Einführung in den Leerlauf-/Lasttest von Transformatoren

Kurzschlussprüfung: Die Niederspannungs- und Hochstromseite des Transformators werden künstlich kurzgeschlossen. Anschließend wird die Prüfspannung mit der Nennfrequenz am Nennanschluss der Spule auf der Hochspannungsseite angelegt, bis der Wicklungsstrom den Nennwert erreicht. Danach werden die Eingangsleistung, die angelegte Spannung (d. h. Kurzschlussverluste und Kurzschlussspannung) und der Stromwert gemessen. Die Kapazität des Prüfnetzteils sollte üblicherweise 30 % der Kapazität des Prüflings betragen.

Nullsystemimpedanz: Die Impedanz, die ein Transformator gegenüber den Spannungen und Strömen jeder Phase (positiv, negativ, Null) aufweist, wird als Systemimpedanz bezeichnet. Man unterscheidet zwischen Mit-, Gegen- und Nullsystemimpedanz. Die Mitsystemimpedanz ist die Impedanz, die im Normalbetrieb auftritt. Bei asymmetrischem Betrieb des Systems entsteht ein Nullsystemstrom. Die Mitsystemimpedanz des Transformators entspricht der Gegensystemimpedanz und seiner Kurzschlussimpedanz. Da die Nullsystemströme aller drei Phasen zu jedem Zeitpunkt gleich groß und gleichgerichtet sind (ihre Summe ist ungleich null), ist die Nullsystemimpedanz eng mit der Mit- und Gegensystemimpedanz verknüpft. Der Unterschied besteht darin, dass ihre Größe nicht nur von der Wicklungsart, sondern auch von der Struktur des Eisenkerns abhängt. Daher muss die Nullsystemimpedanz durch Messung ermittelt werden.

Prüfverfahren

⑴ Einphasiger Leerlauftest

Einphasige Leerlaufprüfungen dienen üblicherweise der Bestimmung der Leerlaufverluste und des Leerlaufstromanteils von Einphasentransformatoren. Sie können auch für die phasenweise Prüfung von Dreiphasentransformatoren eingesetzt werden (hauptsächlich zur Erkennung einphasiger Fehler). Dieses Prüfverfahren ist zudem erforderlich, wenn vor Ort keine Dreiphasenstromversorgung vorhanden ist.

Einphasige Leerlaufprüfung mit A-Phasenspannung und A-Phasenstrom des Messgeräts. Wie in der Abbildung dargestellt, wird ein einphasiges Netzteil als Prüfnetzteil verwendet. Der stromführende Leiter wird an den Pluspol des A-Phasenstromanschlusses des Prüfgeräts angeschlossen, der dicke gelbe Draht an den Minuspol des A-Phasenstromanschlusses und der dünne Draht an den A-Phasenspannungsanschluss Ua. Die dicke Leitung der roten Zange wird direkt an den Neutralleiter des Prüfnetzteils angeschlossen, die dünne Leitung an den B-Phasenspannungsanschluss Ub. Die beiden Zangen werden jeweils an die beiden Anschlüsse auf der Niederspannungsseite geklemmt. Die Hochspannungsseite ist offen.

Dieses Verfahren eignet sich auch zur Leerlaufverlustmessung von Drehstromtransformatoren mit einphasiger Stromversorgung. Überschreitet der Verlust nach der dreiphasigen Leerlaufprüfung den Normwert, muss der dreiphasige Verlust separat gemessen werden. Durch die Analyse und den Vergleich der Leerlaufverluste jeder Phase lässt sich deren Verteilung ermitteln und so die Wicklung bzw. den Magnetkreis jeder Phase auf lokale Defekte überprüfen. Dazu wird nacheinander eine Phasenwicklung des Transformators kurzgeschlossen, die beiden anderen Phasenwicklungen werden mit Spannung versorgt und Leerlaufverlust sowie Leerlaufstrom gemessen. Das Schaltbild ist in der Abbildung dargestellt. Je nach Wicklungsanschluss des zu prüfenden Transformators lassen sich die drei in der folgenden Abbildung dargestellten Vorgehensweisen unterscheiden.

a. Die unter Druck stehende Wicklung ist △ angeschlossen

Während der Messung werden die Phasen ab, bc und ca nacheinander unter Druck gesetzt und die nicht unter Druck stehenden Wicklungen kurzgeschlossen. Der gemessene Verlust wird nach folgender Formel berechnet:

Hinweis: In der Formel ist In der Nennstrom der Testspule

b. Die unter Druck stehende Wicklung ist mit Y verbunden und hat einen Neutralpunktanschluss:

Bei der Messung wird die nicht unter Druck stehende Wicklung kurzgeschlossen; die angelegte Spannung beträgt das Doppelte der Phasenspannung, das Verlustergebnis wird nach Formel 1 berechnet, und das Leerlaufstromergebnis wird nach Formel 2 berechnet (0,289 in der Formel wird in 0,333 geändert).

c. Die unter Druck stehende Wicklung ist mit Y verbunden, und es wird kein Neutralpunkt herausgezogen:

Wenn die nicht druckbeaufschlagte Wicklung nicht kurzgeschlossen werden kann, weil der Neutralpunkt nicht eingezeichnet ist, muss die entsprechende Phase der Sekundärwicklung während der Messung kurzgeschlossen werden; die angelegte Spannung sollte das Doppelte der Phasenspannung betragen.

⑵ Dreiphasen-Leerlaufprüfung

Verdrahtung wie abgebildet

Verwenden Sie den Drehstromregler als Prüfnetzteil. Verbinden Sie den Ausgang des Spannungsreglers mit dem Pluspol des Stromanschlusses des Kapazitätstesters. Die dicken Drähte der drei Prüfklemmen werden farblich gekennzeichnet mit dem Minuspol des Stromanschlusses des Testers verbunden. Die dünnen Drähte der drei Prüfzangen werden farblich gekennzeichnet mit den Spannungsanschlüssen des Testers verbunden. Klemmen Sie anschließend die drei Prüfklemmen an die Niederspannungsseite des zu prüfenden Transformators. Die gelbe Klemme wird an die A-Phase, die grüne an die B-Phase und die rote an die C-Phase angeschlossen. Die Hochspannungsseite bleibt offen.

(3) Einphasen-Kurzschlussprüfung

Einphasen-Kurzschlussprüfgeräte werden üblicherweise zur Prüfung der Kurzschlussverluste und der Impedanzspannung von Einphasentransformatoren verwendet. Darüber hinaus ist die Einphasen-Kurzschlussprüfmethode auch bei der Prüfung eines Dreiphasentransformators erforderlich, wenn keine Dreiphasen-Stromversorgung vorhanden ist oder die Versorgungsleistung gering ist und eine phasenweise Prüfung zur Ermittlung der fehlerhaften Phase während des Herstellungsprozesses oder Betriebs notwendig ist. Die Verdrahtung erfolgt gemäß der in der Abbildung dargestellten Methode.

Verwenden Sie ein einphasiges Netzteil als Prüfnetzteil. Verbinden Sie den stromführenden Leiter mit dem Pluspol des A-Phasen-Stromanschlusses des Prüfgeräts, den dicken gelben Leiter mit dem Minuspol des A-Phasen-Stromanschlusses, den dünnen Leiter mit dem A-Phasen-Spannungsanschluss Ua und den dicken roten Leiter ebenfalls mit dem A-Phasen-Spannungsanschluss Ua. Verbinden Sie den Nullleiter des Prüfnetzteils direkt mit dem Nullleiter, den dünnen Leiter mit dem B-Phasen-Spannungsanschluss Ub und klemmen Sie die beiden Klemmen auf der Niederspannungsseite mit einer Zange fest. Die Hochspannungsseite wird mit einem speziellen Kurzschlussdraht überbrückt. Achten Sie auf eine einwandfreie Kurzschlussverbindung, da sonst die Messergebnisse verfälscht werden.

Die Methode zur Durchführung eines phasenweisen Kurzschlusstests an einem Drehstromtransformator mit einphasiger Stromversorgung besteht darin, die Niederspannungs-Drehstrom-Ausgangsklemmen des Transformators kurzzuschließen und drei Messungen auf der Hochspannungsseite durchzuführen. Je nach Wicklungsanschluss des zu prüfenden Transformators lassen sich zwei Fälle unterscheiden (siehe a, b).

a. Die unter Druck stehende Wicklung ist △ angeschlossen

Die Hochdruckseite steht unter Druck, und der dreiphasige Ausgang der drucklosen Seite (Niederdruckseite) muss manuell kurzgeschlossen werden. Der Strom in der Wicklung sollte dem 2/Bild-fachen des Nennstroms entsprechen, und der Messwert kann gemäß der folgenden Formel in dreiphasige Kurzschlussverluste und Kurzschlussspannung umgerechnet werden:

Hinweis: Hierbei ist Un die Nennspannung der druckbeaufschlagten Seite.

b. Die unter Druck stehende Wicklung ist in Sternschaltung ausgeführt.

Zwischen je zwei Phasen nacheinander Druck aufbauen und gleichzeitig den dreiphasigen Auslass der nicht druckbeaufschlagten Seite manuell kurzschließen.

Hinweis: Hierbei ist Un die Nennspannung der druckbeaufschlagten Seite.

⑷ Dreiphasen-Kurzschlussprüfung

Draht wie in der Abbildung dargestellt:

Hinweis: Falls die Hochspannungs- oder Mittelspannungs-Seitenausgangsdurchführung mit einem Ringstromwandler ausgestattet ist, muss die Sekundärseite des Stromwandlers vor der Prüfung kurzgeschlossen werden.

Verwenden Sie den Drehstromregler als Prüfnetzteil. Verbinden Sie den Ausgang des Spannungsreglers mit dem Pluspol des Stromanschlusses des Kapazitätstesters. Die dicken Drähte der drei Prüfklemmen werden farblich gekennzeichnet mit dem Minuspol des Stromanschlusses des Testers verbunden. Die dünnen Drähte der drei Prüfzangen werden farblich gekennzeichnet mit den Spannungsanschlüssen des Testers verbunden. Klemmen Sie anschließend die drei Prüfklemmen an die Hochspannungsseite des zu prüfenden Transformators. Die gelbe Klemme wird an die A-Phase, die grüne an die B-Phase und die rote an die C-Phase angeschlossen. Kurzschließen Sie nun die drei Niederspannungsanschlüsse mit einem speziellen Kurzschlussdraht. Achten Sie auf eine korrekte Kurzschlussverbindung, da sonst die Messergebnisse verfälscht werden.

⑸ Nullimpedanzprüfung

Die durch die Nullspannung und den Nullstrom eines Transformators dargestellte Impedanz wird als Nullimpedanz bezeichnet. Bei asymmetrischem Betrieb des Systems entsteht ein Nullstrom. Dessen Größe hängt nicht nur von der Wicklungsverschaltung, sondern auch von der Kernstruktur ab.

Zur Messung der Nullimpedanz eines Transformators wird ein Draht wie in der Abbildung gezeigt verwendet:

Verwenden Sie einen einphasigen Spannungsregler als Prüfnetzteil. Verbinden Sie einen Ausgang des Spannungsreglers mit dem Pluspol des Stromanschlusses der A-Phase des Verlustmessgeräts und den anderen Ausgang mit dem Minuspol des Stromanschlusses der C-Phase. Verbinden Sie den dicken Draht der gelben Prüfzange mit dem Minuspol des Stromanschlusses der A-Phase und den Spannungsprüfdraht mit dem Spannungsanschluss der A-Phase. Verbinden Sie den dicken Draht der roten Prüfzange mit dem Minuspol des Stromanschlusses der C-Phase (d. h. mit dem Ausgang des Spannungsreglers), und den dünnen Draht mit dem Spannungsanschluss der B-Phase. Schließen Sie anschließend die Anschlüsse der A-, B- und C-Phase des zu prüfenden Transformators (Yn-Schaltung) kurz und verbinden Sie die gelbe Prüfzange. Verbinden Sie den Anschluss der O-Phase mit der roten Prüfzange. Achten Sie auf eine korrekte Kurzschlussverbindung, da diese die Messergebnisse verfälscht.

Testschritte

1) Schritte zur Leerlauf- und Lastverlustprüfung eines dreiphasigen Leistungsmesstransformators

A. Zuerst die Testparameter festlegen;

B. Schließen Sie die Prüfdrähte gemäß dem Dreiphasen-Kurzschlussprüfdiagramm an;

C. Führen Sie einen dreiphasigen Kurzschlusstest durch und sperren Sie die Testdaten.

D. Schließen Sie die Prüfdrähte gemäß dem Dreiphasen-Leerlaufprüfdiagramm an;

E. Führen Sie einen dreiphasigen Leerlauftest durch und sperren Sie die Testdaten.

F. Rufen Sie die Testergebnisseite auf, um alle Daten anzuzeigen;

G. Führen Sie Testprotokolle.

2) Messschritte für den einphasigen Leistungstransformator im Leerlauf und bei Lastverlust

A. Zuerst die Testparameter festlegen;

B. Schließen Sie den Prüfdraht gemäß dem einphasigen Kurzschlussprüfdiagramm an;

C. Einphasigen Kurzschlusstest durchführen;

D. Kurzschlussprüfungsergebnisse protokollieren

E. Schließen Sie den Prüfdraht gemäß dem einphasigen Leerlaufprüfdiagramm an;

F. Durchführung eines einphasigen Leerlauftests;

G. Notieren Sie die Testergebnisse des Leerlauftests.

Vorsichtsmaßnahmen

1. Achten Sie darauf, während der Messung die Metallteile der Messleitungen nicht zu berühren, um einen Stromschlag zu vermeiden.

2. Die Messverdrahtung muss unbedingt gemäß den Anweisungen betrieben werden, andernfalls tragen Sie das Risiko für die Folgen selbst.

3. Vor dem Testen muss sorgfältig geprüft werden, ob die eingestellten Parameter korrekt sind.

4. Am besten verwendet man eine Steckdose mit Erdungsdraht.

5. Kann nicht betrieben werden, wenn die Spannungs- und Stromgrenzen überschritten werden.

6. Beim Kurzschlusstest muss der Kurzschluss auf der nicht druckbeaufschlagten Seite einwandfrei funktionieren, da er sonst die Testergebnisse verfälscht.

7. Ist die Abzweigdurchführung auf der Hoch- oder Mittelspannungsseite mit einem Ringkernstromwandler ausgestattet, muss während der Kurzschlussprüfung die Sekundärseite des Stromwandlers vor der Prüfung kurzgeschlossen werden.

8. Die Prüfverdrahtungsarbeiten müssen unter der Voraussetzung durchgeführt werden, dass der zu prüfende Stromkreis geerdet ist, um Stromschläge durch induzierte Spannungen zu verhindern. Alle Kurzschlüsse, Erdungen und Leitungen müssen einen ausreichenden Querschnitt aufweisen und sicher angeschlossen sein. Die Prüforganisation muss strenge Vorgaben machen und die Kommunikation reibungslos verlaufen, um einen sicheren und reibungslosen Ablauf der Prüfarbeiten zu gewährleisten.

Instrumentenvorstellung:

Das von unserem Unternehmen entwickelte Präzisionsinstrument zur Messung von Leerlauf- und Lastcharakteristiken von Transformatoren dient der genauen Bestimmung von Leerlauf- und Lastparametern sowie der Nullimpedanz. Es misst präzise Parameter wie Leerlaufstrom, Leerlaufverlust, Kurzschlussverlust, Impedanzspannung, Oberschwingungsgehalt und Verzerrungsgrad verschiedener Transformatoren. Das Gerät zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise, sein geringes Gewicht, seine hohe Messgenauigkeit, seine Stabilität, seine einfache Bedienung und die schnelle Einarbeitung in die Funktionsweise aus. Es ersetzt die bisherige Methode der Verlust- und Kapazitätsmessung von Transformatoren mittels Multimeter vollständig und bietet einfache Verkabelung, komfortables Testen und Aufzeichnen sowie eine deutlich höhere Arbeitseffizienz. Das Gerät verfügt über ein großes, grafische Echtfarb-LCD-Display mit grafischer Menüführung und chinesischen Hinweisen. Die Benutzeroberfläche integriert mehrere Parameter auf einem Bildschirm und ist benutzerfreundlich. Es ist einfach und schnell zu bedienen und somit die ideale Wahl für anspruchsvolle Anwender aller Erfahrungsstufen.

Instrumentenmerkmale:

1. Es kann den Leerlaufstrom, die Leerlaufverluste, die Impedanzspannung, die Lastverluste und die Nullimpedanz verschiedener Transformatortypen messen.

2. Kann automatisch Wellenformverzerrungskorrektur, Temperaturkorrektur (mit einfacher Temperaturkorrektur bzw. zusätzlicher Verlustkorrektur), Spannungskorrektur (Leerlaufprüfung bei nicht Nennspannung) und Stromkorrektur (Kurzschlussprüfung bei nicht Nennstrom) durchführen; eignet sich daher sehr gut für Geräte, die keine Kurzschlussprüfbedingungen für Transformatoren mit etwas größerer Kapazität haben.

3. Es kann dreiphasige Spannung, dreiphasigen Strom, mittlere Spannung, mittleren Strom, zweiphasige Wirkleistung (da die Zwei-Leistungs-Messmethode verwendet wird, wird hier nur die Leistung der Phasen A und C angezeigt) und die Gesamtleistung messen. 4. Es kann den Oberschwingungsgehalt (2–42) jeder Phasenspannung und jedes Phasenstroms sowie den Gesamtverzerrungsgrad (Oberschwingungsverzerrung) jedes Signals messen.

5. Es kann die Echtzeit-Wellenform der Spannung und des Stroms jeder Phase anzeigen und die Verzerrung der Wellenform visuell darstellen.

6. Begrenzung der Spannungsschleifenbreite: Die Spannung kann bis zu 750 V gemessen werden, und die Genauigkeit ist ohne Umschalten der Spannungsstufe gewährleistet. Das Gerät selbst wird durch eine falsche Auswahl der Spannungsstufe nicht beschädigt.

7. Ein großer Bildschirm, ein vollständiges Menü mit chinesischen Schriftzeichen und Bedienungshinweise ermöglichen eine benutzerfreundliche Mensch-Maschine-Kommunikation, leitfähige Gummiknöpfe erleichtern die Bedienung, und ein helles, farbtreues LCD-Display eignet sich für Winter und Sommer.

8. Der Benutzer kann die Testdaten jederzeit über den Mikrodrucker ausdrucken.

9. Alle Testergebnisse können in Form von Datensätzen zur späteren Verwendung gespeichert werden.

10. Die eingebaute Echtzeituhr kann das aktuelle Datum und die Uhrzeit in Echtzeit anzeigen, und die Testzeit kann gleichzeitig mit dem Datensatz gespeichert werden.

Geräteparameter:

1. Eingangscharakteristika

Spannungsmessbereich: 0~750V breiter Grenzwert.

Aktueller Messbereich: 0~5~100A, alle internen Bereiche werden automatisch umgeschaltet.

2. Genauigkeit

Spannung: ±0,2 %

Aktuell: ±0,2 % des Messbereichs

Leistung: ±0,5 % (CosΦ > 0,1), ±1,0 % (0,05 < CosΦ < 0,1)

3. Betriebstemperatur

Betriebstemperatur: -10℃~ +40℃

4. Arbeitsleistung

Betriebsspannung: Wechselstrom 160 V ~ 265 V

5. Isolierung

(1) Der Isolationswiderstand der Spannungs- und Stromeingangsklemmen zum Chassis beträgt mindestens 100 MΩ.

(2) Die Netzfrequenz beträgt 2 kV (Effektivwert) zwischen dem Eingangsende des Arbeitsnetzteils und dem Gehäuse, und das Experiment dauerte 1 Minute.

6. Volumen: 32 cm × 24 cm × 13 cm

7. Gewicht: 3 kg

Instrumentenbild: