آزمایش ترانسفورماتور خشک

آزمایش ترانسفورماتور خشک

تست‌های کارخانه‌ای

این مقاله فنی به صورت مختصر هفت تست بسیار مهم را که‌باید در هنگام راه اندازی یک ترانسفورماتور خشک انجام دهید، را  شرح می‌دهد. معمولا تست‌ها در کارخانه‌ای که ترانسفورماتور تولید می‌شود، انجام می‌شود.

7 آزمایش روتین برای یک ترانسفورماتور خشک که شما‌باید در هنگام راه اندازی انجام دهید.

————————————————-

مقدمه‌ای بر تستهای روتین ترانسفورماتور

تست‌های روتین زیر باید بر روی تمام ترانسفورماتورهای قد‌ر‌ت خشک انجام‌شود:

1. تست تحمل ولتاژ با اعمال منبع جدا(Separate-source voltage withstand test)
2. اندازه‌گیری نسبت ولتاژ و تست پلاریته و اتصالات(Voltage ratio measurement and check of polarities and connections)
3. اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ(Winding resistance measurement)
4. امپدانس مدار کوتاه و اندازه‌گیری تلفات بار(Short-circuit impedance and load loss measurement)
5. آزمایش ولتاژ القا‌شده (Induced voltage test)
6. اندازه‌گیری جریان بدون بار و تلفات آهنی بدون بار (No-load current and no-load loss measurement)
7. اندازه‌گیری تخلیه جزئی مطابق با استاندارد IEC 60726 (برای ترانسفورماتورهای قدرت خشک) (Partial discharge measurement in accordance with IEC 60726 (for dry-type power transformers))

۱-آزمایش‌های دی الکتریک – تست تحمل ولتاژ با اعمال منبع جدا

شکل موج تک فاز تقریبا سینوسی‌است. تست باید‌با فرکانس نامی انجام‌شود. در پایان آزمایش، ولتاژ تست، قبل از قطع برق باید به سرعت به 1/3 (یک سوم)ولتاژ کامل کاهش یابد.

ولتاژ تست کامل‌باید برای   60 ثانیه   بین سیم‌پیچ تحت تست و تمام سیم‌پیچ‌های باقی‌مانده، هسته مغناطیسی، فریم و قاب  متصل به زمین آن اعمال شود.

تست باید بر روی تمام سیم‌پیچ‌ها انجام‌شود. اگر در تست ولتاژ& خطایی رخ ندهد تست موفقیت آمیز‌است.

شکل‌1 – آزمایشات دی الکتریک – تست مقاومت ولتاژ منبع جداگانه

آزمایش ترانسفورماتور خشک

————————————————-

۲-تست ولتاژ القایی

ولتاژ تست باید‌دو برابر مقدار مربوط به ولتاژ نامی‌ باشد. با حفظ سیم‌پیچ اولیه به صورت باز ولتاژ باید‌بین ترمینالهای سیم‌پیچ‌های ثانویه آن اعمال‌شود،. مدت زمان آزمایش در ولتاژ کامل باید 60 ثانیه و فرکانس دو برابر مقدار نامی‌ باشد.

تست‌باید با ولتاژ کمتر از 1/3 ولتاژ آزمایش‌شود شود و باید‌سریعا تا مقدار ولتاژ کامل تست افزایش پیدا کند.

در پایان آزمایش، ولتاژ باید‌به سرعت به مقدار 1/3 مقدار نامی قبل از قطع منبع کاهش پیدا کند. تست موفقیت آمیز‌است اگر در ولتاژ کامل خطایی در ترانس رخ ندهد.

 شکل‌2 – تست ولتاژ القا‌شده

علمکرد ترانسفورماتورها و محاسبه پارامترهای الکتریکی

 

————————————————-

۳-اندازه‌گیری نسبت ولتاژ و بررسی پلاریته / اتصالات

اندازه‌گیری نسبت ولتاژ و بررسی پلاریته‌ها و اتصالات‌باید بر روی تمام موقعیت های تپ چنچر انجام‌شود.  اعداد اختصاص داده‌شده به تپ‌ها و مقادیر نامی آن باید‌بررسی‌شود.

اندازه‌گیری نسبت ولتاژ باید‌فاز به فاز بین‌ترمینال‌های سیم‌پیچ‌های مربوطه انجام‌شود.

اندازه‌گیری نسبت ولتاژ با استفاده از روش پتانسیومتری(potentiometric method) انجام‌می‌شود.

شکل‌3 – اندازه‌گیری نسبت ولتاژ و بررسی پلاریته / اتصالات

 

————————————————-

۴-اندازه‌گیری جریان بدون بار و تلفات بدون بار

این تست با اعمال ولتاژ نامی و فرکانس نامی در سیم‌پیچ‌های فشار ضعیف انجام می‌شود . شکل موج باید‌تا حد ممکن به صورت موج سینوسی باشد و ترمینال سیم‌پیچ‌های اولیه باید‌باز شوند.

فرکانس تست نباید از مقدار نامی بیش از ± 1٪ متفاوت باشد.   جریان و تلفات بدون بار  همچنین با مقدار متوسط ​​و مقدار موثر ولتاژ باید‌اندازه‌گیری شود.

اگر این دو مقدار خوانده شده برابر باشند، هیچ گونه اصلاح در اندازه‌گیری تلفات بدون بار اعمال نمی‌شود. در غیر این صورت،   تلفات بدون بار باید‌به وضعیت موج سینوسی ارجاع شود مطابق با استانداردهای IEC 60076-1 و تصحیح گردد.

جریان بدون بار باید‌نتیجه متوسط ​​سه مقدار خوانده‌شده که با آمپرمترهای اندازه گیر جریان های موثر انجام شده‌است باشد. برای اندازه‌گیری توان، سه وات متر برای اندازه‌گیری با استفاده‌از ترانسفورماتورها اندازه‌گیری و مبدل‌ها در صورت لزوم،  استفاده می‌شود.

 شکل 4 – اندازه‌گیری جریان بدون بار  تافات بدون بار ترانسفورماتور

آزمایش ترانسفورماتور خشک

————————————————-

۵-اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ

اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ باید زمانی انجام‌شود که سیم‌ها در دمای محیط و به مدت طولانی از قبل برق دار نباشند. اندازه‌گیری‌ها باید با جریان مستقیم بین ترمینال‌ها با توجه به   توالی U-V; V-W; WU انجام‌شود.

دمای محیط نیز باید اندازه‌گیری‌شود. این باید نتیجه مقدار متوسط ​​سه اندازه‌گیری انجام شده توسط سنسورهای حرارتی باشد.

 

5.1 اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ HV

اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ HV باید با اندازه‌گیری همزمان ولتاژ و جریان انجام‌شود. ولتمتر و آمپرمتر باید به صورت زیر متصل‌شود: :

• ترمینال‌های ولت متر باید آنطرف کابل‌های جریان متصل شوند
• جریان نباید بیشتر از  10٪  جریان نامی ترانسفورماتور باشد ؛
• اندازه‌گیری باید‌پس از این که ولتاژ و جریان پایدار شدند انجام‌شود.

به غیر از این که به صورت دیگری با فروشنده توافق شده‌باشد،  سیم‌پیچ HV   باید به تپ اصلی متصل شده‌باشد

5.2 اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ LV

اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پیچ LV  باید توسط اندازه‌گیری  همزمان ولتاژ و جریان انجام‌شود.

ولت متر و آمپر باید باشد متصل به شرح زیر‌است:

• ترمینال‌های ولت متر باید آنطرف کابل‌های جریان متصل شوند
• جریان نباید بیشتر از  10٪  جریان نامی ترانسفورماتور باشد ؛
• اندازه‌گیری باید‌پس از این که ولتاژ و جریان پایدار شدند انجام‌شود.

رآکتور موازی یا شانت (Shunt Reactors) چیست؟ انواع آن، ساختار و کاربرد ها

 

————————————————-

۶-امپدانس اتصال کوتاه و اندازه‌گیری تلفات

تلفات اتصال کوتاه و ولتاژ اتصال کوتاه   عملکرد ترانسفورماتور را نشان می‌دهد . این مقادیر ثبت‌شده و تضمین‌می‌شود و برای عملکرد بهینه‌ی ترانسفورماتور خیلی مهم هستند. ولتاژ اتصال کوتاه معیار مهمی‌است به خصوص در طول   عملکرد موازی ترانسفورماتورها.

تلفات اتصال کوتاه، داده‌ای‌است که در آزمایش گرمایی نیز مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرد.

ولتاژ اتصال کوتاه ولتاژ اعمال‌شده به سیم‌پیچ اولیه‌است و باعث‌می‌شود که جریان نامی در سیم‌پیچ‌ها جریان یابد، در حالی که یکی از سیم‌پیچ‌ها اتصال کوتاه‌است. توان فعال اندازه‌گیری شده در این تست، تلفات اتصال کوتاه می‌باشد. اگر محدوده تنظیم بیش از 5٪ باشد، علاوه بر مقدار نامی، تلفات برای مقادیر حداکثر و حداقل تکرار‌می‌شود.

تلفات اتصال کوتاه از تلفات ژولی (جریان مستقیم /تلفات DC) تشکیل شده‌است که توسط جریان بار در سیم‌پیچ ایجاد‌می‌شود و همچنین شامل تلفات اضافی (تلفات جریان متناوب / AC) در سیم‌پیچ‌ها، نحوه‌ی قرار‌گیری ورقه‌های هسته، دیواره های مخزن و نشت فوران  (در صورت وجود)‌است

مدار اندازه‌گیری و انجام اندازه‌گیری:

 شکل‌5 – نمودار اتصالات اندازه‌گیری تلفات اتصال کوتاه

جایی که:

1- منبع تغذیه
2- ترانسفورماتور (متوسط)
۳-ترانسفورماتورهای جریان
4- ترانسفورماتورهای ولتاژ
۵-آنالایزر توان
6- ترانسفورماتور تحت آزمایش
C -گروه‌های خازن جبران ساز

به طور کلی، سیم‌پیچ‌های HV ترانسفورماتور در حالی که سیم‌پیچ‌های LV اتصلا کوتاه هستند تغذیه می‌شوند.

در حین اندازه‌گیری، جریان باید‌تا آنجا که امکان دارد، در مقدار IN یا نزدیک به این مقدار باشد. ولتاژ، جریان و تلفات اتصال کوتاه در هر فاز باید‌در طول اندازه‌گیری اندازه‌گیری‌شود.

در مواردی که منبع تغذیه به اندازه کافی برای تامین توان مدار اندازه‌گیری کافی نیست، جبران سازی برای رسیدن به مقدار  توان راکتیو کافی باید‌با استفاده‌از خازن‌ها انجام‌شود. قبل از شروع به اندازه‌گیری   دما سیم‌پیچ ترانسفورماتور باید‌تثبیت شود   و دمای سیم‌پیچ و مقاومت سیم‌پیچ باید‌اندازه‌گیری شود.

برای جلوگیری از افزایش دمای سیم‌پیچ توسط جریان اعمال شده، اندازه‌گیری‌باید در یک زمان کوتاه تکمیل شود و جریان اندازه‌گیری باید‌بین 25 تا 100 درصد از جریان نامی نگه داشته‌شود. به این ترتیب خطاهای اندازه‌گیری به علت افزایش دمای سیم‌پیچ به حداقل می رسد.

تلفات باید‌بر اساس دمای مرجع (به عنوان مثال 75 درجه سانتیگراد) مطابق با استانداردها و ارزیابی تصحیح‌شود.

ولتاژ اتصال کوتاه و تلفات که در دمايی که اندازه‌گیری انجام شده‌است به دست امده‌است، باید‌براساس این دما مرجع اصلاح‌‍شود.

————————————————-

۷-اندازه‌گیری تخلیه جزئی

همه روش های اندازه‌گیری PD بر اساس   تشخیص جریان های ایمپالس PD i(t) گردان در خازن های موازی متصل شده C_k  (کوپلینگ خازن) و   C_t  (خازن تست شی) از طریق اندازه‌گیری امپدانس   Z_m. می‌باشد

مدار معادل پایه برای اندازه‌گیری PD در شکل 5 ارائه شده‌است.

جایی که:

• PDS = سیستم PD
• C_k   = اتصال خازن
• C_t  = تست ظرفیت شی
• Z = اتصال منبع ولتاژ
• Z_m = امپدانس اندازه‌گیری

امپدانس اندازه‌گیری Z_m  می‌تواند هم به صورت سری با خازن کوپلینگ C_k یا با خازن تست شی  C_t  متصل کرد . پالس های جریان PD از طریق انتقال شارژ بین خازن به صورت موازی متصل شده C_k   (خازن کوپلینگ) و C_t   (خازن تست شی) تولید می‌شوند.

در حال حاضر استانداردهای IEC و IEEE هر دو مقررات را برای اندازه‌گیری و ارزیابی سیگنال های الکتریکی ناشی از تخلیه های جزئی با مشخصات در حد مجاز ایجاد کرده اند. رویکرد IEC به پردازش سیگنال الکتریکی ضبط شده متفاوت از روش IEEE است.

IEC سیگنال را به یک بار الکتریکی ظاهری تبدیل می‌کند که عموما در (picocoulombs (pC   اندازه‌گیری می‌شود    ، در حالی که IEEE سیگنال را به ولتاژ مداخله رادیویی ((RIV)( Radio Interference Voltage (RIV)  تبدیل می‌کند    ، به طور کلی در  (micro volts (μV   اندازه‌گیری می‌شود. استفاده از روش RIV برای تشخیص سیگنال PD فراموش خواهد شد ، اگر چه استاندارد IEEE هنوز رسما آن را تایید نکرده‌است.

تشخیص شارژ ظاهری در pC ، روش ترجیحی مورد استفاده در حال حاضر در IEEE Std. C57.113 است

برای تشخیص شارژ ظاهری، ادغام ضربانهای جریان PD i(t)  مورد نیاز است.

مواد عایق ترانسفورمرها در نوع روغنی و خشک

و در ادامه

ادغام ضربان‌های جریان PD را می‌توان در حوزه زمان (اسیلوسکوپ دیجیتال) یا در دامنه فرکانس (band‐pass filter) انجام داد. بیشتر سیستم‌های PD موجود در بازار ” شبه یکپارچه سازی quasi integration ” جریان های ضربانی PD را در حوزه فرکانس با استفاده از فیلتر ” wide‐band ” یا ” narrow‐band ” انجام می‌دهند.

پالس های جریان PD گردان – تولید شده توسط یک منبع خارجی PD (در مدار تست) و یا توسط یک منبع PD داخلی (در سیستم عایق ترانسفورماتور) – تنها می‌تواند در bushings ترانسفورماتور اندازه‌گیری‌می‌شود.

خازن بوشینگ C1، نشان دهنده خازن کوپلینگ Ck‌است که به طور موازی با خازن Ct متصل‌می‌شود (شی تست = خازن کل سیستم عایق ترانسفورماتور).

نمایش محل تخلیه جزئی UHF

نمایش محل تخلیه جزئی UHF در یک ترانسفورماتور قدرت با استفاده از تکنیک‌های time-of-flight

————————————————-

مطالب مرتبط:

نگه داری ترانسفورماتور

حفاظت ترانسفورماتور قدرت و خطاهای آن

منابع:

Guide to transformer testing by Tesar

A Guide to Transformer Winding Resistance Measurements by Bruce Hembroff, (Manitoba Hydro), Matz Ohlen (Megger Sweden) and Peter Werelius (Megger Sweden)

Transformer Tests by BEST Transformers

آزمایش ترانسفورماتور خشک