Кои параметри се тестват при изпитване на маслен трансформатор?

Маслени трансформаториса критични активи в електроенергийните системи. За да се гарантира, че работят безопасно, ефикасно и надеждно, трябва да се извършат серия от строги тестове - както във фабриката, така и по време на пускане в експлоатация, както и през целия им експлоатационен живот. Тези тестове проверяват електрическата якост, механичната цялост, термичните характеристики и състоянието на изолационното масло.

По-долу ключовите параметри са обяснени по категория на теста.

Част 1: Рутинни тестове (извършват се на всеки трансформатор)

Тези тестове се провеждат на всяка единица, преди да напусне фабриката, за да се потвърди основното качество на производството.

1. Измерване на съпротивлението на намотката

Този параметър измерва постояннотоково съпротивление. Чрез измерване на съпротивлението на всяка фазова намотка (както първична, така и вторична), инженерите могат да открият разхлабени връзки, скъсани нишки, неправилни позиции на превключвателя или значителни дисбаланси на фазите. Приемливите стойности трябва да бъдат балансирани между фазите (обикновено в рамките на 2%) и да съответстват на проектните изчисления.

2. Съотношение на напрежението и фазовото отместване

Този параметър проверява коефициента на завъртане. Към първичната намотка се прилага напрежение и се измерва индуцираното напрежение на вторичната страна. Проверява се и фазовият ъгъл между намотките. Това гарантира, че трансформаторът произвежда правилното изходно напрежение и съотношението на фазите (напр. Dyn11). Грешката обикновено трябва да бъде в рамките на ±0,5%.

3. Загуба на празен ход и ток на възбуждане

Загубата на празен ход (загуба в сърцевината) се причинява от хистерезис и вихрови токове в сърцевината. Токът на възбуждане е токът, необходим за магнетизиране на сърцевината. Измерването на тези параметри помага за откриване на дефекти в сърцевината, като късо съединение или лошо сглобяване. Прекомерната загуба на празен ход означава, че трансформаторът ще губи значително енергия непрекъснато.

4. Загуба на натоварване и импедансно напрежение

Загубата на товар (загуба на мед) е топлината, генерирана от тока, протичащ през намотките. Импедансното напрежение определя регулирането на напрежението на трансформатора и големината на токовете на повреда. За да ги измерите, вторичната обмотка се свързва накъсо и напрежението на първичната се повишава, докато протече номиналният ток.

5. Изолационно съпротивление (Мегер тест)

Този параметър измерва постояннотоковото съпротивление между намотките и между намотките и земята (сърцевина и резервоар). Високото съпротивление на изолацията (обикновено >1000 MΩ за нови трансформатори) показва, че изолационната система е суха, чиста и непокътната. Ниската устойчивост обикновено предполага проникване на влага или замърсяване.

6. Диелектрична якост (тест за издръжливост на напрежение)

Този параметър проверява колко пренапрежение може да издържи изолацията, без да се повреди. Има две общи форми:

Устойчивост на AC при отделен източник: Тества основната изолация (намотки-земя и между намотките).

Устойчивост на индуциран променлив ток: Тества изолация между навивки и между слоеве.

За преминаване не се изисква прекъсване или повреда по време на теста.

Част 2: Типови тестове (проверка на проекта)

Тези тестове се извършват върху прототип на всеки дизайн, за да се докаже, че дизайнът отговаря на всички стандартни изисквания.

1. Граници на повишаване на температурата

Този параметър измерва стационарната температура на намотките (изчислена чрез метода на промяна на съпротивлението) и горното масло при номинално натоварване. Температурата е единственият най-важен фактор, който влияе върху живота на трансформатора - всяко повишаване с 6°C над номиналната стойност намалява наполовина живота на изолацията. Стандартите обикновено изискват повишаване на температурата на намотката да не надвишава 65K (за изолация от клас A).

2. Устойчиво напрежение на импулс на мълния

Този параметър симулира удар от мълния върху свързаните линии, използвайки вълнова форма на напрежение 1,2/50 µs. Прилага се високо импулсно напрежение, за да се провери дали изолацията може да издържи на атмосферни пренапрежения. Това е критичен тест за предотвратяване на внезапна повреда на трансформатора поради мълния.

3. Устойчивост на късо съединение

Този параметър проверява дали намотките могат да устоят на огромните електромагнитни сили, генерирани по време на външно късо съединение, без да се деформират или изместят. След теста се проверяват промените в съпротивлението и реактивното съпротивление на намотката и се използва анализ на честотната характеристика, за да се потвърди, че не е настъпила механична повреда.

Част 3: Специални тестове (специфични за клиента или приложение)

Тези тестове се извършват, когато е необходима допълнителна увереност, като например за големи или критични трансформатори.

1. Ниво на частичен разряд (PD)

Този параметър измерва малки електрически разряди вътре в изолационните празнини или на интерфейсите, изразени в пикокулони (pC). Частичният разряд е ранен предупредителен знак за влошаване на изолацията. За новите трансформатори нивото на PD обикновено се изисква да бъде под 10 pC при 1,5 пъти номиналното напрежение. Ниското ниво на PD означава, че изолацията е без мехурчета или замърсители.

2. Коефициент на диелектрично разсейване (Tan δ) и капацитет

Tan δ (ъгъл на загуба) отразява колко енергия се губи в изолационния материал. Капацитетът отразява геометричната структура на изолационната система. И двата параметъра са силно чувствителни към влага и стареене. Нарастващата стойност на tan δ показва, че изолацията може да е станала влажна или карбонизирана.

3. Анализ на честотния спектър (FRA)

Този параметър записва "пръстовия отпечатък" на импеданса на трансформатора в диапазон от честоти (обикновено от 20 Hz до 2 MHz). FRA е изключително чувствителен към механично движение на намотките, причинено от удари при транспортиране или сили на късо съединение. Чрез сравняване на фабричните и полеви следи, ако следите останат силно корелирани (над 98%), структурата на намотката се доказва непроменена.

4. Импеданс с нулева последователност

Този параметър измерва противопоставянето на трансформатора на токове с нулева последователност (токове на земно съединение). Той определя големината на еднофазния ток на заземяване в солидно заземена неутрална система и е съществен вход за настройките на защитното реле.

Част 4: Параметри за изпитване на изолационно масло (от решаващо значение за маслени трансформатори)

Маслото действа едновременно като изолация и охлаждаща течност, така че неговите физични, химични и електрически свойства са критични.

1. Пробивно напрежение (BDV)

Това е най-прекият индикатор за електрическа якост на маслото. Маслена проба се поставя между два електрода при зададено разстояние (обикновено 2,5 mm) и напрежението се повишава, докато настъпи повреда. Новото масло обикновено трябва да има BDV от поне 60 kV. Нисък BDV показва, че маслото съдържа влага или проводими частици.

2. Водно съдържание

Влагата е основен враг на изолационното масло. Рязко намалява пробивното напрежение и ускорява стареенето на целулозната изолация. Новото масло изисква изключително ниско съдържание на вода, обикновено под 10 части на милион (ppm).

3. Киселинно число (стойност на неутрализация)

Този параметър измерва концентрацията на киселинни съединения в маслото. С остаряването на маслото киселинното число се повишава. Високото киселинно число може да корозира металните компоненти и да ускори разграждането на изолацията.

4. Анализ на разтворен газ (DGA)

Това е един от най-мощните диагностични инструменти. Чрез измерване на концентрациите и съотношенията на ключовите разтворени газове – водород (H₂), метан (CH₄), етан (C₂H₆), етилен (C₂H₄), ацетилен (C₂H₂), въглероден оксид (CO) и въглероден диоксид (CO₂) – инженерите могат да идентифицират скрити вътрешни грешки. Например:

Открит ацетилен → дъгов разряд.

Доминиращ етилен → гореща точка с висока температура.

Внезапно покачване на водорода → частичен разряд.

5. Междуфазово напрежение (IFT)

Този параметър отразява наличието на полярни замърсители или странични продукти на стареене в маслото. Новото масло има сравнително високо междинно напрежение. Тъй като маслото старее или се замърсява, IFT стойността намалява.

6. Точка на запалване и точка на течливост

Точката на възпламеняване измерва риска от пожар. Минералното масло обикновено има точка на възпламеняване над 140°C.

Точката на течливост измерва течливостта при ниска температура. При студен климат трябва да се използва масло с ниска точка на течливост.