Испытания трансформаторов коротким замыканием

Установка для испытаний трансформаторов коротким замыканием

Прототипы трансформаторов проходят испытания рабочих характеристик до запуска производства (типовые испытания). Изготавливаемые трансформаторы перед вводом в эксплуатацию проходят испытания на соответствие нормативным и законодательным требованиям (приемочные испытания). Испытания потерь под нагрузкой входят в состав типовых и приемочных испытаний, определенных международным стандартом IEC 60076.

Испытания коротким замыканием позволяют определить потери в меди силового трансформатора, работающего в режиме короткого замыкания под полной нагрузкой. Первичная обмотка трансформатора (не считая источника питания переменного тока) подключается к анализатору электропитания, а вторичная обмотка (все фазы) закорачивается. Трансформатор с высокими потерями в меди имеет пониженную эффективность ввиду потерь энергии по причине выделения тепла. Это также ведет к повышению риска отказа вследствие перегрузки и перегрева.

Точное измерение потерь трансформатора под нагрузкой помогает проверить способность силового трансформатора работать надлежащим образом при номинальном токе.

Испытания трансформаторов на холостом ходу

Потери под нагрузкой происходят только во время работы трансформатора под нагрузкой, тогда как потери в режиме холостого хода происходят всегда, когда трансформатор находится под напряжением, независимо от наличия нагрузки. В дополнение к испытанию коротким замыканием в целях определения потерь в меди трансформатора проводится испытание на холостом ходу в целях определения потерь в сердечнике в режиме без нагрузки. Анализатор электропитания подключается к первичной обмотке на стороне высокого напряжения трансформатора, тогда как вторичная обмотка остается разомкнутой без подключения какой-либо нагрузки.

Узнайте больше о процедуре испытаний трансформаторов на холостом ходу

Испытания трансформаторов коротким замыканием в целях определения потерь под нагрузкой

Потери в меди происходят всегда, когда к обмоткам трансформатора прилагается нагрузка. Основной причиной этих потерь является увеличение внутреннего сопротивления при приложении нагрузки. Путем измерения общих потерь под нагрузкой (потери в меди) при номинальном токе определяется КПД трансформатора и потери энергии при полной нагрузке.

Многоканальное испытание обеспечивает регистрацию следующих параметров в одной испытательной установке — для каждой фазы и всей системы в целом:

• Мощность: путем измерения мощности при коротком замыкании в каждой фазе и в целом определяются потери в меди при полной номинальной нагрузке.
• Ток: путем измерения приложенного тока в каждой фазе подтверждается достижение номинального тока трансформатора.
• Напряжение: рабочее напряжение в каждой фазе измеряется по мере увеличения тока до номинального значения.
• Импеданс: путем измерения импеданса в каждой фазе и общего импеданса в полном диапазоне испытаний определяются характеристики на уровне отдельных фаз и всей системы в целом.

Причины потерь трансформатора под нагрузкой

Потери под нагрузкой невозможно полностью устранить, однако путем оптимизации конструкции трансформатора можно достичь максимального КПД и минимальных потерь энергии.

Следующие факторы способствуют увеличению потерь под нагрузкой:

• Сопротивление проводника: медный проводник предназначен для передачи электрического тока. Обмотки из проводников с повышенным сопротивлением, малым поперечным сечением и увеличенной длиной повышают потери под нагрузкой.
• Амплитуда тока нагрузки: потери под нагрузкой увеличиваются пропорционально квадрату тока нагрузки, поэтому рост тока ведет к увеличению потерь в меди.
• Рабочая температура: повышение температуры обмоток ведет к росту сопротивления и потерь под нагрузкой.

Задачи, связанные с испытаниями трансформаторов коротким замыканием

Производители непрерывно совершенствуют конструкцию своих устройств и внедряют новые материалы, чтобы предлагать всё более надежные трансформаторы с меньшими потерями. В то же время непрерывно ужесточаются стандарты, спецификации и нормативы. Растущий спрос на эффективные трансформаторы на фоне глобального перехода к энергетической безопасности создает целый ряд новых задач при испытаниях коротким замыканием:

• Регистрация широкого спектра электрических параметров, включая мощность, ток, напряжение и частоту, в одной измерительной установке
• Точное выполнение измерений на многофункциональном приборе в целях подробного анализа во временной и частотной областях
• Соответствие требованиям международных стандартов, таких как IEC 60076
• Расчет потерь приведенной мощности короткого замыкания по причине отклонений температуры от заданной температуры задающей обмотки
• Одновременные измерения и анализ импеданса отдельных фаз и общего импеданса
• Пригодная к аудиту документация испытаний
• Экспорт данных в форматах, совместимых с приложениями сторонних производителей

Наше решение для испытаний трансформаторов коротким замыканием

Производители и испытательные лаборатории полагаются на прецизионный анализатор электропитания LMG671, с помощью которого можно проводить точные и комплексные испытания коротким замыканием. Этот прибор поддерживает гибкие многоканальные измерения и предоставляет соответствующие стандартам данные в рамках точных, подробных и эффективных по времени испытаний силовых трансформаторов.

Производители и испытательные лаборатории могут использовать один прецизионный анализатор электропитания в качестве единой измерительной платформы, чтобы измерять все соответствующие и обязательные данные, для чего ранее требовался целый набор традиционных приборов, таких как измеритель мощности, осциллограф, цифровой мультиметр и регистратор данных.

• До семи модулей измерения мощности измеряют значения напряжения, тока и мощности во всех фазах для обеспечения полного подключения.
• Интерфейс технологического сигнала (PSI) регистрирует дополнительные данные касательно условий испытательной среды (температура, влажность воздуха и вибрация).
• Измерения выполняются с высокой точностью в широком динамическом диапазоне токов.
• Настраиваемые меню измерений для испытаний на холостом ходу и коротким замыканием можно загружать и индивидуально настраивать в целях упрощения процедуры испытаний.
• Дополнительная программная опция L6-OPT-SDC для расчета схемы «звезда-треугольник» точно рассчитывает значения мощности в отдельных фазах для различных вариантов топологии трансформатора.
• Результаты испытаний являются стандартизированными, надежными и сравнимыми.