Transformatör Boşta ve Yükte Test Nedir ve Nasıl Yapılır?
Bir transformatörde neden yüksüz ve yüklü testler yapmak gereklidir?
Bir transformatörün yüksüz ve yüklü testleri, performansını ve çalışma durumunu değerlendirmek, transformatörün gerçek çalışma koşullarında güvenli, kararlı ve verimli bir şekilde çalışabilmesini sağlamak amacıyla yapılır. Bu iki test, transformatörün farklı çalışma durumlarına odaklanarak, çeşitli yük koşulları altındaki temel parametrelerini ve performansını anlamayı hedefler.
1. Yüksüz Test
Yüksüz test, "yüksüz kayıp" veya "uyarma akımı testi" olarak da adlandırılır ve primer sargıya nominal voltaj uygulanırken sekonder sargı açık bırakılarak yapılır. Temel amacı, transformatörün nüve performansını, yüksüz kayıplarını ve uyarma akımını değerlendirmektir. Spesifik nedenler şunlardır:
Nüve Kaybı (Yüksüz Kayıp) Ölçümü: Yüksüz koşullarda, bir transformatördeki kayıplar öncelikle nüvedeki histerezis ve girdap akımlarından kaynaklanır. Bu kayıpların ölçülmesi, nüve malzemesinin kalitesini ve üretim sürecini değerlendirmeye yardımcı olur.
Uyarma Akımı Ölçümü: Yüksüz çalışma sırasında primer tarafa akan uyarma akımının ölçülmesiyle, transformatörde manyetik akıyı sürdürmek için gereken akım anlaşılabilir. Bu, nüvenin manyetik özelliklerinin analiz edilmesine yardımcı olur.
Nüve Performansı Değerlendirmesi: Yüksüz test ayrıca nüvenin doygunluk durumunu ve farklı voltaj seviyelerindeki mıknatıslanma özelliklerini tespit etmeye yardımcı olarak, nüvenin tasarlandığı aralıkta çalıştığından emin olur.
2. Yüklü Test
Yüklü test, transformatörün sekonder tarafına bir yük bağlanarak gerçek çalışma koşulları altındaki performansını değerlendirmek için yapılır. Yüklü test, kısa devre testi ve yük kaybı testi olarak daha da ayrılabilir. Temel nedenler şunlardır:
Bakır Kaybı (Yük Kaybı) Ölçümü: Yüklü koşullarda bir transformatördeki kayıplar, öncelikle sargılardaki akımdan kaynaklanan bakır kayıplarıdır. Yüklü test, transformatörün yük kayıplarını doğru bir şekilde ölçerek enerji verimliliğini değerlendirmeye olanak tanır.
Transformatör Verimliliği Değerlendirmesi: Yüklü test, transformatörün farklı yük koşulları altındaki verimliliğini hesaplamaya olanak tanır, bu da çeşitli yükler altındaki enerji kayıplarını ve performansını anlamaya yardımcı olur.
Gerilim Regülasyonu Karakteristiği Analizi: Yüklü test ayrıca transformatörün gerilim regülasyonu karakteristiğini, yani yüksüzden tam yüke geçerken sekonder gerilimdeki değişimi değerlendirir. Bu, şebekedeki gerilim kararlılığını korumak için kritik öneme sahiptir.
Kısa Devre Empedansı ve Gerilim Düşümü: Yük testi, transformatörün kısa devre empedansını ve gerilim düşümünü ölçer, bu da arıza koşulları altındaki tepkisini değerlendirmeye yardımcı olur.
Transformatörün yüksüz testi, transformatörün bir tarafındaki bobine nominal voltaj uygulanarak ve diğer bobinler açık bırakılarak yapılır. Transformatörün yüksüz kaybı ve yüksüz akımı ölçülür. Yüksüz akım, nominal akımın yüzdesi olarak ifade edilir.
1. Boşta çalışma testi, nominal gerilim altında boşta çalışma kayıplarını ve boşta çalışma akımını ölçmek içindir. Test sırasında yüksek gerilim tarafı açık devre, alçak gerilim tarafı ise gerilim altındadır. Test gerilimi alçak gerilim tarafının nominal gerilimidir, test gerilimi düşüktür ve test akımı nominal akımın binde birkaçı veya yüzde birkaçı kadardır.
2. Trafo boşta çalışma testi için güç kaynağı kapasitesi seçimi: Güç kaynağı dalga formu bozulmasının %5'i aşmamasını sağlayın ve trafonun boşta çalışma kapasitesi, güç kaynağı kapasitesinin %50'sinden az olmalıdır; gerilim regülatörü kullanılıyorsa, boşta çalışma kapasitesi regülatör kapasitesinden düşük olmalıdır. Jeneratör seti ile test yapıldığında ise boşta çalışma kapasitesi jeneratör kapasitesinin %25'inden az olmalıdır.
Boşta çalışma testinin test gerilimi, alçak gerilim tarafının nominal gerilimidir ve trafonun boşta çalışma testi esas olarak boşta çalışma kayıplarını ölçer. Boşta çalışma kayıpları temelde demir kayıplarıdır. Demir kaybının büyüklüğü, yükün boyutundan bağımsız olarak kabul edilebilir, yani boşta çalışmadaki kayıp gibi kuru bir yük altındaki demir kaybı, ancak bu nominal gerilimde geçerlidir. Gerilim nominal değerden saparsa, trafo çekirdeğindeki manyetik indüksiyon mıknatıslanma eğrisinin doyum bölgesinde olduğu için boşta çalışma kaybı ve boşta çalışma akımı keskin bir şekilde değişecektir. Bu nedenle, boşta çalışma testi nominal gerilimde yapılmalıdır.
Not: Büyük bir trafonun boşta veya yükte çalışma kaybı ölçülürken, güç faktörü çok düşük olduğundan (cosφ 0,1'den küçük veya eşit olabilir), düşük güç faktörlü bir wattmetre kullanılması zorunludur.
3. Boşta çalışma testi ile trafonun aşağıdaki kusurları tespit edilebilir:
a. Silikon çelik levhalar arasında zayıf yalıtım.
b. Demir çekirdek kutupları arasında ve levhalar arasında kısmi kısa devre veya yanma.
c. Çekirdek cıvataları veya bağlama çelik bantları, basınç plakaları, üst boyunduruk gibi yalıtım parçalarının hasar görmesi ve kısa devre yapması.
d. Manyetik devredeki silikon çelik levhaların gevşemesi, yer değiştirmesi ve boşlukların fazla olması.
e. Demir çekirdeğin çok noktadan topraklanması, sargılarda sarımlar veya katmanlar arası kısa devre veya paralel dal sarım sayısı farkı nedeniyle manyetik potansiyel dengesizliği vb.
f. Yüksek kayıplı düşük kaliteli silikon çelik levha kullanımı veya hatalı tasarım hesabı.
Faz ayrımlı ölçüm sonuçları aşağıdaki ilkelere göre değerlendirilir:
1) ab fazı ve bc fazının manyetik devreleri tamamen simetrik olduğundan, ölçülen ab ve bc faz kayıpları P0ab ve P0bc eşit olmalı ve sapma genellikle %3'ü geçmemelidir.
2) ac fazının manyetik devresi, ab veya bc fazının manyetik devresinden daha uzun olduğu için, ac fazında ölçülen kayıp, ab veya bc fazından daha büyük olmalıdır (35kV ve altı trafolarda genellikle %30-40, 110kV ve üzeri trafolarda genellikle %40-50).
Örnek 1: 90MVA, 220/121/38.5 kV'luk bir trafo, I0=%0,23.
Tek faz: pab=41,3kW=pa+pbpa=28kW pc=2,35pa=4,95pb
pac=93,8kW=pa+pcpb=13kW
pbc=79,1kW=pb+papc=65kW
Yapılan analizde, C fazı alçak gerilim sargısının ilk sarımının (çıkış ucu) paralel iletkenleri arasında bir kısa devre olduğu tespit edilmiştir. Alçak gerilim sargısı 10 adet 2,3×10,5 mm kesitli yassı bakır iletkenin paralel bağlanmasıyla oluşmuş olup, dış katmandaki iki iletken kısa devre yapmış ve bazı bakır iletkenler erimiştir. Bu ciddi bir arızadır.
Açıklama:
1) Sarımlar arası kısa devre bakır telin eridiği noktaya kadar ilerlemiş olsa da, I0 değeri tasarım değerinden çok daha küçüktür ve üç faz dengesizliği belirgin değildir. 2) Sarımlar arası kısa devre, iletkenler arası, sarımlar arası ve katmanlar arası kısa devreleri içerir. Üçü karşılaştırıldığında, iletkenler arasındaki başlangıç dolaşım akımı en küçüktür (kısa devrede aynı temas direnci olduğu varsayılarak). Bu, boşta çalışma kaybı testinin kısa devre noktasını bulmak için uygun olduğunu göstermektedir.
Örnek 2: Bir transformatörün boşta çalışma verileri aşağıdaki gibidir:
Ab uyartım, bc kısa devre, p0ab=44.6kW
bc uyartım, ac kısa devre, p0bc=44.6kW
ac uyartım, ab kısa devre, p0ac=55.2kW
O zaman, tek fazlı boşta çalışma kaybı üç fazlı boşta çalışma kaybına dönüştürüldüğünde fabrika verileriyle uyumluydu ve veriler normal kabul edildi. İşletmeye alındıktan sonra hafif gaz koruması devreye girdi.
Her fazın boşta çalışma kaybı ilişkisini analiz edin: p0ac/p0ab=p0ac/p0bc=1.26, bu veri anormaldir. Tecrübeler göstermiştir ki bu büyüklükte bir transformatör için bu oranın 1.4'ten büyük olması normal olmalıdır. Sargı ve kademe değiştirici sorunları elendikten sonra, arızanın B fazı demir çekirdeğinde olabileceği düşünülmüş ve kısmi deşarj olasılığı da göz ardı edilmemiştir.
Anma gerilimi faz boşta çalışma testi sonuçları aşağıdaki gibidir:
bc uyartım, ac kısa devre p0bc=37.6kW, 20 dakika enerji verildi, gaz oluşmadı, kayıp verisi değişmedi;
ac uyartım, ab kısa devre p0ac=52.6kW, kayıp kararlı, gaz yok, 14 dakika sonra p0ac aniden 58.8kW'a yükseldi, aynı anda gaz oluştu ve gaz 50 saniyede 600ml'ye ulaştı;
Ab uyartım, bc kısa devre p0ab=37.2kW, 2 dakika sonra p0ab aniden 42.6kW'a yükseldi ve aynı anda gaz oluştu. Yukarıdaki testten görülebileceği gibi manyetik akı A fazından geçtiğinde kayıp artmakta ve gaz oluşmaktadır. Arızanın A fazında olup olmadığını belirlemek için bc uyartım ve ac kısa devre boşta çalışma testi tekrarlandı. Anma gerilimine ulaşıldığında, 30 dakika boyunca kayıp p0ab değişmedi ve gaz üretilmedi.
Analiz:
1) Arıza A fazı manyetik devresindedir (AB arasındaki üst ve alt demir yataklar dahil);
2) Orijinal arıza B fazındaydı, şimdi A fazında ve zaman zaman ortaya çıkıp kayboluyor, bu da arıza noktasının hareketli olduğunu kanıtlıyor ve muhtemelen metal bir iletkendir.
İnceleme sonrasında, alt demir yatağı yastığı düşmüş ve nihayet arıza noktası bulundu: AB fazı alt kelepçe sargı ayağı altında bir parça silisyum çeliği vardı ve bu demir yatağını üçte bir oranında kısa devre yapmıştı.
JYW6100 Transformatör Boşta ve Yükte Güç Faktörü Test Cihazı
Kingrun Transformatör Cihazları Ltd. Şti.
Lütfen Kingrun'dan Daha Fazla Trafo/Transformatör İstasyonu Test Cihazlarını İnceleyin:
