O que envolve o teste de transformadores fotovoltaicos?
1. Especificidades e Requisitos de Teste dos Transformadores Fotovoltaicos
Como técnico em sistemas de energia nova, reconheço as características únicas de design e aplicação dos transformadores fotovoltaicos: o inversor - saída AC carrega abundantes harmônicos ímpares de 5ª/7ª ordem, com a distorção de corrente harmônica no PCC atingindo 1,8% (maior distorção de tensão sob carga baixa), causando superaquecimento do enrolamento e envelhecimento acelerado da isolação. Os sistemas fotovoltaicos utilizam aterramento TN - S, exigindo uma saída N - fase confiável do lado secundário para evitar curtos-circuitos. Ambientalmente, devem suportar calor desértico de 60°C, spray salino costeiro e EMI industrial.
Essas especificidades ditam a singularidade dos testes: além dos testes convencionais de resistência DC, razão de tensão, isolamento e tensão de ruptura, adicione detecção de harmônicos (Fluke F435 para THD), monitoramento de elevação de temperatura (imagens infravermelhas), verificações do sistema de aterramento (método de quatro terminais para resistência de contato ≤0,1Ω) e teste de impedância de curto-circuito. O objetivo principal é garantir a operação segura em ambientes de eletrônica de potência, prevenindo riscos relacionados a harmônicos, térmicos e de aterramento.
2. Itens de Teste Convencionais e Seleção de Ferramentas para Transformadores Fotovoltaicos
2.1 Teste de Resistência DC
Este teste fundamental identifica curtos-circuitos entre espiras ou conexões soltas nos enrolamentos. O método de quatro terminais é usado para eliminar interferências de resistência de linha, com procedimentos incluindo descarga com alimentação desligada, limpeza dos enrolamentos, medição de temperatura, seleção de corrente (1A/10A) e correção de temperatura. O medidor de resistência DC ZSCZ - 8900 (precisão: 0,2%±2μΩ, resolução: 0,1μΩ) atende aos requisitos de alta precisão. Os valores medidos devem ser comparados com padrões/dados históricos; desvios significativos podem indicar falhas - como visto em um caso onde um contato ruim no enrolamento foi detectado por meio do teste de resistência DC e posteriormente reparado.
2.2 Teste de Razão de Tensão
Este verifica se as relações de espiras estão alinhadas com as especificações de projeto para garantir uma saída de tensão estável sob carga. O método de dois voltímetros calcula as relações medindo as tensões primária/secundária sob condições sem carga, enquanto o método de ponte de razão de tensão oferece maior precisão. Por exemplo, um desequilíbrio de tensão na saída de baixa tensão de um transformador de 800V/400V, causado por um circuito aberto no lado de alta tensão, foi identificado através do teste de razão de tensão.
2.3 Teste de Desempenho de Isolamento
2.4 Teste de Impedância de Curto-Circuito
O método de voltagem-ampere avalia a tolerância ao curto-circuito: um lado é curto-circuitado, e uma tensão de teste é aplicada ao outro lado para conduzir a corrente nominal pelos enrolamentos, medida por um medidor de impedância CS - 8. Uma mudança >±2% do valor de fábrica pode indicar deformação do enrolamento. Nota: A corrente de teste deve ser controlada em 0,5% - 1% da corrente nominal para evitar distorção de onda.
2.5 Teste de Elevação de Temperatura
Após a operação sob carga total, meça as temperaturas dos enrolamentos, núcleo e invólucro usando termômetros ou termômetros infravermelhos. As elevações de temperatura devem ser ≤60K para transformadores imersos em óleo e ≤75K para transformadores a seco. Um transformador a seco operando em um ambiente de 60°C que manteve a elevação de temperatura dentro de 65K estendeu efetivamente sua vida útil.
2.6 Teste do Sistema de Aterramento
O método de quatro terminais mede a continuidade do aterramento para evitar erros de julgamento do método de dois terminais. Falhas comuns incluem conexões enferrujadas ou uso indevido de arruelas plásticas, exigindo inspeção regular. Testadores de resistência de aterramento de quatro terminais garantem que as medições atendam ao padrão de 0,1Ω.
2.7 Detecção de Harmônicos
Um teste único para sistemas fotovoltaicos, usando Fluke F435 no PCC para detectar harmônicos até a 50ª ordem (focando nas 5ª/7ª ordens). Os resultados devem estar em conformidade com GB/T 14549 - 93, fornecendo dados para otimização do equipamento.
3. Procedimentos de Teste no Local e Especificações de Segurança para Transformadores Fotovoltaicos
3.1 Preparação Prévia ao Teste
Desenvolva planos detalhados especificando informações do projeto, itens de teste e listas de equipamentos (incluindo analisadores de potência de alta precisão, testadores de qualidade de energia, câmeras térmicas infravermelhas, etc.). Verifique a integridade do equipamento e a tensão elétrica (220V±10%), e monitore as condições ambientais - como irradiação ≥700W/m², variação de irradiação <2% nos 5 minutos anteriores, ausência de ventos fortes ou nuvens - para garantir a precisão do teste.
3.2 Inspeção de Conexões Elétricas
Use um medidor de voltagem-corrente de fase para verificar se a polaridade da saída do inversor corresponde ao terminal primário correspondente do transformador, evitando perdas de corrente circulante. Inspeccionar a apertagem das ligações de cabos. Para transformadores imersos em óleo, verifique o nível e a cor do óleo; para transformadores a seco, verifique se os ventiladores de refrigeração funcionam normalmente.
3.3 Teste de Resistência de Isolamento
Com a energia desligada, use um megômetro para testar os enrolamentos de alta/baixa tensão e o aterramento, registrando valores estáveis de 1 minuto. Uma queda súbita de resistência indica problemas de isolamento. Relatórios de teste detalhados devem ser compilados após o teste.
3.4 Teste de Tensão de Ruptura AC
Conecte a saída do dispositivo de tensão de ruptura aos pontos de teste, defina os parâmetros para 2× a tensão nominal, aumente gradualmente a tensão monitorando a quebra, e mantenha por 60 minutos antes de reduzir a tensão.
3.5 Teste de Carga
Meça a tensão de saída, corrente e potência sob operação de carga total para calcular a eficiência e a taxa de regulação de tensão, monitorando a elevação de temperatura. Aumente a corrente de carga gradualmente e registre as mudanças de parâmetros para análise.
3.6 Teste de Impedância de Curto-Circuito
Aplique tensão ao lado de alta tensão com o lado de baixa tensão curto-circuitado (usando fios com seção transversal suficiente). Controle a corrente de teste em 0,5% - 1% do valor nominal e corrija os resultados para temperatura (75°C para imersos em óleo, 120°C para a seco) para evitar mal-entendidos sobre a deformação do enrolamento.
3.7 Detecção de Harmônicos
Use um analisador de qualidade de energia no PCC para monitorar o conteúdo de harmônicos de ordem ímpar e calcular o THD, garantindo conformidade com os padrões nacionais para operação segura em ambientes harmônicos.
