а) Общие требования
Устройство для испытания электрической прочности изоляции трансформатора напряжением промышленной частоты обычно состоит из источника питания с регулируемым напряжением, испытательного трансформатора для испытания приложенным напряжением при частоте 50±5 Гц или промежуточного трансформатора для испытания индуктированным напряжением при повышенной частоте и аппаратуры для измерения высокого напряжения.
Питание устройства производится от отдельного синхронного генератора с приводным электродвигателем или от сети переменного тока 50 Гц достаточной мощности (только в том случае, если испытание проводится приложенным напряжением 50 Гц). Для испытания индуктированным напряжением, как правило, применяют синхронные генераторы повышенной частоты (100 Гц и выше). Для разгрузки источника питания от емкостного тока применяют также шунтирующие реакторы с регулируемой индуктивностью.
Оборудование испытательного устройства должно удовлетворять следующим основным требованиям:
- Ток КЗ на стороне ВН должен быть достаточным для выявления дефекта при пробое внутренней или перекрытии внешней изоляции. Согласно стандарту установившийся ток КЗ при испытании внутренней или внешней изоляции в сухом состоянии должен быть не менее 1 Л.
- Мощность КЗ испытательного устройства должна быть достаточной, чтобы не вызвать чрезмерного повышения напряжения от емкостной нагрузки испытываемого объекта (самовозбуждение генератора).
- Устройство для регулирования напряжения должно позволять плавный подъем испытательного напряжения начиная по крайней мере с 40% нормированного испытательного напряжения.
- В случае пробоя изоляции испытываемого объекта отключение источника питания должно производиться автоматическим выключателем с малым временем срабатывания или должно быть предусмотрено автоматическое гашение поля питающего генератора. Это необходимо для ограничения собственных колебаний высоковольтной цепи, например, от взаимодействия дуги (в масле) с емкостным током, которое может вызвать перенапряжение в этой цепи. Кроме того, желательно моментально отключить источник питания, чтобы, повреждение дефектной изоляции было небольшим (чтобы можно было установить причину пробоя). В противном случае вторичные явления, которые могут последовать за пробоем, затемняют условия, вызвавшие пробой.
- Испытательный трансформатор должен иметь по возможности малое рассеяние, т. е. относительно небольшое напряжение КЗ. Испытательный трансформатор следует выбирать таким образом, чтобы использовать его при возбуждении не менее 50% номинального для ограничения емкостного повышения напряжения на стороне ВН при большой емкости испытываемой обмотки.
б) Самовозбуждение синхронного генератора
При значительной емкости испытываемого объекта питание испытательной установки от синхронного генератора ограниченной мощности может вызвать самовозбуждение генератора. Опасность самовозбуждения увеличивается, если испытание происходит при ослабленном возбуждении генератора. Влияние емкостной нагрузки на самовозбуждение синхронного генератора рассмотрено в § 11-2.
Согласно [Л. 9-5] при емкостной нагрузке синхронного генератора реакция якоря по продольной оси является намагничивающей. Поэтому при известных соотношениях параметров генератора и емкостной нагрузки м, д. с. статорной обмотки может получиться такой, что даже при полном отсутствии тока в обмотке возбуждения напряжение на зажимах генератора окажется выше номинального. Вследствие этого возникает резкое повышение напряжения на стороне ВН схемы испытания, обычно сопровождаемое перекрытием искрового промежутка защитного шарового разрядника испытательной установки.
При отсутствии возбуждающего тока первоначальной причиной возникновения напряжения является э. д. с. от остаточного магнетизма полюсов. Емкостный ток нагрузки, появляющийся от этой э. д. с., создает м. д. с. статора, усиливающую магнитный поток полюсов. Это увеличение э. д. с. в свою очередь ведет к возрастанию емкостного тока и т. д., пока не наступит насыщение магнитной цепи генератора. Опасность самовозбуждения увеличивается, если испытание происходит при напряжении генератора, значительно меньшем номинального, т. е. при малом возбуждении генератора.
Для того чтобы генератор мог работать с напряжением, близким к номинальному, при различных значениях напряжения на стороне ВН испытательного (или испытываемого) трансформатора, применяют генераторы с секционированной обмоткой статора или между испытательным (или испытываемым) трансформатором и питающим генератором включают промежуточный трансформатор с секционированными обмотками.
в) Выбор генератора повышенной частоты
Мощность, требуемая для испытания изоляции индуктированным напряжением (см. § 9-2), складывается из намагничивающей мощности и потерь в стали магнитопровода испытываемого трансформатора, а также реактивной зарядной мощности его обмотки ВН. Намагничивающая мощность я потери в стали зависят от частоты и кратности возбуждения испытываемого трансформатора, а реактивная зарядная мощность — от испытательного напряжения обмотки ВН и ее емкости относительно земли (см. § 9-2).
При заданной кратности возбуждения kB испытательного напряжения с увеличением частоты уменьшается индукция в магнитопроводе испытываемого трансформатора, а следовательно, уменьшается необходимая намагничивающая мощность. Кроме того, увеличение частоты вызывает возрастание емкостной нагрузки, особенно. когда испытание производят с заземлением нейтрали испытываемой обмотки непосредственно или через «подпорный» трансформатор.
Согласно ГОСТ 1516.2-76 верхний предел частоты при испытании индуктированным напряжением ограничен значением 400 Гц.
Так как кратность возбуждения трехфазного трансформатора, испытываемого пофазно, обычно меньше, чем у однофазного трансформатора, необходимая мощность трехфазного генератора повышенной частоты должна определяться согласно [Л. 8-12], исходя из испытания наибольшей модели однофазного трансформатора с наибольшим испытательным напряжением.
Рис. 9-14. Машинный зал испытательной станции ЗТЗ.
1 — агрегат с трехфазным синхронным генератором 6000 кВ-А. 6.3 кВ. 50 Гц и синхронным двигателем 1800 кВт, 6 кВ; г —то же, но с трехфазным синхронным генератором 3600 кВ-А, 6,1 кВ, 225 Гц и синхронным двигателем 2300 кВт, 6 кВ; 3 — то же с трехфазным генератором 2000/4000 кВ - А, 3.15/6.3 кВ, 50/100 Гц и двигателем постоянного тока на 100 кВт. 410 В.
Таблица 9-5
Характеристика агрегатов повышенной частоты
При выборе агрегата повышенной частоты следует учитывать кратковременный характер нагрузки генератора длительностью не более 1 мин, обычно в холодном состоянии. Следовательно, номинальная мощность генератора и приводного двигателя к нему может быть меньше мощности, необходимой для испытания наибольшей модели трансформатора; процент уменьшения может быть определен для каждого конкретного случая при заказе агрегата. Генератор должен иметь практически синусоидальную форму кривой напряжения и позволять соответствующую форсировку возбуждения с регулировкой напряжения в соответствии с требованиями к испытанию высоким напряжением (см. § 9-2).
В табл. 9-5 даны основные технические параметры отечественных агрегатов промышленной частоты [Л. 9-6]. На рис. 9-14 показан машинный зал с преобразовательным агрегатом 3500 кВ-А, 225 Гц.
