ขั้นตอนการทดสอบหม้อแปลงไฟฟ้าที่สอดคล้องกับมาตรฐาน IEEE C57 และ GB 1094

1. หลักการพื้นฐานของการทดสอบหม้อแปลง

1.1 ภาพรวม
หม้อแปลงเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งสำหรับการส่งผ่านพลังงานไฟฟ้า คุณภาพและความเชื่อถือได้ของมันมีผลโดยตรงต่อการส่งมอบไฟฟ้าอย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ การเสียหายของหม้อแปลง หม้อแปลง หรือหม้อแปลงที่สำคัญในสถานีไฟฟ้าสามารถทำให้การส่งผ่านไฟฟ้าหยุดชะงัก และการซ่อมแซมหรือขนส่งอุปกรณ์ขนาดใหญ่เหล่านี้มักใช้เวลาหลายเดือน

ระหว่างช่วงเวลานั้น การจ่ายไฟฟ้าจะไม่สมบูรณ์ ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการผลิตภาคอุตสาหกรรมและการเกษตร ตลอดจนการใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน—ทำให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจอย่างมาก

เมื่อความต้องการในการทำงานอย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้ของหม้อแปลงเพิ่มขึ้น เทคโนโลยีการทดสอบหม้อแปลงก็ได้พัฒนาอย่างมากในสองทศวรรษที่ผ่านมา การพัฒนาที่สำคัญได้แก่:

• การทดสอบวงจรลัดวงจรบนหม้อแปลงขนาดใหญ่ที่แรงดันจ่าย,

• เทคนิคการวัดและระบุตำแหน่งการปล่อยประจุบางส่วน,

• การใช้ฟังก์ชันการโอนสำหรับการตรวจจับความผิดพลาดจากการกระแทก,

• การใช้เทคโนโลยีดิจิทัลในการวัดการสูญเสีย,

• การนำวิธีการวัดความเข้มของเสียงมาใช้ในการวัดเสียง,

• การวิเคราะห์สเปกตรัมสำหรับการวินิจฉัยการบิดเบี้ยวของวงจร,

• การใช้งานที่แพร่หลายมากขึ้นของการวิเคราะห์ก๊าซที่ละลาย (DGA) ในน้ำมันหม้อแปลง.

1.2 มาตรฐานการทดสอบหม้อแปลง
เพื่อให้แน่ใจว่าหม้อแปลงตอบสนองมาตรฐานที่กำหนดสำหรับคุณภาพและความเชื่อถือได้ในการส่งผ่านไฟฟ้า ได้มีการกำหนดมาตรฐานระดับชาติขึ้นสำหรับหม้อแปลงและกระบวนการทดสอบของพวกเขา:

• GB 1094.1–1996: หม้อแปลงไฟฟ้า – ส่วนที่ 1: ทั่วไป

• GB 1094.2–1996: หม้อแปลงไฟฟ้า – ส่วนที่ 2: การเพิ่มอุณหภูมิ

• GB 1094.3–1985: หม้อแปลงไฟฟ้า – ส่วนที่ 3: ระดับฉนวน, การทดสอบด้านไฟฟ้าสถิต และระยะห่างภายนอกในอากาศ

• GB 1094.5–1985: หม้อแปลงไฟฟ้า – ส่วนที่ 5: ความสามารถในการทนต่อวงจรลัดวงจร

• GB 6450–1986: หม้อแปลงไฟฟ้าแบบแห้ง

1.3 รายการทดสอบหม้อแปลง

1.3.1 การทดสอบประจำวัน

• การวัดความต้านทานของวงจร,

• การวัดอัตราส่วนแรงดันและการวัดการสูญเสียโหลด,

• การวัดความต้านทานวงจรลัดวงจรและการวัดการสูญเสียโหลด,

• การวัดกระแสเปล่าและการสูญเสียเปล่า,

• การวัดความต้านทานฉนวนระหว่างวงจรและพื้น,

• การทดสอบฉนวนประจำวัน — ดูรายการทดสอบฉนวนประจำวันในโรงงานจากตาราง 1-3

• การทดสอบสวิตช์เปลี่ยนระดับโหลด

1.3.2 การทดสอบประเภท

• การทดสอบการเพิ่มอุณหภูมิ.

• การทดสอบประเภทฉนวน (ดูตาราง 1).

1.3.3 การทดสอบพิเศษ

• การวัดอิมพีแดนซ์ลำดับศูนย์สำหรับหม้อแปลงสามเฟส

• การทดสอบความทนทานต่อการลัดวงจร

• การวัดระดับเสียง

• การวัดองค์ประกอบฮาร์โมนิกในกระแสไม่มีโหลด

2. การวัดอัตราส่วนแรงดันและการตรวจสอบการกำหนดกลุ่มเชื่อมต่อ

2.1 ภาพรวม
การวัดอัตราส่วนแรงดันเป็นการทดสอบที่ทำเป็นประจำสำหรับหม้อแปลง มันถูกดำเนินการไม่เพียงแค่ที่โรงงานระหว่างการผลิต แต่ยังรวมถึงบนไซต์ก่อนที่หม้อแปลงจะถูกใช้งาน

2.1.1 วัตถุประสงค์ของการวัดอัตราส่วนแรงดัน

• เพื่อให้แน่ใจว่าอัตราส่วนแรงดันที่ตำแหน่งแท็ปทั้งหมดอยู่ภายในความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับตามมาตรฐานหรือข้อกำหนดทางเทคนิคในสัญญา

• เพื่อยืนยันว่าขดลวดหรือส่วนของขดลวดที่เชื่อมขนาน (เช่น ส่วนที่ถูกแท็ป) มีจำนวนรอบเท่ากัน

• เพื่อยืนยันว่าสายแท็ปและเชื่อมต่อไปยังสวิตช์แท็ปถูกติดตั้งอย่างถูกต้อง

อัตราส่วนแรงดันเป็นพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่สำคัญของหม้อแปลง เนื่องจากการทดสอบนี้ใช้แรงดันต่ำและทำได้ง่าย มันจึงถูกดำเนินการหลายครั้งระหว่างการผลิตเพื่อให้แน่ใจว่าปฏิบัติตามข้อกำหนดการออกแบบ

3. การวัดความต้านทานกระแสตรงของขดลวด

3.1 วัตถุประสงค์และข้อกำหนด
ตาม GB 1094.1–1996 “หม้อแปลงไฟฟ้า – ส่วนที่ 1: ทั่วไป” การวัดความต้านทานกระแสตรงถูกจำแนกเป็นการทดสอบที่ทำเป็นประจำ ดังนั้น ทุก หม้อแปลง ต้องผ่านการทดสอบนี้ทั้งระหว่างและหลังการผลิต

วัตถุประสงค์หลักของการวัดความต้านทานกระแสตรงคือการตรวจสอบด้านต่างๆ ดังนี้:

• คุณภาพของการเชื่อมหรือการเชื่อมต่อแบบกลไกระหว่างคอนดักเตอร์ขดลวด—ตรวจสอบการเชื่อมต่อที่ไม่ดี;

• ความสมบูรณ์ของการเชื่อมต่อระหว่างสายนำและบุชชิ่ง และระหว่างสายนำและสวิตช์แท็ป;

• ความน่าเชื่อถือของการเชื่อมหรือการเชื่อมต่อแบบกลไกระหว่างสายนำ;

• ว่าขนาดและความต้านทานของคอนดักเตอร์สอดคล้องกับข้อกำหนด;

• ความสมดุลของความต้านทานระหว่างเฟส;

• การคำนวณอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของขดลวด ซึ่งต้องวัดความต้านทานในภาวะเย็นก่อนการทดสอบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และวัดความต้านทานในภาวะร้อนทันทีหลังจากตัดไฟระหว่างการทดสอบ

3.2 วิธีการวัด
ตาม JB/T 501–91 “คู่มือการทดสอบหม้อแปลงไฟฟ้า” มีวิธีการวัดความต้านทานกระแสตรงของขดลวดหม้อแปลงสองวิธีมาตรฐาน:

• วิธีสะพาน (เช่น สะพานคู่เคิลวิน)

• วิธีโวลต์แอมแปร์ (V-A)

4. การทดสอบไม่มีโหลด

4.1 ภาพรวม
การวัดการสูญเสียไม่มีโหลดและการสูญเสียกระแสไม่มีโหลดเป็นการทดสอบที่ทำเป็นประจำสำหรับหม้อแปลง คุณสมบัติแม่เหล็กทั้งหมดของหม้อแปลงถูกกำหนดผ่านการทดสอบไม่มีโหลด

วัตถุประสงค์ของการทดสอบนี้คือ:

• การวัดการสูญเสียไม่มีโหลดและการสูญเสียกระแสไม่มีโหลด;

• การตรวจสอบว่าการออกแบบและกระบวนการผลิตแกนสอดคล้องกับมาตรฐานและข้อกำหนดทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง;

• การตรวจจับข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นในแกน เช่น การทำความร้อนเฉพาะที่หรือความอ่อนแอของฉนวน

4.2 การสูญเสียไม่มีโหลด
การสูญเสียไม่มีโหลดส่วนใหญ่ประกอบด้วยการสูญเสียฮิสเตอรีสิสและการสูญเสียกระแสน้ำวนในแผ่นเหล็กไฟฟ้า นอกจากนี้ยังรวมถึงการสูญเสียเพิ่มเติม เช่น การสูญเสียจากการรั่วไหลของฟลักซ์

4.3 กระแสไม่มีโหลด
ขนาดของกระแสไม่มีโหลดส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยเส้นโค้ง B–H (การแม่เหล็ก) ของเหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในแกน

5. การวัดการสูญเสียโหลดและความต้านทานลัดวงจร

5.1 ภาพรวมของการทดสอบโหลด
การวัดการสูญเสียโหลดและความต้านทานลัดวงจรเป็นการทดสอบที่ทำเป็นประจำ

ผู้ผลิตทำการทดสอบนี้เพื่อ:

• กำหนดค่าการสูญเสียโหลดและความต้านทานลัดวงจร;

• ตรวจสอบความสอดคล้องกับมาตรฐานและข้อตกลงทางเทคนิค;

• ตรวจจับข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นในวงจรลวด.

ระหว่างการทดสอบ แรงดันจะถูกนำไปใช้กับวงจรลวดหนึ่งขณะที่อีกวงจรลวดหนึ่งถูกป้อนสายตรง ตามสมดุลของแอมแปร์-เทิร์น เมื่อกระแสไฟฟ้าในวงจรลวดที่ได้รับพลังงานถึงค่าที่กำหนด วงจรลวดที่ถูกป้อนสายตรงก็จะมีกระแสไฟฟ้าที่กำหนดเช่นกัน.

แม้ว่าสนามแม่เหล็กหลักในแกนจะมีขนาดเล็กมากในการทดสอบนี้ แต่สนามรั่วไหลที่สำคัญจะเกิดขึ้นเนื่องจากกระแสไฟฟ้าสูง การรั่วไหลของสนามแม่เหล็กนี้ทำให้เกิด:

• การสูญเสียกระแสวนในตัวนำวงจรลวด;

• การสูญเสียกระแสวนในตัวนำขนาน;

• การสูญเสียเพิ่มเติมในโครงสร้างยึด, ผนังถัง, โล่แม่เหล็กไฟฟ้า, กรอบแกน และแผ่นยึด.

การสูญเสียทั้งหมดเหล่านี้ขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้าและถูกจัดหมวดหมู่เป็นการสูญเสียโหลด.

6. การทดสอบแรงดันทนทาน AC ที่ใช้

6.1 ภาพรวม
เพื่อให้แน่ใจว่าหม้อแปลงไฟฟ้าปลอดภัยและเชื่อถือได้ในการทำงานบนระบบไฟฟ้า ฉนวนของหม้อแปลงต้องปฏิบัติตามไม่เฉพาะมาตรฐานประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความแข็งแรงทางด้านไฟฟ้าที่ต้องการ ความแข็งแรงทางด้านไฟฟ้ากำหนดว่าหม้อแปลงสามารถทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าในการทำงานปกติและการทำงานที่ผิดปกติ เช่น การกระชากไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าจากการเปลี่ยนสวิตช์.

เมื่อผ่านการทดสอบที่สำเร็จ รวมถึงการทดสอบแรงดันทนทานความถี่ไฟฟ้าภายในระยะเวลาสั้นๆ, การทดสอบแรงดันทนทานจากการกระชาก, และการวัดการปล่อยไฟฟ้าบางส่วน หม้อแปลงจึงสามารถถือว่าพร้อมสำหรับการเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า.

การทดสอบแรงดันทนทาน AC ที่ใช้นั้นประเมินความแข็งแรงของฉนวนหลักระหว่างวงจรลวดและพื้นดิน และระหว่างวงจรลวด.

• สำหรับหม้อแปลงที่มีฉนวนเต็ม การทดสอบนี้ตรวจสอบความถูกต้องของฉนวนหลัก.

• สำหรับหม้อแปลงที่มีฉนวนระดับ มันประเมินเฉพาะฉนวนของวงจรลวดปลายใกล้กับแกนและฉนวนของส่วนของสายบางส่วนที่ต่อพื้นดินเท่านั้น มันไม่สามารถประเมินความแข็งแรงของฉนวนระหว่างวงจรลวดกับพื้นดินหรือระหว่างวงจรลวดได้.

สำหรับหม้อแปลงที่มีฉนวนระดับ จะต้องใช้การทดสอบแรงดันเหนี่ยวนำแทนเพื่อประเมินความแข็งแรงของฉนวนระหว่างวงจรลวด, ระหว่างวงจรลวดกับพื้นดิน, และสำหรับสายที่เกี่ยวข้อง.

7. การทดสอบแรงดันเหนี่ยวนำที่ทนทาน

7.1 ภาพรวม
การทดสอบแรงดันเหนี่ยวนำที่ทนทานเป็นการทดสอบด้านไฟฟ้าสถิตที่สำคัญอีกครั้งหลังจากการทดสอบแรงดันทนทาน AC ที่ใช้.

• สำหรับหม้อแปลงที่มีฉนวนเต็ม การทดสอบแรงดันทนทาน AC ที่ใช้ตรวจสอบเฉพาะฉนวนหลัก ในขณะที่ฉนวนระหว่างวงจรลวด, ระหว่างชั้น, และระหว่างส่วนย่อยถูกตรวจสอบโดยการทดสอบแรงดันเหนี่ยวนำ.

• สำหรับหม้อแปลงที่มีฉนวนระดับ การทดสอบแรงดันทนทาน AC ที่ใช้ตรวจสอบเฉพาะฉนวนจุดกลาง การทดสอบแรงดันเหนี่ยวนำเป็นสิ่งจำเป็นในการประเมิน:

• ฉนวนแนวตั้ง (ระหว่างวงจรลวด, ระหว่างชั้น, และระหว่างส่วนย่อย);

• ฉนวนระหว่างวงจรลวดกับพื้นดิน;

• ฉนวนระหว่างวงจรลวดและระหว่างเฟส.

ดังนั้น การทดสอบแรงดันเหนี่ยวนำเป็นวิธีที่สำคัญในการประเมินความสมบูรณ์ของฉนวนหลักและฉนวนแนวตั้ง.

7.2 ข้อกำหนดของการทดสอบ
การทดสอบแรงดันเหนี่ยวนำมักจะดำเนินการโดยการนำไปใช้แรงดันสองเท่าของแรงดันที่กำหนดที่เทอร์มินัลของวงจรลวดแรงดันต่ำ โดยที่วงจรลวดอื่น ๆ ถูกปล่อยสายตรง คลื่นแรงดันที่นำไปใช้ควรจะใกล้เคียงกับคลื่นไซน์บริสุทธิ์มากที่สุด.