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

1. Osnove testiranja transformatora

1.1 Pregled
Transformatori su među najvažnijim opremama za prenos električne energije. Njihova kvaliteta i pouzdanost direktno utiču na siguran i zavisan dostavni sistem struje. Oštećenje generatora transformatora ili ključnih transformatora u podstajici može prekinuti prenos struje, a popravka ili transport takvih velikih jedinica često traje nekoliko meseci.

Tokom ovog vremena nedostupnosti, snabdevanje strujom je kompromitovano, što negativno utiče na industrijsku i poljoprivredu proizvodnju kao i na potrošnju električne energije u stambenim objektima—rezultirajući značajnim ekonomskim gubitcima.

Kako se zahtevi za sigurnim i pouzdanim radom transformatora nastavljaju povećavati, tehnologija testiranja transformatora je značajno napredovala tokom poslednjih dve decenije. Značajne naprede uključuju:

• Testiranje kratkog spoja na velikim transformatorima na nominalnom naponu,

• Merenje i lokalizacija delimičnih razbada,

• Primena prenosnih funkcija za otkrivanje impulsnih grešaka,

• Korišćenje digitalne tehnologije za merenje gubitaka,

• Uvođenje metoda intenziteta zvuka u merenju buke,

• Spektralna analiza za dijagnozu deformacije navojnice, i

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

1.2 Standardi za testiranje transformatora
Da bi se osiguralo da transformatori ispunjavaju zahteve standarda za kvalitet i pouzdanost prenosa struje, uspostavljeni su nacionalni standardi kako za transformatore tako i za njihove test procedure:

• GB 1094.1–1996: Power Transformers – Part 1: General

• GB 1094.2–1996: Power Transformers – Part 2: Temperature Rise

• GB 1094.3–1985: Power Transformers – Part 3: Insulation Levels, Dielectric Tests and External Clearances in Air

• GB 1094.5–1985: Power Transformers – Part 5: Ability to Withstand Short-Circuit

• GB 6450–1986: Dry-Type Power Transformers

1.3 Testni elementi transformatora

1.3.1 Redovni testovi

• Merenje otpora navojnice

• Merenje odnosa napona i merenje gubitaka pod opterećenjem

• Merenje impedancije kratkog spoja i gubitaka pod opterećenjem

• Merenje praznog struja i gubitaka bez opterećenja

• Merenje otpora izolacije između navojnice i zemlje

• Redovni dielektrički testovi — videti Tabelu 1-3 za fabrične redovne testove izolacije

• Testovi promene stupnjeva pod opterećenjem

1.3.2 Tipovi testova

• Testiranje porasta temperature.

• Tipovi testova izolacije (videti Tabelu 1).

1.3.3 Posebni testovi

• Merenje nulte sekvencijske impedancije za trofazne transformere.

• Test održivosti na kratком пренапону.

• Merenje razine zvuka.

• Merenje harmonijskih komponenti u praznom struja.

2. Merenje odnosa napona i provera oznake skupine spajanja

2.1 Pregled
Merenje odnosa napona je redovni test za transformere. Izvršava se ne samo u fabričnim uslovima tokom proizvodnje, već i na mestu pre puštanja u eksploataciju.

2.1.1 Svrha merenja odnosa napona

• Da se osigura da odnosi napona na svim položajima priključnih leži su unutar dopuštenih tolerancija definisanih standardima ili tehničkim zahtevima ugovora.

• Da se verifikuje da paralelno spojene cvekove ili sekcije cvekova (na primer, priključne sekcije) imaju identičan broj zavojaka.

• Da se potvrdi da su priključne žice i spojevi sa selektornim uređajem tačno povezani.

Odnos napona je ključni performansni parameter transformera. Budući da ovaj test koristi nizki napon i jednostavan je izvršenje, izvršava se više puta tokom proizvodnje kako bi se osigurala usklađenost sa projektiranim specifikacijama.

3. Merenje DC otpora zavojaka

3.1 Svrha i zahtevi
Prema GB 1094.1–1996 “Električni transformatori – Deo 1: Opšte,” merenje DC otpora klasificirano je kao redovni test. Zato svaki transformer mora da podne svoj ovaj test i tokom i posle proizvodnje.

Primarna svrhe merenja DC otpora su da se provere sledeći aspekti:

• Kvalitet zavarivanja ili mehaničkih spojeva između vodilaca zavojaka—provera loših spojeva;

• Integritet spojeva između priključnih žica i bushinga, te između priključnih žica i selektornog uređaja;

• Pouzdanost zavarivanja ili mehaničkih spojeva između priključnih žica;

• Da li dimenzije i upor konduktora zadovoljavaju specifikacije;

• Ravnoteža otpora između faza;

• Izračunavanje porasta temperature zavojaka, što zahteva merenje otpora hladnog stanja pre testa porasta temperature i toplinskog stanja odmah nakon isključivanja napajanja tokom testa.

3.2 Metode merenja
Prema JB/T 501–91 “Uputstvo za testiranje električnih transformatora,” postoje dve standardne metode za merenje DC otpora zavojaka transformera:

• Mostova metoda (na primer, Kelvinov dvostruki most)

• Metoda voltamper (V-A metoda)

4. Test bez opterećenja

4.1 Pregled
Merenje gubitaka bez opterećenja i struje bez opterećenja je redovni test transformera. Kompletne magnetizacijske karakteristike transformera određuju se putem testa bez opterećenja.

Ciljevi ovog testa su:

• Merenje gubitaka bez opterećenja i struje bez opterećenja;

• Provera da li dizajn i procesi izrade jezgre zadovoljavaju primenljive standarde i tehničke specifikacije;

• Detekcija potencijalnih defekata jezgre, kao što su lokalizovana prekomerna zagrejanja ili slabosti izolacije.

4.2 Gubitci bez opterećenja
Gubitci bez opterećenja uglavnom se sastoje od gubitaka histerese i vrtloga u laminaciji električne čelike. Uključuju i dodatne gubitke, kao što su strani gubitci uzrokovani izbeglim fluksom.

4.3 Struja bez opterećenja
Intenzitet struje bez opterećenja uglavnom se određuje B–H (magnetizacijskom) krivom električne čelike korišćene u jezgri.

5. Gubitci pod opterećenjem i merenje kratkoskrtnih impedanci

5.1 Pregled testa pod opterećenjem
Merenje gubitaka pod opterećenjem i kratkoskrtnih impedanci je redovni test.

Proizvođači izvršavaju ovaj test kako bi:

• Odredili vrednosti gubitaka pod opterećenjem i kratkoskrtnih impedanci;

• Provera usklađenosti sa standardima i tehničkim sporazumima;

• Otkrivanje potencijalnih defekata u vikovima.

Tokom testiranja, na jedan vik se primenjuje naponska razlika, dok je drugi vik kratak. Prema ravnoteži amper-okreta, kada struja u viku pod naponom dostigne svoju nominalnu vrednost, i kratki vik prenosi nominalnu struju.

Iako je glavni magnetni fluks u jezgru tokom ovog testa vrlo mali, značajne izlučene fluksije nastaju zbog velike struje. Ove izlučene fluksije dovode do:

• Gubitaka uzrokovanih vrtlogastim strujama u vodnicima vika;

• Gubitaka uzrokovanih cirkulacionim strujama u paralelnim vodnicima;

• Dodatnih gubitaka u čvrstilnim strukturama, stenjama rezervoara, elektromagnetskim štitovima, okvirima jezgra i veznim pločama.

Svi ovi gubitci su zavisni od struje i kolektivno se klasifikuju kao gubitci opterećenja.

6. Test otpornosti na primenjeni AC napon

6.1 Pregled
Da bi se osigurala sigurnost i pouzdanost transformatora za rad na mreži, njihova izolacija mora da ispunjava ne samo performanse standarda, već i potrebnu dielektričnu čvrstoću. Dielektrična čvrstoća određuje da li transformator može da izdrži normalne radne napone, kao i anormalne uslove poput gremljavih talasa ili prekomernih napona pri preključivanju.

Samo nakon uspešnog prolaženja testova, uključujući kratkotrajne testove otpornosti na napon frekvence mreže, impulsnih testova otpornosti na napon i merenja delimičnih razlaga, transformator se može smatrati spremnim za povezivanje na mrežu.

Test primenjenog AC naponskog otpora uglavnom procenjuje čvrstoću glavne izolacije između vika i zemlje, kao i između vika.

• Za potpuno izolovane transformatore, ovaj test potpuno validira glavnu izolaciju.

• Za transformatore sa stepenitom izolacijom, on procenjuje samo izolaciju krajeva vika blizu jare i izolaciju određenih vodilnih sekcija prema zemlji. Ne može proceniti čvrstoću punog vika prema zemlji ili između vika.

Za transformatore sa stepenitom izolacijom, potreban je indukovani napon test kako bi se kompletirala procena čvrstoće izolacije između vika, prema zemlji i za pripadne vodilne sekcije.

7. Test otpornosti na indukovani prekomerni napon

7.1 Pregled
Test otpornosti na indukovani napon jeste još jedan ključni dielektrični test nakon testa primenjenog AC naponskog otpora.

• Za potpuno izolovane transformatore, test primenjenog AC naponskog otpora proverava samo glavnu izolaciju, dok se izolacija među obrtima, slojevima i sekcijama dužine provjerava testom indukovanog napona.

• Za transformatore sa stepenitom izolacijom, test primenjenog AC naponskog otpora verifikuje samo izolaciju neutralne tačke. Test indukovanog napona je bitan za procenu:

• Dužinska izolacija (između obrtova, slojeva i sekcija);

• Izolacija između vika i zemlje;

• Izolacija između vika i faza.

Stoga je test indukovanog napona vitalna metoda za procenu integriteta glavne i dužinske izolacije.

7.2 Zahtevi za testiranje
Test indukovanog napona obično se sprovodi primenom dvostruke nominalne naponske razlike na terminalima vika sa niskim naponom, dok su svi ostali vici otvoreni. Valni oblik primenjenog napona treba da bude što bliži čistom sinusoidnom valu.