Электротранформаторы являются важнейшим активом в системах производства, передачи и распределения электроэнергии. Их надежность зависит не только от качества отдельных блоков, но и от прочности конструкции базового трансформатора.

По этой причине испытание трансформатора обычно делится на различные категории в соответствии с его целью. В рамках серии IEC 60076 основные концепции включаютрутинные испытания, типовые испытания и специальные испытанияКроме того, проекты трансформатора обычно включаютФабричные приемные испытания (FAT)в рамках процесса договорного приема.

Понимание разницы между этими концепциями важно для производителей трансформаторов, подрядчиков EPC, коммунальных компаний и покупателей.

1. Что такое тест типа трансформатора?

Aиспытание типавыполняется на представительном трансформаторе для проверки важных характеристик конкретной конструкции трансформатора.

В отличие от обычного испытания, которое обычно проводится на каждом изготовленном трансформаторе, испытание типа предназначено прежде всего для того, чтобы продемонстрировать, что конструкция может соответствовать определенным требованиям в определенных условиях эксплуатации или испытания.

Основные стандарты IEC, имеющие отношение к испытаниям мощных трансформаторов, включают:

• IEC 60076-1 — Силовые трансформаторы: Общие

• IEC 60076-2 — Повышение температуры для погруженных в жидкость трансформаторов

• IEC 60076-3Уровни изоляции, диэлектрические испытания и внешние пробелы

• IEC 60076-5 — Способность выдерживать короткое замыкание

• IEC 60076-10 — Определение уровня звука

Точная программа испытаний зависит от типа трансформатора, номинального напряжения, уровня изоляции, системы охлаждения, конфигурации конструкции, применимых стандартов и требований покупателя.

Отчет об успешном испытании типа свидетельствует о том, что испытанная конструкция продемонстрировала требуемые характеристики.

Однако отчет об испытании типа не должен толковаться как постоянное исключение из будущих испытаний для каждого трансформатора с одной и той же номинальной номинальностью. Его применимость зависит от сходства нового трансформатора с квалифицированной конструкцией и от требований применимых стандартов, покупателя и сертификационного органа.

2. Рутинные тесты, типовые тесты и FAT: в чем разница?

Распространенным заблуждением является то, что испытание трансформатора состоит просто из "Испытания типа" и "FAT". На практике эти термины описывают различные аспекты процесса испытания.

Рутинные тесты

Рутинные тесты обычно проводятся накаждый индивидуальный трансформаторпроверить, что изготовленный блок соответствует указанным требованиям к проектированию и производству.

Испытания типа

Испытания типа проводятся на представительном трансформаторе для проверки важных характеристикдизайн.

Фабричное приемное испытание (FAT)

Жир являетсяПроцесс приема на заводе по договорувместо отдельной категории испытаний МЭК. FAT обычно включает применимые рутинные испытания и проверки, а также может включать дополнительные испытания, запрошенные покупателем.

Поэтому ФАТ может содержать обычные испытания и, когда это предусмотрено в договоре, выбранный тип или специальные испытания.

Сравнение категорий испытаний трансформаторов

3. Испытания проверки типа и конструкции основного трансформатора

Применимые испытания на проверку типа или конструкции варьируются в зависимости от конструкции и спецификации трансформатора. Следующие испытания являются одними из наиболее важных для мощных трансформаторов.

3.1 Испытание на повышение температуры

Испытание на повышение температуры проверяет тепловые характеристики трансформатора в определенных рабочих условиях.

Для погруженного в жидкость трансформатора блок работает в указанных условиях испытания до достижения требуемого теплового состояния. Затем определяется повышение температуры верхней жидкости и повышение температуры обмотки.

Цель заключается в том, чтобы подтвердить, что система охлаждения и конструкция активной части могут поддерживать температуру в пределах применимых границ.

IEC 60076-2 определяет методы испытания и требования к повышению температуры для погруженных в жидкость трансформаторов.

Испытание на повышение температуры не должно описываться просто как симуляция долгосрочной работы на полной нагрузке. Его основной целью является установление тепловых характеристик трансформатора и проверка соответствия указанным пределам повышения температуры.

3.2 Испытание импульса молнии

Испытание импульсов молнии проверяет изоляционную способность трансформатора против переходных перенапряжений, представленных стандартизированными импульсами молнии.

Требуемый уровень испытания определяется указанным уровнем изоляции трансформатора и применимыми требованиями IEC 60076-3.

Например, конкретный трансформатор класса 11 kV может иметь определенный уровень выдерживаемости молнии 75 kV. Однако,75 kV не следует представлять как универсальное значение для каждого трансформатора 11 kVФактический уровень испытания должен определяться на основе указанной координации изоляции и требований проекта.

Цель испытания состоит в том, чтобы продемонстрировать, что изоляционная система трансформатора может выдержать указанное импульсное напряжение без неприемлемого сбоя изоляции.

3.3 Испытание импульса переключения

Испытание импульса переключения оценивает способность трансформатора выдерживать перенапряжения переключения.

Это особенно важно для высоковольтных и сверхвысоковольтных трансформаторных приложений. Применимые уровни напряжения и требования к испытанию определяются IEC 60076-3.

Поэтому технически неправильно утверждать, что каждый трансформатор большой мощности должен пройти испытание импульса переключения. Применяемость зависит в первую очередь от класса напряжения трансформатора, указанного уровня изоляции и применимых стандартных требований.

3.4 Испытание на выдержку короткого замыкания

Испытание на выносливость короткого замыкания является одним из самых требовательных испытаний на проверку конструкции трансформатора.

Когда трансформатор испытывает внешнее короткое замыкание, очень высокие токи могут производить значительные электромагнитные силы внутри обмоток. Эти силы могут вызвать движение обмотки или деформацию, если механическая конструкция неадекватна.

IEC 60076-5 рассматривает способность трансформатора выдерживать тепловое и динамическое воздействие внешних коротких замыканий.

Если требуется испытание на короткое замыкание, трансформатор подвергается определенным условиям короткого замыкания в соответствии с применимой процедурой испытания.

После испытания проводятся соответствующие электрические и механические обследования. В зависимости от применимых требований они могут включать:

• измерение сопротивления обмотке;

• измерение соотношения напряжения;

• проверка импеданса короткого замыкания;

• диэлектрические испытания;

• внутренний контроль;

• оценка деформации или смещения обмотки.

Процедура испытания не должна быть упрощена как просто "применение одного 2-секундного импульса короткого замыкания". Требуемые критерии тока, последовательности, продолжительности и приемлемости зависят от применимого стандарта и согласованной программы испытания.

3.5 Испытание уровня звука трансформатора

Акустические характеристики трансформаторов являются важным соображением в подстанциях, электростанциях, городских установках и других чувствительных к шуму местах.

IEC 60076-10 определяет методы определения уровней звука трансформатора, включая измерения звукового давления и интенсивности звука и определение уровней звуковой мощности.

Испытание проводится в определенных условиях эксплуатации. Для многих погруженных в жидкость трансформаторов измерения звука связаны с возбуждением без нагрузки, при этом охлаждающее оборудование работает в соответствии с указаниями.

Поэтому точные условия испытания должны быть указаны в соответствии с применимым стандартом и спецификацией покупателя, а не просто описаны как "испытание на шум при номинальной нагрузке".

4. Диэлектрические испытания трансформатора

Диэлектрическое испытание - это еще одна область, в которой следует тщательно различать категории испытаний трансформаторов.

IEC 60076-3 устанавливает требования к изоляции и применимые диэлектрические испытания для мощных трансформаторов. В зависимости от категории трансформатора и указанного уровня изоляции программа испытаний может включать:

• применяемое испытание на выдержку переменного тока;

• индуцированное испытание на выдержку переменного тока;

• испытание индуцированного напряжения с измерением частичного разряда, где это применимо;

• испытание импульса молнии;

• Испытание импульса переключения, где это применимо.

Не все эти испытания автоматически относятся к одной категории, называемой «Испытание типа».

Некоторые диэлектрические испытания являются обычными испытаниями, в то время как другие могут быть типовыми или специальными испытаниями в зависимости от конструкции трансформатора, класса напряжения и применимых требований.

По этой причине в международном трансформаторном изделии следует избегать описания каждого испытания на выдержку или импульс как испытания типа без квалификации.

5. Что такое рутинные тесты трансформатора?

Рутинные испытания проводятся на отдельных трансформаторах для проверки того, соответствует ли изготовленный блок указанным требованиям.

Типичные рутинные тесты могут включать:

• измерение сопротивления обмотке;

• измерение соотношения напряжения и фазового смещения;

• измерение тока без нагрузки и потери без нагрузки;

• измерение импеданса короткого замыкания и потери нагрузки;

• применимые диэлектрические рутинные испытания;

• другие измерения и проверки, указанные IEC 60076 и спецификацией покупки.

Точная программа рутинных испытаний зависит от типа трансформатора и применимых стандартов.

Рутинные испытания особенно важны, поскольку успешное испытание типа демонстрирует способность конструкции, в то время как рутинные испытания проверяют качество и соответствиефактический трансформатор поставляется.

6. Что такое фабричный тест приема?

AФабричное приемное испытание (FAT)обычно проводится на фабрике производителя перед отгрузкой.

Цель заключается в том, чтобы продемонстрировать покупателю, что трансформатор, изготовленный для конкретного проекта, соответствует согласованным техническим спецификациям, применимым стандартам и договорным требованиям.

FAT обычно включает в себя:

• проверка производственных и инспекционных записей;

• визуальная и измерительная проверка;

• рутинные электрические испытания;

• проверка знака и аксессуаров;

• проверка сертификатов калибровки;

• специфические для покупателя проверки или испытания;

• обзор документации.

В зависимости от договора покупки покупатель или независимое инспекционное агентство могут быть свидетелями выбранных испытаний.

Поэтому:

Рутинное испытание описывает, что испытывается и почему, в то время как FAT описывает процесс приемки на завод, согласованный между производителем и покупателем.

Это различие особенно важно в международных проектах трансформаторов.

7. Пример: 2,000 kVA, 11 kV / 0.4 kV Маслопогруженный трансформатор

Рассмотрим трансформатор со следующими основными параметрами:

• Номинальная мощность:2,000 kVA

• Напряжение HV:11 kV

• LV напряжение:0.4 kV

• Векторная группа:Dyn11

• Охлаждение:ONAN

• Изоляция: Система изоляции масла-бумаги

Для такого трансформатора применимая программа испытаний будет установлена в соответствии с соответствующими стандартами МЭК и спецификацией покупателя.

Испытание повышения температуры

Трансформатор работает в определенных условиях теплового испытания до достижения требуемого теплового состояния.

Повышение температуры верхней жидкости и обмотки определяется и сравнивается с применимыми пределами, указанными IEC 60076-2.

Испытание импульса молнии

Высоковольтная обмотка может подвергаться определенному уровню испытания импульса молнии в соответствии с ее уровнем изоляции.

Такое значение, как 75 kV, может применяться к конкретной конструкции трансформатора 11 kV, но фактический уровень испытания должен быть подтвержден из указанных требований к изоляции трансформатора.

Проверка выдержки короткого замыкания

Если требуется испытание короткого замыкания, трансформатор подвергается указанным условиям испытания в соответствии с IEC 60076-5.

После испытания проводятся соответствующие электрические измерения и механические обследования для проверки того, что трансформатор не претерпел неприемлемой деформации или ухудшения состояния.

Измерение уровня звука

Уровень звука трансформатора измеряется в условиях эксплуатации, указанных применимым стандартом и покупателем.

Измеренные акустические характеристики сравниваются с договорным требованием уровня звука.

Диэлектрические испытания

Применные и индуцированные испытания на устойчивость переменного тока, измерения частичного разряда и импульсные испытания проводятся в соответствии с применимостью к изоляционной системе трансформатора и определенной категории испытаний.

Измерения до и после испытания

Для крупных испытаний на проверку конструкции могут проводиться соответствующие измерения до и после испытания.

Они могут включать:

• соотношение напряжения;

• сопротивление обмотке;

• импеданс короткого замыкания;

• Другие диагностические измерения.

Цель заключается в выявлении любых существенных изменений в результате проверки конструкции.

8. Проходят ли тесты типа все будущие трансформаторы?

Не автоматически.

Отчет об успешном испытании типа свидетельствует о том, что испытанная конструкция удовлетворяет применимым требованиям. Производитель может использовать отчет для демонстрации соответствия для трансформаторов, которые подпадают подквалифицированный диапазон проектированияс учетом ограничений отчета и требований применимых стандартов и покупателя.

При внесении существенных изменений в конструкцию изготовитель должен оценить, остаются ли применимы существующие доказательства испытания типа.

Потенциально важные изменения могут включать:

• расположение обмотки или конструкция проводника;

• изоляционная система;

• основной дизайн;

• устройство охлаждения;

• резервуар или механическая конструкция активной части;

• номинальное напряжение или уровень изоляции;

• механическая конструкция короткого замыкания;

• существенные изменения в материалах или технологиях производства.

Однако,Не каждое инженерное изменение автоматически требует совершенно нового типового испытания.

Решение должно основываться на инженерной оценке, применимых требованиях МЭК, масштабах изменения конструкции и требованиях покупателя или сертификационного органа.

9. Почему тесты типа и рутинные тесты необходимы

Типовые испытания и рутинные испытания служат разным, но взаимодополняющим целям.

Тест типа отвечает на вопрос:

Может ли эта конструкция трансформатора соответствовать требуемой производительности и выдерживать указанные напряжения?

Рутинный тест отвечает на другой вопрос:

Был ли этот конкретный трансформатор изготовлен правильно и соответствует ли он указанной конструкции?

FAT добавляет третий уровень:

Соответствует ли трансформатор, поставленный для данного конкретного проекта, требованиям договорной приемки?

Поэтому надежная система обеспечения качества трансформатора требует, чтобы все три уровня работали вместе.

10. Вывод

Испытание трансформатора не должно рассматриваться просто как выбор между "испытанием типа" и "FAT".

В рамках IEC 60076 тестирование трансформаторов включает различные категории, служащие различным целям:

Рутинные тестыпроверка индивидуального изготовленного трансформатора.

Испытания на проверку типа и конструкциидемонстрировать важные характеристики конструкции трансформатора.

Специальные тестывыполняются, когда это требуется применимым стандартом или покупателем.

Фабричные приемные испытания (FAT)обеспечить договорную основу для проверки того, соответствует ли трансформатор, поставленный для конкретного проекта, согласованным техническим требованиям.

Для производителей и покупателей трансформаторов понимание этих различий помогает предотвратить недоразумения относительно сферы испытаний, отчетов об испытаниях типа и процедур приема на завод.

В конечном счете, высококачественный трансформатор не демонстрируется одним отчетом об испытании. Его надежность поддерживается сочетаниемквалифицированная конструкция, контролируемое производство, рутинное испытание, надлежащая проверка конструкции и принятие завода для конкретного проекта.