Измерение нагрузки силовых трансформаторов

Испытание силовых трансформаторов 6-10 кВ.

Очень часто в электрических сетях возникает ситуация когда необходимо испытать силовой трансформатор. Такие случаи это аварийное отключение(сгорел предохранитель одной или нескольких фаз, обнаружение локального нагрева шпильки при тепловизионном контроле, нехарактерный звук при работе, жалобы потребителей на нестабильный уровень напряжения), плановые работы при замене трансформатора, вновь вводимые трансформаторы или испытания после среднего ремонта.

Для полноценного испытания трансформатора его необходимо полностью расшиновать(отсоединить шины высокого и низкого напряжения, а также нулевой вывод от заземления и нуля).

В первую очередь испытания начинаются с визуального осмотра. Наружная изоляция силового трансформатора должна быть очищена от грязи и пыли и не иметь видимых повреждений(трещин, сколов , дорожек от прохождения разряда). В трансформаторах типа ТМ масло в баке должно находится на уровне соответствующем его внутренней температуре.
После осмотра, можно приступать к следующему этапу.

Измерение потерь холостого хода.

В эксплуатации такие измерения проводятся только для трансформаторов с мощностью 1000 кВА и более, и только после капитального ремонта, связанного со сменой обмоток или ремонтом магнитопровода. Однако в некоторых случаях, данное измерение способно помощь быстро выявить дефект и на менее мощных трансформаторах.

Измерение потерь ХХ силовых трансформаторов, автотрансформаторов и масляных реакторов необходимо выполнять до испытаний, связанных с воздействием на трансформатор постоянного тока (измерение сопротивления обмоток, определения группы соединения и т.п.), для исключения погрешностей, вызываемых влиянием остаточного намагничивания магнитопровода. Схема для измерения потерь ХХ однофазного трансформатора показана на рисунке 1а, а для измерения потерь в трехфазном трансформаторе — рисунке 1б.

Однако у трансформатора с трехстержневым магнитопроводом потери чаше всего измеряют при однофазном возбуждении, производя три опыта с поочередным замыканием накоротко одной из двух фаз и возбуждением двух других. Потери ХХ определяют, возбуждая обмотку низшего напряжения напряжением 220-380 В. Для вводимых в эксплуатацию трансформаторов измеренные значения потерь ХХ не должны отличаться от заводских данных (частота и подведенное напряжение должны соответствовать заводским) более чем на 5%. В эксплуатации значение потерь ХХ не нормируется. Соотношение потерь ХХ у исправных трансформаторов должно находится в диапазоне от 25 до 50 %.

хх ав-с0 хх вс-а0 хх ас-в0

U, В	A, А	P,Вт
ab-c0	220	0.05	20
bc-a0	220	0.05	20
ac-b0	220	0.07	27

Из таблицы видно, что максимальное расхождение между обмотками по мощности равно 27/20=1.35, это 35% значит данный трансформатор укладывается в пределы от 25 до 50%.

Какие дефекты можно выявить с помощью измерения потерь холостого хода?

Путь магнитного потока при возбуждении выводов АВ и ВС одинаков. Поэтому и мощности потерь для опытов на этих фазах не будут отличаться. При возбуждении фаз АС путь, пройденный магнитным потоком, длиннее, поэтому мощность потерь будет на 25-50% превышать предыдущие. Сравнивая эти показатели, можно выявить, на какой фазе есть дефект обмотки

Измерение сопротивления изоляции силового трансформатора.

Для измерений используется мегаомметр на напряжение 2500 В. Показания мегомметра отсчитываются через 15с (R15) и 60с (R60) после приложения напряжения к обмотке. Коэффициент абсорбции, отношение R60/R15, не нормируется, но во всех случаях он должен быть не менее 1,2. Верхний предел коэффициента абсорбции не ограничивается. Перед началом измерения все обмотки должны быть заземлены не менее чем на 2 мин, а между отдельными измерениями не менее чем на 5 мин. При измерениях трехфазного трансформатора все выводы обмоток одного класса напряжения соединяются вместе.

При измерениях на двухобмоточных трансформаторах мегаомметр подключается минимально по двум схемам. Сначала один из его выводов подключается к обмотке ВН, при этом обмотка НН соединяется с заземленным баком трансформатора и вторым выводом мегаомметра. Затем обмотки меняются местами: заземляется ВН, выводы от прибора подключаются к НН и баку.

Допустимые значения измеренных величин, относящиеся ко всем без исключения обмоткам трансформатора, указаны в таблице.

измерение сопротивления ВН-НН+бак измерение сопротивления НН-ВН+бак измерение сопротивления ВН+НН-бак

Измерение сопротивления обмоток постоянному току силовых трансформаторов.

Измерение производится мостом постоянного тока при температуре обмотки в пределах 20±5 град.С . Возможно производить измерение сопротивления обмоток постоянному току при температуре отличающейся от 20 ±5 град.С , но при условии, что измеренные значения сопротивления будут приведены к температуре 20 град.С . Сопротивления обмоток измеряются на всех ответвлениях обмотки. В аппаратах с нулевым выводом измеряются фазные сопротивления, а при отсутствии нулевого вывода сопротивления обмоток между линейными выводами. Сопротивления постоянному току, полученные на одинаковых ответвлениях разных фаз и приведенные к одной температуре, не должны отличаться более чем на 2%, за исключением случаев, указанных в паспорте или заводском протоколе. Отклонение значения сопротивления обмотки приведенного к 20 град.С от указанного в паспорте должно быть не более ±2%.

Измерения проводятся на всех обмотках трансформатора, а также – на всех положениях ан цапфы(ПБВ) или устройства РПН, регулирующих выходное напряжение трансформатора. При этом перед измерение нужно провести не менее трех полных циклов переключений с использованием этих устройств.

Это выполняется для того, чтобы исключить влияние на результаты измерений переходного сопротивления их контактов.

Для измерений используются мосты или микроомметры, подключаемые по четырехпроводной (мостовой) схеме с целью исключения сопротивления измерительных проводов. Для повышения точности измерений зажимы прибора нужно присоединять не к ошиновке, а непосредственно к шпилькам трансформатора.

Следует учесть, что в момент подключения прибора из-за высокой индуктивности обмоток в них происходит колебательный процесс, в ходе которого показания прибора меняются.

Снимать показания нужно в момент, когда процесс прекратится и данные станут стабильными.

измерение сопротивления постоянному току

таблицы результатов измерения сопротивлению постоянному току обмоток ВН и НН.

положения ПБВ	АВ,Ом	ВС,Ом	СА,Ом	%
1	0.434	0.434	0.434	0
2	0.422	0.422	0.422	0
3	0.410	0.409	0.410	0.24
4	0.398	0.398	0.398	0
5	0.386	0.386	0.386	0

обмотки	а0	в0	с0	%
результат, Ом	0.00448	0.00449	0.00456	1.79

Измерения сопротивлению постоянному току показывает состояние контактов переключающего устройства и места соединения обмоток к выводам трансформатора.

Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторов.

Измерение коэффициента трансформации выполняется на всех ступенях переключателя ответвлений. Коэффициент трансформации необходимо измерять методом двух вольтметров при одновременном измерении напряжения на обмотках. Испытание производится путем подачи напряжения 380/220В на обмотку высшего напряжения.Схемы определения коэффициента трансформации приведены на рисунке. Для того чтобы не допускать ошибок, при измерении коэффициента трансформации, необходимо производить измерение напряжения одновременно на всех вольтметрах, что важно при возможных колебаниях в сети 380/220 В. Измеренный коэффициент трансформации не должен отличаться более чем на 2% от коэффициента трансформации того же ответвления других фаз.

измерение коэффициента трансформации измерение коэффициента трансформации прибором коэффициент-3

Проверка группы соединения обмоток.

Проверка группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов производится для установления идентичности групп соединения трансформаторов предназначенных для параллельной работы. Проверка производится при монтаже в случае отсутствия паспортных или заводских данных. В эксплуатации проверка производится при ремонтах с частичной или полной сменой обмоток. Схема проверки полярности и группы соединения обмоток приведена на рисунке 3. На обмотку ВН подают напряжение 2-4В постоянного тока, а к обмотке НН попеременно к каждой фазе подключают гальванометр с нулём по средине шкалы. По отклонению стрелки гальванометра вправо или влево и отсутствию отклонения при помощи таблицы 2 определяют группу соединения трансформатора. При определении правильности обозначений выводов необходимо руководствоваться тем, что при одноименных выводах отклонение прибора будет максимальным по сравнению с отклонением прибора при подключении к разноименным выводам.

рисунок 3. Проверка группы соединения обмоток гальванометром. таблица 2. зависимость группы от отклонения стрелки гальванометра.

Испытание силовых трансформаторов повышенным напряжением промышленной частоты.

Испытание изоляции обмоток трансформаторов повышенным напряжением переменного тока от постороннего источника производится вместе с вводами. Испытательное напряжение зависит от класса изоляции оборудования. Схема для испытания трансформатора повышенным напряжением частоты 50 Гц показана на рисунке 5. Время испытания составляет 1 мин. При отсутствии испытательной установки необходимой мощности испытание обмоток трансформаторов может не производится. Значение испытательного напряжения частотой 50 Гц приведено в таблице3.

таблица 3. испытательное напряжение силовых трансформаторов. рисунок 5. испытание силового трансформатора повышенным напряжением.

Источник

Испытания и наладка силовых трансформаторов

Цель и задача испытаний и наладки силовых трансформаторов – это сокращение аварий, поиск дефектов, определение эксплуатационной способности оборудования. Испытания позволяют оценить рабочую готовность силового трансформатора как части надежной, безопасной и экономически выгодной системы электроснабжения.

Какие испытания проводятся для силовых трансформаторов

Появление неисправности возможно во время транспортировки к месту монтажа нового или отремонтированного трансформатора.

Виды испытаний силового трансформатора:

Профилактические испытания действующего оборудования, они выявляют вероятные дефекты для своевременного ремонта и предотвращения аварийной ситуации, выполняют по установленным графикам, между капитальными ремонтами.

Послеремонтные испытания трансформатора выявляют удовлетворительность полученных рабочих характеристик. Проводят после капитального ремонта.

Нормативные документы и правила, которым следуют при испытаниях

Действующий ГОСТ Р 56738-2015: «Трансформаторы силовые и реакторы. Требования и методы испытаний электрической прочности изоляции». Стандарт введен 08. 01. 2016 года, дата актуализации 01. 01. 2018 года.

Во время проверки силовых трансформаторов руководствуются нормами испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей ПТЭЭП пр. 3.0.2 обозначенными в приложении №3 глава 2.

Испытания предусматривают выполнение условий техники безопасности, которые прописаны в ПУЭ-7 последнее издание, пункт 1.8.16. «Нормы приемо-сдаточных испытаний силовых трансформаторов, автотрансформаторов и масляных реакторов, заземляющих дугогасящих реакторов».

Правилами ПТЭЭП, являющийся основным, регламентирующим испытания документом во время введения оборудования в работу, в период эксплуатации.

Перечень основных проверок, измерений и испытаний силовых трансформаторов

В обязательный список измерений, испытаний и проверок входят следующие действия:

Измерение целостности и удовлетворительного качества изоляции обмоток, проверка сопротивления мегомметром.

Проверка трансформатора на диэлектрические потери, измерение тангенса угла (tgδ).

Проверка характеристик трансформаторного масла, выполняемая до испытания параметров электрической прочности и состояния изоляции обмоток.

Определение коэффициента трансформации и групп соединения обмоток.

Измерение тока КЗ (Iкз) и потерь холостого хода.

Испытания обмоток постоянному току.

Проверка работоспособности РПН и ПБВ.

Условия и нормы проведения измерения и испытаний

Проведение испытаний возможно только при нормальных погодных условиях,

Влажность воздуха окружающей среды – не более 90%.

Температура изоляции: +5 – 10 градусов, только при экстренном выводе трансформатора 35 кВ в срочный ремонт температура может быть намного ниже нормы.

Испытания производятся не менее 12 часов после заливки в трансформатор масла.

Испытания разрешены лишь с протоколом, подтверждающим пригодность жидкого диэлектрика. Желательная прочность масла на пробой – 80 – 100 кВ/см

Изоляторы вводов – чистые и без видимых повреждений: сколов и трещин, целыми прокладками и резьбой на шпильках.

Исходные параметры контролируют при пуске трансформатора – это паспортные данные или результаты заводских испытаний.

Результатами, которые получены в ходе текущей проверки руководствуются при последующих выводах оборудования на капремонт или в процессе работы трансформатора. Отклонение от полученных параметров свидетельствует о степени серьезности будущего ремонта.

Измерение сопротивления изоляции

Проверка сопротивления изоляции мегомметром предваряет высоковольтные испытания. Делается это для определения целостности изоляции, отсутствия замыканий на землю, проверки величины сопротивления и определения коэффициента абсорбции, с целью убедиться в отсутствии превышающей нормы влажности и необходимости постановки оборудования на просушку.

Для измерения берется мегомметр на предел напряжения 2500В, например, марки Е6-24, с его помощь возможен замер изоляции и определение коэффициента абсорбции.

Важно: испытания силового трансформатора мегомметром разрешено выполнять только вдвоем. Проверяющий с группой допуска по электробезопасности IV, помощник с гр. III.

Измерение коэффициента абсорбции

Измерения выполняется мегомметром, данные фиксируются через 15 сек (R15) и через 60 секунд (R60) после начала проверки.

Отношение вторичного результата к первичному (R60/R15), которое является коэффициентом, не определяется точными нормами. Допустимая величина коэффициента – 1,2. Верхний предел коэффициента – без ограничений.

Порядок измерения коэффициента абсорбции

Перед измерением, вывода обмотки заземляются на 2 мин.

Между двумя измерениями вывода для стекания тока заземляют на 5 минут.

Во время проверки сопротивления обмоток одного напряжения замер проводится одновременно закорачиванием шпилек выводов.

Измерение сопротивления изоляции обмоток

Особенности измерения изоляции мегаомметром первичной и вторичной обмотки

Измерение изоляции обмотки высокого напряжения

Применяется мегомметр с пределом измерения на напряжение 2500 В.

Напряжение прикладывается к закороченным и заземленными выводами вторичной обмотки. Между первичной обмоткой и «землей» трансформатора.

Полученное значение сопротивление не менее 1000 МОм.

Измерение изоляции обмотки низкого напряжения

Для проверки берут мегомметр на 1000 В.

Сопротивление измеряется между вторичной обмоткой и закороченной первичной обмоткой замкнутой на бак трансформатора.

Результат – R больше или равен 1000 МОм.

Контроль изоляции во время эксплуатации трансформатора допускает 15% погрешности. Для измерения абсорбции применяют мегаомметры с погрешностью не более 10%. Проверка производится однотипными приборами, чтобы избежать расхождения в показателях.

Одна из распространенных ошибок при измерении – это возникновение погрешности из-за остаточного заряда емкости. Необходимо перед каждым измерением дать стечь емкостному абсорбированному току, для этого на 5 минут закорачивают и заземляют на корпус вывод трансформатора.

Измерения тангенса угла диэлектрических потерь

Проверка силового трансформатора на диэлектрические потери, измерение тангенса угла (tgδ) выполняется выпрямительными мостами переменного тока Р5026, МД-16, Р595 по прямой нормальной схеме с электродами изолированными от земли. Эта схема является более точной. Вторая схема измерения является перевернутой (обратной) несмотря на то, что перевернутая схема менее точная для проверки оборудовании вводов и трансформаторов используют ее. Один из электродов должен быть обязательно заземлен.

Рис. №2. Прямая (а) и обратная (б) принципиальная мостовая схема измерения тангенса угла диэлектрических потерь

Существует ряд приборов современного типа, например СА7100-2 или Тангенс 2000.

Измерение проводится при температуре окружающего воздуха от +10 градусов.

Чем выше показатель тангенса угла, тем выше потери и хуже состояние изоляции.

По правилам ПУЭ-7 пункт 1.8.16 измерение диэлектрических потерь для трансформаторов мощностью до 1600 кВА не обязательно.

Измерение сопротивлений обмоток постоянному току

Испытание силового трансформатора постоянным током выполняется с помощью специальных установок узкоспециализированного действия. К ним относится выпрямительный мост постоянного тока типа P333. Это могут быть современные установки аналогичного действия с классом точности не ниже 0,5. Например, миллиомметр МИКО-7 с базовым программным обеспечением или измерительный стенд для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов СЭИТ-3.

Установка состоит из регулятора и выпрямителя, приборов контроля и измерения, средств защиты.

Выполняют два вида измерений обмоток:

Оборудование с нулевым выводом – проверяются фазные сопротивления.

Без нулевого вывода – сопротивления обмоток между линейными выводами.

Измеренный результат должен совпадать с паспортным или отличаться на ±10%. Различие результатов свидетельствует о внутреннем повреждении.

Испытание потерь и тока холостого хода

Измерение гармонического состава тока холостого хода (ХХ) проверяется после подачи на обмотку НН напряжения 220 В. Опыт ХХ выполняется при напряжении номинальной величины синусоидальной формы.

Рис. №3. Схема опытов холостого хода трехфазного трансформатора

Производится три последовательных опыта ХХ поочередным замыканием каждой из трех фаз и возбуждением двух других фаз. Линейный ток и его гармоники должны быть симметричными.

Для проверки используют измерительный комплект К540 или другим аналогичным анализатором спектра низкой частоты.

Проверка коэффициента трансформации

Измерение выполняется на всех ступенях и ответвлениях обмотки.

Проверка производится методом двух вольтметров замером напряжения одновременно между обмотками НН и ВН.

Рис. №4. Схема проверки коэффициента трансформации

Важно. Для предотвращения ошибок контроль напряжения проводят одновременно на обоих приборах. Учитываются колебания сети напряжения 220 В. Значение Ктр одной фазы не должно отличаться более 2% от других фаз.

Проверка групп соединений обмоток

Идентичность групп соединений обмоток нужна для последующего введения трансформатора в параллельную работу.

Проверка выполняется только когда неизвестны паспортные данные или трансформатор после ремонта.

Проверяю с помощью подключения гальванометра с градуировкой, где ноль находится посередине шкалы и табличными значениями отклонений в градусах.

Рис. №5. Схема определения групп соединений обмоток

Совпадение выводов означает максимальное отклонение стрелки гальванометра.

После проверки выполняют обработку полученных данных и вычисляют результаты.

Таблица 1 — Определение групп соединений обмоток

Контрольная проверка работы переключающего устройства ответвлений обмоток трансформатора

Определить правильно или нет работает смонтированное переключающее устройство можно с помощью измерения сопротивления постоянному току обмоток, которая регулируется. Контроль производится на всех положениях после проверки коэффициента трансформации.

Рис. №6. Схема проверки переключающего устройства 1 – методом падения напряжения; 2 – мостовым методом

О правильности монтажа свидетельствует наличие самого большого сопротивления в положении №1 с последующим уменьшением значения при переключении на другие положения.

Равное сопротивление между фазами трансформатора свидетельствуют о правильной сборке ПБВ для трехфазного оборудования.

Измерение сопротивления току короткого замыкания

Для проверки используется специальный измерительный комплект. Проверка выполняется возбуждением обмотки с высокой стороны трехфазным напряжением 380 В. Измерение производится по приборной шкале с занесением в журнал проверок. Обязательно сравнение тока КЗ с заводскими показателями или паспортными данными. Это необходимо для проверки степени эксплуатационной стойкости изоляции обмотки короткому замыканию.

Периодичность испытания силового трансформатора

Периодичность испытаний подчиняется нормам ГОСТ Р 56738-2015, местным инструкциям, которые определены согласно эксплуатационным условиям.

Руководствуясь нормами, проверку изоляции обмоток трансформатора проводят – 1 раз в год.

Остальные элементы конструкции: шпильки, бандажи и прочее проверяют 1 раз в 4 года.

Коэффициент трансформации подтверждается на соответствие заявленному значению 1 раз в 6 лет.

Сухие трансформаторы испытываются 1 раз в 6 лет.

Для определения работоспособности трансформатора периодически раз в год выполняют отбор проб трансформаторного масла для испытаний.

В зависимости от эксплуатационных испытаний трансформаторного масла решают возможность выполнения полной проверки трансформатора.

Зная уровень содержания влаги, определяют степень износа. Во время длительной эксплуатации влага в совокупности со старением бумажно-масляной изоляции или из-за нарушения герметичности так называемого «дыхания трансформатора» повышает вероятность пробоя изоляции и ускоряет ее старение. Определив, уровень влажности можно регулировать периодичность технического обслуживания.

Испытания трансформатора после ремонта или нового после транспортировки к месту установки служит гарантом надежности оборудования, являющегося важным звеном в системе электроснабжения потребителей и безотказности электрической схемы.

Источник