Программа испытаний трансформатора ТМН – 1000/35

1. Программа испытаний трансформатора ТМН – 1000/35.

   1.1 Измерение коэффициента трансформации 

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

   В условиях эксплуатации определение коэффициента трансформации производится после ремонта трансформатора, если при этом производились замены или реконструкция обмоток.

     Коэффициент трансформации измеряется путём одновременного измерения напряжения обмоток высшего и низшего напряжений при помощи вольтметров класса точности не ниже 0,5.

      Измерения производятся для всех обмоток на всех ответвлениях.

    Питание  подаётся со стороны высшего напряжения, с тем, чтобы на вторичной обмотке не было индуцировано опасно высокое напряжение. При испытании трёхобмоточных трансформаторов питание подаётся на обмотку с самым высоким номинальным напряжением.

а) Измерение  коэффициента трансформации однофазных трансформаторов 

б) Измерение коэффициента трансформации у трёхфазных трансформаторов лучше проводить при трёхфазном возбуждении четырьмя вольтметрами одного класса точности: одним вольтметром измеряется напряжение на обмотке высшего напряжения (после проверки симметричности линейных напряжений питающей сети), а тремя вольтметрами измеряются одновременно напряжение на трёх фазах другой обмотки или между фазами.

    Коэффициент трансформации подсчитывается  как отношение напряжения обмотки  высшего напряжения (напряжения  питания) к напряжениям отдельных фаз. 

    Задачу может усложнить несимметрия  питающего напряжения.

    Можно выполнять замер по однофазной  схеме.

    Трансформатор Y/D без выведенного нуля. 

    Для получения правильного результата, фаза, на которой не производятся измерения, закорачивается.

    В противном случае, результат измерения искажается из-за того, что в D проходят токи во всех обмотках. Коэффициент трансформации в этом случае определяется междуфазными напряжениями

n_1ф =

    От фазного коэффициента не  трудно перейти к обычно определяемому  линейному

n_л = n_ф

    Если трансформатор имеет нулевой вывод, благодаря которому возможно возбуждение одной фазы обмотки, то закорачивание обмотки не требуется, т. к. в этом случае фазы обмотки со стороны D не искажают результатов измерения.

  И в этом случае так же измеряется фазный коэффициент трансформации

n_1ф =

    Коэффициент трансформации, полученный  при контрольных измерениях не должен отличаться от заводских данных более, чем на 2 %.

    Для трёхобмоточных трансформаторов допускается проверка коэффициента трансформации однофазным напряжением поочерёдно между двумя парами обмоток.

1.2 Измерение сопротивления изоляции

1.2.1. Измерение сопротивления изоляции обмоток. 

   При вводе в эксплуатацию новых трансформаторов  параметры изоляции рекомендуется измерять при температуре не ниже 10°С, что также касается и трансформаторов, вводимых в эксплуатацию после капитального ремонта. Если температура ниже10°С, то трансформатор должен быть нагрет. За температуру изоляции принимается температура обмоток трансформатора, определяемая по сопротивлению постоянному току. Измерение сопротивления изоляции проводят по схеме согласно таблице 1.

                         Таблица 1. 

   Измерение по схеме (ВН+НН) – бак производят в тех случаях, если при измерении по основным схемам получаются результаты, неудовлетворяющие допустимым значениям, установленным нормативно-технической документацией. Перед началом каждого измерения и при повторных, испытуемую обмотку заземляют не менее, чем на 2 минуты для снятия абсорбционного заряда.

   Внешние соединения при измерении сопротивления  изоляции по схемам таблицы 1 приведены  на рисунке 1.

а)

б)

в)

    Рисунок 1 – Схемы измерения сопротивления изоляции обмоток: а) НН-бак;      б) ВН-бак; в) (ВН+НН)-бак. 

   Если  по результатам измерений выявлено заниженное значение сопротивления изоляции одной или нескольких обмоток, рекомендуется выполнить ряд дополнительных измерений по отдельным участкам изоляции, что позволяет выявить участок с пониженным уровнем изоляции. Схемы измерения сопротивлений изоляции обмоток по участкам изоляции приведены на рисунке 2. 

а)

б)

в)

     Рисунок 2 – Схемы измерений сопротивлений обмоток по участкам               изоляции : а) ВН-НН; б) ВН-бак; в) НН-бак. 

   Измерения проводятся мегаомметром на 1кВ. Перед  началом измерений наружную поверхность  вводов трансформатора следует очистить от загрязнений и насухо протереть для предупреждения поверхностных токов утечки. Рекомендуется экранировать поверхность вводов. Измерения сопротивления изоляции следует производить при частоте вращения ручки генератора мегаомметра 120 об/мин.

   При определении  коэффициента абсорбции отсчет показаний  прибора производится через 15 и 60 секунд от начала прикосновения вывода r_x к объекту. Провода, соединяющие выводы r_x и Э мегаомметра должны быть рассчитаны на класс напряжения мегаомметра.

   При повторных  измерениях выводы обмотки необходимо заземлить не менее, чем на пять минут. Измерение необходимо проводить одним и тем же прибором.

   При производстве измерений в рабочий журнал записываются результаты измерений R_60” , R_15” , температуры обмоток.

   1.2.2. Измерение сопротивления изоляции доступных смежных шпилек, бандажей, полубандажей, ярем и прессующих колец,

   ярмовых балок и электростатических экранов. 

   Измерения проводятся в случае осмотра активной части трансформатора. Используется мегаомметр на напряжение 1000 – 2500 В.

   Измеренные  значения должны быть не менее 2 МОм, а  сопротивление изоляции ярмовых балок не менее 0,5 МОм.

   Для контроля состояния изоляции трансформаторов  рекомендуется использовать мегаомметры с погрешностью изоляции не более 15%. Этим требованиям отвечают мегаомметры типов Ф 4102 М/2, Ф 4108 М/1,2 , ЭСО 202/2.

   Ф 4101 диапазон температур от -30°С до +40°С, U_ном = 1000 В, основная погрешность ±2,5%, диапазон измерений от 0 до 20000 МОм, t_уст = 4 с. 

   1.3 Испытание повышенным напряжением

   промышленной  частоты. 

   Испытание изоляции обмоток маслонаполненных трансформаторов при вводе их в эксплуатацию и капитальных ремонтов без смены обмоток и изоляции не обязательно.

   При капитальном ремонте с полной сменой обмоток и изоляции испытание повышенным напряжением обязательно для всех видов трансформаторов. Значение испытательного напряжения равно заводскому.

   При капитальном ремонте с частичной  сменой изоляции или при реконструкции трансформатора значение испытательного напряжения равно 0,9 заводского.

   Значение  испытательного напряжения

   U = 31,5 кВ

   Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 минута.

   При капитальном ремонте с полной сменой обмоток и изоляции испытание  обязательно для всех типов трансформаторов.

    Испытывается  изоляция (относительно заземленных частей и конструкций) цепей с присоединенными трансформаторами тока, газовыми и защитными реле, маслоуказателями, отсечным клапаном и датчиками температуры при отсоединенных разъемах манометрических термометров, цепи которых испытываются отдельно. Значение испытательного напряжения — 1 кВ. Продолжительность испытания — 1 мин. Значение испытательного напряжения при испытаниях манометрических термометров — 750 В. Продолжительность испытания — 1 мин.

    Различают высоковольтные испытания витковой и корпусной изоляции. Высоковольтные испытания корпусной изоляции ведут пофазно, каждая фаза отключается от двух других, которые заземляются вместе с корпусом и сердечником. Напряжение подается на одну изолированную фазу. У силовых трансформаторов испытание межвитковой изоляции возможно лишь при частоте питающего напряжения 150 Гц. В эксплуатации не производятся.

    Схема испытательной установки приведена  на рисунке 3.

   Рисунок 3 – Схема испытательной установки.

   Питание осуществляется от сети (220/380 В) однофазного напряжения. Схему необходимо включить на линелинейное напряжение. (Фазное напряжение создаёт третью гармоническую составляющую, которая может сильно исказить кривую напряжения: амплитудное значение напряжения будет значительно больше такового чистой синусоиды).

    Все нормы даны для чистого  синусоидального напряжения.

    Регулировочный трансформатор TUV питается линейным напряжением (380 В) через контактор КМ, защищающий всю схему от перегрузки в случае пробоя изоляции.

    РА – амперметр для измерения  тока на стороне низкого напряжения  испытательного трансформатора TU.

    Ток утечки изоляции измеряется  миллиамперметром PmA, нормально зашунтированным кнопкой SB. Миллиамперметр расшунтируется только в момент измерения, т. к. в процессе подъёма напряжения возможен пробой изоляции и mA сгорит. (Для мощных машин (генераторов) с большой ёмкостью обмотки ток измеряется амперметром).

    Испытательное напряжение контролируется  вольтметром PV1 через трансформатор напряжения TV и непосредственно электростатическим киловольтметром PV2. По соотношению показаний этих двух приборов можно судить о синусоидальности приложенного напряжения. Вольтметр показывает действующее значение напряжения. Электростатический киловольтметр проградуирован в действующих значениях, но по существу он измеряет амплитудное значение напряжения. Поэтому при синусоидальном напряжении показания приборов должны совпадать в пределах точности измерения. При искажении напряжения, например, третьей гармоникой, амплитуда искажённого напряжения более, чем в   раза превышает действующее значение: киловольтметр покажет больше чем вольтметр.

       В цепь высокого напряжения  включен индикатор частичных  разрядов (ИЧР). ИЧР фиксирует высокочастотные импульсы при частичных разрядах внутри изоляции.

   Подъем  напряжения при производстве испытаний  допускается производить сразу  до 40% U_ИСП , а затем плавно, со скоростью, не более, чем 1-2% U_ИСП в секунду. Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если во время испытания не замечено пробоев. Последнее имеет место, если слышатся звуки разрядов в баке, сопровождаемые при этом скачками стрелок измерительных приборов. 

   1.4 Испытание сопротивления обмоток постоянному току. 

   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.

   Измерения производятся на всех ответвлениях, если в заводском паспорте нет других указаний и если для этого не требуется выемки активной части. Значение сопротивления не должно отличаться более чем на 2% от значения сопротивления, полученного на соответствующих ответвлениях других фаз, или от значений заводских предыдущих эксплуатационных измерений, если нет особых оговорок в паспорте трансформатора.

   У обмоток  трансформаторов, имеющий нулевой  вывод, измеряются фазные сопротивления, а у обмоток, не имеющих нулевой  вывод, - линейные сопротивления. При измерении сопротивления одной обмотки, другие обмотки трансформатора размыкаются. В качестве источника постоянного тока применяется аккумуляторная батарея, емкость которой должна быть достаточной для стабильного поддержания напряжения и тока в процессе измерений. Применяется аккумуляторная батарея емкостью 150 А*ч напряжением 12 В.

   Измеренные  сопротивления обмоток постоянному  току выполняется по схеме двойного моста постоянного тока, схема которого приведена на рисунке 4.  

   рисунок 4 – Принципиальная схема двойного моста постоянного тока.

   В одной  ветви моста содержится измеряемое сопротивление r_и , эталонное сопротивление r_э и сопротивления r₃ и r₄ , значения которых известны. В другой ветви содержатся r₁ и r₂. Подбор сопротивлений производится таким образом, чтобы обеспечить равновесие схемы моста:

   Измеряемое  сопротивление определяется из соотношения :

   r_и = r_э · m

   Измерение производится мостом постоянного тока Р333. Класс точности моста должен быть не ниже 0,5. 

    1.5 Проверка группы соединения обмоток трёхфазных

    трансформаторов и полярности выводов  однофазных

    трансформаторов.

      Одним из условий параллельной работы трансформаторов является идентичность групп соединения их обмоток, определяемых полярностью обмоток, схемой их соединения и чередованием фаз подаваемого на обмотки напряжения.

    В  связи с этим одной из важных  проверок трансформатора является определение полярности обмоток у однофазных трансформаторов и групп соединения у трёхфазных.

    Однополярными  выводами обмоток считаются такие,  которые при наличии потока в магнитопроводе (от любого другого источника) имеют один и тот же знак ЭДС.

    Если  на одну из обмоток кратковременно  подать постоянный ток, а к  другой подключить гальванометр, присоединив «+» батареи и гальванометра к одноимённым зажимам «А» и «а», то отклонения гальванометра будут происходить в правую сторону при замыкании цепи батареи и в левую – при размыкании её.

    Это  свойство обмоток позволяет просто  определить однополярные зажимы.

Проверка полярности обмоток полярометром.

    Если при такой схеме подключения батареи и гальванометра,  отклонение последнего в правую сторону, то однополярными выводами являются выводы «А», «а» и «Х», «х».

    Такой  метод определения полярности  обмоток называется методом полярометра.

    Проверку  группы соединения трёхфазных  трансформаторов можно провести с помощью гальванометра (метод полярометра), ваттметра и фазометра или специальным векторометром.

    У  трёхфазных трансформаторов обмотки  соединяются в основном в Y/D. В зависимости от схем соединения выводов для образования треугольника и от порядка подключения фаз напряжения сети к выводам возможно получение различных групп соединений.

    Группа  соединений определяется сдвигом  по фазе линейного или фазного  напряжения обмотки низшего напряжения  по отношению к одноимённому  линейному или фазному напряжению обмотки высшего напряжения. В зависимости от всех перечисленных факторов группы соединений трансформаторов могут отличаться друг от друга на n30°, (n – число в пределах 0 ¸ 11).

    С помощью гальванометра группы определяют следующим образом:

    На  выводы «А» и «В» обмотки высшего напряжения подключается

аккумуляторная  батарея на 6В через рубильник. К выводам «ав», «вс» и «са» подключается гальванометр с нулём по середине. При подключении

гальванометра определяется знак отклонения его в  момент замыкания рубильника. Опыт повторяется при подаче питания на выводы «ВС» и «АС». 

    В  зависимости от сочетания всех  полученных знаков отклонения, записываемых в таблицу и сравнения полученных данных со специальными таблицами.

    Непосредственно угол между вектором напряжения низшего напряжения и высшего напряжения можно измерить фазометром типа Э – 500/2.

    По одному или двум (второй для контроля) измерением угла между U_ав и U_АВ, а так же между U_ВС и U_вс определяется группа.

    Фазоуказатель  присоединяется по схеме: 

    Проверка  производится при монтаже в  случае отсутствия паспортных  данных или сомнения в их правильности.

    В  эксплуатации проверка производится при ремонтах  с частичной или полной сменой обмоток.

    Группа  должна соответствовать паспортным  данным и данным на щитке. 

   1.6 Снятие характеристик холостого хода

   и короткого замыкания 

 Измерения производятся с целью выявления состояния  магнитопровода трансформатора, по его результатам обнаруживают замыкания мест стали магнитопровода, которое может произойти из- за нарушения их изоляции (лакировки) или нарушения изоляции стяжных шпилек и образования короткозамкнутых контуров в магнитопроводе.

    Подобные дефекты могут возникнуть при монтаже и капитальном ремонте. Вероятность их появления в эксплуатации очень невелики, поэтому «Нормы» предлагают производить измерения тока холостого хода и потерь холостого хода при номинальном напряжении или потерь холостого хода при пониженном напряжении при приёмосдаточных испытаниях и после капитального ремонта.

    При  этом значение тока холостого  хода не нормируется, а потери  холостого хода для вновь вводимых трансформаторов не должны отличаться от заводских более чем на 10%.

    В  эксплуатации более чувствительным  методом для оценки состояния  магнитопровода является хроматографический анализ, поэтому нет необходимости в электрических измерениях.

    Значение  Р_хх в эксплуатации не нормируется, признаком отсутствия дефекта на магнитопроводе является равенство значений потерь на крайних стержнях и увеличенное на 30% значение потерь на среднем стержне магнитопровода.

    Когда  определяют потери в стали  на пониженном напряжении, то  их определяют в начале всех измерений, до подачи на обмотки трансформатора постоянного тока, чтобы избежать повышения потерь холостого хода из-за остаточного намагничивания стали трансформатора.

     Снятие  остаточного намагничивания производят  однократным плавным увеличением и последующим плавным понижением переменного напряжения (не быстрее, чем за 30 секунд) до значения, не превышающего малое напряжение, при котором производят измерения. Размагничивание производят, пропуская ток по одной из обмоток каждого стержня магнитной системы.

    Для измерения потерь трёхфазного трансформатора производят три опыта с поочерёдным замыканием накоротко одной фазы и возбуждением двух других фаз. 

    Потери в этом случае

Р₀ =

    Измерения производятся измерительным комплектом К – 505.

    Потери холостого хода практически  определяются потерями в стали  (т. е. потерями, которые возникают при перемагничивании магнитопровода). Они пропорциональны массе стали магнитопровода и зависят от удельных потерь в стали данной марки при определённой частоте и индукции. Между потерями холостого хода и подведённым к трансформатору напряжением (при холостом ходе) существует квадратичная зависимость.

    Приведённые потери 

Р_0пр = Р₀

U_ном [кВ];

U_n [кB] – приложенное напряжение;

n – зависит от сорта стали (» 1,8 – для горячекатанной; 1,9 – для холоднокатанной (электротехнической) стали).

    С целью наибольшего возбуждения  магнитной системы и во избежание  ошибок (I_хх на высшем напряжении очень мал), лучше подводить напряжение и закорачивать обмотки на стороне низшего напряжения. Если магнитопровод трансформатора был намагничен и имел остаточную индукцию, определённые при пониженном напряжении потери холостого хода могут в 1,5 – 2 раза превышать значения предыдущих измерений.

    При измерении I_xx и Р_хх при номинальном напряжении использую маломощные трансформаторы тока с коэффициентом трасформации 0,005 – 0,01 (штатные). Трансформатор тока необходимо шунтировать выключателем или разъединителем, т. к. при включении толчком трансформатора под напряжение возникают броски намагничивающего тока, которые испортят трансформатор тока и схему измерения.

    Только после прохождения броска  намагничивающего тока шунтирующий  Q (или QS) можно отключить и ток потечёт через измерительную схему.

    Желательно измерить Р_хх при напряжении от 10% до 105% U_ном трансформатора, построить кривые I_xx = f(U) и P_xx = f(U).

    Такой опыт удобно выполнять  на блочном трансформаторе, когда  напряжение на стороне низшего напряжения – это напряжение генератора, которое можно менять.

    Для таких измерений используют  специальные малокосинусные ваттметры. Обычный ваттметр при номинальных токе, напряжении и cosj = 1 покажет полное отклонение шкалы, а малокосинусный даёт полное отклонение стрелки при cosj = 0,1. Обычный же ваттметр дал бы всего 10% отклонения шкалы. При этом инструментальная погрешность увеличивается в 10 раз и для прибора кл. 0,5 = 5%. Малокосинусный ваттметр имеет в тех же условиях кл. 0,5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Схемы измерений тока и потерь ХХ трансформатора приведены на рисунке 6.

   Рисунок 6 – Схема измерений тока и  потерь ХХ при напряжении 380 В:

                        а) измерение 1: закорочена фаза  b, возбуждены фазы а, с;

                        б) измерение 2: закорочена фаза а, возбуждены фазы b, c;

                        в) измерение 3: закорочена фаза  c, возбуждены фазы b, a;

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

   Допускается проводить измерение потерь ХХ при отклонении частоты не более 3% номинального значения (50 Гц).

   Испытания трехфазных трансформаторов производится путем пофазного измерения потерь ХХ. При пофазном возбуждении трансформаторов  проводится 3 опыта.