Что включает в себя тестирование трансформаторов для фотоэлектрических систем

1. Особенности и требования к испытаниям фотovoltaических трансформаторов

В качестве техника систем новых источников энергии я признаю уникальные особенности дизайна и применения фотovoltaических трансформаторов: инвертор - выходное переменное напряжение содержит обильные 5-й/7-й порядковые нечетные гармоники, с искажением гармонического тока в точке общего соединения (PCC) до 1.8% (более высокое искажение напряжения при низкой нагрузке), что вызывает перегрев обмоток и ускоренное старение изоляции. Фотovoltaические системы используют заземление TN-S, требуя надежного N-фазного выхода со вторичной стороны для предотвращения коротких замыканий. В экологическом плане они должны выдерживать жару пустыни до 60°C, морской солевой туман и промышленные электромагнитные помехи.

Эти особенности диктуют уникальность испытаний: помимо традиционных испытаний на постоянное сопротивление, коэффициент напряжения, изоляцию и выдерживаемое напряжение, добавляются обнаружение гармоник (Fluke F435 для THD), контроль температурного режима (инфракрасные камеры), проверка заземления (четырехполюсный метод для контактного сопротивления ≤0.1Ω), и испытание на короткое замыкание. Основная цель - обеспечение безопасной работы в условиях силовой электроники, предотвращая риски, связанные с гармониками, теплом и заземлением.

2. Традиционные пункты испытаний и выбор инструментов для фотovoltaических трансформаторов
2.1 Испытание на постоянное сопротивление

Это ключевое испытание позволяет обнаружить межвитковые короткие замыкания или ослабленные соединения в обмотках. Четырехполюсный метод используется для исключения влияния сопротивления линий, процедуры включают разрядку, очистку обмоток, измерение температуры, выбор тока (1А/10А) и корректировку температуры. Прибор ZSCZ-8900 для измерения постоянного сопротивления (точность: 0.2%±2μΩ, разрешение: 0.1μΩ) удовлетворяет требованиям высокой точности. Измеренные значения должны сравниваться со стандартами/историческими данными; значительные отклонения могут указывать на неисправности - как это было в случае, когда через испытание на постоянное сопротивление было обнаружено плохое контактное соединение обмоток, которое затем было отремонтировано.

2.2 Испытание на коэффициент напряжения

Это испытание проверяет, соответствует ли отношение числа витков обмоток проектным спецификациям, чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение под нагрузкой. Метод двух вольтметров вычисляет отношения, измеряя напряжения на первичной и вторичной сторонах при холостом ходе, тогда как метод моста для измерения коэффициента напряжения предлагает более высокую точность. Например, несимметрия напряжения на низковольтном выходе трансформатора 800В/400В, вызванная обрывом на высоковольтной стороне, была обнаружена при испытании на коэффициент напряжения.

2.3 Испытание на изоляцию

• Испытание на сопротивление изоляции: используя мегаомметр MI-2094H, измеряется сопротивление изоляции между обмотками и между обмотками и сердечником (необходимо ≥300МΩ).

• Испытание на выдерживаемое напряжение: применяется 2-кратное номинальное напряжение в течение 60 минут для проверки пробоя. Перед тестированием необходимо убедиться, что питание отключено, оборудование отсоединено от живых цепей, а поверхности чисты.

2.4 Испытание на короткое замыкание

Метод вольт-ампер оценивает сопротивление короткого замыкания: одна сторона коротится, а на другую подается тестовое напряжение, чтобы пропустить номинальный ток через обмотки, измеряемый прибором CS-8. Изменение более чем на ±2% от заводского значения может указывать на деформацию обмоток. Примечание: ток испытания должен контролироваться на уровне 0.5% - 1% номинального тока, чтобы избежать искажения формы волны.

2.5 Испытание на нагрев

После работы под полной нагрузкой измеряются температуры обмоток, сердечника и корпуса с помощью термометров или инфракрасных термометров. Повышение температуры должно быть ≤60К для масляных трансформаторов и ≤75К для сухих трансформаторов. Сухой трансформатор, работающий в среде с температурой 60°C, который поддерживал повышение температуры в пределах 65K, эффективно продлил свой срок службы.

2.6 Испытание заземления

Четырехполюсный метод измеряет непрерывность заземления, чтобы избежать ошибочных суждений, возникающих при использовании двухполюсного метода. Общие неисправности включают коррозию соединений или неправильное использование пластиковых шайб, требующие регулярного осмотра. Четырехполюсные измерители сопротивления заземления обеспечивают, что измерения соответствуют стандарту 0.1Ω.

2.7 Обнаружение гармоник

Уникальное испытание для фотovoltaических систем, использующее Fluke F435 в точке PCC для обнаружения гармоник до 50-го порядка (с акцентом на 5-й/7-й порядки). Результаты должны соответствовать ГОСТ Р 51317.4.3-99, предоставляя данные для оптимизации оборудования.

3. Процедуры и нормы безопасности для проведения испытаний на месте установки фотovoltaических трансформаторов
3.1 Подготовка перед испытаниями

Разрабатывается детальный план, указывающий информацию о проекте, пункты испытаний и списки оборудования (включая высокоточные анализаторы мощности, анализаторы качества электроэнергии, инфракрасные термографы и т.д.). Проверяется целостность оборудования и напряжение питания (220В&plusmn;10%), а также мониторятся условия окружающей среды - такие как инсоляция &ge;700Вт/м², изменение инсоляции <2% за последние 5 минут, отсутствие сильных ветров или облаков - для обеспечения точности испытаний.

3.2 Проверка электрических соединений

Используется фазовый вольт-амперметр для проверки соответствия полярности выхода инвертора соответствующему выводу первичной стороны трансформатора, чтобы предотвратить потери от циркулирующего тока. Проверяется плотность соединений кабелей. Для масляных трансформаторов проверяется уровень и цвет масла; для сухих трансформаторов проверяется нормальная работа вентиляторов охлаждения.

3.3 Испытание на сопротивление изоляции

При отключенном питании используется мегаомметр для тестирования высоковольтных и низковольтных обмоток и заземления, записываются стабильные значения за 1 минуту. Резкое падение сопротивления указывает на проблемы с изоляцией. После испытаний должны быть составлены подробные отчеты.

3.4 Испытание на выдерживаемое переменное напряжение

Подключается выход устройства для испытания на выдерживаемое напряжение к точкам испытания, параметры устанавливаются на 2-кратное номинальное напряжение, постепенно увеличивается напряжение, контролируется пробой, и оно поддерживается в течение 60 минут, после чего снижается.

3.5 Испытание под нагрузкой

Измеряются выходное напряжение, ток и мощность при работе под полной нагрузкой, чтобы рассчитать КПД и коэффициент регулирования напряжения, одновременно контролируется повышение температуры. Ток нагрузки постепенно увеличивается, и изменения параметров записываются для анализа.

3.6 Испытание на короткое замыкание

Напряжение подается на высоковольтную сторону, а низковольтная сторона коротится (с использованием проводов достаточного сечения). Ток испытания контролируется на уровне 0.5% - 1% номинального значения, результаты корректируются на температуру (75°C для масляных, 120°C для сухих) для предотвращения ошибочной оценки деформации обмоток.

3.7 Обнаружение гармоник

Используется анализатор качества электроэнергии в точке PCC для мониторинга содержания нечетных гармоник и расчета THD, обеспечивая соответствие национальным стандартам для безопасной работы в условиях гармоник.