Welke parameters worden getest bij het testen van olietypetransformatoren?

Transformatoren van het olietypezijn kritische activa in elektrische energiesystemen. Om ervoor te zorgen dat ze veilig, efficiënt en betrouwbaar werken, moet een reeks rigoureuze tests worden uitgevoerd, zowel in de fabriek als tijdens de inbedrijfstelling, maar ook gedurende hun hele levensduur. Deze tests verifiëren de elektrische sterkte, mechanische integriteit, thermische prestaties en de toestand van de isolerende olie.

Hieronder worden de belangrijkste parameters per testcategorie toegelicht.

Deel 1: Routinetests (uitgevoerd op elke transformator)

Deze tests worden op elke eenheid uitgevoerd voordat deze de fabriek verlaat om de basiskwaliteit van de productie te bevestigen.

1. Meting van de wikkelingsweerstand

Deze parameter meet de DC-weerstand. Door de weerstand van elke fasewikkeling (zowel primair als secundair) te meten, kunnen ingenieurs losse verbindingen, gebroken strengen, onjuiste posities van de aftakkingswisselaar of aanzienlijke fase-onevenwichtigheden detecteren. Aanvaardbare waarden moeten in evenwicht zijn over de fasen (doorgaans binnen 2%) en overeenkomen met ontwerpberekeningen.

2. Spanningsverhouding en faseverschuiving

Deze parameter verifieert de windingsverhouding. Er wordt een spanning aangelegd op de primaire wikkeling en de geïnduceerde spanning aan de secundaire zijde wordt gemeten. De fasehoek tussen de wikkelingen wordt ook gecontroleerd. Dit zorgt ervoor dat de transformator de juiste uitgangsspanning en faserelatie produceert (bijvoorbeeld Dyn11). De fout moet doorgaans binnen ±0,5% liggen.

3. Nullastverlies en bekrachtigingsstroom

Nullastverlies (kernverlies) wordt veroorzaakt door hysteresis en wervelstromen in de kern. Excitatiestroom is de stroom die nodig is om de kern te magnetiseren. Het meten van deze parameters helpt bij het opsporen van kerndefecten zoals kortgesloten lamineringen of slechte montage. Overmatig nullastverlies betekent dat de transformator voortdurend aanzienlijke energie verspilt.

4. Belastingsverlies en impedantiespanning

Belastingsverlies (koperverlies) is de warmte die wordt gegenereerd door de stroom die door de wikkelingen stroomt. Impedantiespanning bepaalt de spanningsregeling van de transformator en de grootte van foutstromen. Om deze te meten, wordt de secundaire kortgesloten en wordt de spanning op de primaire verhoogd totdat de nominale stroom vloeit.

5. Isolatieweerstand (Megger-test)

Deze parameter meet de DC-weerstand tussen wikkelingen en tussen wikkelingen naar aarde (kern en tank). Een hoge isolatieweerstand (meestal >1.000 MΩ voor nieuwe transformatoren) geeft aan dat het isolatiesysteem droog, schoon en intact is. Een lage weerstand duidt meestal op het binnendringen van vocht of verontreiniging.

6. Diëlektrische sterkte (bestand tegen spanningstest)

Deze parameter controleert hoeveel overspanning de isolatie kan weerstaan ​​zonder kapot te gaan. Er zijn twee veel voorkomende vormen:

Afzonderlijke wisselstroombron: test de hoofdisolatie (wikkelingen naar aarde en tussen wikkelingen).

Geïnduceerde AC-bestendigheid: test isolatie tussen windingen en tussen lagen.

Er is geen flashover of storing tijdens de test vereist om te slagen.

Deel 2: Typetests (ontwerpverificatie)

Deze tests worden uitgevoerd op een prototype van elk ontwerp om aan te tonen dat het ontwerp aan alle standaardeisen voldoet.

1. Grenzen voor temperatuurstijging

Deze parameter meet de stabiele temperatuur van de wikkelingen (berekend volgens de weerstandsveranderingsmethode) en de topolie onder nominale belasting. Temperatuur is de allerbelangrijkste factor die de levensduur van de transformator beïnvloedt; elke stijging van 6°C boven de nominale waarde halveert de levensduur van de isolatie. Normen vereisen doorgaans dat de temperatuurstijging van de wikkelingen niet groter is dan 65K (voor klasse A-isolatie).

2. Blikseminslag is bestand tegen spanning

Deze parameter simuleert een blikseminslag op de aangesloten lijnen met behulp van een spanningsgolfvorm van 1,2/50 µs. Er wordt een hoge impulsspanning aangelegd om te testen of de isolatie atmosferische overspanningen kan overleven. Dit is een kritische test om plotselinge transformatorstoringen als gevolg van bliksem te voorkomen.

3. Bestand tegen kortsluiting

Deze parameter verifieert of de wikkelingen bestand zijn tegen de enorme elektromagnetische krachten die worden gegenereerd tijdens een externe kortsluiting, zonder te vervormen of te verschuiven. Na de test worden veranderingen in de weerstand en reactantie van de wikkeling gecontroleerd en wordt een frequentieresponsanalyse gebruikt om te bevestigen dat er geen mechanische schade is opgetreden.

Deel 3: Speciale tests (klant- of toepassingsspecifiek)

Deze tests worden uitgevoerd wanneer extra zekerheid vereist is, zoals voor grote of kritische transformatoren.

1. Niveau gedeeltelijke ontlading (PD)

Deze parameter meet kleine elektrische ontladingen in isolatieruimten of op grensvlakken, uitgedrukt in picocoulombs (pC). Gedeeltelijke ontlading is een vroeg waarschuwingssignaal voor verslechtering van de isolatie. Voor nieuwe transformatoren moet het PD-niveau doorgaans lager zijn dan 10 pC bij 1,5 maal de nominale spanning. Een laag PD-niveau betekent dat de isolatie vrij is van luchtbellen of verontreinigingen.

2. Diëlektrische dissipatiefactor (Tan δ) en capaciteit

Tan δ (verlieshoek) weerspiegelt hoeveel energie verloren gaat in het isolatiemateriaal. Capaciteit weerspiegelt de geometrische structuur van het isolatiesysteem. Beide parameters zijn zeer gevoelig voor vocht en veroudering. Een stijgende tan δ-waarde geeft aan dat de isolatie mogelijk vochtig of verkoold is geworden.

3. Frequentieresponsanalyse (FRA)

Deze parameter registreert de "vingerafdruk" van de impedantie van de transformator over een reeks frequenties (doorgaans 20 Hz tot 2 MHz). FRA is uiterst gevoelig voor mechanische beweging van wikkelingen veroorzaakt door scheepsstoten of kortsluitkrachten. Door fabrieks- en veldsporen te vergelijken, wordt bewezen dat de wikkelingsstructuur onveranderd is als de sporen sterk gecorreleerd blijven (meer dan 98%).

4. Impedantie met nulsequentie

Deze parameter meet de weerstand van de transformator tegen nulsequentiestromen (aardfoutstromen). Het bepaalt de grootte van eenfasige aardlekstroom in een stevig geaard neutraal systeem en is een essentiële input voor de instellingen van beveiligingsrelais.

Deel 4: Testparameters voor isolatieolie (cruciaal voor transformatoren van het olietype)

De olie fungeert zowel als isolatie- als koelmiddel, dus de fysische, chemische en elektrische eigenschappen zijn van cruciaal belang.

1. Doorslagspanning (BDV)

Dit is de meest directe elektrische sterkte-indicator voor olie. Een oliemonster wordt tussen twee elektroden geplaatst met een vaste opening (doorgaans 2,5 mm), en de spanning wordt verhoogd totdat er storing optreedt. Nieuwe olie moet doorgaans een BDV van minimaal 60 kV hebben. Een lage BDV geeft aan dat de olie vocht of geleidende deeltjes bevat.

2. Watergehalte

Vocht is een grote vijand van isolatieolie. Het vermindert de doorslagspanning sterk en versnelt de veroudering van cellulose-isolatie. Nieuwe olie vereist een extreem laag watergehalte, doorgaans minder dan 10 delen per miljoen (ppm).

3. Zuurgetal (neutralisatiewaarde)

Deze parameter meet de concentratie van zure verbindingen in de olie. Naarmate olie ouder wordt, stijgt het zuurgetal. Een hoog zuurgetal kan metalen onderdelen aantasten en de afbraak van de isolatie versnellen.

4. Analyse van opgelost gas (DGA)

Dit is een van de krachtigste diagnostische hulpmiddelen. Door de concentraties en verhoudingen van de belangrijkste opgeloste gassen – waterstof (H₂), methaan (CH₄), ethaan (C₂H₆), ethyleen (C₂H₄), acetyleen (C₂H₂), koolmonoxide (CO) en kooldioxide (CO₂) – te meten, kunnen ingenieurs verborgen interne fouten identificeren. Bijvoorbeeld:

Acetyleen gedetecteerd → boogontlading.

Ethyleen dominant → hotspot bij hoge temperatuur.

Plotselinge waterstofstijging → gedeeltelijke ontlading.

5. Grensvlakspanning (IFT)

Deze parameter weerspiegelt de aanwezigheid van polaire verontreinigingen of verouderingsbijproducten in de olie. Nieuwe olie heeft een relatief hoge grensvlakspanning. Naarmate de olie ouder wordt of vervuild raakt, neemt de IFT-waarde af.

6. Vlampunt en stolpunt

Het vlampunt meet het brandrisico. Minerale olie heeft doorgaans een vlampunt boven de 140°C.

Het stolpunt meet de vloeibaarheid bij lage temperaturen. In koude klimaten moet olie met een laag stolpunt worden gebruikt.