Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Испытание мощных трансформаторов и реакторов

Измерение емкости и tg d обмоток - Испытание мощных трансформаторов и реакторов

Оглавление
Испытание мощных трансформаторов и реакторов
Назначение и виды испытаний
Операционные испытания
Приемо-сдаточные испытания
Квалификационные испытания
Периодические и типовые испытания
Определение коэффициента трансформации и проверка группы соединения обмоток
Определение коэффициента трансформации методом двух вольтметров
Определение коэффициента трансформации методом моста переменного тока
Определение места витковых замыканий в обмотках при помощи искателя
Проверка группы соединения обмоток
Группы соединения обмоток трансформаторов
Методы проверки группы соединения обмоток
Измерение электрического сопротивления обмоток постоянному току
Измерение сопротивления обмоток методом падения напряжения
Измерение малых сопротивлений мостовым методом
Дефекты, обнаруживаемые при измерении сопротивления обмоток
Типы магнитопроводов, свойства холоднокатаной электротехнической стали
Испытание изоляционных конструкций магнитопровода приложенным напряжением
Проверка качества межлистовой изоляции магнитопроводов
Испытание магнитопроводов с временной обмоткой
Опыт холостого хода
Измерение потерь и тока холостого хода через промежуточный трансформатор
Измерение потерь холостого хода при малом напряжении
Опыт короткого замыкания
Опыт короткого замыкания в условиях, отличных от номинальных
Опыт короткого замыкания трехобмоточного трансформатора
Специальные электромагнитные испытания методом короткого замыкания
Дефекты, обнаруживаемые при опыте короткого замыкания
Определение параметров изоляции
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Измерение емкости и tg d обмоток
Влияние различных факторов на результаты измерения  емкости и tg d
Испытание пробы трансформаторного масла
Определение пробивного напряжения пробы масла
Определение tg дельта пробы масла
Контроль режима сушки трансформаторов
Испытание электрической прочности изоляции напряжением промышленной частоты
Методы испытания изоляции напряжением промышленной частоты
Испытание главной изоляции приложенным напряжением промышленной частоты
Испытание  изоляции индуктированным напряжением
Измерение испытательного напряжения промышленной частоты
Схемы испытания однофазных трансформаторов с пониженным уровнем изоляции нейтрали обмотки ВН
Схемы испытания трехфазных трансформаторов с пониженным уровнем изоляции нейтрали обмотки ВН
Испытательное оборудование
Промежуточные и испытательные трансформаторы
Примеры испытания трансформаторов с неодинаковой изоляцией концов обмоток
Повреждения, обнаруживаемые при испытании изоляции
Измерение частичных разрядов
Схема измерения частичных разрядов
Помехи, экранирование при измерении частичных разрядов
Методика испытаний изоляции при измерении частичных разрядов, допустимые уровни
Нахождение места частичных разрядов, измерение в эксплуатации
Импульсные испытания
Импульсные обмеры трансформаторов
Испытательные напряжения и схемы испытаний трансформаторов грозовыми импульсами
Генераторы импульсных напряжений
Индикация повреждений при испытании трансформаторов грозовыми импульсами
Осциллографирование при импульсных испытаниях
Делители импульсного напряжения
Измерение импульсных напряжений
Методика среза грозового импульса
Испытания коммутационными импульсами
Особенности испытания шунтирующих реакторов
Оборудование и схемы испытания реакторов индуктированным напряжением
Испытание на нагрев
Подготовка к испытанию на нагрев
Определение времени окончания испытания на нагрев
Определение средней температуры обмотки
Определение средней температуры обмоток в процессе нагрева
Особенности испытания трансформаторов, регулируемых под нагрузкой
Процесс и схемы переключения  трансформаторов, регулируемых под нагрузкой
Выполнение кинематики РПН  трансформаторов, регулируемых под нагрузкой
Приводные механизмы и схемы управления переключающих устройств трансформаторов
Схемы автоматического управления переключающих устройств трансформаторов
Квалификационные и приемо-сдаточные испытания РПН
Объем и последовательность операционных и приемосдаточных испытаний РПН после монтажа
Проверка последовательности действия контактов устройства РПН
Определение и улучшение шумовых характеристик трансформаторов
Показатели и единицы измерения уровня шумов
Звуковые уровни шумов
Методы определения шумовых характеристик
Измерительные приборы и аппаратура измерения шума
Подготовка трансформатора к испытанию на шум
Уровни шума некоторых типов трансформаторов
Виброакустические испытания шунтирующих реакторов

3. ИЗМЕРЕНИЕ ЕМКОСТИ И tg δ ОБМОТОК

а)       Методы измерений

Емкость и диэлектрические потери (tg δ) испытываемого объекта, например конденсатора, могут быть определены по методу вольтметра, амперметра и ваттметра. В этом случае емкость Сх, мкФ, определяется из показаний амперметра и вольтметра:
(8-5)
a tg δ определяется из показаний трех приборов:
(8-6)
где Р — мощность, измеренная ваттметром, за вычетом потерь на собственное потребление приборов, Вт; U — напряжение на испытываемом объекте, В; I — ток, измеренный амперметром (миллиамперметром), А; ω — угловая частота при 50 Гц, ω=2πf=2·3,14-50=314 c_1.
Практически при испытаниях трансформаторов обычно применяют более точные и удобные в работе мостовые методы для непосредственного измерения емкости и tg δ обмоток. В некоторых случаях для определения емкости применяют метод вольтметра и амперметра (§ 8-3,г).

б)  Мост переменного тока с уравновешенной диагональю.

На рис. 8-9 показаны согласно [Л. 1-3] три варианта схем включения моста переменного тока с уравновешенной диагональю для измерения емкости и tg δ испытываемого объекта. Схема по рис. 8-9,а применяется в тех случаях, когда оба электрода испытываемого объекта, например конденсатора, изолированы или могут быть изолированы от земли. Мост имеет четыре плеча: одним плечом является испытываемый объект Сх, вторым служит образцовый конденсатор CN, практически не имеющий потерь (или его потери весьма малы и постоянны, а значения их известны); третье содержит точный переменный резистор Rз, состоящий из нескольких декад с последовательно включенным реохордом для плавной регулировки; четвертым служит точный резистор R4, параллельно которому подключен конденсатор с переменной емкостью С4.


Рис. 8-9. Принципиальные схемы уравновешенных мостов переменного тока.
f — нормальная; б — перевернутая; в — с заземленной диагональю.

Сопротивления R3 и R4 подобраны таким образом, что падение напряжения в них при максимально допустимом напряжении на образцовом конденсаторе CN не превышает нескольких вольт. В диагональ моста включен чувствительный вибрационный гальванометр ВГ, служащий указателем равновесия моста. Все части моста, находящиеся под низким напряжением, защищены от влияния внешних электрических и магнитных полей заземленным металлическим экраном. В точках А и В моста подключены низковольтные разрядники для защиты от случайных перенапряжений. Точку С моста присоединяют к высоковольтному вводу обмотки ВН питающего (испытательного) трансформатора ИТ, а точку D и низковольтный ввод обмотки ВН испытательного трансформатора заземляют.

Рис. 8-10. Принципиальная схема моста переменного тока типа Р525. Со — образцовый конденсатор емкостью 100 пФ и tg δ<5 · 10-5; Сх — испытываемый образец; R3 — набор измерительных резисторов 10(1000+100+10+1+0,1) Ом и включенный последовательно с ним делитель с сопротивлением 0,1 Ом; R4 — безреактивиый резистор из двух последовательно соединенных частей; R1 и R2 — симметрирующие резисторы по 3183 Ом; С3 - набор измерительных конденсаторов на 10(0,1+0,01+0.001+0,0001) мкФ; С4 — симметрирующий воздушный конденсатор переменной емкости до 1000 пФ: Тр1 — трансформатор питания устройства регулировки защитного напряжения; Тр2 — разделительный трансформатор; r1,r2 — реохорды с сопротивлением 100 и 10 Ом для грубой и тонкой регулировки защитного напряжения, r3,r4 — сдвоенные реохорды (по 470 и 10 Ом) для изменения фазы защитного напряжения; С1 — конденсаторы по 20 мкФ для изменения фазы защитного напряжения; г — зажимы для подключения усилителя с индикатором нуля; П1 — переключатель для подключения нулевого указательного устройства или переключения его на экран; П2 — то же для изменения полярности подключения симметрирующих устройств

По описанной схеме работает мост типа Р525 (рис. 8-10), который при испытании трансформаторов в основном применяется для испытания пробы трансформаторного масла или другой изолирующей жидкости (§ 8-4,г). При определенных условиях (§ 8-3,г) этот мост как более точный можно применять и при измерении емкости и tg δ обмоток трансформаторов классов напряжения 110 кВ и выше.
Основные технические характеристики моста:

Схема на рис. 8-9,6, называемая перевернутой, применяется для измерения емкости и tg δ объектов, у которых один электрод наглухо заземлен. В этом случае высоковольтный ввод испытательного трансформатора присоединяется к точке D моста, а точка С заземляется и, следовательно, все измерительные элементы моста находятся под высоким потенциалом. Поэтому рукоятки управления элементами моста, находящимися под высоким потенциалом, должны быть изолированы на максимальное рабочее напряжение моста, а сами элементы должны быть заключены в заземленный металлический кожух для защиты испытателя от прикосновения к этим элементам.
Для работы по перевернутой схеме приспособлен мост типа Р595 (табл. 8-2), который может работать и по нормальной схеме. Этот мост, выпущенный взамен моста типа МД-16, предназначен для измерения емкости и tg δ при профилактических испытаниях высоковольтной промышленной изоляции. Мост используется также при приемо-сдаточных испытаниях трансформаторов на заводах.
Мост состоит из следующих основных блоков: панели; набора измерительных резисторов, набора измерительных конденсаторов и нуль-индикатора. Кроме того, в комплект моста входит образцовый воздушный конденсатор емкостью 50 пФ с погрешностью определения ±0,5%.

Характеристики моста P59S

Согласно заводской инструкции истинное значение емкости или tg δ равно среднему значению из четырех последовательных измерений (при разных положениях переключателей полярности на мосте и регулирующего устройства).
Существенным недостатком мостов МД 16 и Р595 является малая чувствительность, а следовательно, значительная погрешность при измерении малых значений tg δ у трансформаторов большой мощности и высокого напряжения. При испытании трансформаторов классов напряжения 220 кВ и выше применение мостов МД16 и Р595 для измерения tg δ изоляции обмоток нежелательно, так как это может привести к значительным ошибкам в оценке состояния изоляции этих трансформаторов. Например, при измерении мостом Р595 tg δ=1 % погрешность измерения согласно табл. 8-2 может составить: ∆tgδx=± (0,3+0,05.1/1 )100=±35%, а при tgδ=0,5% погрешность измерения увеличится приблизительно вдвое, т. е. ∆tgδ=±65%.
Рекомендуется применять мосты, позволяющие измерять tgδ с погрешностью не более 5%.
Для измерений на объектах с одним заземленным электродом можно применять схему на рис. 8-9,в. По этой схеме заземляется точка А диагонали моста и в этом случае измерительные элементы моста находятся под низким напряжением. Мостом с заземленной диагональю измеряют не только емкость, и tg δ испытываемого объекта, но и паразитные емкости С и tgδ'п обмотки ВН питающего трансформатора ИТ и высоковольтных проводов С—С1. Истинное значение Сх и tg δ объекта определяют из двух опытов. При первом измеряют суммарную емкость С1=С+СП и суммарный угол потерь (tg δ). При втором опыте, с отключенным объектом, измеряют паразитные емкости С'п и угол потерь (tgδn). Из результатов двух опытов искомые значения Сх и tgδ определяют по формулам:
(8-7)


Рис. 8.11. Принципиальная схема моста типа 2801 фирмы «Теттекс» (Швейцария).
Сх — испытываемый объект; Ск — образцовый конденсатор; R — безреактивное сопротивление 0—1111 Ом; R4 -to же, но 100-200-500-1000- 2000-5000-10 000-100/π-1000/π- 10 000/π Ом; Rш - шунт 0,1—0,3—1— 2—5—10—20—50 Ом; г — реохорд 0— 1,05 Ом; Ri — ограничительное сопротивление шунта; П — переключатель предела измерения tg δ; Па — то же нуль-индикатор; С — декада емкостей 50 пФ — 1,111 мкФ.

Рис. 8-12. Принципиальная схема (№ 3) универсального моста типа 2801 с приставкой типа 2911 для измерения емкости и tg δ объекта с одним заземленным электродом.
С — образцовый конденсатор; Сх — испытываемый объект; R3 — набор сопротивлений 10 000-1 Ом; R — то же 10(100+10+1) Ом; 5 — реохорд с сопротивлением 0,01—1,05 Ом; С— декадный набор емкостей на 10(0,1 +0,01+0,001) мкФ с воздушным конденсатором на 50—1100 пФ; ПС1 — элементы приставки для компенсации паразитных емкостей СпВН в СпНН: ЭНИ — электронный нуль- индикатор типа 5501; р — разъединитель.

Мосты с заземленной диагональю широко применяются за рубежом. В частности, высоковольтные мосты, приспособленные для измерения при заземленной диагонали, выпускает ряд фирм; в частности универсальный мост типа 2801 швейцарской фирмы «Теттекс», приспособленный для работы по шести различным схемам, позволяет при помощи специальной приставки типа 2911 производить измерения на объектах с одним заземленным электродом.
На рис. 8-11 дана схема моста для работы по нормальной схеме измерения.
При работе со специальной приставкой типа 2911 для измерения по схеме с заземленной диагональю (рис. 8-12) и при емкости образцового конденсатора  мост имеет пределы измерения. Погрешности измерения: по емкости ±0,04%; по tgδ±0,5%, ±1,5· 10-5. Массы и габариты моста и приставок: мост без приставок — 21 кг, габариты 600X380X195 мм; приставки типа 2911 — 15 кг, габариты 360x500X195 мм. Электронный нуль-индикатор типа 5501 —8 кг, габариты 350X200X210 мм.
Ёмкость и tgδ объекта с одним заземленным электродом можно измерить также мостом типа ЕНСТ-2 (рис. 8-13), который является вариантом моста Шеринга с дифференциальным ТТ VFM-71. Дифференциальный ТТ состоит из кольцевой магнитной системы с обмотками W1 и W2 с переключаемыми числами витков.
схема моста  ЕНСТ-2
Рис. 8-13. Принципиальная схема моста типа ЕНСТ-2 с дифференциальным трансформатором.
а — основная схема; б — измерение на заземленном объекте.

Обмотка w обтекается зарядным током 4 испытываемого объекта Сх, а обмотка w2 — током образцового конденсатора С. Токи создают в кольцевой магнитной системе взаимообратные м. д. с. Мост уравновешивается изменением числа витков обмоток  w1-2 и параметров цепи R2 и С2 до тех пор, пока магнитный ноток в кольцевой магнитной системе не станет равным нулю. Состояние равновесия моста указывается осциллографическим нуль-индикатором, включенным на обмотку w3.
Мост допускает измерение на заземленном объекте (рис. 8-13,б). При этом результаты предварительного измерения при отключенном объекте учитывают для внесения поправки согласно (8-7) в результаты измерения с включенным объектом. При емкости испытываемого объекта более 10000 нФ поправка на паразитную емкость Cs пренебрежительно мала. При измерении на заземленном объекте низковольтный ввод испытательного трансформатора Т разземляют, при этом напряжение на этом вводе относительно земли не превышает 1 В.
Таблица 8-3
Пределы измерения по емкости моста ЕНСТ-2


Емкость образцового конденсатора, пФ

Напряжение при измерении, кВ, не более

Пределы измерения

пФ

мкФ

1000

14

0

11

100

30

0

1,1

100

300

0

0,5

50

520

0

0,3

100

1000

0

0,15

Таблица 8-4
Границы погрешностей моста ЕНСТ-2

Основные технические характеристики моста ЕНСТ-2: Пределы измерения tg δ ......    (0—1000);
Чувствительность по tg δ..... 10-5 конечного значения
Пределы измерения по емкости. . .     (0—11 000) СN, в зависимости от емкости образцового конденсатора СN, (табл. 8-3) Чувствительность измерения емкости (0,5-М) 10_6 Сх+4-10-5 Cx
Границы погрешностей по tg δ и емкости даны в табл. 8-4.

в)        Условия равновесия моста

При измерениях по схемам на рис. 8-9 искомые величины Сх и tg δx- определяются в положении равновесия моста по значениям R3, R4, С4 и CN. Равновесие устанавливается по нулевому показанию вибрационного гальванометра, которое достигается сначала регулированием сопротивления R3, а затем переменной емкости С4. При отсутствии тока в цепи гальванометра (в диагонали) падения напряжения между точками A—D и В—D моста будут равны. Этому положению соответствует диаграмма напряжений и токов отдельных плеч моста, показанная на рис. 8-14. Диаграмма построена для последовательной схемы замещения изоляции, при которой активное сопротивление rх, эквивалентное диэлектрическим потерям, соединено последовательно с емкостью испытываемого объекта Сх.

Рис. 8-14. Векторная диаграмма напряжений и токов моста с уравновешенной диагональю.
U — напряжение питания моста; U AC = lN|ωCN — падение напряжения на образцовом конденсаторе: UE C=1х|ωСх— реактивное падение напряжения на испытываемом объекте; UBA=lxR3-l4R-lC4|ωC — падение напряжения в плече R, равное падению напряжения в плече RC; Iх — ток испытываемого объекта; IN— ток образцового конденсатора; Ict — ток переменного конденсатора С.

Схема предполагает, что в нормальной изоляции основную долю диэлектрических потерь составляют абсорбционные потери. Доля потерь от сквозного тока проводимости невелика. Если в дефектной изоляции преобладают потери от токов утечки, то формула для определения С, выведенная на основе последовательной схемы замещения, дает несколько преувеличенные результаты. Значения диэлектрических потерь в обоих случаях получаются одинаковыми.



 
« Испытание и проверка силовых кабелей   Испытания и ремонт средств защиты в электроустановках »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.