Transformer Testing Procedures Compliant with IEEE C57 and GB 1094 Standards Transformatorer testing prosedyrer i samsvar med IEE-Business C57- og GB 1094-standarder

1. Grunnleggende prinsipper for transformertesting

1.1 Oversikt
Transformer er blant de viktigste enhetene for elektrisitetsdistribusjon. Kvaliteten og påliteligheten deres påvirker direkte sikker og stabil levering av strøm. Skader på generator transformere eller nøkkeltansformer i kraftverk kan forstyrre strømdistribusjonen, og reparasjon eller transport av slike store enheter tar ofte flere måneder.

Under denne nedtiden er strømforsyningen truet, noe som negativt påvirker industriell og landbruksmessig produksjon samt husholdningsforbruk—med betydelige økonomiske tap som følge.

Som kravene til trygg og pålitelig drift av transformer øker, har teknologier for transformertesting utviklet seg betraktelig over de siste to tiårene. Notable utviklinger inkluderer:

• Kortslutningstester på store transformer ved spenningsnivå,

• Måling og lokalisering av partielle utslipp,

• Bruk av overføringsfunksjoner for impulsfeilsdeteksjon,

• Bruk av digital teknologi for tapmåling,

• Introduksjon av lydintensitetsmetoder i støyberegning,

• Spektralanalyse for diagnostisering av vindingsdeformasjoner, og

• Økt bruk av løsning av gassanalyse (DGA) i transformerolje.

1.2 Standarder for transformertesting
For å sikre at transformer oppfyller de nødvendige standardene for kvalitet og pålitelighet i strømdistribusjon, er nasjonale standarder etablert både for transformer og deres testprosedyrer:

• GB 1094.1–1996: Krafttransformatorer – Del 1: Generelt

• GB 1094.2–1996: Krafttransformatorer – Del 2: Temperaturstigning

• GB 1094.3–1985: Krafttransformatorer – Del 3: Isoleringsnivåer, dielektriske tester og eksterne klaranser i luft

• GB 1094.5–1985: Krafttransformatorer – Del 5: Evne til å tåle kortslutning

• GB 6450–1986: Tørrekrafttransformatorer

1.3 Transformertestelementer

1.3.1 Rutinetester

• Måling av vindingsmotstand

• Måling av spenningsforhold og lasttapmåling

• Måling av kortslutningimpedans og lasttap

• Måling av tomstrøm og tomstrømtap

• Måling av isolasjonsmotstand mellom vindinger og jord

• Rutinedielektriske tester — se tabell 1-3 for fabrikkrutineisolasjonstestelementer

• Tester av belasted tapveksler

1.3.2 Typetester

• Temperaturstigningstest.

• Isolasjonstypetester (se tabell 1).

1.3.3 Spesielle tester

• Måling av nullsekvensimpedans for trefase-transformatorer.

• Kortsirkutstabilitetstest.

• Måling av lydnivå.

• Måling av harmoniske komponenter i tomgangsstrøm.

2. Måling av spenningforhold og verifisering av koblingsgruppebetegnelse

2.1 Oversikt
Måling av spenningforhold er en rutinetest for transformatorer. Den utføres ikke bare på fabrikken under produksjon, men også på stedet før transformatoren settes i drift.

2.1.1 Formål med måling av spenningforhold

• For å sikre at spenningforholdene ved alle tappeposisjoner ligger innenfor tillatte toleranser angitt av standarder eller kontraktuelle tekniske krav.

• For å verifisere at parallelle koblinger av spoler eller spolseksjoner (f.eks. tapte seksjoner) har identisk antall vikter.

• For å bekrefte at tapledninger og koblinger til tappesveitsen er riktig koblet.

Spenningforhold er et kritisk ytelsesparameter for en transformator. Siden denne testen bruker lav spenning og er enkel å utføre, utføres den flere ganger under produksjon for å sikre overensstemmelse med designspesifikasjoner.

3. Måling av likestrømsmotstand i vikter

3.1 Formål og krav
Ifølge GB 1094.1–1996 “Krafttransformatorer – Del 1: Generelt,” er måling av likestrømsmotstand klassifisert som en rutinetest. Derfor må hver transformator undergå denne testen både under og etter produksjon.

De primære formålene med å måle likestrømsmotstand er å inspisere følgende aspekter:

• Kvaliteten på sveising eller mekaniske koblinger mellom viktlederne—sjekking av dårlige forbindelser;

• Integriteten av koblinger mellom ledninger og bushinger, og mellom ledninger og tappesveitsen;

• Tilliten til sveisede eller mekaniske forbindelser mellom ledningsleder;

• Om lederdimensjoner og resistivitet samsvarer med spesifikasjoner;

• Balansen av motstand mellom faser;

• Beregning av temperaturstigning i vikter, som krever måling av kaldtilstandsresistans før temperaturstigingstesten og varmtilstandsresistans umiddelbart etter strømafslutning under testen.

3.2 Målemetoder
I henhold til JB/T 501–91 “Guide for Power Transformer Testing,” er det to standardmetoder for måling av likestrømsmotstand i transformatorvikter:

• Bro-metode (f.eks. Kelvin dobbelbro)

• Volt-ampere (V-A) metode

4. Tomgangstest

4.1 Oversikt
Måling av tomgangstap og tomgangsstrøm er en rutine-test for transformatorer. De fullstendige magnetiseringskarakteristikene til en transformator fastsettes gjennom tomgangstesten.

Formålene med denne testen er:

• Å måle tomgangstap og tomgangsstrøm;

• Å verifisere om kjernedesignet og produksjonsprosessen samsvarer med gjeldende standarder og tekniske spesifikasjoner;

• Å oppdage potensielle kjernedefekter, som lokale overoppvarming eller isolasjonsvaksler.

4.2 Tomgangstap
Tomgangstap består hovedsakelig av hysteresis- og virvelstrømtap i elektrisk stål-laminat. Det inkluderer også ekstra tap, som utsvinn fra lekkasje-fluktuasjon.

4.3 Tomgangsstrøm
Størrelsen på tomgangsstrømmen bestemmes hovedsakelig av B–H (magnetisering) kurven til det elektriske stålet som brukes i kjernen.

5. Lastetap og kortslutningsimpedansmåling

5.1 Oversikt over lastetest
Måling av lastetap og kortslutningsimpedans er en rutinetest.

Produsenter utfører denne testen for:

• Å fastsette verdier for lastetap og kortslutningsimpedans;

• Sjekk overholdelse av standarder og tekniske avtaler;

• Oppdage potensielle feil i viklinger.

Under testen blir det lagt på spenning til en vikling, mens den andre kortsluttes. I henhold til ampere-svingningens balanse, når strømmen i den energiserte viklingen når sitt nominale verdi, bærer den kortsluttede viklingen også nominalstrøm.

Selv om hovedmagnetflaksen i kjernen er veldig liten under denne testen, oppstår betydelig lekkasje flaks på grunn av høy strømflyt. Denne lekkasje flaksen forårsaker:

• Vervlomtap i viklingsledere;

• Omløpstap i parallelle ledere;

• Tilleggstap i klemmekonstruksjoner, tankvegger, elektromagnetiske skjermer, kjernrammer, og bindingplate.

Alle disse tapene er strømavhengige og klassifiseres kollektivt som belastningstap.

6. Anvendt AC standfastighetstest

6.1 Oversikt
For å sikre at transformatorer er trygge og pålitelige for nettoperasjon, må deres isolering ikke bare møte ytelsesstandarder, men også nødvendig dielektrisk styrke. Dielektrisk styrke bestemmer om en transformator kan tåle normale driftsspenninger samt uvanlige forhold som lynnedslag eller slukkingsoverspenninger.

Kun etter vellykkede tester, inkludert kortvarig nettfrekvensstandfastighet, impulsstandfastighet, og partiell utløsningsmålinger, kan en transformator betraktes som klar for netttilkobling.

Den anvendte AC-standfastighetstesten vurderer hovedsakelig hovedisoleringens styrke mellom viklinger og jord, samt mellom viklinger.

• For fullt isolerte transformatorer, validerer denne testen fullt ut hovedisoleringen.

• For gradert-isolerte transformatorer, vurderer den kun endeviklingsisoleringen nær yoken og isoleringen av visse ledende deler til jord. Den kan ikke vurdere full vikling-til-jord eller mellomviklingisoleringens styrke.

For gradert-isolerte transformatorer, kreves en induksjonsspenningstest i stedet for å gjøre en helhetlig vurdering av isoleringsstyrken mellom viklinger, til jord, og for tilknyttede ledere.

7. Indusert overvoltage standfastighetstest

7.1 Oversikt
Indusert overvoltage standfastighetstesten er en annen viktig dielektrisk test etter den anvendte AC-testen.

• For fullt isolerte transformatorer, sjekker den anvendte AC-testen bare hovedisoleringen, mens vikling-til-vikling, lager-til-lager, og seksjon-til-seksjon longitudinell isolering verifiseres ved induksjonsspenningstesten.

• For gradert-isolerte transformatorer, verifiserer den anvendte AC-testen kun nøytralpunktisolering. Induksjonsspenningstesten er essensiell for å vurdere:

• Longitudinell isolering (mellom viklinger, lag, og seksjoner);

• Isolasjon mellom viklinger og jord;

• Mellomvikling og fase-til-fase isolering.

Dermed er induksjonsspenningstesten en viktig metode for å vurdere både hoved- og longitudinell isoleringsintegritet.

7.2 Testkrav
Induksjonsspenningstesten utføres typisk ved å legge på dobbelt så høy spenning til lavspenningsviklingsterminalene, med alle andre viklinger åpne-kretset. Den påførte spenningsbølgen bør være så nær en ren sinusbølge som mulig.