а) Испытание однофазного автотрансформатора 750 кВ
Рассмотрим испытание изоляции автотрансформатора типа АОДЦТН-417000/750 (по данным испытательной станции ЗТЗ). Автотрансформаторы этого типа согласно техническим условиям служат только для связи линий электропередачи 500 и 750 кВ при номинальных напряжениях на сторонах BIT, СН и НН 750± ±5%/500/10,5 кВ.
Номинальные данные автотрансформатора:
Обмотки НН и КО (компенсационные) предназначены только для обеспечения регулирования напряжения трансформатора. Регулировочная обмотка (РО) — винтовая, двухслойная, десятизаходная, расположена на боковых стержнях. Регулирование осуществляют переключающим устройством типа РНОА-35/630 ступенями в диапазоне ±5% от 750/ √3 кВ. Схема соединения обмоток стержня А и их взаимное расположение показаны на рис. 9-17.
Рис. 9-17. Схема испытания частично индуктированным напряжением автотрансформатора типа АОДЦТН-417000/750 с номинальными напряжениями обмоток (750/ V 3) (500/ V3)/10,65 кВ.
ПТ — трансформатор промежуточный: ВТ — то же вспомогательный; РО —
обмотка регулировочная испытываемого трансформатора; КО — то же компенсационная (НН).
Рис. 9-18. Схема для испытания изоляции нейтрали ВН—СП автотрансформатора типа АОДЦТН-417000/750.
ИТ — испытательный трансформатор типа ИОМ-300/300; ПТ — промежуточный трансформатор с коэффициентом трансформации 6900/090 В; ТН— трансформатор напряжении 6000/100 В; ТТ — трансформатор тока на 400/5 А; Р - шаровой разрядник 0 150 см.
Испытательные напряжения согласно техническим условиям, кВ: ВН — 800; СИ —630; общая нейтраль ВН и СН — 290; РО — 110, НИ—35.
Перед испытанием изоляции автотрансформатор был нагрет постоянным током около 450 А в обмотках ВН+СН при напряжениях 420—470 В в течение 9 ч. Нагрев был отключен по достижении температуры масла в верхних слоях 65°С. Результаты измерения параметров изоляции обмоток до и после нагрева приведены в табл. 9-9.
Параметры изоляции автотрансформатора типа АОДЦТН-417000/750
Испытание изоляции обмоток производилось в следующей последовательности: 1) испытание обмотки НН+КО приложенным напряжением 35 кВ, 50 Гц; 2) испытание обмотки РО приложенным напряжением 110 кВ, 50 Гц; 3) испытание общей нейтрали ВН+СН приложенным напряжением 290 кВ, 50 Гц; 4) одновременное испытание линейных концов ВН и СН частично индуктированным напряжением 800 и 630 кВ, 225 Гц (по схеме на рис. 9-7,б); 5) испытание продольной изоляции обмотки СН частично индуктированным напряжением 580 кВ, 225 Гц (по схеме на рис. 9-7,б).
Испытание по п. 3 производилось от испытательного трансформатора типа ИОМ-330/330 номинальной мощностью 300 кВ-А с номинальным первичным напряжением 6,3 кВ и номинальным вторичным напряжением 300 кВ при параллельном соединении двух ветвей обмотки НН или 150 кВ при последовательном соединении ветвей обмотки НН (на крышке). Измерение испытательного напряжения производилось на стороне НН испытательного трансформатора через ТН класса 0,5 на 6000/100 В. На рис. 9-18 показана схема внешних соединений при испытании изоляции нейтрали ВН—СН.
Атмосферные условия при испытании: барометрическое давление Р=760 мм рт. ст., температура окружающего воздуха I=26°С. Следовательно, относительная плотность воздуха согласно (9-10):
Согласно табл. 9-3 поправка на относительную плотность воздуха не требуется.
Коэффициент трансформации схемы испытания проверялся по шаровому разряднику с диаметром шаров 150 см и вольтметру класса 0,5, выключенному через ТН на стороне НН испытательного трансформатора. Градуировка схемы испытания производилась с включением испытываемого трансформатора при искровом промежутке на разряднике 128 мм. Этому промежутку при нормальных атмосферных условиях согласно приложению 1 ГОСТ 17512-72 соответствует пробивное напряжение 237,2 кВ, а с учетом атмосферных условий при испытании согласно § 9-3 (табл. 9-3):
что составляет около 80% нормированного испытательного напряжения.
Определение по таблицам ГОСТ 17512-72 разрядных напряжений шаровых разрядников или установление искровых промежутков для заданных пробивных напряжений не всегда удобно. Поэтому на практике пользуются кривыми разрядных напряжений, построенными на основании стандарта. Такая кривая разрядных напряжений для действующего значения синусоидального переменного напряжения показана на рис. 9-19.
Таблица 9-9
Рис. 9-19. Кривая разрядных напряжений промышленной частоты при нормальных атмосферных условиях для шарового разрядника 150 см.
Согласно протоколу испытания (табл. 9-10) при градуировке было дано три разряда на шарах (с интервалами не менее 1 мин) с фиксацией показаний вольтметра при каждом пробое искрового промежутка. Среднее из трех показаний вольтметра составило 75Х1 В. Следовательно, испытательному напряжению 290 кВ соответствует (с учетом относительной плотности воздуха) UиспНН=290Х75/232 = 100 В.
После градуировки вольтметра искровой промежуток был увеличен до 190 мм, что согласно стандарту соответствует разрядному напряжению 343 кВ при нормальных атмосферных условиях, или 0,973-343/290=115% нормированного испытательного напряжения.
После установки на разряднике защитного искрового промежутка 190 мм испытательное напряжение по вольтметру было поднято до 100 В и выдержано в течение 1 мин. Затем напряжение быстро, но плавно было снижено до нуля и был отключен питающий генератор. В процессе испытания велось наблюдение за показаниями вольтметра и амперметра. Амперметр А на стороне НН промежуточного трансформатора показал установившийся ток 370 А.
Если пренебречь током XX испытательного трансформатора и емкостным током высоковольтной схемы испытания, то нагрузочному току 370 А приблизительно соответствует зарядный ток испытываемой обмотки ВН:
где 300/6,3 —коэффициент трансформации испытательного трансформатора (ИТ); 6,9/0,69 — то же промежуточного трансформатора (ПТ).
Таблица 9-10
Рис. 9-20 Схема внешних соединений при испытании линейных концов ВН и СН автотрансформатора типа АОДЦТН-417000/750.
ПТ — промежуточный трансформатор типа ТДЦТИ-31500/35 с сочетанием напряжений на обмотках ВН и СН 12,7/0,3 кВ; ВТ — вспомогательный трансформатор типа ТДЦГ-10000/330 с сочетанием напряжений 347/20 кВ; TН — трансформатор напряжения 15 000/100 В; Р1 — шаровой разрядник 0 150 см; Р2 — то же 0 100 см; Ра — то же 25 см.
Определим согласно (9-1) для сравнения зарядный ток обмотки ВН при испытательном напряжении 290 кВ по емкости обмотки 9200 пФ (табл. 9-9);
т. е. приблизительно на 7% больше, чем зарядный ток, определенный выше по нагрузочному току 370 А на стороне НН промежуточного трансформатора. Это можно объяснить частичной компенсацией зарядного тока испытываемой обмотки током XX испытательного и промежуточного трансформаторов.
Испытание по пп. 1 и 2 обмоток НП+КО и РО проводилось по схеме на рис. 9-18, но при последовательном соединении двух ветвей обмотки ПН испытательного трансформатора для номинального вторичного напряжения 150 кВ. Результаты испытания приведены в табл. 9-10.
Испытание по п. 4 линейных концов ВН и СН испытательными напряжениями 800 и 630 кВ проводилось одновременно по принципиальной схеме на рис. 9-7,б. Расчетные испытательные напряжения при испытании по указанной схеме для этого автотрансформатора были определены по формулам (9-19) и (9-18). Схема для испытания и расположения обмоток (на стержне А) с указанием расчетных испытательных напряжений дана на рис. 9-20.
Испытание проводилось при питании обмотки НН через промежуточный трансформатор типа ТДТН-31500/35 (§ 9-5, табл. 9-8) от трехфазного синхронного генератора 3500 кВ-А, 6,4 кВ, 225 Гц. Подпорное напряжение подавалось от вспомогательного трансформатора типа ТДЦГ-400000/330 с сочетанием напряжений 347/20 кВ. Испытательное напряжение измерялось на стороне ВН промежуточного трансформатора вольтметром V, включенным через ТН класса 0,5 на 35 000/100 В. Вольтметр градуировался по шаровому разряднику с шарами 0 150 см на линейных концах А и Ат (ВН и СН) и 100 см на нейтрали Хт. Результаты измерения приведены в табл. 9-11.
Изоляция ввода Ат выдержала индуктированное напряжение 630 кВ, изоляция Хт — 270 кВ (88,5X0,15 кВ на НН) при 225 Гц в течение 27 с; при этом изоляция ввода А выдержала 750-88,5X0,15√3-10,6+270=813 кВ.
Рис. 9-21. Схема внешних соединений при испытании продольной изоляции обмотки СН автотрансформатора типа АОДЦТН-417000/750. ПТ — промежуточный трансформатор типа ТДЦТН-31500/35 с, сочетанием напряжений на обмотках СН и НН 6,3/2.19 кВ; ВТ— вспомогательный трансформатор типа ГДЦТН-15000/150; ТН —трансформатор напряжения типа НОМ-35 на 35 000/100 В; Р1 — шаровой разрядник 0 150 см; Р2— то же 0 100 см; Ра — то же 25 см,
Испытание по п. 5 продольной изоляции обмотки СН (Ат—Хт) частично индуктированным напряжением 580 кВ, 225 Гц проводилось до схеме, показанной на рис. 9-21. Питание обмотки НН испытываемого трансформатора проводилось через обмотку СН вспомогательного трансформатора типа ТДЦТН-15000/150 (§ 9-5). Подпорное напряжение (отрицательной полярности) на нейтраль Хт подводилось от обмотки ВН того же вспомогательного трансформатора, который в свою очередь питался от трехфазного синхронного генератора 3500 кВ-А, 225 Гц через промежуточный трансформатор типа ТДДТН-31500/35.
Измерение испытательного напряжения производилось вольтметром класса 0,5 через трансформатор напряжения типа НОМ-35 на 35 000/100 В на стороне НН испытываемого трансформатора. Вольтметр градуировался по шаровому разряднику 0 150 см на линейном конце ВН и 0 100 см на нейтрали Хт. Результаты испытания приведены в табл. 9-12.
Изоляция между вводами Ат—Хт выдержала индуктированное напряжение 580 кВ (58,4X0,35 кВ на НН) при 225 Гц в течение 27 с.
б) Испытание трехфазного трансформатора 220 кВ
На МЭЗ была испытана электрическая прочность изоляции обмоток трехфазного трансформатора типа ТРДН-32000/220 со следующими номинальными данными: мощности обмоток ВН—32 000 кВ-А, ΗΗ1 — 16000 кВ-A, НН2—16000 кВ-A, напряжения обмоток 230± ±(10)Х1,2%/6,3 — 6,3 кВ.
Испытательные напряжения обмоток согласно техническим условиям на трансформатор равны: линейный конец ВН фазы В 368 кВ; то же фаз А и С 400 кВ; нейтраль ВН 85 кВ; обмотки НН1 и НН2 25 кВ,
Перед испытанием изоляции высоким напряжением трансформатор был нагрет постоянным током 300 А в течение 10 ч при напряжении 400 В между нейтралью и параллельно соединенными вводами ЛВС обмотки ВН при замкнутых накоротко вводах обмоток НН1 и НН2. Нагрев производился до температуры масла в верхних слоях 60Х.
Результаты измерения емкости и tg δ обмоток после нагрева, приведенные в табл. 9-13, не показали ненормальностей, препятствующих испытанию высоким напряжением. Дальнейшие испытания проводились в следующей последовательности: 1) испытание обмотки НН приложенным напряжением 25 кВ, 50 Гц (1 мин); 2) то же обмотки НН приложенным напряжением 25 кВ, 50 Гц (1 мин); 3) то же нейтрали ВН приложенным напряжением 85 кВ, 50 Гц (I мин); 4) испытание линейного конца ВН фазы В частично индуктированным напряжением 368 кВ, 225 Гц (27 с); 5) одновременное испытание линейных концов ΒН фаз А и С индуктированным напряжением 400 кВ (27 с).
Испытания приложенным напряжением 50 Гц по пп. 1—3 проводились так же, как это было описано в § 9-6,а.
Испытание линейного конца ВН фазы В по п. 4 проводилось согласно рис. 9-10,а. Фактическая схема обмоток показана на рис. 9-22.
Емкости и tgδ обмоток
Для испытания было использовано следующее оборудование: трехфазный синхронный генератор номинальной мощностью
3500 кВ А при 225 Гц. промежуточный трехфазный трехобмоточный трансформатор типа ТДЦТН-31500/35, соединенный на номинальные напряжения 12,7/6,3/2,19 кВ (табл. 9-8) и вспомогательный трехфазный трехобмоточный трансформатор типа ТДЦТН-15000/150, который служил подпорным источником напряжения на нейтрали ВН испытываемого трансформатора. Схема соединений испытываемого трансформатора с промежуточным и вспомогательным трансформаторами показана на рис. 9-23. Переключатель обмотки ВН испытываемого трансформатора был поставлен в положение 8 «а номинальное напряжение 238,3 кВ.
Определим расчетное значение подпорного напряжения на нейтрали ВН, при котором испытательное напряжение между фазами (АВ и ВС) было бы не более 110% заданного испытательного напряжения, т. е. не более 440 кВ. В этом случае согласно (9-30)
U= 368—440/1,5 = 75 кВ.
Рис. 9-22. Схема расположения обмоток на стержнях трехфазного трансформатора типа ТРД11-32000/220, 230±(10)1,2/6,3—6,3 кВ. 18-313
Рис. 9-23. Схема внешних соединений при испытании изоляции линейного конца ВН фазы В трансформатора типа ТРДН-32000/220.
ИТ — испытываемый трансформатор; ПТ — промежуточный трансформатор типа ТДЦТН-31500/35 с соединением обмоток ВН и СН на номинальное напряжение 12.7/6.3 кВ. ВТ — вспомогательный трансформатор типа ТДЦТН-15000/150 с обмотками ВН и НН соединенными на номинальное напряжение 150—15%/6.3 кВ; ТН1 — трансформатор напряжения класса 0.5 на 15000/100 В; ТН2- то же типа НКФ-220 на 230 000√3/100/, √3 В: Р- разрядник шаровой защитный 0 25 см; r —защитный резистор 2000 Ом.
Для защиты от возможных перенапряжений на стороне НН испытываемого трансформатора был установлен шаровой разрядник с диаметром шаров 12,5 см. Последовательно с ним включен токоограничивающий резистор 2000 Ом. Разрядник был установлен на 120% НН при полном возбуждении, т. е. на 1,2-13,4=16,1 кВ, чему соответствует разрядный промежуток, равный 7 мм. Испытание проводилось без градуировки на шаровом разряднике с измерением амплитуды испытательного напряжения на линейном конце ВН при помощи устройства с емкостным делителем напряжения (§ 9-3,в), имеющим масштабный коэффициент пс=4000. В качестве верхней ступени делителя использовалась емкость инвентарного ввода фазы В, а в качестве нижней ступени—набор измерительных конденсаторов класса 0,1 суммарной емкостью 5 мкФ. Одновременно с измерением амплитуды испытательного напряжения по схеме на рис. 9-5 производилось измерение уровня частичных разрядов (§ 9-8).
Испытательное напряжение на линейном конце ВН фазы В было поднято по амплитудному вольтметру до 92 В, что соответствует испытательному напряжению:
При этом на вводах ab обмотки НН было измерено:
Подпорное напряжение на нейтрали ВН составило:
Таким образом, линейный конец обмотки ВН (разы В выдержал испытательное напряжение 368 кВ при 225 Гц в течение 27 с.
Рис. 9-24. Схема внешних соединений при одновременном испытании линейных концов ВН фаз А и С трансформатора типа ТРДН-32000/220.
ПТ — промежуточный трансформатор типа ТДЦТ11-31500/35 с обмотками. ВН и СН, соединенными на 19,05/6,3 кВ; ТН — трансформатор напряжения класса 0,5 на 20 000/100 В: Р — разрядник шаровой, защитный 25 см; r — резистор 2000 Ом.
Испытание линейных концов ВН фаз А и С индуктированным напряжением 400 кВ проводилось по принципиальной схеме на рис. 9-10,б. Переключающие устройства ВН были установлены в 1 положение, что соответствует номинальному напряжению 257 кВ.
