Определение первичной обмотки. Измерение сопротивления обмоток постоянному току общие положения

Страница 5 из 15

Измеряются междуфазные сопротивления на всех ответвлениях обмоток всех фаз, если для этого не потребуется выемки сердечника. При наличии нулевого провода дополнительно измеряется одно из фазных сопротивлений. Сопротивление должно отличаться не более чем на 2% от сопротивления, полученного на таком же ответвлении других фаз, или от данных завода-изготовителя.
Измерением сопротивления постоянному току обмоток силовых трансформаторов выявляются дефекты:
в местах соединений ответвлений к обмотке;
в местах соединений выводов обмоток к выводам трансформатора;
в местах соединения отпаек к переключателю;
в переключателе - в контактах переключателя и его сочленениях;

обрывы в обмотках (например, в проводах параллельных ветвей).
Измерения сопротивления постоянному току производятся мостовым методом или методом амперметра-вольтметра (см. рис. 2.3).
Метод амперметра-вольтметра. Измерения производятся приборами с классом точности 0,5. Пределы измерений приборов должны быть выбраны такими, чтобы отсчеты проводились во второй половине шкалы. Величина тока не должна превышать 20% номинального тока объекта измерения во избежание искажения результатов измерения из-за нагрева. Для исключения ошибок, обусловленных индуктивностью обмоток, сопротивление нужно измерять при полностью установившемся токе.

Рис. 2.3. Схема измерения сопротивления постоянному току обмоток трансформатора методом амперметра-вольтметра.
а - для малых сопротивлений; б - для больших сопротивлений.

При измерениях сопротивления обмотки, обладающей большой индуктивностью, методом амперметра-вольтметра рекомендуется применять схему измерения, позволяющую снизить время установления тока в измерительной цепи временной формировкой тока. Это достигается шунтированием реостата (или части его) в течение нескольких секунд. Сопротивление реостата берут не менее чем в 8 - 10 раз большее, чем сопротивление обмотки.
Мостовой метод. Измерения производятся мостами типа Р333, Р369, MО-70, P329. При измерении сопротивления мостами в цепь питания рекомендуется включать дополнительное сопротивление снижая тем самым постоянную времени цепи, что ведет к уменьшению времени установления тока. В этих случаях для получения необходимого тока должна быть применена аккумуляторная батарея более высокого напряжения. Во избежание повреждения моста, гальванометр включают при установившемся значении тока, а отключают до отключения тока.
Сопротивление постоянному току измеряется для всех ответвлений обмоток всех фаз. При наличии выведенной нейтрали измерение производится между фазовым выводом и нулевым. Измеренное линейное значение сопротивления между линейными выводами пересчитывается на фазное по формулам при соединении обмоток трансформатора в звезду

При соединении обмоток трансформатора в треугольник

где Rф, - приведенное фазовое сопротивление;
Rизм - измеренное сопротивление между линейными выводами.

Сопротивления обмоток постоянному току различных фаз на одноименных ответвлениях не должны отличаться друг от друга или от предыдущих (заводских) результатов измерений более, чем ±2%. Кроме того, должна соблюдаться одинаковая по фазам закономерность изменения сопротивления постоянному току по ответвлениям в различных положениях переключателя. Этим проверяется правильность подсоединения ответвлений к переключателю и его работы.
Особое внимание необходимо обращать на закономерность изменения сопротивления постоянному току по отпайкам в трансформаторах с переключателями под нагрузкой. Нарушения закономерности по фазам и между фазами у трансформаторов с РПН могут иметь место из-за неправильного сочленения валов переключателя и работы его привода, а также из-за неправильного подсоединения отпаек обмоток к переключающему устройству.
Результаты измерений сопротивления постоянному току должны сравниваться только при одной и той же температуре.
Пересчет сопротивления на другую температуру производят по формуле

где R1 - сопротивление, измеренное при температуре t1,
R2- сопротивление, приводимое к температуре t2;
К - коэффициент равный 245 для обмоток из алюминия, и 235 - из меди.

За температуру обмотки масляных трансформаторов полностью собранных и залитых маслом принимается установившаяся температура верхних слоев масла.
Для сухих трансформаторов и сердечников масляных трансформаторов, вынутых из масла, за температуру обмотки может быть принята температура окружающего воздуха, если трансформатор находился в данных условиях не менее 12 час.

Таблица 2.8. Средние значения фазных сопротивлений обмоток трансформатора постоянному току при t=20°С

Примечание: Представлены данные, имеющиеся в распоряжении разработчика и предназначены для ориентировки обслуживающего персонала.

Трансформаторы применяются практически во всех электроприборах, как промышленных, так и бытовых.

Оставим за рамками статьи трансформаторы, используемые энергетическими компаниями, и рассмотрим устройства преобразования напряжения, применяемые в блоках питания домашних электроприборов.

Как работает трансформатор, и для чего он нужен?

Трансформатор относится к элементарным электротехническим устройствам. Принцип его работы основан на возбуждении магнитного поля и двустороннем его преобразовании.

Важно! Индуцировать магнитное поле на сердечнике можно только с помощью переменного тока. Поэтому трансформаторов, работающих на постоянном токе, не существует. При необходимости преобразовать постоянное напряжение, его сначала делают переменным или импульсным. Например, с помощью задающих генераторов.

На единый магнитный сердечник наматывается первичная обмотка, на которую подается переменное напряжение с первичными характеристиками. На остальных обмотках, намотанных на тот же сердечник, индуцируется переменное напряжение. Разница в количестве витков в отношении к первичке, определяет коэффициент передачи.

Как рассчитать обмотку трансформатора?

Например, первичка состоит из 2200 витков и на нее подается 220 вольт переменного напряжения. На каждые 10 витков такого трансформатора приходится 1 вольт. Соответственно, для получения требуемого значения напряжения на вторичных обмотках, необходимо умножить его на 10, и мы получим количество витков вторички.

Чтобы получить 24 вольта, нам необходимо 240 витков вторичной обмотки. Если требуется с одного трансформатора снимать несколько значений, можно намотать несколько обмоток.
Как проверить трансформатор и определить его обмотки?

Конец одной обмотки часто соединяют с началом следующей. Например, мы имеем две вторички на 240 и на 200 витков, соединенных последовательно. Тогда на I обмотке будет 24 вольта, на II – 20 вольт. А если снять напряжение с крайних выводов – получится 44 вольта.



Следующее значение – максимальная мощность нагрузки. Это неизменная величина. Если первичка рассчитана на мощность 220Вт, значит, через нее можно пропустить ток 1А. Соответственно, при напряжении 20 вольт на вторичной обмотке, рабочий ток может достигать 11А.

Исходя из требуемой мощности, рассчитывается сечение магнитопровода (сердечника) и сечение проводника, из которого наматываются обмотки.

Чтобы понять принцип расчета магнитопровода, взгляните на приложенную таблицу:



Это типовой расчет для Ш образного сердечника, применяемого в большинстве бытовых трансформаторов. Магнитопровод набирается из пластин, выполненных из электротехнической стали или сплавов на основе железа с добавлением никеля. Такой материал отлично справляется с удержанием стабильного магнитного поля.

Какие бывают трансформаторы?

Существует множество конфигураций магнитопровода. В зависимости от конструкции, применяются различные материалы: например – феррит.



Форма магнитопровода подбирается исходя из удобства размещения трансформатора в электроприборе. Материал и конфигурация сердечника влияет на расчетную мощность преобразователя. Также необходимо подбирать тип сердечника в зависимости от частоты преобразуемого тока.

Взаимное расположение обмоток не имеет принципиального значения. Витки первичной и вторичной обмоток могут располагаться как на одном сердечнике (внахлест), так и на разных. Главное – чтобы магнитопровод был замкнутым.

Важно! Направление витков не влияет на мощность и КПД трансформатора. Обмотки можно наматывать как в одну сторону, так и навстречу друг другу. Единственное ограничение – если создается несколько вторичек с общим концом-началом, витки должны располагаться одинаково по отношению друг к другу.

Как определить обмотки трансформатора?

Если вам достался готовый трансформатор без технической документации и данных на корпусе, перед использованием надо определить, где первичная, а где вторичные обмотки. определяем провод с наибольшим сопротивлением. Это и есть первичка. К ней подсоединяется входной питающий провод 220 вольт.

Совет! Первичную обмотку, как правило, можно определить визуально. Это самый тонкий проводник.

Таким же способом можно прозвонить трансформатор. Если мультиметр не показывает сопротивления – значит, обмотка оборвана (перегорела).

Чтобы не «спалить» первичку высоким током на холостом ходу, можно последовательно соединить обычную лампу накаливания. Параллельно лампе устанавливаем шунтирующий выключатель.

Подключив неизвестный трансформатор к сети, необходимо дать ему поработать с лампой, затем отключить, и проверить нагрев обмотки. Если температура нормальная – замыкаем шунтирующий выключатель и подаем питание напрямую.



Мультиметр выставляем в режим измерения переменного напряжения, предел измерений – 500 вольт. Производим замер напряжения на вторичных обмотках, фиксируем значения. Затем устанавливаем ближайший к максимальному значению предел, и производим более точные замеры.

Напряжение короткого замыкания трансформатора – для чего его нужно знать?

При создании трансформатора, в теории рассчитываются все параметры, включая номинальный ток. Затем необходимо провести тестовые испытания (опыт короткого замыкания), для расчета защиты от возгорания при превышении рабочих токов.

Для этого проводится короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора. Контакты замыкаются проводником с нулевым сопротивлением. На первичной обмотке собирается цепь из амперметра и ваттметра. Параллельно подключается вольтметр.



Регулируя входное напряжение, снимаются показания со всех приборов, и составляется векторный график напряжения короткого замыкания.



На практике подобные измерения проводятся лишь на предприятиях, производящих электроустановки.
Подробное видео о том как проверить трансформатор, как прозвонить обмотки мультиметром

7. Измерение тока и потерь холостого хода проводятся у трансформаторов мощностью более 1000 кВ*А (опыт холостого хода). Эти измерения проводятся с целью выявления витковых замыканий в обмотках, замыканий в элементах магнитопровода и замыканий магнитопровода на бак трансформатора.
Опыт холостого хода проводится, как правило, при напряжении 380/220 В, подаваемом на обмотку низшего напряжения. Остальные обмотки трансформатора разомкнуты. В опыте используются три прибора: вольтметр - для измерения напряжения, амперметр - для измерения тока холостого хода, ваттметр - для измерения потерь активной мощности.
Полученные значения тока и потерь холостого хода нет необходимости приводить к номинальному напряжению. Эти параметры сопоставляются с данными завода-изготовителя или приемо-сдаточных испытаний, проведенных на таком же напряжении.

8. Испытание бака трансформатора на герметичность проводится гидравлическим давлением столба масла высотой h= 0,6 м над уровнем заполненного расширителя или созданием избыточного давления 10 кПа в надмасляном пространстве расширителя. Продолжительность испытаний не менее 3 ч. Температура масла должна быть не ниже +10°С. При испытаниях не должно быть течи масла.

9. Испытания трансформаторного масла.

10. Испытание трансформатора включением толчком на номинальное напряжение. В процессе 3...5 - кратного включения не должны иметь место явления, указывающие на неудовлетворительное состояние трансформатора. Одним из показателей состояния трансформатора служит характер издаваемого им шума. Не должно быть потрескиваний внутри бака; гудение должно быть равномерным без периодических изменений уровня или тона.

11. Испытания трансформатора под нагрузкой в течение 24 ч.

При приложении к изоляции напряжения в ней происходят процессы поляризации и проводимости, имеют место диэлектрические потери. Эти процессы определяют характеристики изоляции, ее состояние. Для достоверной оценки состояния изоляции (увлажнения, загрязнения, старения) измеряется совокупность ее характеристик, поскольку недостатки одних измерений компенсируются преимуществами других.

Поляризация - это ограниченное смещение находящихся в изоляции связанных противоположных зарядов, происходящее под действием электрического поля. Реальные изоляционные материалы обладают несколькими видами поляризации, но преобладающим является какой-то один ее вид. У полярных диэлектриков, к которым относится изоляция обмоток трансформаторов, преобладает дипольно-релаксационный вид поляризации. Этот замедленный (инерционный) вид поляризации, продолжающийся десятки секунд, называется абсорбцией, а сопровождающий это явление ток - током абсорбции.
Изменение тока абсорбции во времени при приложении к изоляции постоянного напряжения показано на рис. 7,а кривой 1. По мере завершения смещения связанных противоположных зарядов происходит спад этого тока. Установившееся значение тока утечки Iут через изоляцию определяется ее объемной и поверхностной проводимостью (сопротивлением).

Рис. 7. Изменение тока абсорбции (а) и сопротивления изоляции (б) при приложении к ней постоянного напряжения

Переходный процесс спада тока абсорбции можно представить увеличением сопротивления изоляции R во времени (кривая 1 рис. 7,б). Сопротивление изоляции измеряется мегаомметром, отсчет сопротивления производится приблизительно через 60 секунд. Этого времени, как правило, достаточно для завершения процесса абсорбции. Итак, одной из характеристик изоляции является установившееся значение ее сопротивления, обозначаемое R60.

Очевидно, чем больше сопротивление R60, тем выше качество изоляции.
Наименьшие допустимые сопротивления изоляции обмоток масляных трансформаторов при температуре 10... 30°С составляют:
R60 =300 МОм - для трансформаторов напряжением до 35 кВ;
R60 =600 МОм - для трансформаторов напряжением 110 кВ;
R60 - не нормируется для трансформаторов напряжением 220 кВ.

Допустим, что кривые 1 рис. 7,а и б соответствуют нормальной сухой изоляции. При увлажнении (загрязнении, старении) изоляции ее характеристики ухудшаются: ток утечки возрастает, сопротивление изоляции R60 уменьшается (кривые 2 рис. 7, а и б).

Выполняя отсчет сопротивления изоляции по мегаомметру для двух моментов времени t и ti и сопоставляя между собой сопротивления Rt1 и Rt2, можно судить, в частности, об увлажнении изоляции. Обычно принимается t1=15 с, a t2=60 с, а отношение R6o/R15 называется коэффициентом абсорбции. Из кривых 1 и 2 рис. 9.7,6 видно, что для влажной изоляции коэффициент абсорбции будет меньше, чем для сухой.

Для нормальной изоляции коэффициент абсорбции, измеренный при температуре 10...30°С, должен быть не менее 1,3.

В соответствии с характером зависимостей, приведенных на рис. 7,6, реальную изоляцию можно представить схемой замещения, показанной на рис. 8,а.

а) б)

Рис. 8. Схема замещения изоляции (а) и векторная диаграмма напряжения и токов (6)

Ветвь RaCa характеризует инерционность явления абсорбции, ветвь R60 - сопротивление изоляции после завершения смещения всех связанных противоположных зарядов.

При приложении к изоляции переменного напряжения U по ней протекает полный ток I, состоящий из тока абсорбции Iа и тока утечки Iут. Этот полный ток в соответствии с векторной диаграммой рис. 9.8,6 можно разложить на активную Ir и емкостную Iс составляющие. Произведение UIr определяет потери активной мощности в изоляции. Эти потери, идущие на нагревание изоляции, называются диэлектрическими потерями.

Отношение Ir/ Ic = tgS называется тангенсом угла диэлектрических потерь и характеризует стойкость изоляции по отношению к тепловому пробою, а также увлажнение изоляции и общее ее старение. Чем меньше tgS, тем выше качество изоляции.

Наибольшие допустимые значения tgS, %, при температуре обмоток 10... 30°С для масляных трансформаторов составляют:
tgS =2,5% - для трансформаторов напряжением 35 кВ, мощностью более 10000 кВА;
tgS =2,5% - для трансформаторов напряжением 110 кВ;
tgS =1,3% - для трансформаторов напряжением 220 кВ.
Потери активной мощности в изоляции в соответствии с обозначениями векторной диаграммы (рис. 9.8,6) определяются как
AP = UIR=UIcoscp= Ulctgb. (9.24)
Поскольку реальные значения tgS относительно малы, можно полагать, что /с = I- Тогда выражение (5.24) можно записать в виде
AP = UItg8. (9.25)
Из последнего выражения следует, что
tgS = |f. (9.26)

Таким образом, tgS можно измерить по схеме с тремя измерительными приборами: ваттметром для измерения потерь активной мощности АР, вольтметром для измерения приложенного к изоляции напряжения U и амперметром для измерения протекающего через изоляцию тока /. Этот метод измерения достаточно прост, но точность измерений невелика. Более точное измерение tgS выполняют с помощью специальных высоковольтных мостов.

Измерение характеристик изоляции ( R6o, R6o/R5, tgS) проводят для всех обмоток трансформатора. В частности, для двухобмоточного трансформатора измерения характеристик изоляции проводят по схеме:
измерения на обмотке НН - заземлены обмотка ВН и бак;
измерения на обмотке ВН - заземлены обмотка НН и бак;
измерения на обмотках НН+ВН - заземлен бак.

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

На прошлой неделе мы проводили приемо-сдаточные испытания силовых масляных трансформаторов ТМГ11-1600/10-У1 на комплектной трансформаторной подстанции наружной установки (КТПН) напряжением 10/0,4 (кВ).

Представленный в статье объем приемо-сдаточных испытаний применим для всех силовых масляных (маслонаполненных) трансформаторов мощностью от 630 (кВА) до 1600 (кВА).

Для масляных трансформаторов мощностью до 630 (кВА) и более 1600 (кВА), а также для сухих трансформаторов перечень испытаний будет несколько отличаться, но об этом я расскажу Вам в следующих своих статьях с соответствующими примерами.

Напомню, что абсолютно все электрооборудование (электродвигатели, трансформаторы, выключатели, кабели и т.д.) вновь вводимое в эксплуатацию подвергается приемо-сдаточным испытаниям с целью контроля технического состояния.

Объем и нормы испытаний силовых трансформаторов указаны в и РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» (п.6). Не лишним будет заглянуть и в паспорт или руководство по эксплуатации от заводов-изготовителей, особенно, это касается иностранного или нестандартного электрооборудования. В процессе эксплуатации необходимо руководствоваться ПТЭЭП (Приложение 3, п.2), но об эксплуатационных испытаниях трансформаторов я расскажу Вам в следующий раз.

Для начала несколько слов об объекте.

Внешний вид двухтрансформаторной комплектной трансформаторной подстанции (КТПН) напряжением 10/0,4 (кВ).

В КТПН установлены два трансформатора типа ТМГ11 мощностью 1600 (кВА).

Расшифровка ТМГ11-1600/10-У1:

• Т — трансформатор
• М — масляный
• Г — герметичный
• 11 — серия и модификация
• 1600 — мощность, кВА
• 10 — номинальное напряжение, кВ
• У1 — климатическое размещение и исполнение от -45°С до +40°С

В герметичных трансформаторах масло не сообщается с окружающим воздухом, в отличие от трансформаторов с расширителями. Герметичные трансформаторы до самой крышки заполнены маслом. За счет изменения объема гофрированных стенок бака, они выдерживают температурное расширение объема масла.

Основные технические данные трансформатора ТМГ11-1600/10-У1 (фото бирки).

Как видите, помимо двух независимых взаимно резервирующих вводов, имеется еще и третий источник питания — это дизель-генераторная установка. Ее мощность я не посмотрел, но выглядит она очень солидно, правда работает так, что уши закладывает — без берушей не обойтись.

Потребителей этой КТПН, согласно ПУЭ, можно с легкостью отнести к особой группе первой категории.

Испытание трансформатора ТМГ11-1600

Итак, начнем по-порядку.

Я буду руководствоваться следующими НТД:

• ПУЭ, Глава 1.8, п. 1.8.16 «Силовые трансформаторы, автотрансформаторы, масляные реакторы и заземляющие дугогасящие реакторы (дугогасящие катушки)»
• РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» (п.6).
• инструкция завода-изготовителя

1. Осмотр трансформатора

При осмотре нужно уделить внимание на целостность бака и радиаторов трансформатора, состояние проходных изоляторов ВН и НН (отсутствие на них сколов и трещин), уровень масла в баке и отсутствие его течи, наличие и целостность пломб на крышке, заливочном патрубке, маслоуказателе и пробке для слива масла.

Поплавок красного цвета в маслоуказателе должен быть не ниже отметки «А» — это символизирует о том, что уровень масла в норме.

Обязательно убедитесь, что корпус трансформатора заземлен.

В моем примере корпус трансформатора заземлен на .

Однажды, при испытаниях подобного трансформатора ТМГ11, только чуть меньшей мощности, я обнаружил, что заземление его корпуса имелось, а вот заземление нейтрали монтажники сделать забыли. Была бы сейчас у потребителя не глухозаземленная нейтраль TN, а изолированная — IT.

2. Определение условий включения трансформаторов без сушки

Условия включения трансформаторов без сушки указаны в инструкции завода-изготовителя. В инструкции сказано, что вновь вводимый в работу трансформатор ТМГ11 может быть включен без сушки при соответствии сопротивления изоляции обмоток ВН и НН.

Таким образом, получается, что трансформатор допускается включать без сушки, если сопротивление изоляции обмоток ВН и НН за время 1 минуту (R60) будет соответствовать нормам действующих нормативно-технических документов (их список я указал чуть выше по тексту).

3. Измерение сопротивления изоляции обмоток трансформатора

Все испытания должны быть проведены в нормальных условиях окружающего воздуха.

Для замера сопротивления изоляции обмоток необходим мегаомметр с напряжением 2500 (В). В парке имеются следующие типы мегаомметров:

• ЭСО202/2 напряжением от 500-2500 (В)
• Ф4102/1-1М напряжением от 500-2500 (В)
• MIC-2500 напряжением от 50-2500 (В)

Из них я лично предпочитаю М4100/5 в карболитовом «чемоданчике» и MIC-2500 от Sonel.

Единственным минусом MIC-2500 является то, что на дальних подстанциях при больших количествах замеров у него совсем не вовремя может разрядиться аккумулятор, в остальном — только плюсы. Например, MIC-2500 может автоматически разряжать линию после замера, что очень удобно в плане электробезопасности. Поэтому на дальние подстанции для испытаний я всегда с собой беру сразу оба мегаомметра.

Производить замер сопротивления изоляции необходимо при температуре обмоток трансформатора не ниже 10°С. Если температура ниже 10°С, то трансформатор следует нагреть в теплом помещении, электропечью или индукционным методом. Температуру обмоток можно определять по температуре верхних слоев масла, т.е. можно ориентироваться по жидкостному термометру.

В моем случае температура обмоток составляет около 30°С.

Минимальные значения сопротивления изоляции, в зависимости от температуры обмоток приведены в таблице. Она подходит для всех масляных трансформаторов напряжением до 35 (кВ) включительно мощностью до 10 (МВА):

Испытуемый трансформатор ТМГ11 является двухобмоточным, поэтому замер сопротивления изоляции будем проводить по следующей схеме:

• ВН — земля
• НН — земля
• ВН — НН

При проведении измерения все не испытуемые обмотки и бак трансформатора нужно заземлять.

Согласно вышеприведенной таблицы, при температуре 30°С сопротивление изоляции обмоток должно быть не менее 200 (МОм). Вот, что у меня получилось:

Как видите, сопротивление изоляции у обмоток ВН и НН трансформатора находится в норме (см. графу R60), причем даже с очень большим запасом.

Помимо сопротивления изоляции обмоток трансформатора (R60), я решил измерить его коэффициент абсорбции (R60/R15). По показаниям коэффициента абсорбции можно сделать выводы об увлажненности обмоток трансформатора и необходимости его сушки.

Коэффициент абсорбции вычисляется следующим образом. Сначала измеряется величина сопротивления изоляции обмотки за время 15 секунд (R15), затем измеряется сопротивление изоляции этой же обмотки, только за время 60 секунд (R60). После этого значение (R60) делится на значение (R15). Это не обязательный замер для нашего случая, но им я никогда не пренебрегаю, тем более с помощью MIC-2500 делается это быстро и полностью автоматически.

Коэффициенты абсорбции (R60/R15) обмоток ВН и НН испытываемого трансформатора ТМГ11 находятся в пределах нормы. Напомню, что минимальный уровень этого коэффициента для трансформаторов должен быть не ниже 1,3.

4. Измерение сопротивления обмоток постоянному току

Для проведения этого измерения в нашей ЭТЛ имеется прибор-микроомметр MMR-600 от Sonel, правда пару лет назад мне его пришлось перепрошить для проведения замеров сопротивления обмоток с гораздо большей индуктивностью, нежели это было изначально заложено в приборе.

Внешний вид MMR-600.

До этого очень долгое время мы пользовались миллиомметром ИТА-2, но на последней поверке его забраковали по нескольким пределам измерений, поэтому сейчас мы его практически не применяем.

Кстати, при замере сопротивления с помощью ИТА-2 процесс измерения шел очень долго по сравнению с ММR-600. Из-за большой индуктивности обмоток трансформатора ИТА-2 долгое время устанавливал значение — приходилось ждать по несколько десятков минут, да к тому же и показания у него несколько «плавали».

Замер сопротивления обмоток постоянному току необходимо проводить при установившейся температуре трансформатора на всех ответвлениях обмоток.

На крышке трансформатора расположен переключатель ответвлений обмоток типа ПТРЛ-10/125-6-96У1. Данное обозначение расшифровывается, как П — переключатель, Т — трехфазный, Р- тип переключателя (реечный), Л — лимбовый привод, 10 — класс напряжения.

Регулирование напряжения происходит в ручную по высокой стороне (ВН) в пределах от -5% до +5% от номинального напряжения 10 (кВ) без возбуждения (ПБВ), т.е. при обязательном отключении трансформатора от сети, причем как по высокой стороне, так и по низкой.

Всего имеется 5 ступеней переключения:

• I (+5%)
• II (+2,5%)
• III 10000 (В)
• IV (-2,5%)
• V (-5%)

Вот схема соединения ответвлений обмоток (схема «звезда» без нуля):

На схеме изображено первое положение I (+5%). При переключении на второе и последующие положения сопротивление обмоток будет уменьшаться.

Фиксация положения переключателя осуществляется специальным фиксирующим устройством, расположенным в приводе внутри бака трансформатора, и винтом с контргайкой, расположенными в рукоятке привода.

Чтобы переключить ступень, на рукоятке необходимо отвернуть контргайку винта и вывернуть его вверх. Затем нужно повернуть рукоятку переключателя до требуемого положения, ориентируясь по стрелке указателя, завернуть винт до упора и убедиться, что он зашел в отверстие указателя, после чего завернуть контргайку.

За отсчет температуры можно аналогично, как и при замере сопротивления изоляции, принимать температуру в верхних слоях масла по жидкостному термометру.

Полученное значение сопротивления не должно отличаться более, чем на 2% от полученных значений сопротивлений соседних фаз на одном ответвлении обмоток. Также полученные значения можно сравнить с заводскими (паспортными) величинами, но порой в паспорте эти данные отсутствуют.

Вот, что у меня получилось.

Обмотка ВН:

В первом положении максимальная разница между сопротивлениями получилась 0,42%, во втором — 0,64%, в третьем — 0%, в четвертом — 1,39%, в пятом — 1,71% . Как видите, полученные показания соответствуют норме 2%.

Обмотка НН:

Разницы сопротивлений по низкой стороне (НН), как видите, нет.

5. Испытание трансформаторного масла

Согласно заводской инструкции, у трансформатора ТМГ11 запрещено нарушать его герметичность путем открывания сливных пробок на баке, кранов, патрубков на крышке, снятия изоляторов и маслоуказателя (не зря же на них установлены пломбы). Вообщем запрещено совершать любые действия, которые могут нарушить его уплотнения, т.е. нарушить герметичность бака.

В связи с этим отбор пробы трансформаторного масла на испытание у герметичных трансформаторов проводить запрещено.

6. Испытания повышенным напряжением

Согласно ПУЭ, проводить испытание повышенным напряжением обмоток по отношению к корпусу и другим его обмоткам у маслонаполненных трансформаторов не обязательно, т.е. для нашего ТМГ11 мощностью 1600 (кВА) это испытание является не обязательным. Это же подтверждается инструкцией завода-изготовителя, где сказано, что проводить испытания повышенным напряжением без согласования с производителем запрещено.

На этом приемо-сдаточные испытания силового трансформатора ТМГ-11 можно считать завершенными. Если хоть один измеренный параметр не будет входить в норму, то такой трансформатор запрещено вводить в эксплуатацию.

7. Включение трансформатора в сеть

После всех проведенных испытаний, трансформатор необходимо включить в сеть толчком на номинальное напряжение 10 (кВ) на время не менее 30 минут. Согласно ПТЭЭП (п.1.3.7) опробование считается проведенным, если трансформатор проработал непрерывно и без замечаний в течение 72 часов. Поэтому в течение 72 часов слушаем и наблюдаем за работой трансформатора.

Затем необходимо проверить фазировку. Сейчас на фазировке я подробно останавливаться не буду — это тема отдельной статьи со своими нюансами. Скажу вкратце, что при фазировке должно иметь место совпадения по фазам между двумя источниками питания. Для фазировки до 500 (В) я использую двухполюсные указатели напряжения, например, или специальные вольтметры с соединительными проводами.

Для фазировки со стороны 10 (кВ) мы применяем вот такой с дополнительной трубкой для фазировки (ТФ).

После фазировки, при необходимости, можно проверить и чередование фаз. Для этого у меня есть два прибора:

Периодичность испытания силовых трансформаторов определяет технический руководитель организации или предприятия в зависимости от состояния и результатов диагностического контроля (ПТЭЭП, п.2.1.36).

Если трансформатор во время работы отключился от газовой защиты или любой другой защиты от внутренних повреждений, например, от дифзащиты, то вводить его в работу допускается только после осмотра, проведения ряда эксплуатационных испытаний, в том числе и испытание масла, и устранения выявленных неисправностей и повреждений.

P.S. На этом все. Статья получилась достаточной объемной и даже немного больше, чем наша методика испытания силовых трансформаторов. Спасибо за внимание. Будут вопросы — спрашивайте.

1. Цель работы.

Целью проведения пуско-наладочных работ на силовых трансформаторах является проверка возможности включения трансформаторов в работу без предварительной ревизии и сушки, а также соответствия их характеристик данным заводов-изготовителей.

2. Техника безопасности.

Испытания и измерения силовых трансформаторов может производить бригада в со-ставе не менее 2 человек из лиц ЭТЛ. Производитель работ при высоковольтных испытаниях должен иметь группу по электробезопасности не ниже IV, а остальные не ниже III группы. Ра-боты проводятся по наряду с применением защитных средств.

Все выводы трансформатора на время производства работ должны быть закорочены и заземлены. Снимать закоротки и заземление допускается только на время испытаний.

3. Техническая оснащенность.

3.1. Средства защиты:

— переносное заземление;

— предупредительные плакаты;

— диэлектрические боты или коврик;

— диэлектрические перчатки.

3.2. Приборы:

— мегаомметр электронный Ф 4200/2-М;

— амперметр Э 526;

— мост постоянного тока Р 333;

— испытательная установка АИД-70;

— вольтметр Э 545.

— комплект измерительный К505

— мост переменного тока Р5026

4. Определение коэффициента трансформации.

Определением коэффициента трансформации проверяется правильность числа витков трансформатора, которое должно соответствовать расчетному значению.

В условиях эксплуатации определение коэффициента трансформации актуально после ремонта трансформатора, если при этом производится замена или реконструкция обмоток. При вводе в эксплуатацию нового трансформатора коэффициент трансформации может контролироваться, если возникает необходимость.

Коэффициентом трансформации (Кт) называется отношение напряжения обмотки более высокого напряжения к напряжению обмотки более никого напряжения при холостом ходе трансформатора.

Известно, что отношение напряжений при холостом ходе трансформатора практически соответствует отношению электродвижущих сил обмоток и равно отношению числа витков обмоток:

Кт = Uв/Uн Ев/Ен = в/н (1)

В процессе эксплуатации коэффициент трансформации рекомендуется определять из опыта холостого хода трансформатора методом двух вольтметров при одновременном измерении напряжения на обмотках. При этом испытание проводится путем подачи напряжения 380/220 В на обмотку более высокого напряжения.

Для измерения напряжения на обмотках трансформатора должны применяться вольтметры класса точности не ниже 0,5.

Коэффициент трансформации следует определять на всех регулировочных ответвлениях и на всех фазах.

У трехобмоточных трансформаторов (автотрансформаторов) и трансформаторов с расщепленной обмоткой НН достаточным считается определение коэффициента трансформации двух пар обмоток. Как правило, определяется коэффициент трансформации между обмотками ВН-НН и СН-НН. При таком выборе пар обмоток коэффициент трансформации определяется на всех регулировочных ответвлениях, так как регулирование напряжения осуществляется на одной из обмоток (ВН или СН). Кроме того, у некоторых трехобмоточных трансформаторов на обмотке ВН имеется переключающее устройство под нагрузкой (РПН), а на обмотке СН — переключающее устройство без возбуждения (ПБВ) и при указанном выборе пар обмоток испытания не усложняются.

Схемы измерений для определения коэффициента трансформации однофазных трансформаторов и автотрансформаторов приведены на рис. 1-3.

Для однофазного трансформатора с тремя расщепленными обмотками НН схема измерения аналогична схеме, приведенной для трех пар обмоток: ВН-НН1, ВН-НН2, ВН-НН3.

Для определения коэффициента трансформации трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов с выделенным нулем обмотки ВН (ВН-СН) измерения рекомендуется производить при однофазном возбуждении обмотки ВН (СН) – рис. 4-8. При этом напряжение должно быть синусоидальным и симметричным.

Для трансформаторов и автотрансформаторов со схемами и группами соединения обмоток Ун/Д-11, Ун/Д/Д-11-11, Ун авто/Д-0-11, Ун/Ун/Д-0-11 при измерениях по схемам рис. 4, 6-8 определяется фазный коэффициент трансформации (Кт.ф). это иллюстрируется, например, измерением на фазе А:

UA/Ua-c = A/a = Кт.ф, (2)

где UA- напряжение на фазе А обмотки ВН;

Ua-c- напряжение на фазе А обмотки НН;

A,a – количество витков на обмотках соответственно ВН и НН фазы А.

Для трансформаторов со схемой и группой соединения Ун/У-0 при однофазном возбуждении обмотки ВН (см. рис. 5) определяется половинное значение фазного коэффициента трансформации.

Это видно из приведенной ниже формулы для случая возбуждения фазы А обмотки ВН.

UA/Ua-c = A/a+с = A/2а = Кт.ф/ 2, (3)

принимая, что количество витков а и с обмотки НН равны друг другу. Аналогичные результаты могут быть получены для случаев возбуждения фаз В и С. на рис. 2, присоединение вольтметра к выводам фаз обмотки НН дано условно. При питании фаз А, В, С обмотки ВН для измерения напряжения на обмотке НН может быть выбрана любая пара обмоток.

Коэффициент трансформации трехфазных трансформаторов, не имеющих выведенного нуля обмотки ВН, рекомендуется определять из опыта холостого хода при трехфазном возбуждении обмоток.

При этом измеряется линейное напряжение между любыми выводами обмотки ВН (предварительно проверяется синусоидальность и симметричность напряжения) и измеряются линейные напряжения Uа-в, Uв-с, Uа-с на обмотке НН. Снятие показаний приборов следует проводить одновременно.

Линейный коэффициент определяется из выражения

Кт.л = UлВН/Uл.НН, (4)

где Кт.л – линейный коэффициент трансформации;

UлВН– линейное напряжение обмотки ВН;

UлНН– линейное напряжение обмотки НН.

Для трансформаторов со схемой и группой соединения У/Д-11 (рис. 5) коэффициент трансформации определяется измерением линейного напряжения на обмотке ВН и фазного напряжения на обмотке НН:

U В-С /U В = U л.ВН /U ф.НН = Ö 3U ф.ВН /U ф.НН = Ö 3 К т.ф (5)

В тех случаях, когда нет возможности трехфазного возбуждения обмоток ВН трехфазного трансформатора (например, при отсутствии трехфазного регулировочного автотрансформатора или необходимого количества вольтметров или когда напряжение несимметрично), коэффициент трансформации может определяться из опыта с поочередной подачей напряжения на две фазы обмотки ВН

Для трансформатора со схемой и группой соединения У/Ун-0 при двухфазном возбуждении обмотки ВН и измерении фазного напряжения на обмотке НН (см. рис. 7) определяется удвоенное значение фазного коэффициента трансформации. Это видно из нижеприведенной формулы (6) на примере измерения напряжения на фазе а обмотки НН:

U А-С /U а-0 = w A +w с /w a = 2w A /w а = 2К т.ф. (6)

При определении коэффициента трансформации трансформаторов со схемой и группой соединения У/Д-11 свободные фазы обмотки НН следует закорачивать, чтобы они не искажали результаты измерения (см. рис. 6). В этом случае также определяется удвоенное значение коэффициента трансформации:

UА-С/Uа-с = wA +wВ/wa = 2wA/wа = 2Кт.ф. (7)

Для наглядности в табл. 1 приводятся значения коэффициентов трансформации трехфазных трансформаторов, определяемые из схем рис. 4÷7 при однофазном и трехфазном питании обмотки ВН (СН) .

Для того чтобы не допускать ошибок при измерении напряжения обмоток, влияющих на определение значения коэффициента трансформации, измерения напряжения, как упоминалось выше, должны производиться одновременно, что важно при возможных колебаниях напряжения в сети 380/220 В.

Кроме того, следует стремиться снимать показания на второй половине шкалы вольтметров. Выбор вольтметров с необходимыми пределами измерения можно осуществлять, используя формулу (1). Зная паспортное (базовое) значение коэффициента трансформации и задаваясь удобным для измерения значением напряжения питания обмотки ВН (СН) U В определяется значение напряжения на обмотке НН U н по которому и подбирается вольтметр с нужными пределами измерения.

Таблица 1

5. Определение полярности и группы соединения обмоток.

Проверка полярности обмоток выполняется для контроля правильности маркировки выводов обмоток однофазных трансформаторов при их сборке в трехфазную трансформаторную группу.

Проверка группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов производится для установления идентичности групп соединения трансформаторов, предназначенных для параллельной работы.

В условиях эксплуатации проверку полярности и группы соединения обмоток рекомендуется производить методом постоянного тока с использованием в качестве контролирующего прибора гальванометра (полярометра).

Для проверки полярности на обмотку ВН однофазного трансформатора кратковременно подается постоянный ток, а к обмотке НН присоединяется гальванометр. При этом полюс источника постоянного тока и плюс гальванометра присоединяются к одноименным зажимам обмоток.

Если обмотки ВН и НН трансформатора намотаны в одну сторону, то при кратковременном замыкании цепи постоянного тока стрелка гальванометра отклоняется вправо, а при размыкании цепи – влево. Это будет свидетельствовать о правильной маркировке концов обмоток.

Отклонение стрелки гальванометра вправо обозначается знаком плюс, а влево – знаком минус.

Для проверки группы соединения трехфазного двухобмоточного трансформатора источник постоянного тока последовательно подключается к выводам А-В, В-С, А-С обмотки ВН и проверяется отклонение стрелки гальванометра на фазах а-в, в-с, а-с. при этом производится девять измерений.

При контроле групп соединения трехфазных трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов питание подается на обмотку ВН, а отклонение стрелки гальванометра контролируется на обмотках СН и НН. Затем питание подается на обмотку СН, а отклонение стрелки гальванометра контролируется на обмотке НН.

Знаки отклонения стрелки для моментов замыкания цепи тока при контроле групп соединения трехфазных трансформаторов (автотрансформаторов) приведены в табл. 2.

Таблица 2

При производстве опытов в целях самоконтроля знаки отклонения стрелки гальванометра следует вносить в таблицу и сравнивать их со знаками, приведенными в табл. 2.

В качестве источника питания могут использоваться аккумуляторная батарея, выпрямительное устройство. При этом напряжение источника постоянного тока должно быть несколько ниже пределов измерения гальванометра.

В качестве приборов-индикаторов могут использоваться вольтметры магнитоэлектрической системы, имеющие шкалу с нулем посередине. Предел измерения прибора должен быть выше значения подводимого к обмотке трансформатора напряжения постоянного тока. Класс точности прибора не имеет значения. Из современных приборов может быть рекомендован милливольтметр типа ЭА2233 с пределами измерений: 75-0-75, 150-0-150 мВ; 1-0-1, 1,5-0-1,5, 3-0-3, 7,5-0-7,5, 15-0-15, 30-0-30, 50-0-50, 75-0-75, 150-0-150, 250-0-250, 300-0-300, 500-0-500, 600-0-600 В.

Метод постоянного тока несложен, но требует внимательности при производстве измерений, в особенности при проверке группы соединения 11, когда стрелка гальванометра должна показать нулевое положение. Иногда при повышенной чувствительности гальванометра стрелка прибора нечетко показывает нулевое положение. В этом случае нужно снизить напряжение источника постоянного тока. Для уменьшения чувствительности гальванометра можно последовательно с ним включить резистор, сопротивление которого подбирается в зависимости от напряжения источника питания и чувствительности гальванометра.

6. Измерение сопротивления обмоток постоянному току.

6 .1 Общие положения

Сопротивление обмоток трансформаторов постоянному току в процессе эксплуатации измеряется для выявления неисправностей и дефектов в обмоточных проводах, в паяных соединениях обмоток, в контактных соединениях отводов, переключающих устройств.

Такие измерения могут производиться при вводе трансформатора в работу для контроля его состояния после транспортировки или длительного хранения, после ремонта – для контроля качества ремонтных работ, после отказа (аварии) трансформатора для выявлений характера повреждения и выявления поврежденного узла (элемента) трансформатора.

Согласно (1) допускается два метода измерения сопротивления постоянному току: метод падения напряжения и мостовой метод при токе, не превышающем 20 % номинального тока обмотки трансформатора. Метод падения напряжения предпочтителен при испытании трансформаторов III габарита и более, а также всех трансформаторов с РПН. Мостовой метод рекомендуется применять при испытании сухих трансформаторов и масляных трансформаторов I и II габаритов.

Измерение сопротивления следует производить на всех ответвлениях, т.е. во всех положениях переключающих устройств. Если переключающее устройство РПН имеет предизбиратель, предназначенный для реверсирования регулировочной части обмотки или для переключения грубых ступеней регулирования, то измерения производят при одном положении предизбирателя. Дополнительно производят по одному измерению при каждом из других положений предизбирателя.

У обмоток трансформаторов, имеющих нулевой вывод, измеряются фазные сопротивления, а у обмоток, не имеющих нулевого вывода, — линейные сопротивления.

При измерении сопротивления одной обмотки другие обмотки трансформатора должны быть разомкнуты.

В качестве источника постоянного тока применяется аккумуляторная батарея, емкость которой должна быть достаточной для стабильного поддержания напряжения и тока в процессе измерений. Рекомендуется аккумуляторную батарею емкостью 150 Ач, напряжением 12 В.

При измерении сопротивлений следует определять (измерять) температуру обмоток трансформатора. Для трансформаторов, не подвергшихся нагреву и находящихся в нерабочем состоянии не менее 20 часов, за температуру обмотки принимают температуру верхних слоев масла. При этом измерения следует производить не ранее чем через 30 мин после заливки маслом трансформаторов мощностью до 1 МВА и не ранее чем через 2 ч – трансформаторов большой мощности.

Температуру обмоток трансформаторов, подвергшихся нагреву или не остывших- после отключения от сети, определяют по результатам измерений сопротивления обмотки по формуле

Q 2 = r Q 2 /r Q 1 (Q 1 + Т) – Т, (8)

где Q 2 – искомая температура обмоток при испытании Т=235°С;

r Q 2 – сопротивление обмотки при температуре Q 2 измеренное при испытании;

r Q 1 – сопротивление обмотки при температуре Q 1 (используется значение, измеренное на заводе-изготовителе или при пуско-наладочных испытаниях);

Q 2 – температура обмотки, измеренная при ранее проведенном испытании.

Для сопоставления измеренного сопротивления с паспортным или другим, принятым в качестве исходного (базового), измеренного, например, при пуско-наладочных испытаниях или после капитального ремонта с заменой обмотки трансформатора, производится приведение измеренного сопротивления к температуре, при которой определялось базовое сопротивление. Пересчет производится по формуле:

r Q 2 = r Q 1 (Q 2 + 235 / Q 1 + 235). (9)

Перед производством измерений контактные соединения выводов испытываемой обмотки должны быть тщательно очищены от грязи, смазки и следов коррозии. Следует снять заземления с испытываемой и свободных обмоток трансформатора.

6.2 Измерение методом падения напряжения

Метод отличается простотой, пригоден для определения сопротивления любого значения (обеспечивается измерительными приборами необходимого класса точности) и дает достаточно точные результаты измерения.

Сущность метода заключается в измерении падения напряжения U на сопротивлении r, через которое пропускается постоянный ток I определенной величины. По результату измерений тока и напряжения определяется сопротивление r по закону Ома:

При измерении малых сопротивлений (до 10 Ом) применяют схему рис. 6.1, по которой провода цепи вольтметра присоединяют к выводам обмотки трансформатора непосредственно.

Если паспортное (исходное) значение измеряемого сопротивления составляет 0,5 % и более сопротивления вольтметра, то при измерениях по схеме рис.6.1 следует учесть ток, потребляемый вольтметром.

Значение определяемого сопротивления (Ом) рассчитывается по формуле:

r х = U / (I – U/ r в), (11)

где U – падение напряжения на сопротивлении r х ;

I – ток визмерительной цепи.

Сопротивление провода в цепи вольтметра не должно превышать 0,5 % сопротивления вольтметра.

При измерении больших сопротивлений (более 10 Ом), а также когда сопротивление амперметра и проводящего провода, соединяющего зажимы амперметра и трансформатора, составляют более 0,5 % измеряемого сопротивления, применяют схему рис. 6.2. По этой схеме измеряют, помимо сопротивления обмотки трансформатора, сопротивление амперметра и провода от амперметра до трансформатора.

Определяемое сопротивление r х (Ом) вычисляется по формуле:

r х = U * / I — (r А + r пр), (12)

где r А и r пр – соответственно сопротивление амперметра и провода.

В тех случаях, когда измерения производятся с целью выявления неисправности в одной из фаз путем сопоставления результатов измерений на разных фазах, внесение коррективов по сопротивлению амперметра и соединительных проводов не требуется.

Если сопротивление обмотки трансформатора составляет около нескольких десятков Ом, а сопротивления r А + r пр – около сотых долей Ом, погрешность при измерении по схеме рис. 6.2 составляет десятые доли процента и может не учитываться.

Класс точности измерительных приборов должен быть не ниже 0,5, а пределы измерений этих приборов должны обеспечивать отклонение стрелки на второй половине шкалы. Выбор нужного предела измерения вольтметра (милливольтметра) легко осуществить, зная паспортное (базовое) значение сопротивления обмотки и выбранное значение тока в измерительной цепи (около 2-3 А и более) с использованием формулы (10).

Измерения тока и напряжения следует производить при установившихся значениях. За установившийся принимают ток, при котором стрелка амперметра не изменяет своего положения в течение 1 мин.

При испытаниях трансформаторов с большой индуктивностью с целью сокращения времени установления тока в измерительной цепи рекомендуется осуществлять кратковременное форсирование тока шунтированием резистора (реостата). Чтобы не повредить вольтметр при переходном процессе в измерительной цепи, его включение следует производить лишь после установления тока, а отключение – до отключения тока.

вольтамперметры с классом точности 0,2 и 0,5. Пределы измерений от 0,75 до 3000 мА; от 7,5 до 30 А; от 15 до 300 мВ; от 0,75 до 600 В.

Могут применяться другие типы приборов магнитоэлектрической системы с соответствующими техническими характеристиками.

Сопротивление ползунковых реостатов, применяемых в схеме измерения, должно быть в5-10 раз больше сопротивления обмотки трансформатора.

Для шунтирования реостата могут использоваться переключающие устройства любой конструкции на соответствующий ток. Для присоединения измерительной схемы к выводам испытываемой обмотки трансформатора соединительные провода токовой цепи и цепи напряжения рекомендуется оснащать щупами с заостренными концами. Щупы токовых цепей прикладываются к выводам обмотки с внутренней стороны, а щупы цепей напряжения – с наружной.

7. Измерение тока и потерь холостого хода при малом напряжении.

Для условий эксплуатации опыт холостого хода (ХХ) при малом напряжении является основным способом измерения тока и потерь холостого хода.

Измерения потерь ХХ трансформаторов при вводе их в эксплуатацию и в процессе эксплуатации производятся с целью выявления возможных витковых замыканий, замыканий в элементах магнитопровода и замыканий магнитопровода на бак трансформатора.

Опыты ХХ рекомендуется проводить при малом напряжении 380/220 В. При этом напряжение подается на обмотку НН, а другие обмотки остаются свободными. Предпочтительно обмотки возбуждать линейным напряжением 380 В, так как фазное напряжение сети может иметь значительное отклонение от синусоидальной формы кривой, что приведет к искажению результатов измерений.

Перед проведением опыта ХХ трансформатора, находящегося в эксплуатации, необходимо размагнитить его магнитопровод от остаточного намагничивания, возникающего вследствие внезапного сброса питающего напряжения (отключение трансформатора от сети) и обрыва тока при его переходе не через нуль.

Снятие остаточного намагничивания производится пропусканием постоянного тока противоположных полярностей по одной из обмоток каждого стержня магнитопровода трансформатора.

Процесс размагничивания осуществляется в несколько циклов. В первом цикле ток размагничивания должен быть не менее удвоенного тока ХХ трансформатора при номинальном напряжении в каждом последующем цикле ток размагничивания должен примерно на 30 % быть меньше тока предыдущего цикла. В последнем цикле ток размагничивания не должен быть больше тока ХХ трансформатора при напряжении 380 В.

В качестве источника постоянного тока могут использоваться переносные аккумуляторы, выпрямительные устройства.

При вводе в эксплуатацию нового трансформатора снятие остаточного намагничивания может не производиться, если трансформатор не прогревался постоянным током и измерению тока и потерь ХХ не предшествовало измерение сопротивления обмоток постоянному току.

При пусконаладочных испытаниях опыт ХХ следует проводить перед началом других видов испытаний.

Схема измерений тока и потерь ХХ трехфазного трехобмоточного трансформатора показаны на рис. 7.1.

Напряжение 380 В, подаваемое на обмотку НН трансформатора, контролируется вольтметром.

Следует учесть, что допускает производить измерение потерь ХХ при отклонении частоты не более ± 3 % номинального значения (50 Гц).

Для трансформаторов, находящихся в эксплуатации, потери ХХ не нормируются, поэтому при отклонении частоты испытываемого напряжения до ± 3 % нет необходимости вносить поправки в измеренные значения потерь ХХ по частоте напряжения.

Испытание трехфазных трансформаторов производится путем пофазного измерения потерь ХХ. Это позволяет измеренные значения потерь каждой фазы сопоставить не только с заводскими данными, но и между собой, что дает возможность выявить неисправную фазу.

При пофазном возбуждении трехфазных трансформаторов производится три опыта (см. рис. 7.1).

Первый опыт. Замыкают накоротко обмотку фазы а , возбуждают обмотки фаз в и с , измеряют ток и потери ХХ I ¢ вс, Р ¢ вс.

Второй опыт. Замыкают накоротко обмотку фазы в , возбуждают обмотки фаз а и с , измеряют ток и потери ХХ I ¢ ас, Р ¢ ас.

Третий опыт. Замыкают накоротко обмотку фазы с , возбуждают обмотки фаз а и в , измеряют ток и потери ХХ I ¢ ав, Р ¢ ав.

В измеренные значения потерь ХХ вносятся поправки, учитывающие потери в схеме Р сх. . Для определения мощности, потребляемой схемой (приборами и соединительными проводами), производится измерение потерь Р сх. при отсоединенном от измерительной схемы трансформаторе.

Потери Р ¢ вс, Р ¢ ас, Р ¢ ав трансформатора рассчитываются по формуле:

Р = Р ¢ — Р сх. (13)

При отсутствии дефекта в трехфазном трансформаторе потери Р ¢ вс и Р ¢ ав при допустимом отклонении ± 5 % практически равны. Потери Р ¢ ас на 20-25 % (в зависимости от конструкции и числа стержней магнитопровода трансформатора) больше потерь Р ¢ вс и Р ¢ ав.

Потери ХХ трансформаторов, полученные из опытов холостого хода при малом напряжении, нет необходимости приводить к номинальному напряжению трансформатора. Их сопоставляют с аналогичными потерями, измеренными при том же напряжении на заводе-изготовителе или при пусконаладочных испытаниях вновь вводимого трансформатора.

В тех случаях, когда возникает необходимость, приведения измеренных при малом напряжении потерь к номинальному напряжению вначале вычисляют суммарные потери трансформатора по формуле:

Р 0 = (Р ¢ вс + Р ¢ ас +Р ¢ ав) / 2. (14)

Затем потери Р 0 приводят к номинальному напряжению, используя выражение:

Р 0.прив = Р 0 n , (15)

где U ном – номинальное напряжение обмотки НН трансформатора (В);

U¢ – напряжение, измеренное в опыте ХХ (В);

n – показатель, равный 1,9-для хладнокатаной текстурированной электротехнической стали.

Приборы, используемые в опытах ХХ, должны быть не ниже класса точности 0,5.

Регулирование напряжения, подаваемого на трансформатор, можно производить автотрансформаторами серии РНО или другими аналогичными регулировочными автотрансформаторами.

Для выбора ваттметра и амперметра (миллиамперметра) с нужными пределами измерений рекомендуется руководствоваться ранее измеренными значениями тока и потерь ХХ при напряжении 380 В.

При отсутствии таких данных примерное ожидаемое значение потерь ХХ трансформатора в целом можно определить, используя формулу (15).

Р 0 = Р 0.прив n ,

подставив вместо Р 0.прив паспортное значение потерь ХХ при номинальном напряжении, вместо U ¢ – напряжение 380 В, применяемое при опыте ХХ, а вместо U ном – номинальное напряжение обмотки НН трансформатора (при соединении обмотки НН в треугольник).

Примерное фазное значение потерь ХХ можно вычислить, используя формулу (15), памятуя при этом, что потери Р ас примерно на 40 % больше, чем потери Р вс и Р ав. Потери и определяются как частное от деления 2 Р 0 /3,4.

8. Методы определения параметров изоляции.

8. 1 Общие положения

Для оценки состояния главной изоляции трансформаторов (реакторов) в эксплуатации или при вводе нового оборудования производится измерение значений параметров главной изоляции: сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь (tgd) и емкости (С).

Для принятия решения о возможности дальнейшей эксплуатации трансформатора производится, комплексный анализ измеренных значений параметров изоляции, сопоставление измеренных абсолютных значений параметров с ранее измеренными значениями, а также анализируется динамика изменений этих параметров.

При вводе в эксплуатацию новых трансформаторов или трансформаторов после ремонта измеренные значения параметров изоляции могут сопоставляться с их предельно допустимыми значениями, если они устанавливаются нормативно-технической документацией.

В настоящем разделе описываются методы измерений параметров главной изоляции трансформаторов на выведенном из работы оборудовании.

Согласно измерения параметров изоляции допускается производить при температуре изоляции не ниже 10°С.

При вводе в эксплуатацию новых трансформаторов параметры изоляции рекомендуется измерять при температуре не ниже 10°С для трансформаторов напряжением 110-150 кВ и не ниже 20°С для трансформаторов напряжением 220-750 кВ.

Если температура изоляции ниже 10 °С, то трансформатор должен быть нагрет. За температуру изоляции принимается температура обмоток трансформатора, определяемая по сопротивлению постоянному току. На трехфазных трансформаторах 35 кВ и выше измерения сопротивления постоянному току рекомендуется производить на фазе В. достоверными являются значения температуры, если промежутки времени между окончанием измерения температуры и началом измерения параметров изоляции не более:

трех часов – для трансформаторов мощностью 10 МВА и выше;

двух часов – для трансформаторов мощностью от 1 МВА до 10 МВА;

одного часа – для трансформаторов мощностью до 1 МВА включительно.

Если трансформатор подвергался нагреву током короткого замыкания, потерями холостого хода или постоянным током, то измерения параметров изоляции следует производить не раньше чем через 1 ч после прекращения нагрева; если нагрев осуществлялся индукционным методом – не раньше чем через 30 мин.

Если трансформатор не подвергался нагреву и находился в нерабочем состоянии в течение длительного времени (несколько суток), то за температуру изоляции допускается принимать температуру верхних слоев масла (для маслонаполненных трансформаторов) и температуру окружающего воздуха (для сухих трансформаторов).

Измерения сопротивления изоляции, tg d и емкость обмоток трансформаторов производят по схемам табл. 3.

Выводы обмотки, на которой производят измерения, соединяют между собой. У автотрансформаторов вывод одной из обмоток с автотрансформаторной связью допускается не присоединять к схеме измерения.

Последовательность измерения характеристик изоляции по схемам табл. 3 не нормируется.

Таблица 3

Схемы измерения сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь и емкости обмоток трансформаторов

Примечание. Согласно измерения по схемам (ВН+НН) – бак; (ВН+СН) – НН, бак; (ВН+СН+НН) – бак; (ВН+НН 1(2)) – НН 2(1) , бак; (ВН+НН 1 +НН 2) – бак производят в тех случаях, если при измерении по основным схемам получают результаты, не удовлетворяющие допустимым значениям, устанавливаемым нормативно-технической документацией.

Внешняя поверхность вводов трансформаторов должна быть сухой и чистой. Производить измерения при сырой погоде не рекомендуется.

8 .2 Измерение сопротивления изоляции

Перед началом каждого измерения и при повторных измерениях испытуемую обмотку трансформатора заземляют не менее чем на 2 мин для снятия абсорбционного заряда.

Схемы измерения сопротивления изоляции, по участкам изоляции трансформаторов

Значения сопротивлений изоляции участков двухобмоточных трансформаторов можно определить и расчетным путем по следующим формулам:

R 1 = 2R HH / (1+R HH /R ВН+НН – R HH /R ВН);

R 2 = R 1 R HH / (R 1 – R HH);

R 3 = R 1 R ВН+НН / (R 1 – R ВН+НН), (16)

где R HH , R HH , R ВН+НН – сопротивления изоляции обмоток, измеренные по схемам табл. 3;

R 1 – сопротивление участка изоляции НН – бак;

R 2 – сопротивление участка изоляции НН – ВН;

R 3 – сопротивление участка изоляции ВН – бак.

8.3. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь и емкости

В соответствии с измерение тангенса угла диэлектрических потерь и емкости силовых трансформаторов рекомендуется производить при напряжении от 25 до 60 % испытательного напряжения частоты 50 Гц. Допускается производить измерения при напряжении 10 кВ. В условиях эксплуатации измерения на отключенном и выведенном из работы оборудовании, а также при вводе в эксплуатацию нового трансформатора или трансформатора после ремонта производят при напряжении 10 кВ.

8.3.1. Схемы измерений.

Тангенс угла диэлектрических потерь и емкость обмоток силовых трансформаторов измеряется по схемам табл. 3. При этом последовательность измерений не нормируется.

В условиях эксплуатации, когда баки испытываемых объектов (трансформаторов, реакторов) заземляются, для измерения tgd и емкости применяется перевернутая мостовая измерительная схема. В отдельных случаях, когда возникает необходимость и имеется возможность изолирования бака трансформатора может применяться нормальная схема измерений. При этом достаточно установить бак трансформатора на деревянные бруски. Сопротивление изоляции бака должно быть в несколько десятков раз больше максимального сопротивления измерительной ветви моста переменного тока.

Нормальная схема измерения применяется также при определении tgd зон изоляции между обмотками трансформатора.

При измерении tgd и емкости одной из обмоток трансформатора и другие – «свободные» обмотки заземляются.

В тех случаях, когда tgd какой-либо обмотки имеет завышенное значение, рекомендуется выполнить измерения tgd отдельных участков изоляции трансформатора.

Схемы измерения tg d и емкости трансформаторов

Порядок измерений tgd и емкости отдельных участков изоляции трансформаторов приведены в табл. 5

Таблица 5

Схемы измерения tg d и емкости отдельных участков изоляции трансформаторов

Значения tgd и емкости участков изоляции двухобмоточных трансформаторов можно определить и расчетным путем по формулам:

tgd 1 = (С HH tgd HH — С В H tgd В H + С ВН+НН tgd ВН+НН) / (С HH — С В H + С ВН+НН);

tgd 2 = (С HH tgd HH + С В H tgd В H — С ВН+НН tgd ВН+НН) / (С HH + С В H — С ВН+НН);

tgd 3 = (С В H tgd В H + С ВН+НН tgd ВН+НН — С HH tgd HH) / (С ВН + С ВН+НН — С HH), (17)

С 1 = (С HH — С В H + С ВН+НН) / 2;

С 2 = (С В H + С Н H — С ВН+НН) / 2;

С 3 = (С ВН+НН + С В H — С HH) / 2, (18)

где tgd HH , tgd В H , tgd ВН+НН, С HH , С В H , С ВН+НН — значения угла диэлектрических потерь и емкости, измеренные по схемам табл. 3;

tgd 1 , tgd 2 , tgd 3 , С 1 , С 2 , С 3 — значения угла диэлектрических потерь и емкости участков изоляции соответственно: НН-бак, ВН-НН, НН-бак.

8.3.2. Оборудование испытательной установки.

В электроустановках, где нет сильных влияний электрических полей, фазорегулятор схеме установки может не применяться.

В качестве испытательного трансформатора могут применяться трансформаторы напряжением типов НОМ-6, НОМ-10. Трансформатор напряжения НОМ-6 используется для оборудования класса напряжения до 6 кВ.

Для регулирования испытательного напряжения рекомендуется регулировочные автотрансформаторы типов РНО-250-2, АОСН-20-220. При выборе регулировочного автотрансформатора следует исходить из того, что мощность регулятора напряжения должна быть не ниже мощности испытательного трансформатора.

Для регулирования фазы испытательного напряжения рекомендуются фазорегуляторы типа МАФ (0,22 кВА) или ФР (0,5-5 кВА).

8.4. Обработка результатов измерения параметров изоляции.

Для возможности сопоставления измеренных значений параметров изоляции с базовыми значениями и для принятия решения о возможности дальнейшей эксплуатации трансформатора измеренные значения параметров приводятся к температуре обмотки, при которой измерялись базовые значения параметров. Пересчет производится по нижеследующим формулам.

Для сопротивления изоляции:

R пр = R и х K 2 (19)

Для tgd: tgd пр = tgd и х K 1

где R пр, tgd пр – соответственно приведенные значения сопротивления изоляции и tgd пр;

R и, tgd и – соответственно измеренные значения сопротивления изоляции и tgd пр;

K 1 , K 2 – коэффициенты приведения.

Значения K 1 и K 2 приводятся в табл.6.

Таблица 6

Значения коэффициентов K 1 и K 2

Примечания: 1. t 2 – наибольшая температура; t 1 – наименьшая температура.

2. Значения коэффициентов K 1 и K 2 , не указанные в таблице, определяются умножением соответствующих коэффициентов. Например, коэффициент K 1 , соответствующий разности температур 12°С, определяется по формуле K 1 = K 10 х K 2 = 1,31 х 1,06 = 1,39

9. Методы определения сопротивления короткого замыкания обмоток трансформаторов.

Полное сопротивление короткого замыкания (z т) трансформаторов 125 МВ А и выше определяется с целью выявления возможных деформаций с повреждением изоляции обмоток, вызванных сквозными короткими замыканиями. Для этого производится сопоставление измеренного значения z т с исходным – базовым значением этого параметра, определенным на исправном трансформаторе.

В документации, поставляемой заводом-изготовителем трансформаторов, в качестве базовых для трехфазного трансформатора, приводятся среднеарифметические значения z т всех трех фаз, однако использование их в качестве базовых не рекомендуется, так как при наличии деформации в какой-либо обмотке одной из фаз трансформатора она может оказаться не выявленной, ибо фазное значение z т этой обмотки может «затеряться» при исчислении среднеарифметического z т.

При контроле состояния однофазных трансформаторов могут использоваться в качестве базовых заводские данные.

Фазное значение z т трансформатора (Ом) определяется из выражения

z т.из. = U к.из. / I к.из. , (20)

где U к.из. – измеренное значение напряжения короткого замыкания фазы, В;

I к.из. – измеренное значение тока короткого замыкания фазы, А.

Напряжение и ток короткого замыкания определяются из опыта короткого замыкания, который проводится на низком напряжении (380, 220 В).

При проведении опыта короткого замыкания в процессе эксплуатации трансформатор возбуждается со стороны обмотки более высокого напряжения (ВН, СН). При испытании трехфазных трансформаторов на обмотку подается трехфазное напряжение, а измерения тока и напряжения короткого замыкания производятся последовательно на каждой фазе.

Одновременно со снятием показаний вольтметра и амперметра снимается показание частотомера. Схемы измерений в опытах короткого замыкания трехфазных и однофазных трансформаторов и автотрансформаторов с использованием амперметра и вольтметра приведены на рис. 32-38 (Л-6). Присоединение частотомера на указанных схемах показано условно. Контроль частоты напряжения может осуществляться в любой удобной для снятия показаний точке сети объекта (распределительного устройства). Измеренное значение сопротивления короткого замыкания (Ом) следует привести к частоте 50 Гц по формуле:

z т(50) = (50 / f .из) х z т.из, (21)

Отклонение измеренного фазного значения сопротивления короткого замыкания от базового значения (%) определяется из выражения:

Dz т = ((z т(50) — z т. б)/ z т. б) х 100, (22)

Оценку состояния обмоток испытываемого трансформатора производят сравнением полученного значения Dz т с предельно допустимым отклонением этого параметра от базового значения, устанавливаемого отраслевыми нормативными документами.

Максимальная чувствительность при измерениях напряжения и тока короткого замыкания достигается выбором пар обмоток, расположенных рядом на стержне магнитопровода.

У трансформаторов и автотрансформаторов, оснащенных переключающими устройствами РПН, контроль состояния всех обмоток достигается измерением тока и напряжения короткого замыкания на номинальной ступени переключающего устройства и на 2-х крайних ступенях.

При испытании на максимальной ступени испытывается также регулировочная обмотка.

При испытании на минимальной ступени исключается регулировочная обмотка, что позволяет выявить дефектную обмотку, если при испытании на максимальной ступени обнаруживается отклонение Dz т от допустимого значения.

При испытаниях целесообразно придерживаться такой последовательности работ, чтобы избежать частых пересоединений закороток. Например, при испытании трехобмоточных трансформаторов рекомендуется произвести измерения в следующей последовательности: ВН-НН, СН-НН, ВН-СН.

Класс точности измерительных приборов должен быть не ниже 0,5. Рекомендуется применение электродинамических приборов. Рекомендуется также применение комплекта приборов, позволяющего производить измерения в четырехпроводных сетях как в однофазном, так и трехфазном режиме.

Опыт короткого замыкания может производиться при любом значении тока короткого замыкания, однако выбранное значение тока должно быть удобным для снятия показаний амперметра и вольтметра, имея ввиду, что отсчет показаний указанных приборов для достижения достаточной точности измерений должен производиться на второй половине шкалы.

Выбор значений тока и напряжения короткого замыкания можно производить следующим образом. Определяется ожидаемое номинальное значение сопротивления короткого замыкания (Ом) из выражения:

z т = (U ном х U к)/ (Ö 3 U ном х 100I ном), (23)

где U ном. – линейное номинальное напряжение обмотки (ВН-СН) трансформатора, кВ;

U к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

I ном. – номинальный ток обмотки (ВН-СН) трансформатора, А;

U ном. , U к – паспортные данные трансформатора.

Номинальный ток трансформатора (А) определяется из выражения:

I ном = S ном / Ö 3 U ном, (24)

где S ном. – номинальная мощность трансформатора, кВА

Подставляя в выражение (20) удобное для отсчета по шкале амперметра значения тока короткого замыкания I к.из определяются ожидаемые значения напряжения короткого замыкания U к.из, из которого также должны быть удобны для отсчета по шкале вольтметра.

Для закорачивания выводов обмоток трансформаторов применяются гибкие медные или алюминиевые провода. Сечение медной закоротки должно составлять не менее 30% сечения провода обмотки трансформатора. Примерное сечение провода обмотки трансформатора определяется по значению номинального тока обмотки при средней плотности тока в обмотке около 3 А/мм 2 .

Сечение алюминиевой закоротки должно быть в 1,3 раза больше сечения медной закоротки.

Присоединение закороток к выводам обмоток трансформаторов должно осуществляться с помощью болтового соединения. Места присоединения закороток должны быть защищены до металлического блеска.

Результаты заносятся в протокол.

НТД и техническая литература:

• Межотраслевые правила по охране труда (ПБ) при эксплуатации электроустановок.
• ПОТ Р М — 016 — 2001. — М.: 2001.
• Правила устройства электроустановок Глава 1.8 Нормы приемосдаточных испытаний Седьмое издание
• Объем и нормы испытаний электрооборудования. Издание шестое с изменениями и дополнениями — М.:НЦ ЭНАС, 2004.
• Наладка и испытания электрооборудования станций и подстанций/ под ред. Мусаэляна Э.С. -М.:Энергия, 1979.
• Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. Раздел 2 — М.: ОРГРЭС, 1997.