Подробное описание методов проведения контрольных, типовых и пуско-наладочных испытаний, а также применяемого при этом оборудования дано в [Л. 8, 35]. Поэтому лишь кратко рассмотрим проведение отдельных видов испытаний.
а) Испытание пробы трансформаторного масла или другой изолирующей жидкости
Испытание имеет целью определение электрических характеристик масла или изолирующей жидкости, а также проверку отсутствия вредных примесей в жидкой изоляции трансформатора.
Проба масла подвергается следующим испытаниям: 1) определение пробивного напряжения; 2) измерение tg δ; 3) определение физико-химических свойств.
Пробу масла берут из нижнего спускного крана бака трансформатора в чистую стеклянную банку, желательно с притертой пробкой.
Отбор пробы масла должен производиться весьма тщательно, так как грязь, волокна, пыль и влага, попавшие в масло при отборе пробы, могут привести к искажению результатов измерения и неправильному заключению о состоянии масла в трансформаторе.
Испытание трансформаторного масла производят в соответствии с ГОСТ 982-56 и 6581-66. Определение пробивного напряжения пробы масла или другой изолирующей жидкости производят, как правило, на аппарате типа АМИ-60 со стандартными электродами согласно ГОСТ 6581-66 или на маслопробойном аппарате в стандартных разрядниках.
Рис. 22-1. Принципиальная схема установки для определения электрической прочности пробы масла.
Стандартный разрядник состоит из двух сферических латунных электродов толщиной по сфере 13 мм и диаметром 36 мм с расстоянием между ними 2,5 мм. Электроды монтируются в специальном фарфоровом сосуде.
Принципиальная схема установки для определения электрической пробы масла по ГОСТ 6581-66 представлена на рис. 22-1. Пробивное напряжение пробы определяется по показанию вольтметра на стороне НН, умноженному на коэффициент трансформации трансформатора. Испытание производится плавным подъемом напряжения с нуля до пробоя пробы со скоростью 2—5 кВ/с.
Для одной пробы при плавном подъеме напряжения должно производиться шесть пробоев, причем первый не учитывается. После каждого пробоя из промежутка между электродами посредством стеклянного или металлического стержня должны .быть удалены обуглероженные частицы испытываемой жидкости. После этого жидкость должна отстояться в течение 10 мин. Пробивное напряжение определяется как среднее арифметическое пяти пробоев.
Аппарат типа АМИ-60 Саранского завода приспособлен для испытания жидких и твердых диэлектриков. Аппарат позволяет получать между электродами сосуда, заполненного испытываемой жидкостью, напряжение от 0 до 60 кВ при плавной регулировке напряжения. При пробое испытываемой жидкости аппарат автоматически отключается автоматом максимального тока.
Измерение δ пробы масла производят по ГОСТ 6581-66. Для измерения обычно применяют мост типа МДП или Р-525.
Так как измерение δ изолирующей жидкости согласно стандарту должно производиться при заданной температуре (для трансформаторного масла — при 20 и 70 °С), испытание удобнее производить электродами, помещенными в специально оборудованный термостат.
Определение физико-химических свойств пробы масла согласно стандарту обычно производят в химической лаборатории.
б) Измерение сопротивления изоляции
Измерение сопротивления изоляции обычно производят с помощью специальных приборов— мегомметров с независимым питанием от собственного генератора или от низковольтной сети переменного тока через повышающий трансформатор и выпрямитель, встроенные в прибор. Величина измеряемого сопротивления изоляции зависит от условий измерения, т. е. величины и длительности приложения, схемы измерения и т. п. При контрольных испытаниях масляных трансформаторов обычно применяют мегомметры на 1 000 или 2 500 В, так как при меньших напряжениях скрытый воздушный зазор или тонкая масляная пленка на электродах может значительно исказить результаты измерений.
Установлено, что величина сопротивления изоляции зависит от длительности приложения напряжения. По мере увеличения времени до момента отсчета по мегомметру сопротивление изоляции возрастает. Поэтому отсчет показаний по прибору производят через определенный промежуток времени. При испытании мощных трансформаторов производят два измерения сопротивления изоляции: одно через 15 с, другое через 60 с после приложения напряжения к обмотке. Чем однороднее изоляция, т. е. чем меньше в ней посторонних включений (влаги, загрязнений и т. п.), тем больше разница между начальными и конечными показаниями значений сопротивления изоляции, т. е. тем лучше изоляция.
Ввиду того, что дефекты в изоляции могут привести к ее пробою при высоковольтных испытаниях, испытания масла и проверка сопротивления изоляции производятся до испытания электрической прочности изоляции.
в) Определение коэффициента трансформации
Коэффициентом трансформации (к) называется отношение напряжения обмотки ВН к напряжению обмотки НН при холостом ходе трансформатора.
Определением коэффициента трансформации проверяется правильность чисел витков обмоток трансформатора на всех регулировочных ответвлениях обмоток и на всех фазах.
Для определения коэффициента трансформации ГОСТ 3484-65 рекомендует три метода: 1) метод моста; 2) метод образцового трансформатора; 3) метод двух вольтметров.
Метод двух вольтметров является наиболее распространенным и заключается в измерении напряжений на обмотках ВН и НН трансформатора. Принципиальная схема для определения коэффициента трансформации методом двух вольтметров для однофазных трансформаторов дана на рис. 22-2. Подведя к обмотке НН напряжение, измеряют напряжение обмотки ВН. Коэффициент трансформации получают из соотношения к = Uв/Uн=wв/wн.
Рис. 22-2. Схема определения коэффициента трансформации методом двух вольтметров. а — после I сборки; б — в собранном трансформаторе.
Рис. 22-3. Схема подключения трансформатора к мосту типа WMUT-100.
Если полученное соотношение равно расчетному или разница находится в пределах допуска, то можно сделать вывод, что обмотки трансформатора имеют требуемое число витков.
Питание к трансформатору обычно подводят от отдельного генератора, регулирование напряжения которого выполняют плавным изменением возбуждения. Класс точности измерительной аппаратуры 0,2.
Определение коэффициента трансформации трехфазных трансформаторов можно производить как по линейным, так и по фазным напряжениям.
Определение коэффициента трансформации методом моста является более точным по сравнению с распространенным методом двух вольтметров, более безопасным и не требующим сборки специальных схем. На заводах этот метод внедряется с применением моста WMUТ-110 (рис. 22-3). Мост включается в сеть переменного тока с напряжением 220 В. Величина коэффициента трансформации отсчитывается непосредственно по указателям рукояток управления мостом.
Метод образцового трансформатора основан на сравнении напряжений испытываемого и эталонного трансформаторов и может применяться при серийном изготовлении трансформаторов малой мощности.
г) Проверка группы соединения обмоток
Группа соединения обмоток трансформатора имеет большое значение при включении его на параллельную работу с другими трансформаторами, так как при параллельном включении трансформаторов различных групп появляются уравнительные токи, во много раз превосходящие номинальные. Вследствие этого параллельная работа трансформаторов различных групп соединения обмоток недопустима.
Рис. 22-4. Схема определения группы соединений обмоток трехфазного трансформатора по методу двух вольтметров.
Проверка группы соединения обмоток трансформатора является обязательной и производится для мощных трансформаторов обычно 2 раза — при предварительном и окончательном контрольном испытаниях. Группы трансформатора определяют при одном (обычно номинальном) напряжении обмоток, не переключая число витков.
Группы соединения обмоток трехфазного трансформатора можно определить по показаниям двух вольтметров (ГОСТ 3484-65). При этом соединяют электрически одноименные вводы обмоток ВН и НН (например, А и а) на крышке испытуемого трансформатора. К одной из обмоток (НН или ВН) подводят трехфазное напряжение небольшой величины (100 или 200 В) и точным вольтметром (класса точности не ниже 0,5) измеряют поочередно напряжения между зажимами обмоток б—В, б—С, с—С и с—В (рис. 22-4). Измеренные напряжения сравнивают с расчетными данными; их совпадение означает правильность группы соединения.
В трансформаторах небольшой мощности и невысоких напряжений группа соединений обмоток может быть определена прямым методом (по показанию фазометра). Фазометр представляет собой измерительный прибор, определяющий угол сдвига фаз между током и напряжением (или между токами в двух цепях). Прибор имеет две обмотки, одну из которых включают в сеть обмотки НН, а другую — в сеть обмотки ВН. Обмотки фазометра включают через дополнительные сопротивления большой величины.
д) Испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением
Рис. 22-5. Схема испытания изоляции приложенным напряжением.
При испытании изоляции приложенным напряжением частотой 50 Гц в течение 1 мин проверяется электрическая прочность каждой обмотки (включая отводы и вводы) по отношению к другим обмоткам, а также по отношению к баку, магнитопроводу и другим заземленным частям трансформатора (рис. 22-5).
При нормальных атмосферных условиях (температуре +20 °С, давлении 760 мм рт. ст., влажности 11 г/м3) испытательные напряжения в зависимости от напряжения трансформатора имеют следующие значения:
Класс напряжения, кВ 3 6 10 15 20 35 110 150 220 330 500 750
Испытательное напряжение, кВ 18 25 35 45 55 85 200 275 400 460 680 830
Для сухих трансформаторов до 10 кВ включительно испытательные напряжения берут равными 2/3 вышеуказанных. Изоляцию обмоток масляных и сухих трансформаторов с рабочим напряжением менее 1 кВ проверяют испытательным напряжением (действующим) 5 кВ.
При испытаниях вводы испытываемой обмотки замыкают накоротко и присоединяют к испытательному трансформатору. Вводы другой обмотки также замыкают накоротко и заземляют. Напряжение поднимают плавно и устанавливают его по вольтметру. Трансформатор считается выдержавшим испытание, если в процессе испытания не наблюдалось пробоя или частичных разрядов, определяемых по звуку, выделению газа или дыма или по показаниям приборов.
е) Опыт короткого замыкания
При опыте короткого замыкания (рис. 22-6) измерением потерь в обмотках Рк и напряжения короткого замыкания ик проверяют правильность выполнения обмоток. Данные опыта короткого замыкания могут служить также критерием правильности подсчета добавочных потерь в трансформаторе. При этом испытании одну из обмоток трансформатора замыкают накоротко, а к другой подводят такое напряжение, при котором в обмотках устанавливаются номинальные токи. Обычно замыкают накоротко обмотку НН, а напряжение подводят к обмотке ВН. В этих условиях значения токов и напряжений наиболее удобны для измерений. Потери измеряют с помощью ваттметров.
Рис. 22-6. Схема опыта короткого замыкания.
Так как величина потерь короткого замыкания в основном определяется сопротивлением обмоток постоянному току, замыкать обмотки накоротко следует проводниками минимальной длины и сечением, не меньшим, чем сечение токоведущей части вводов. Все соединения должны быть выполнены очень тщательно, так как плохие контакты могут исказить результаты измерений. По окончании опыта результаты измерений приводят к расчетной температуре 75 °С путем пересчета.
