I trasformatori di alimentazione e i trasformatori di distribuzione (collettivamente denominati "trasformatori" di seguito) sono apparecchiature critiche nei sistemi di alimentazione e i test di routine sono obbligatori prima della consegna in fabbrica o della messa in funzione in loco- per verificare la conformità agli standard di progettazione, ai requisiti di sicurezza e all'affidabilità operativa. Gli elementi di prova sono standardizzati da standard internazionali (ad esempio, serie IEC 60076) e nazionali (ad esempio, serie GB/T 1094), con lievi differenze tra trasformatori di potenza (tensione/capacità più elevata, utilizzati nelle reti di trasmissione) e trasformatori di distribuzione (tensione/capacità inferiore, utilizzati nelle reti di distribuzione). Di seguito è riportato un riepilogo strutturato degli elementi principali dei test di routine, classificati in base agli obiettivi funzionali:
Test delle prestazioni elettriche (elementi di routine principali)
1. Test di resistenza di isolamento (test IR)
Scopo: valutare l'integrità del sistema di isolamento del trasformatore (avvolgimenti, nucleo, boccole, ecc.) e rilevare difetti quali umidità, contaminazione o degrado dell'isolamento.
Principio: utilizzare un megaohmetro (500 V/1000 V/2500 V, a seconda della tensione nominale) per misurare la resistenza tra gli avvolgimenti, gli avvolgimenti verso terra (nucleo/serbatoio) e tra le diverse fasi dell'avvolgimento.
Standard:
Nessun calo significativo rispetto ai dati di riferimento di fabbrica (tipicamente maggiore o uguale a 100 MΩ per trasformatori di distribuzione, maggiore o uguale a 500 MΩ per trasformatori di potenza).
Il rapporto tra la resistenza di isolamento a 60 gradi e 20 gradi deve essere compreso tra 1,5 e 2,5 (è necessaria la correzione della temperatura).
Applicabilità: Obbligatorio per tutti i trasformatori; i test in-sito spesso includono confronti pre- e post-installazione.
2. Misurazione della resistenza dell'avvolgimento
Scopo: verificare la qualità di produzione dell'avvolgimento (ad esempio, la tenuta delle spire, la correttezza della sezione del filo), rilevare collegamenti scadenti (ad esempio, terminali allentati) e calcolare la perdita di rame.
Principio: utilizzare il metodo del ponte CC (ponte Kelvin per bassa resistenza, ponte di Wheatstone per resistenza media) per misurare la resistenza CC di ciascun avvolgimento (alta-tensione, bassa-tensione, avvolgimenti di derivazione) a temperatura ambiente.
Standard:
Per trasformatori trifase-: tasso di squilibrio della resistenza di fase inferiore o uguale al 2%; tasso di squilibrio della resistenza di linea Inferiore o uguale all'1%.
Per trasformatori monofase-: i valori di resistenza devono essere entro ±3% del valore di progetto.
Nota: i risultati devono essere corretti in base a una temperatura di riferimento (ad esempio, 75 gradi per gli avvolgimenti in rame) utilizzando la formula: Rt=R20×235+20235+t (235 è il coefficiente di temperatura del rame).
3. Rapporto di tensione e verifica della posizione della presa
Scopo: garantire che il rapporto di tensione del trasformatore (alta-tensione/bassa-tensione) corrisponda al valore di progettazione e che i commutatori di presa (sotto-carico o senza-carico) funzionino correttamente.
Principio: applicare una bassa tensione CA (tipicamente il 10–20% della tensione nominale) a un avvolgimento (ad es. lato alta-tensione), misurare la tensione indotta sull'altro avvolgimento e calcolare il rapporto di tensione effettivo: kactual=U2U1.
Standard:
La deviazione tra il rapporto di tensione effettivo e il rapporto nominale Inferiore o uguale a ±0,5% (per trasformatori di distribuzione) o ±0,2% (per trasformatori di potenza).
Per trasformatori con commutatori: testare tutte le posizioni dei rubinetti per verificare che non vi siano rubinetti mancanti o errati.
Metodo: utilizzare un tester del rapporto di tensione dedicato (con rilevamento automatico della posizione della presa per i commutatori sotto-carico, OLTC).
4. Controllo della polarità e della sequenza delle fasi
Scopo: prevenire il collegamento inverso degli avvolgimenti (che causerebbe cortocircuiti o flusso di potenza errato) e garantire la coerenza della sequenza di fase con il sistema di alimentazione.
Prova di polarità:
Principio: utilizzare il metodo della "marcatura a punti"-applicare una tensione CC all'avvolgimento primario e osservare la direzione della corrente indotta nell'avvolgimento secondario utilizzando un galvanometro. Se il galvanometro devia positivamente, i terminali collegati hanno la stessa polarità (contrassegnati con punti).
Test della sequenza di fase:
Principio: applicare tensione CA trifase- all'avvolgimento primario, misurare la relazione di fase tra le tensioni primaria e secondaria utilizzando un oscilloscopio o un misuratore di sequenza di fase. Assicurarsi che la sequenza delle fasi (ad esempio, ABC) sia coerente con il progetto.
Standard: la polarità e la sequenza di fase devono corrispondere alla targa dati e ai disegni di progetto (fondamentale per il funzionamento in parallelo dei trasformatori).
5. Misurazione dell'impedenza di corto-circuito (test Zk)
Scopo: valutare la capacità del trasformatore di resistere alle correnti di corto-circuito, calcolare la perdita di corto-circuito e verificare la resistenza meccanica dell'avvolgimento.
Principio: cortocircuitare-un avvolgimento (ad esempio, lato bassa-tensione), applicare una bassa tensione CA all'altro avvolgimento (ad esempio, lato alta-tensione) e regolare la corrente sul valore nominale. Misurare la tensione applicata (Uk) e la potenza in ingresso (Pk). L'impedenza di corto-circuito viene calcolata come: Zk=UratedUk×100% e la perdita di corto-circuito Pk è la potenza consumata alla corrente nominale.
Standard:
Deviazione dell'impedenza di corto-circuito Inferiore o uguale a ±5% del valore di progettazione (fondamentale per il funzionamento in parallelo, poiché la mancata corrispondenza dell'impedenza provoca uno squilibrio del carico).
Perdita di corto-circuito Inferiore o uguale a ±10% del valore di progetto (per trasformatori di distribuzione) o ±5% (per trasformatori di potenza).
Nota: i test vengono eseguiti alla frequenza nominale (50/60 Hz) e i risultati vengono corretti in base alla temperatura di riferimento.
6. Nessuna-misurazione della perdita di carico e della corrente di eccitazione (test della perdita di ferro)
Scopo: valutare le prestazioni magnetiche del nucleo (ad esempio, perdita di isteresi, perdita di correnti parassite) e rilevare difetti del nucleo (ad esempio, laminazioni allentate, bulloni del nucleo in corto-circuito).
Principio: aprire il-circuito di un avvolgimento (ad esempio, lato alta-tensione), applicare la tensione nominale (e la frequenza nominale) all'altro avvolgimento (ad esempio, lato bassa-tensione), misurare la potenza in ingresso (P0, perdita a vuoto-carico) e la corrente di eccitazione (I0).
Standard:
Nessuna-perdita di carico Inferiore o uguale a ±10% del valore di progetto (trasformatori di distribuzione) o ±5% (trasformatori di potenza).
Corrente di eccitazione Inferiore o uguale al 5% della corrente nominale (trasformatori di distribuzione) o Inferiore o uguale al 3% (trasformatori di potenza, per unità di grande capacità).
Approfondimento chiave: l'assenza di-perdite di carico è causata principalmente dalla qualità del materiale del nucleo-una perdita eccessiva indica laminazioni del nucleo scadenti o danni all'isolamento tra le laminazioni.
7. Test di resistenza dielettrica (test Hi-Pot)
Scopo: verificare la capacità del sistema di isolamento di resistere a sovratensioni transitorie (ad es. fulmini, sovratensioni di commutazione) senza guasti.
Tipi:
Test dielettrico CA: applicare una tensione CA sinusoidale (1,5–2,5 volte la tensione nominale) agli avvolgimenti per 1 minuto (ad esempio, 3 kV per trasformatori di distribuzione da 10 kV, 20 kV per trasformatori di alimentazione da 110 kV).
Test dielettrico CC: utilizzato per trasformatori di potenza di grandi dimensioni (per evitare sovraccarichi di corrente capacitiva); applicare una tensione CC (2,5–3 volte la tensione CA nominale) per 1 minuto.
Standard: nessuna rottura dell'isolamento (archi, scariche elettriche) o aumento significativo della corrente di dispersione durante il test.
Nota: eseguire dopo il test della resistenza di isolamento (se l'IR è troppo basso, il test Hi-Pot potrebbe causare danni all'isolamento).
Test specifici sui-trasformatori riempiti d'olio-(la maggior parte dei trasformatori di alimentazione/distribuzione sono immersi nell'olio-)
1. Test di qualità dell'olio del trasformatore
Scopo: garantire la rigidità dielettrica, il contenuto di umidità e la purezza dell'olio isolante (l'olio funge da isolante e refrigerante).
Elementi principali:
Test della tensione di rottura: misura la tensione alla quale l'olio si rompe (maggiore o uguale a 35 kV/intervallo di 2,5 mm per l'olio nuovo, maggiore o uguale a 25 kV per l'olio in-servizio).
Contenuto di umidità: inferiore o uguale a 10 ppm (parti per milione) per l'olio nuovo, inferiore o uguale a 30 ppm per l'olio in-servizio (l'umidità riduce le prestazioni di isolamento).
Acidità: inferiore o uguale a 0,03 mg KOH/g (l'acidità accelera l'invecchiamento dell'isolamento).
Analisi dei gas disciolti (DGA): per i trasformatori di potenza-rileva i gas (ad es. H₂, CH₄, C₂H₂) generati dal degrado dell'isolamento o dal surriscaldamento (facoltativo per i test di routine ma obbligatorio per le unità di grandi dimensioni).
2. Prova di perdita d'olio
Scopo: prevenire perdite di olio (che causano guasti all'isolamento e inquinamento ambientale).
Metodi:
Test di pressione: sigilla il serbatoio del trasformatore, riempilo con aria secca o azoto a 0,03–0,05 MPa e mantieni per 24 ore-nessuna caduta di pressione o perdite visibili.
Test di immersione in olio: immergere il serbatoio (o i giunti chiave) in acqua; l'assenza di bolle d'aria indica l'assenza di perdite.
Standard: Nessuna perdita d'olio dai giunti (flange, boccole, commutatori) o dalle saldature.
Test del sistema meccanico e ausiliario
1. Test di funzionamento del commutatore (per trasformatori con commutatori)
Scopo: verificare l'affidabilità dei commutatori sotto-carico (OLTC) o dei commutatori sotto-carico (OLTC).
Elementi:
Funzionamento meccanico: aziona manualmente o elettricamente il commutatore in tutte le posizioni-senza inceppamenti e l'indicatore della posizione del rubinetto è preciso.
Continuità elettrica: verificare che il circuito di avvolgimento sia continuo in ciascuna posizione del rubinetto (nessun circuito aperto).
Specifico per OLTC: testare la resistenza alla transizione (per evitare la formazione di archi durante il cambio della presa) e la resistenza meccanica (maggiore o uguale a 10.000 operazioni per OLTC).
2. Test di messa a terra del nucleo
Scopo: prevenire il potenziale fluttuante nel nucleo (che causa danni all'isolamento) evitando cortocircuiti nel nucleo.
Principio: misurare la resistenza del conduttore di messa a terra del nucleo (tipicamente 1–100 Ω). Una resistenza di 0 Ω indica un nucleo in cortocircuito- (pericoloso), mentre una resistenza infinita indica una scarsa messa a terra.
Standard: il nucleo deve essere messo a terra in un punto (messa a terra a-punto singolo) con una resistenza compresa nell'intervallo specificato.
3. Indicatore di temperatura e test del sistema di raffreddamento
Indicatore di temperatura: calibrare gli indicatori di temperatura dell'olio e di temperatura dell'avvolgimento per garantire la precisione (deviazione inferiore o uguale a ±2 gradi).
Sistema di raffreddamento:
Per il raffreddamento naturale (ONAN): verificare che non vi siano ostacoli alla dissipazione del calore.
Per il raffreddamento forzato (ONAF/OFAF): prova l'avvio/arresto automatico di ventole/pompe- in base alla temperatura e senza rumori o vibrazioni anomali.