ПО ИСПЫТАНИЯМ ТРАНСФОРМАТОРОВ И РЕАКТОРОВ

 

При испытании трансформатора и реактора во время монтажа или ремонта измеряют ряд характеристик для определения их состояния или качества ремонта. Объем и последовательность испытаний зависят от целей и возможности их проведения.

 

При необходимости измерения потерь в стали трансформатора на пониженном напряжении определять их необходимо до измерения сопротивления обмоток постоянному току, чтобы избежать повышения потерь холостого хода из-за намагничивания стали трансформатора или после снятия остаточного намагничивания магнитной системы, если перед этим производились работы (нагрев и др.), связанные с пропусканием через обмотки постоянного тока, а также если трансформатор был отключен от сети выключателем. Характеристики изоляции обмоток и масла необходимо измерять до проверки электрической прочности обмоток, характеристики изоляции на горячем трансформаторе и реакторе - не ранее чем через 1-1, 5 ч после отключения нагрева (или отключения из работы) на спаде температуры. Все измерения и испытания необходимо проводить до проверки работы трансформатора и реактора под напряжением.

 

1. Сопротивление обмоток постоянному току измеряют по схеме " моста" или по методу падения напряжения (с помощью вольтметра и амперметра). Ток при измерениях не должен превышать 20% номинального во избежание дополнительного нагрева обмотки. Измерять сопротивление рекомендуется при установившейся температуре обмоток, которая указывается в протоколе испытаний вместе с температурой верхних слоев масла.

 

В качестве источника тока применяется аккумуляторная батарея необходимой емкости.

 

За температуру обмоток трансформатора, не подвергавшегося нагреву, принимается температура верхних слоев масла, а для трансформатора, подвергавшегося нагреву, средняя температура обмотки ВН, определенная по методу сопротивления, при этом за исходные должны быть приняты данные, полученные при испытании на заводе.

 

Установившимся показанием прибора следует считать показание, которое изменяется не более чем на 1% от отсчитанного в течение не менее 30 с.

 

Приборы, используемые при измерении, должны иметь класс точности не ниже 0, 5. Пределы измерений приборов должны быть выбраны такими, чтобы отсчеты проводились во второй половине шкалы.

 

Для исключения ошибок, обусловленных индуктивностью обмоток, сопротивление нужно измерять только при полностью установившемся токе. При измерениях сопротивления обмотки, обладающей большой индуктивностью, по методу падения напряжения рекомендуется применять схему рис.П6.1, позволяющую снизить время установления тока в измерительной цепи временной форсировкой тока. Это достигается шунтировкой реостата (или части его) в течение нескольких секунд. Сопротивление реостата берут не менее чем в 8-10 раз больше, чем сопротивление измеряемой обмотки.

 

 

Рис.П6.1. Схема для измерения сопротивления обмотки трансформатора по методу падения напряжения

При измерении сопротивления по схеме " моста" для указанных целей в цепь питания рекомендуется включать дополнительное сопротивление. В этих случаях для получения необходимого тока должна быть применена аккумуляторная батарея более высокого напряжения.

 

При измерении сопротивлений обмоток трансформаторов и реакторов провода цепи вольтметра (или цепи напряжения " моста" ) присоединяют непосредственно к их выводам.

 

Во избежание повреждения приборов вольтметр (гальванометр) включают при установившемся значении тока, а отключают до отключения тока.

 

Для сравнения измеренных сопротивлений последние должны быть приведены к одной температуре. Для трансформаторов и реакторов с медными обмотками это приведение выполняется по следующей формуле:

 

с алюминиевыми обмотками

 

 

 

где , - сопротивления, приводимые соответственно к температуре и .

2. Коэффициент трансформации измеряют с помощью специальных " мостов" (компенсационный метод) или методом двух вольтметров, один из которых присоединяется к обмотке низшего напряжения, а другой - к обмотке высшего напряжения. Допускается применение измерительных трансформаторов напряжения класса точности не ниже 0, 2, а также внешних добавочных сопротивлений класса 0, 2 к вольтметрам.

 

Измерение проводят вольтметрами класса точности 0, 2. Допускается применение вольтметров класса точности 0, 5 при условии, что они имеют близкие по значению погрешности одного знака на используемой части шкалы. На стороне подводимого напряжения допускается присоединять вольтметр к питающим проводам, если это не может отразиться на точности измерений (из-за падения напряжения в питающих проводах). Подводимое напряжение может быть от нескольких процентов до номинального в зависимости от источника питания и измерительной аппаратуры. Коэффициент трансформации рекомендуется определять при пониженном напряжении. При измерениях напряжение следует подводить со стороны обмотки ВН. Сопротивление проводов в цепи измерения должно составлять не более 0, 001 внутреннего сопротивления вольтметра.

 

При испытании трехфазных трансформаторов одновременно измеряют линейные напряжения на одноименных выводах обеих проверяемых обмоток. Допускается определение коэффициента трансформации по фазным напряжениям соответствующих фаз (при возможности их измерения). Коэффициент трансформации по фазным напряжениям проверяют при однофазном или трехфазном возбуждении трансформатора.

 

3. Группы соединения обмоток проверяют одним из следующих методов: двумя вольтметрами; постоянным током, фазометром (прямой метод); с помощью специального " моста" одновременно с измерением коэффициента трансформации (компенсационный метод).

 

Метод двух вольтметров основан на совмещении векторных диаграмм первичного и вторичного напряжений и измерении напряжения между соответствующими выводами с последующим сравнением этих значений с расчетными, приведенными в ГОСТ 3484-77, табл.1.

 

Совмещение достигается соединением между собой одноименных выводов А и а обмотки ВН и НН.

 

Для исключения возможных ошибок при испытании трехфазных трансформаторов необходимо обращать внимание на симметрию трехфазного напряжения питания. Питание трансформатора допускается со стороны любой обмотки. Метод применим для однофазных и трехфазных трансформаторов.

 

Метод постоянного тока заключается в определении однополярных выводов обмоток трансформатора с помощью двух гальванометров. В целях безопасности питание от аккумуляторной батареи напряжением 2-4 В подводят к обмотке высшего напряжения. При этом в обмотке низшего напряжения индуктируется ЭДС, направление которой изменяется гальванометром с нулем посередине шкалы. Этот метод применяется для однофазных трансформаторов, а также для трехфазных трансформаторов при выведенной нулевой точке и в случае соединения обмоток .

 

Для определения группы соединений обмоток может применяться фазометр, который дает возможность определять угловое смещение между первичным и вторичным напряжениями, т.е. группу соединений обмоток. Шкала фазометра должна быть предварительно отградуирована в часовых делениях и проверена на трансформаторе с заведомо известной группой. При проверке токовая обмотка фазометра присоединяется через реостат к выводам одной из обмоток трансформатора, а другая обмотка - к одноименным выводам другой обмотки испытуемого трансформатора. К трансформатору подводят пониженное напряжение (к любой обмотке), достаточное для работы фазометра.

 

Метод фазометра применяется для однофазных и трехфазных трансформаторов.

 

 

4. Характеристики изоляции масляных трансформаторов и реакторов (сопротивления изоляции, , емкости обмоток относительно земли и друг друга, относительный прирост емкости при изменении частоты или длительности разряда) определяют при температуре не ниже 10 °С у трансформаторов и реакторов мощностью до 80 MB·А и на напряжение до 150 кВ и при температуре не менее нижнего значения температуры, записанной в паспорте: у трансформаторов и реакторов на напряжение 220-750 кВ и у трансформаторов на напряжение 110-150 кВ мощностью более 80 MB·А.

 

В протоколе измерений указывают температуру трансформатора и реактора. За температуру изоляции трансформатора и реактора на напряжение до 35 кВ, длительно отключенных и не подвергавшихся подогреву, принимается температура верхних слоев масла, а за температуру изоляции трансформатора на напряжение выше 35 кВ - средняя температура обмотки ВН, определенная по методу сопротивления. Если трансформатор (реактор) подвергался подогреву или еще не остыл после отключения, то за температуру изоляции принимают температуру обмотки ВН, определенную по методу сопротивления.

 

На трансформаторах мощностью 100 кВ·А и более при напряжении 35 кВ и выше и реакторах допускается проводить измерения не ранее чем через 12 ч после окончания заливки бака маслом.

 

Измерения должны проводить не ранее чем через 1-1, 5 ч после отключения трансформатора и реактора или выключения их подогрева. Температуру обмотки ВН в этом случае необходимо измерять перед началом измерения характеристик изоляции и в конце, если они занимают более 2 ч.

 

Характеристики изоляции необходимо измерять всегда по одним и тем же схемам и в последовательности, указанной в табл.П6.1.

 

Таблица П6.1

Обмотки, на которых проводят измерения	Необходимо заземлять
Двухобмоточные трансформаторы
НН	Бак, обмотку ВН
ВН	Бак, обмотку НН
ВН+НН	Бак
-	-
-	-
Трехобмоточные трансформаторы
НН	Бак, обмотки ВН, СН
СН	Бак, обмотки ВН, НН
ВН	Бак, обмотки НН, СН
ВН+СН	Бак, обмотку НН
ВН+СН+НН	Бак

 

 

Измерения целесообразно начинать с тех характеристик, измерения которых проводят при более низком напряжении, чтобы было меньше влияние на результаты измерений последующих характеристик. Перед началом измерений все обмотки должны быть заземлены не менее чем на 5 мин.

 

При переходе от измерения одних характеристик к другим обмотки необходимо заземлять не менее чем на 2 мин в зависимости от типа и мощности трансформатора и реактора. При необходимости характеристики изоляции по температуре допустимо пересчитывать при разности не более ±10 °C для трансформаторов и реактора мощностью до 80 MB·А и на напряжение до 150 кВ и при разности не более ±5 °С для остальных трансформаторов и реакторов.

 

Все доступные вводы обмотки, на которой проводят измерение, соединяют между собой.

 

Сопротивление изоляции обмоток с определением значений измеряют мегаомметром на напряжение 2500 В с верхним пределом измерения не ниже 10000 МОм. Сопротивление изоляции проводов мегаомметра должно быть не меньше верхнего предела измерения используемого мегаомметра. Показания мегаомметpa отсчитываются через 15 и 60 с после приложения напряжения к изоляции обмотки. За начало отсчета допускается принимать начало вращения рукоятки мегаомметра. Измеряют по схемам в соответствии с данными табл.П6.1.

 

Значение и емкости обмоток измеряют измерительным мостом переменного тока по схемам в соответствии с табл.П6.1. Мост включается по " перевернутой" схеме.

 

Допускаются измерения по нормальной схеме с заземленной диагональю моста. В этом случае в результаты измерений должны быть внесены соответствующие поправки на паразитные емкости и схемы испытания, которые дополнительно измеряются при отключенном объекте испытания.

 

Измерения на трансформаторах и реакторах, залитых маслом, допускается проводить при напряжении переменного тока частотой 50±5% Гц, не превышающем 2/3 заводского испытательного напряжения проверяемой обмотки, но не выше 10 кВ.

 

При измерении на трансформаторах и реакторах, не залитых маслом, если испытуемая обмотка класса напряжения ниже 35 кВ, испытательное напряжение не должно превышать 3 кВ.

 

Измерение обмоток при сушке трансформатора и реактора без масла допускается при напряжении не выше 220 В.

 

Значение определяется мостом переменного тока по данным измерениям емкости трансформатора в нагретом и холодном состоянии. Температура нагретого трансформатора должна быть не ниже 70 °С, а холодного примерно на 50 °С ниже. При отсутствии моста для трансформаторов на напряжение до 35 кВ мощностью менее 10000 кВ·А значения и допускается измерять методом амперметра и вольтметра.

 

Относительный прирост емкости при изменении частоты (метод емкость - частота) или длительности разряда (метод емкость - время) измеряют с помощью специальных приборов по схемам в соответствии с табл.П6.1

.

5. Изоляцию обмоток вместе с вводами приложенным повышенным напряжением промышленной частоты испытывают поочередно для каждой обмотки при заземленных на бак закороченных остальных обмотках. Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 мин. Испытывают изоляцию после определения ее характеристик.

 

Испытательное напряжение подводят к закороченным выводам испытуемой обмотки от специального испытательного трансформатора, один вывод которого заземляется.

 

Мощность испытательного трансформатора выбирается из условий допустимости нагрева его емкостным током испытуемого объекта.

 

Для трансформаторов и реакторов на напряжение 35 кВ и ниже испытание могут проводить в холодном состоянии при температуре окружающего воздуха без специального нагрева масла.

 

При испытании трансформаторов и реакторов на напряжении 35 кВ и ниже допускается измерять испытательное напряжение вольтметром, включенным на стороне низшего напряжения испытательного трансформатора.

 

При испытательных напряжениях, превышающих 100 кВ, или при испытании трансформаторов и реакторов со значительной емкостью, которая может исказить коэффициент трансформации испытательного трансформатора, измерять испытательное напряжение следует на стороне ВН с помощью шаровых разрядников или измерительных трансформаторов.

 

Трансформатор и реактор считают выдержавшими испытания, если в процессе испытаний не наблюдалось пробоя и частичных разрядов, определяемых по звуку, выделению газа и дыма или по показаниям приборов.

 

6. Изоляцию доступных стяжных шпилек, прессующих колец и ярмовых балок и других элементов магнитопровода испытывают повышенным приложенным напряжением промышленной частоты или мегаомметром на напряжение 2, 5 кВ с верхним пределом измерения не ниже 10000 МОм. Продолжительность испытания 1 мин.

 

7. Испытание внутренней изоляции обмоток трансформаторов индуктированным напряжением производят напряжением повышенной или промышленной частоты. Длительность приложения напряжения при частоте 100 Гц - 1 мин, при частоте выше 100 Гц время испытания , с, определяют по формуле

 

 

 

но оно не должно быть менее 20 с.

При испытании напряжение подводят к одной обмотке, другие остаются разомкнутыми. При отсутствии источника повышенной частоты испытание трансформаторов индуктированным напряжением допускается производить при частоте 50 Гц напряжением не выше 1, 3 номинального продолжительностью 1 мин для трансформаторов с магнитопроводами бесшпилечной конструкции, а также изготовленных из горячекатаной стали и в течение 20 с для остальных трансформаторов.

 

При испытании все обмотки низшего напряжения должны быть заземлены на бак. У трансформаторов с неполной изоляцией нейтрали обмотки ВН нейтраль заземляется. При испытании подъем и снятие напряжения выше 40% испытательного должны проводиться плавно. Допускается включение трансформаторов толчком на номинальное напряжение на холостой ход.

 

8. Потери и ток холостого хода при номинальном напряжении измеряют приложением к одной из обмоток трансформатора (при разомкнутых других обмотках) напряжения промышленной частоты практически синусоидальной формы. Требование к синусоидальности и симметрии подводимого напряжения по ГОСТ 3484-77. При испытании трехфазных трансформаторов подводимое напряжение должно быть симметричным. За номинальное напряжение трехфазной системы допускается принимать напряжение, подводимое к крайним фазам а-с (А-С). Ток холостого хода трансформатора определяют как среднеарифметическое значение токов трех фаз в процентах тока возбуждаемой обмотки, приведенного к номинальной мощности трансформатора. При измерении потерь холостого хода рекомендуется применять измерительные трансформаторы класса точности 0, 2.

 

Если условия испытания не позволяют точно установить номинальную частоту, то допускаются измерения при частоте, отличающейся от номинальной, но не более чем на ±3%.

 

Подводимое испытательное напряжение при отличии частоты от номинальной определяют по формуле

 

 

 

где - частота подводимого напряжения; , - номинальные значения напряжения и частоты.

В этом случае потери холостого хода , приведенные к частоте 50 Гц, вычисляются по формуле

 

 

 

где - потери, измеренные при частоте ; =0, 5, =0, 5 - для холоднокатаной электротехнической стали; =0, 8, =0, 2 - для горячекатаной стали.

При измерении потерь и тока холостого хода на пониженном напряжения ( =5-10% номинального) измерения следует проводить до измерения сопротивления обмоток постоянному току и прогрева трансформатора постоянным током. Потери могут быть приведены к номинальному напряжению по формуле

 

 

 

где - потери при номинальном напряжении; - показатель степени, зависящий от сорта электротехнической стали: 1, 8 - для высоколегированной, горячекатаной электротехнической стали; 1, 9 - для холоднокатаной текстурованной электротехнической стали.

Полученные результаты не могут быть использованы в качестве браковочных норм.

 

При определении потерь учитывают мощность, потребляемую измерительными приборами, и вносят поправки на угловые погрешности измерительных трансформаторов.

 

Потери у трехфазных трансформаторов измеряют при трехфазном или у трансформаторов трехстержневого исполнения при однофазном возбуждении.

 

Для измерения потерь при однофазном возбуждении проводят три опыта с измерением потерь:

 

а) замыкают накоротко обмотку фазы А, возбуждают фазы В и С трансформатора;

 

б) замыкают накоротко обмотку фазы В, возбуждают фазы А и С трансформатора;

 

в) замыкают накоротко обмотку фазы С, возбуждают фазы А и В трансформатора.

 

Накоротко обмотки любой фазы замыкают на соответствующих вводах одной обмотки трансформатора.

 

Потери в трансформаторе при подводимом напряжении вычисляют по формуле

 

 

 

где , , - потери, определенные при указанных трех опытах (за вычетом потребления приборов) при одинаковом значении подводимого напряжения.

 

9. Измерение потерь и напряжения короткого замыкания. При опыте короткого замыкания трансформатора одну из обмоток замыкают накоротко, а другую питают от источника переменного тока номинальной частоты. Закоротка должна быть рассчитана на ток, протекающий в обмотке. В многообмоточных трансформаторах обмотки, не участвующие в опыте, оставляют незамкнутыми. Ток в обмотках должен соответствовать номинальному току наименее мощной обмотки из пары обмоток, участвующих в опыте.

 

Для измерения тока, потерь и напряжения применяют те же схемы, что и при измерении потерь и тока холостого хода.

 

При опыте короткого замыкания трехфазных трансформаторов ток и напряжение определяют как среднеарифметическое из показаний приборов всех трех фаз.

 

Опыт короткого замыкания проводят на номинальной ступени напряжения обмоток, а для трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой - и на крайних положениях переключателя ответвлений. При испытании определяют температуру обмотки.

 

Опыт короткого замыкания проводят при токе не менее 1/4 номинального тока наименее мощной из обмоток, участвующих в опыте. При условии включения измерительных приборов непосредственно (без измерительных трансформаторов) допускается проводить опыт короткого замыкания при значении тока менее 1/4 номинального.

 

В трехфазных трансформаторах допускается проводить опыт короткого замыкания пофазно с замыканием накоротко всех трех фаз и питанием попарно двух фаз с последующим пересчетом потерь и напряжения короткого замыкания, измеренных в однофазной схеме, на трехфазный режим по следующим формулам:

 

 

 

где , , , , , - потери и напряжения короткого замыкания, измеренные в однофазных схемах.

При возбуждении обмоток, соединенных в треугольник, свободную фазу на стороне питания не закорачивают.

 

Потери и напряжение короткого замыкания, соответствующие номинальному току обмотки, вычисляют по формулам:

 

для потерь короткого замыкания

 

для напряжения короткого замыкания , % номинального напряжения:

 

 

 

где и - номинальные значения тока и напряжения той обмотки, к которой подводят напряжение; - ток, при котором проводили опыт.

Потери, измеренные при опыте короткого замыкания и приведенные к номинальному току, приводят к расчетной температуре обмоток 75 °С. Для этого определяют сумму потерь в обмотках , которую вычисляют по сопротивлению, измеренному при постоянном токе; при подсчете суммы потерь для автотрансформаторов учитывают действительные значения токов в отдельных частях обмоток. Значение определяют для температуры, при которой проводили опыт короткого замыкания.

 

Затем определяют разность потерь

 

Потери приводят к расчетной температуре обмоток (75 °С) по формуле

 

а потери по формуле

 

 

 

где ; - температура обмоток, при которой проводили опыт короткого замыкания; - коэффициент, равный для медных обмоток 235, а для алюминиевых - 245.

Потери короткого замыкания, приведенные к расчетной температуре, принимают:

 

Если отношение

 

0, 1,

 

 

то приведение потерь короткого замыкания к расчетной температуре допускается проводить по формуле

Напряжение короткого замыкания , %, соответствующее номинальной температуре, вычисляют по формуле

 

 

 

где , - активные и реактивные составляющие напряжения короткого замыкания в процентах при опыте короткого замыкания, вычисленные по формулам:

 

 

где - напряжение короткого замыкания, %, соответствующее номинальному току, определенное по данным опыта; - потери короткого замыкания, соответствующие номинальному току, определенные по данным опыта; - номинальная мощность трансформатора.

Допускается не приводить напряжение короткого замыкания к расчетной температуре, если активная составляющая не превышает 15% напряжения короткого замыкания .

 

В случае применения при испытании измерительных трансформаторов рекомендуется учитывать их угловые погрешности.

 

Отличие от заводских данных более чем на 2% может являться признаком неисправности трансформатора (деформации обмоток), и в этом случае должны быть выяснены причины изменения трансформатора.

 

 

Приложение 7

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: