Como el equipo principal del sistema eléctrico, la fiabilidad operativa del transformador está directamente relacionada con la seguridad y la estabilidad de la red eléctrica. Relación de voltaje (relación de giros) y Resistencia DC son los dos indicadores más fundamentales e intuitivos. No son solo los dos primeros temas realizados durante Factory Acceptance Tests (FAT) y Pruebas de aceptación del sitio (SAT)pero también sirven como base crítica para la instalación, puesta en marcha, mantenimiento y diagnóstico de fallas. La precisión de estos dos parámetros afecta directamente a todos los parámetros posteriores del transformador y tiene una importancia significativa para evaluar el rendimiento e identificar riesgos latentes tales como: cortocircuitos entre giros y poor contact of the tap changer.
1. Relación de tensión del transformador
La relación del transformador es esencialmente la relación del número de vueltas entre los devanados primario y secundario. Bajo condiciones sin carga, es aproximadamente igual a la relación de la tensión nominal primaria a la tensión nominal secundaria, expresada por la fórmula:
where N₁ and N₂ representan los giros de los devanados primario y secundario respectivamente, y U₁ₙ y U₂ₙ son las voltajes nominales correspondientes. En función de la magnitud de la relación, los transformadores se clasifican en transformadores de aumento, descenso y aislamiento. La precisión de la relación determina directamente la precisión de la transformación de voltaje. Cuando la relación se desvía del valor de diseño, puede conducir a una tensión de salida no cualificada o incluso desencadenar el sobrecalentamiento del equipo o el mal funcionamiento de la protección debido a un exceso circulating currentsEl propósito principal de la medición precisa de la relación es verificar la correctez de los giros de bobinado, asegurarse de que la posición indicada del cambiador de grifo corresponda a la conexión real y determinar la presencia de fallos tales como cortocircuitos entre giros.
2. Resistencia de CC
La resistencia CC se refiere al valor de resistencia presentado por el bobinado del transformador cuando se aplica una corriente continua, siguiendo la Ley de Ohm (R = U/I). Aunque el transformador presenta características inductivas durante el funcionamiento de CA, la resistencia de CC refleja el material de bobinado, el área de sección transversal, la resistencia de contacto de los puntos de conexión y la calidad de la soldadura entre giros. Indica también si los contactos del cambiador de grifo están en buen estado, si hay hebras rotas en ramas paralelas, y sirve como base auxiliar para juzgar deformación de bobinadoAdemás, la simetría de los enrollamientos se puede evaluar mediante el tasa de desequilibrio de resistencia trifásica.
Preparación previa a la prueba: La medición de la relación debe llevarse a cabo en condiciones sin carga. La tensión de excitación se requiere típicamente que no sea inferior al 1% de la tensión nominal para asegurar que el núcleo entre en un estado de excitación normal y evitar errores causados por la no linealidad de la permeabilidad magnética. Para los transformadores grandes, la tensión de prueba no debe ser excesivamente alta para evitar que la saturación del núcleo cause distorsión de corriente de excitación.
Desconecte la fuente de alimentación desde los lados de alta y baja tensión y descargue completamente los bobinados.
Limpia la capa de óxido de los terminales de prueba para asegurar un buen contacto.
Seleccione un probador de relación con una precisión no inferior al 0,1% y precalente durante 10 minutos para evitar el impacto de deriva de temperatura del instrumento.
Registre los parámetros de la placa y verifique la posición del cambiador de grifo para asegurarse de que está en el grifo nominal. Si existe magnetismo residual, debe eliminarse mediante operación sin carga antes de la medición.
Operación de cableado: Conecte el extremo de alta tensión del probador a los terminales de bobinado primario y el extremo de baja tensión a los terminales secundarios. Distinguir estrictamente polaridad (extremos de la misma polaridad) para evitar las desviaciones de medición causadas por la conexión inversa. Mantenga los cables de prueba lo más cortos posible para reducir la resistencia al plomo y utilice cables blindados si es necesario para resistir la interferencia electromagnética. Para los transformadores trifásicos, las líneas de tensión trifásicas deben estar conectadas correctamente de acuerdo con la grupo vectorial (por ejemplo, Yyn0, Dyn11). El cableado incorrecto conducirá a fallas de medición o desviaciones graves debido a diferencias de fase, incluso si el valor de la relación en sí es correcto.
Medición y grabación: Inicie el probador, seleccione el modo de medición correspondiente y aplique una tensión de prueba estable (no menos de 1/3 de la tensión nominal del lado energizado). Registre el valor de la relación una vez que la lectura se estabilize. Medir cada posición de grifo del cambiador de grifo individualmente, repitiendo 2-3 veces por grifo para tomar el promedio. Registre sincrónicamente la temperatura y la humedad ambiente para el análisis posterior de errores.
Garantía de precisión: La garantía más crítica para la precisión radica en la eliminación Interferencia entre fasesDebido al acoplamiento electromagnético entre las fases de un transformador trifásico, la medición monofásica se ve fácilmente afectada por otras fases. Los probadores modernos de relación de alta precisión adoptan principalmente Tecnología de medición trifásica simultáneaque puede compensar automáticamente los errores causados por la asimetría del circuito magnético, reflejando de este modo verdaderamente la relación real de cada fase.
Preparación previa a la prueba: Corte todas las fuentes de energía y descargue los bobinados durante al menos 5 minutos para evitar que las cargas residuales dañen el instrumento. Seleccione el equipo apropiado: a Puente Wheatstone para bobinados de alta tensión (R > 1Ω ) y a Puente Kelvin (doble) para bobinados de baja tensión (R < 1 Ωo utilice un probador automático de resistencia CC de alta precisión. Registre la temperatura ambiente para la posterior corrección de la temperatura de resistencia.
Operación de cableado: Adoptar el "Método de cableado de cuatro terminales" (Sensación Kelvin). Conecte los terminales de corriente al lado exterior del enrollamiento y los terminales de voltaje al lado interior para eliminar la influencia del plomo y la resistencia al contacto. Para bobinados Star (Y), medir la resistencia de fase o línea; para enrollamientos Delta (parapara la medición), desconectar los puntos de conexión o convertir la resistencia de la línea en resistencia de fase mediante cálculo para juzgar con precisión la tasa de desequilibrio y evitar errores de medición. Asegurar conexiones seguras y limpiar la capa de óxido de los terminales.
Medición y grabación: Aplicar una corriente continua constante. La corriente de carga no debe ser demasiado pequeña (incapaz de superar el magnetismo residual, causando deriva de lectura) ni demasiado grande (causando calentamiento de bobinado, lo que cambia la resistencia). Típicamente, se selecciona el 1%-10% de la corriente nominal, no excediendo de 20A.
Registre el valor después de que se complete la carga de inductancia de bobinado y la lectura sea estable.
Medir los enrollamientos trifásicos uno por uno y calcular la tasa de desequilibrio: δ=(Rmax-Rmin) / Ravg x 100%.
Para grandes transformadores trifásicos de cinco columnas donde la carga de bobinado de baja tensión es extremadamente lenta, el "Método de asistencia magnética" (Método de aumento)La conexión de bobinados de alta y baja tensión en serie para aplicar flujo magnético co-direccional puede reducir el tiempo de carga de horas a minutos, reduciendo significativamente los errores de la deriva de temperatura.
Corrección de temperatura: La resistencia al enrollamiento tiene una relación lineal con la temperatura. Para bobinados de cobre, la resistencia aumenta aproximadamente en un 0,4% por cada aumento de 1°C. Por lo tanto, la temperatura de enrollamiento debe registrarse con precisión, y todos los valores medidos deben convertirse a una temperatura de referencia (generalmente 75°C o 20°C). Para los transformadores que acaban de dejar de funcionar, la temperatura del aceite y la temperatura real del bobinado pueden diferir; Se requiere tiempo suficiente para igualar la temperatura.
Tratamiento de desmagnetización: El magnetismo residual en el núcleo prolonga el tiempo de estabilización de la corriente de prueba e introduce ruido de medición. Antes de cada medición, especialmente después de cambiar los cambiadores de grifo, el magnetismo residual debe eliminarse mediante carga/descarga de corriente inversa o el programa de desmagnetización incorporado del instrumento para restablecer el estado magnético del núcleo a cero.
Requisitos del instrumento: La precisión del probador de relación debe ser ≥ 0,1%, y la resolución del probador de resistencia de CC debe ser ≥ 1μΩ. Calibre periódicamente los instrumentos utilizando transformadores estándar y resistencias estándar (por ejemplo, trimestralmente) para eliminar Errores sistémicos.
Control ambiental: Mantener temperaturas ambiente estables (15-25°C). Manténgase alejado de fuertes fuentes de interferencia electromagnética como equipos de alta tensión o convertidores de frecuencia; Utilizar cables blindados si es necesario. Utilice cables de prueba con grandes secciones transversales y baja resistencia, y acorte la longitud del cableado para minimizar la resistencia al contacto.
Estabilización operativa: Descargar completamente el transformador antes de la medición. Asegúrese de la polaridad correcta para las pruebas de relación y use el método de cuatro terminales para la resistencia de CC. Después de cambiar el cambiador de grifo, espere 3-5 minutos antes de medir para asegurarse de que los contactos son estables. Repita las mediciones en cada punto y toma el promedio para reducir errores aleatorios.
Análisis de datos: Después de la medición, corregir la resistencia CC en función de la temperatura ambiente utilizando las fórmulas específicas para bobinados de cobre o aluminio. Calcular las desviaciones de la relación; si superan el ±0,5%, investigue si hay errores de cableado, fallas de bobinado o problemas de cambio de grifo. El desequilibrio de resistencia de CC trifásica debe cumplir con IEC 60076-1 requisitos (por ejemplo, ≤ 2% para unidades superiores a 1600kVA).
Superar los efectos inductivos: El mayor desafío en la medición precisa de la resistencia de CC es el efecto inductanciaDebido a la inductancia masiva de los bobinados del transformador, la corriente no alcanza un estado estacionario inmediatamente sino que aumenta exponencialmente. Las lecturas tomadas antes de la estabilización serán erróneamente altas. Por lo tanto, las mediciones de precisión modernas utilizan fuentes de corriente constante combinadas con técnicas de muestreo digital o desmagnetización de alta velocidad para asegurar que las lecturas se tomen solo después de que el flujo magnético se haya estabilizado.
Aunque la medición de la relación y la resistencia de CC son pruebas de rutina, su precisión afecta directamente al juicio del estado del transformador. En la práctica, los resultados de ambos a menudo requieren Análisis conjuntoPor ejemplo, un malo contacto en un cambiador de grifo no solo causará que la resistencia de CC exceda los límites, sino que también puede causar fluctuaciones en la medición de la relación debido a la no linealidad de la resistencia de contacto. De manera similar, un cortocircuito entre giros causará una caída significativa en la resistencia de CC y causará que la relación se desvíe del valor estándar.
Para lograr la máxima precisión, también hay que tener en cuenta: En primer lugar, la trazabilidad del instrumento debe garantizar que la precisión sea mejor que 1/3 del error permitido del equipo probado. En segundo lugar, la selección de corriente de prueba debe equilibrar los efectos térmicos y la sensibilidad; para grandes transformadores, una corriente ＞10 A se prefiere para reducir la dispersión. En tercer lugar, los registros de prueba deben incluir metadatos completos (temperatura ambiente/bobinado, posición del grifo) para proporcionar una base para Comparación histórica longitudinal.
Kingrun Transformador Instrumento Co., Ltd.
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