Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Контроль за состоянием трансформаторов

Испытания и определение состояния обмоток - Контроль за состоянием трансформаторов

Оглавление
Основные виды повреждений трансформаторов
Способы диагностики состояния трансформаторов
Контроль за показаниями контрольно-измерительных приборов и осмотры трансформаторов
Испытание и химический анализ трансформаторного масла
Хроматографический анализ растворенных в масле газов
Испытания и определение состояния изоляции
Испытания и определение состояния обмоток
Контроль за состоянием магнитопровода и бака
Контроль за состоянием высоковольтных вводов
Контроль за состоянием переключающих устройств
Контроль за состоянием вспомогательного оборудования
Ревизия трансформаторов
Комплексная оценка состояния трансформаторов

7.ИСПЫТАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ОБМОТОК

В процессе эксплуатации могут проявиться такие дефекты обмотки, как неудовлетворительное контактное соединение, уменьшение сечения меди, слабая опрессовка. Обмотки подвергаются воздействию сквозных токов КЗ, вибраций и других явлений. В результате могут возникнуть местные перегревы, расплавление припоя, выгорание части меди, деформация обмоток, что в свою очередь может привести к разрыву электрической цепи или замыканию обмотки на заземленную или другую токоведущую часть.
Сопротивление обмоток постоянному току не должно существенно изменяться в процессе эксплуатации. Измеренное значение сопротивления не должно отличаться более чем на 2% от данных заводских и предыдущих испытаний.
Измерения производятся на всех ответвлениях каждой фазы. Значения сопротивления на одних и тех же ответвлениях разных фаз также не должны отличаться одно от другого, если нет особых оговорок в паспорте трансформатора.
Сопротивления обмоток силовых трансформаторов очень малы. Они измеряются методом моста или методом падения напряжения (его называют также методом вольтметра-амперметра). Для измерений может использоваться только двойной мост постоянного тока. Сначала надежно подсоединяют токовые зажимы моста, а затем потенциальные, но так, чтобы падение напряжения в точке подсоединения к обмотке токовых проводов не попало в зону, охватываемую проводами, идущими от потенциальных зажимов. То же относится и к измерению методом падения напряжения.

Схема измерения сопротивления обмотки трансформатора  
 


Рисунок 14. Схема измерения сопротивления обмотки трансформатора постоянному току: а - общая схема; б - измерение большого тока; в - подсоединение зажимов к шпильке вводов

Рассмотрим подробнее схему измерения сопротивления обмотки однофазного автотрансформатора, снабженного устройством РПН.
Обмотка (рис. 14) имеет последовательную ПО, общую часть 00, регулировочную часть РО с ответвлениями P1 ... Рn и три ввода — высокого напряжения (ВН), среднего напряжения (СН) и нейтральный (Я). Наиболее правильным будет подать ток сразу во всю обмотку, так как тогда лишь два зажима — в точках ВН и Н потребуют принятия каких-то мер, направленных на исключение погрешности от влияния переходных сопротивлений. Ко всем остальным точкам вольтметр может подключаться произвольно.
Резистор R и выключатель S1 могут отсутствовать, если время установления тока в цепи мало или не имеет значения. Если же ток устанавливается очень медленно, для его форсировки нужно сначала
Замкнуть выключатель S1, а когда ток достигнет нужного значения, отключить его. Сопротивление резистора R в 8-10 раз больше сопротивления обмотки. Ток при измерении должен быть не более 20 % номинального тока обмотки, чтобы не внести температурной погрешности. Если ток большой, то в качестве амперметра А используется измерительный шунт Ш, включаемый силовыми зажимами в цепь постоянного тока, а к его измерительным зажимам подключается милливольтметр (рис. 14,6) [4].
Для измерения сопротивления последовательной части обмотки вольтметр включается между вводами ВН и СН трансформатора. Вольтметр должен включаться после включения токовой цепи, а отключаться до ее отключения. Он может подсоединяться с помощью щупов от зажимов. Во втором случае в его цепи устанавливается выключатся S2. Если используются щупы, то один из них следует присоединить к шпильке ввода ВН, как показано стрелкой 7 на рис. 14д, но не к гайке (2) и тем более не к подходящему токовому проводнику (3) То же относится и к подсоединению с помощью зажима. Нельзя зажимать провод вольтметра под одну гайку с токовым проводом. При необходимости следует использовать лишнюю гайку. Потенциал на провод вольтметра должен попадать непосредственно со шпильки ввода ВН. То же относится и к вводу Н.
Меняя точки подсоединения вольтметра, измеряют падение напряжения U на всех необходимых частях обмотки и на ответвлениях Р. Так, для измерения сопротивления всей регулировочной обмотки нужно подключить вольтметр между точками P1 и Рn, для измерения сопротивления всей обмотки автотрансформатора на основном ответвлении - между точками ВН и Рn и т.д. Значение измеренного сопротивления Rизм=АU/I сравнения различных данных все они приводятся к одной температуре по формуле:

R=Rизм(235+t)/(235+tизм),

где tизм — температура при измерениях, °С; t — температура, °С, к которой требуется привести сопротивление.
За температуру обмотки принимается температура верхних слоев масла. При этом должно пройти достаточное время после заливки масла.
Измерением сопротивления постоянному току можно выявить начавшееся ухудшение контактных соединений, нарушение паек, разрыв одной параллельной ветви обмотки, а также оценить качество контактов устройства РПН (для этого, естественно, контакт должен входить в зону измерений) и определить правильность установки фаз и отпаек переключателей ПБВ.
Схема опыта холостого хода
Рисунок 15. Схема опыта холостого хода: а - включение электроизмерительных приборов; б - включение обмоток при соединении Y; в - то же при соединении D

Опыт холостого хода позволяет определить некоторые дефекты обмотки и магнитопровода (см. § 8). На заводе-изготовителе, а также при капитальном ремонте, связанном с необходимостью перешихтовки сердечника или его верхнего ярма, производятся опыты холостого хода при номинальном и пониженном напряжении.
При номинальном напряжении измеряют ток и потери холостого хода, при пониженном - потери холостого хода. Для проверки состояния обмоток при вводе трансформатора в эксплуатацию и при эксплуатации выполняют опыты холостого хода при пониженном напряжении. При этом потери измеряют по тем же схемам и при том же напряжении, что и на заводе-изготовителе.
Для вновь вводимых трансформаторов измеренные значения отличий потерь холостого хода не должны отличаться от заводских данных более чем на 5 %. В эксплуатации значения потерь не нормируются [2]. Увеличение потерь может быть связано с наличием замыкания между параллельными проводами.
Схема для измерения потерь холостого хода в однофазном трансформаторе приведена на рис. 15, а. Питание подводится к той обмотке, как это делалось на заводе-изготовителе. Напряжение, указанное заводом-изготовителем, обычно подбирается так, чтобы не было необходимости использовать измерительные трансформаторы. Вольтметры и обмотки напряжения ваттметров могут включаться через добавочные сопротивления. При необходимости могут быть использованы трансформаторы тока и напряжения.
Приборы должны включаться именно так, как показано на схеме, т.е. сначала амперметр и токовая обмотка ваттметра и уже после них обмотка напряжения ваттметра и вольтметр. Потери в трансформаторе

Р0 = Ризм — Рпр ,

где Ризм - измеренные потери, Вт; Рпр - потери в обмотках напряжения приборов. Измерение потребления приборов выполняется по схеме на рис. 15а при отсоединении ее от зажимов (вводов) обмотки трансформатора. Их можно также рассчитать по формуле ваттметры должны быть класса не ниже 0,5 (предпочтительнее 0,2), трансформаторы тока и напряжения — класса 0,2. При измерении коэффициента трансформации, чтобы избежать применения измерительных трансформаторов, к обмотке ВН подводится переменное напряжение 220-380 В.
Схема измерения коэффициента трансформации однофазного трансформатора приведена на рис. 17а. Вольтметр, измеряющий подводимое напряжение, присоединяется отдельными проводами непосредственно к вводам трансформатора для того, чтобы избежать погрешности от падения напряжения в питающих проводах. Если падение напряжения в питающих проводах не превышает 0,1 % измеряемого напряжения и практически не влияет на точность измерения, допускается подключение вольтметра к питающим проводам без применения отдельных измерительных проводов.
В трехфазных трансформаторах, соединенных по схеме Y/Y или D/D, коэффициент трансформации можно измерить при подаче трехфазного напряжения, если предварительно установлено, что оно симметрично. То же относится к автотрансформаторам. При этом измеряются линейные первичное U1 и вторичное U2 напряжения (схема на рис. 17,б)
Коэффициент трансформации, как и при измерении в однофазном трансформаторе:

n= U1/U2

Рпр = U2/Rv+U2/Rw,
Схемы измерения коэффициента трансформации
Рисунок 17. Схемы измерения коэффициента трансформации

Если трехфазное напряжение несимметрично, измерение коэффициента трансформации производится при однофазном питании.
В трансформаторах со схемой соединения обмоток Y/D или D/Y различают линейный коэффициент трансформации, указанный в паспорте и равный отношению линейных напряжений n= U1/U2, и фазный, равный отношению фазных напряжений nф= Uф1/Uф2
При трансформации со стороны звезды на сторону треугольника nф =n/312, при обратной - nф =n312. Для оценки правильности присоединения отводов обмоток измеряют фазные коэффициенты трансформации. При этом одна фаза обмотки, соединенной в треугольник, закорачивается, а измерение производится для оставшейся пары фаз (аналогично тому, как это делается при опыте холостого хода). Схема с закорачиванием фазы С приведена на рис. 17, в. Если питание подается со стороны звезды, то фактический фазный коэффициент трансформации будет в 2 раза меньше измеренного

nф =0,5nизм= 0,5U1/U2

при питании со стороны треугольника — в 2 раза больше измеренного

nф =2nизм= 2U1/U2

Если в обмотке, соединенной в звезду, нулевой вывод доступен, то пофазное измерение может быть произведено без закорачивания фазы по схеме на рис. 17,г. При этом получается фазный коэффициент трансформации. Его измерение производится также для выявления причин неудовлетворительного значения линейного коэффициента, измеренного по схеме на рис. 17, б.
Грунт соединений обмоток трансформатора характеризует угол сдвига векторов линейных напряжений ВН, СН и НН одноименных фаз. При проверке группы соединения могут быть выявлены неправильно выполненная маркировка вводов трансформатора, неправильное подсоединение отводов обмоток к выводам. В трехобмоточных трансформаторах достаточно проверить группу соединения между двумя парами обмоток.
Напомним, что применяемые в нашей стране трансформаторы имеют следующие группы соединений:
однофазные — 1/1-0 (векторы первичного и вторичного напряжений совпадают по направлению);
трехфазные — Y/Y-0 (обмотка ВН соединена в звезду, обмотка НН в звезду с выведенным нулем, векторы первичного и вторичного напряжений совпадают по направлению);
Схемы проверки группы соединения обмоток трансформатора

Рисунок 18. Схемы проверки группы соединения обмоток

Y/D – 11 (обмотка ВН соединена в звезду, обмотка НН – в треугольник, вектор линейного вторичного напряжения сдвинут от вектора линейного первичного напряжения на 3300 в сторону отставания или на 300 в сторону опережения (подобно тому как сдвинуты часовая и минутная стрелки часов, когда они показывают время ровно 11 ч);
Y/D – 11 (то же, но первичная имеет выведенный нуль). На монтаже и в эксплуатации проверку группы соединения обмоток выполняют по методу двух вольтметров для трехфазных и методу постоянного тока для однофазных трансформаторов.
Метод двух вольтметров основан на совмещении векторных диаграмм первичного и вторичного напряжений и измерении напряжений между соответствующими вводами с последующим их сравнением с расчетными значениями. Практически векторные диаграммы не строятся. Достаточно сравнить измеренные напряжения с расчетными.
Схема соединения для определения группы соединения по методу двух вольтметров приведена на рис. 18, а. Вводы фазы A обмоток ВН и НН (или СН) соединены между собой. К одной обмотке подводится пониженное (не более 380 В) напряжение. В изображенном случае питание подается со стороны НН. Напряжение питания целесообразно выбрать так, чтобы со стороны ВН не пришлось включать трансформатор напряжения. Одним вольтметром измеряют поданное на обмотку НН напряжение (Ua – b), другим – напряжение между выводами фазы B обмоток ВН и НН (Ub – c), затем между вводом фазы B обмотки НН и вводом фазы С обмотки ВН (Ub – c) и, наконец, между вводами фазы С обмотки НН и фазы В обмотки ВН (Uc – b). Измеренные значения сравнивают с расчетными, которые определяются согласно табл. 12. В формулах табл. 12 U – подведенное напряжение, B; n – коэффициент трансформации трансформатора (его паспортное значение, т. е. Отношение линейных номинальных напряжений).

Таблица 12. Расчетные значения измеряемого напряжения при проверке групп соединения обмоток методом двух вольтметров


Группа соединения

Угол сдвига векторов, град

Расчетное напряжение, В, при измерении

Ub-B

Ub-C

Uc-B

12(0)

0

U(n-1)

U(1-n+n2)1/2

U(1-n+n2)1/2

1

30

U(1-(3n)1/2+n2)1/2

U(1-(3n)1/2+n2)1/2

U(1+n)1/2

2

60

U(1-n+n2)1/2

U(1-n)

U(1+n+n2)1/2

3

90

U(1+n2)1/2

U(1-(3n)1/2+n2)1/2

U(1+(3n)1/2+n2)1/2

4

120

U(1+n+n2)1/2

U(1-n+n2)1/2

U(1+n)

5

150

U(1+(3n)1/2+n2)1/2

U(1+n2)1/2

U(1+(3n)1/2+n2)1/2

6

180

U(1+n)

U(1+n+n2)1/2

U(1+n+n2)1/2

7

210

U(1+(3n)1/2+n2)1/2

U(1+(3n)1/2+n2)1/2

U(1+n2)1/2

8

240

U(1+n+n2)1/2

U(1+n)

U(1-n+n2)1/2

9

270

U(1+n2)1/2

U(1+(3n)1/2+n2)1/2

U(1-(3n)1/2+n2)1/2

10

300

U(1-n+n2)1/2

U(1+n+n2)1/2

U(n-1)

11

330

U(1-(3n)1/2+n2)1/2

U(1+n2)1/2

U(1-(3n)1/2+n2)1/2

Если питание подводилось со стороны обмотки ВН, то методика определения группы соединения та же, но в формулах табл. 12 вместо U надо подставлять U/n.

Схема определения группы соединения методом постоянного тока приведена на рис. 18,б. К обмотке ВН подается постоянное напряжение 2-12 В. Измерение производится магнитоэлектрическим вольтметром, подключенным к вводам ВН, и милливольтметром на стороне НН. В принципе можно использовать один прибор, производя измерения поочередно на стороне ВН и НН. Если при включении или отключении ключа К стрелка прибора, подключенного к вводам ВН и НН, отклоняется в одну и ту же сторону, то группа соединения 0. Если же, например, при включении ключа К вольтметр при подключении к обмотке ВН показывает одну полярность, а при подключении к обмотке НН - другую, то группа соединений 6.

На заводах-изготовителях применяются и другие методы определения коэффициента трансформации или группы соединения (компенсационный метод, метод фазометра). Поскольку в условиях эксплуатации они практически не используются, мы их рассматривать не будем.
Фазировка трансформаторов производится на месте их установки, с тем, чтобы обеспечить правильное соединение с сетью, необходимое для соблюдения всех условий параллельной работы трансформаторов. Выполняется она так же, как и определенные группы соединения трехфазного трансформатора.

Опыт короткого замыкания (КЗ) согласно [2] в эксплуатации может не производиться. Однако практика испытаний на стойкость при КЗ показала высокую эффективность измерения напряжения короткого замыкания (Uк, %) для диагностики состояния трансформатора [8]. При протекании сквозных токов КЗ обмотки трансформатора испытывают электродинамические воздействия. Под их влиянием могут возникнуть отдельные деформации.
При деформациях обмоток, особенно радиальных, изменяются расстояния обмоток между собой и относительно магнитопровода. Происходит изменение конфигурации магнитных потоков рассеяния, что приводит к изменению индуктивного сопротивления короткого замыкания (Хк), а следовательно, Zк, причем в мощных трансформаторах Zк=Хк.
У неповрежденного трансформатора значения Zк отдельных фаз не должны существенно отличаться. Можно считать установленным, что изменение Zк более чем на 2,5-3% первоначальных данных или такое же отличие Zк между фазами трехфазного трансформатора свидетельствует о наличии недопустимых деформаций одной обмотки, возникших при протекании токов внешних КЗ.
Существует несколько методик измерения Zк. Для диагностики деформаций обмоток можно пользоваться любой из них. Важно одно, чтобы первое измерение (при вводе в эксплуатацию) и последующие проводились по одной и той же схеме и желательно теми же (по крайней мере, однотипными) приборами.
При опыте КЗ однофазного трансформатора одну обмотку (ВН н.ти СН) замыкают накоротко, а другую (обычно НН) питают пониженным напряжением U, например 380 В. Схема включения электроизмерительных приборов та же, что и на рис. 15, а. Обычно измерения производят на основном ответвлении регулируемой обмотки. Для автотрансформаторов опыт КЗ выполняется, как и для обычных трансформаторов. Измерительные приборы подключаются непосредственно в цепь, без измерительных трансформаторов. При измеренном токе I сопротивление КЗ будет Zк = U/I. Для трехфазных трансформаторов схема измерения дана на рис. 19. Сопротивление КЗ измеряют пофазно для всех возможных пар обмоток. При этом сравнивают Zк как с данными предыдущих измерений, так и между фазами.
Схема измерения сопротивления КЗ автотрансформатора
Рисунок 19. Схема измерения сопротивления КЗ трехобмоточного автотрансформатора для пары обмоток:
а - ВН-НН; б - СН-НН; в - ВН-СН

В некоторых энергосистемах, например в Ленэнерго [6], при диагностике механического состояния обмоток успешно сочетают измерения Zк с методом низковольтных импульсов. Этот метод довольно сложен, требует навыков работы с несерийными специальными установками, но может дать существенную дополнительную информацию о том, и какой именно части деформирована обмотка, так как форма импульса зависит не только от расстояния между обмотками, но и от искажений емкостей между элементами одной обмотки.



 
« Конденсаторные установки промышленных предприятий   Механизмы и приспособления для воздушных линий 35 кВ и выше »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.