抵抗率が仕様に準拠しているか；
相間の抵抗バランス；
巻線温度上昇の計算には、温度上昇試験前の冷たい状態での抵抗と、試験中の電源切断直後の熱い状態での抵抗を測定する必要があります。
3.2 測定方法
JB/T 501–91 「電力変圧器試験ガイドライン」によれば、変圧器巻線の直流抵抗を測定する標準的な方法は以下の2つがあります：
ブリッジ法（例えば、ケルビンダブルブリッジ）
ボルトアンペア法（V-A 法）
4. 無負荷試験
4.1 概要
無負荷損失と無負荷電流の測定は、変圧器の定期的な試験です。無負荷試験によって変圧器の完全な磁化特性が決定されます。
この試験の目的は以下の通りです：
無負荷損失と無負荷電流を測定する；
コアの設計と製造過程が適用可能な規格と技術仕様を満たしているかを確認する；
コアの潜在的な欠陥、例えば局所的な過熱や絶縁の弱さを検出する。
4.2 無負荷損失
無負荷損失は主に電気鋼板のヒステリシス損失と渦電流損失で構成されています。また、漏れ磁束による迷散損失などの追加的な損失も含まれます。
4.3 無負荷電流
無負荷電流の大きさは主にコアに使用される電気鋼のB-H（磁化）曲線によって決まります。
5. 負荷損失と短絡インピーダンスの測定
5.1 負荷試験の概要
負荷損失と短絡インピーダンスの測定は定期的な試験です。
製造業者はこの試験を以下のために行います：
負荷損失と短絡インピーダンスの値を決定する；
基準および技術協定への適合を確認する;
巻線の潜在的な欠陥を検出する。
試験中、一方の巻線に電圧が印加され、もう一方はショート回路されます。アンペアターンバランスに基づいて、励磁巻線の電流が定格値に達すると、ショートされた巻線にも定格電流が流れます。
この試験中、コア内の主磁束は非常に小さいですが、高電流の流れにより大きな漏れ磁束が発生します。この漏れ磁束は以下の損失を引き起こします：
巻線導体での渦電流損失;
並列導体での循環電流損失;
クランプ構造、タンク壁、電磁シールド、コアフレーム、およびタイプレートでの追加損失。
これらの損失はすべて電流依存であり、負荷損失として総称されます。
6. 適用される交流耐電圧試験
6.1 概要
変圧器が電力網で安全かつ信頼性を持って動作するためには、絶縁性能だけでなく所定の誘電強度も満たしている必要があります。誘電強度は、変圧器が通常の動作電圧だけでなく、雷サージやスイッチング過電圧などの異常状況でも耐えられるかを決定します。
短時間電源周波数耐電圧試験、インパルス耐電圧試験、部分放電測定など、これらの試験を成功裏に通過した後でなければ、変圧器は電力網接続に適していないとみなされます。
適用される交流耐電圧試験は主に、巻線と接地間、および巻線間の主絶縁強度を評価します。
完全絶縁型変圧器の場合、この試験は主絶縁を完全に検証します。
勾配絶縁型変圧器の場合、これはヨーク近くのエンドターン絶縁と、特定のリードセクションに対する接地絶縁のみを評価します。全巻線対地または巻線間の絶縁強度を評価することはできません。
勾配絶縁型変圧器の場合、巻線間、接地間、および関連リードの絶縁強度を包括的に評価するためには、誘導電圧試験が必要です。
7. 誘導過電圧耐電圧試験
7.1 概要
誘導過電圧耐電圧試験は、適用される交流試験に続く別の重要な誘電試験です。
完全絶縁型変圧器の場合、適用される交流試験は主に主絶縁をチェックし、誘導電圧試験ではターン間、層間、およびセクション間の縦方向絶縁が検証されます。
勾配絶縁型変圧器の場合、適用される交流試験は中性点絶縁のみを検証します。誘導電圧試験は以下の評価に不可欠です：
縦方向絶縁（ターン間、層間、セクション間）;
巻線と接地間の絶縁;
巻線間および相間の絶縁。
したがって、誘導電圧試験は主絶縁と縦方向絶縁の整合性を評価する重要な方法です。
7.2 試験要件
誘導電圧試験は通常、低電圧巻線端子に二倍の定格電圧を印加し、他のすべての巻線を開回路にして行われます。印加される電圧波形は純粋な正弦波にできるだけ近いものでなければなりません。
