Eng Ru
Отправить письмо

ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ. Сопротивление постоянному току обмоток трансформатора


Испытание сопротивления обмоток трансформатора постоянному току.

Метод измерения сопротивления изоляции R60 является наиболее простым и доступным; он находит широкое применение для контроля состояния изоляции трансформаторов и применяется: 1) для определения грубых дефектов в трансформаторах перед включением их под напряжение, например местных загрязнений, увлажнений или повреждений; 2) для оценки степени увлажнения изоляции в сочетании с другими показателями с целью определения возможности включения трансформатора в работу без дополнительной сушки. Метод основан на особенностях изменения электрического тока, проходящего через изоляцию, после приложения к ней постоянного напряжения. Изоляция обмоток трансформатора является неоднородным диэлектриком. При приложении постоянного напряжения к выводам схемы протекающий ток будет состоять из арифметической суммы трех составляющих: 1) емкостного тока Iг, обусловленного так называемой геометрической емкостью Сг. Ток Iг практически мгновенно спадает до 0, так как емкость Сг подключена к источнику без сопротивления и не оказывает влияния на результаты измерения R15 и R60; 2) тока абсорбции Iабс, протекающего по ветви Raбс—Сабс. Этот ток отражает процесс заряда слоев диэлектрика через сопротивление предшествующего слоя. С увлажнением изоляции сопротивление Raбс снижается, а емкость Сабс увеличивается, поэтому для более увлажненной изоляции ток Iабс имеет большее значение и быстрее спадает до 0. У сухой изоляции сопротивление Raбс велико, заряд конденсатора Сабс протекает медленно, поэтому начальное значение тока Iабс мало, а ток спадает длительное время; 3) тока сквозной проводимости Iскв, протекающего через сопротивление Rскв, обусловленное как наружным загрязнением изоляции, так и наличием в ней путей сквозной утечки. Этот ток устанавливается практически мгновенно и во времени не изменяется. Сопротивление изоляции обратно пропорционально сумме указанных составляющих тока, в начале измерения имеет наименьшее значение, а затем по мере спадания тока Iабс возрастает, достигая установившегося значения, определяемого током Iскв. Для того чтобы иметь сопоставляемые результаты, сопротивление изоляции измеряют через 60 с после приложения напряжения, хотя в ряде случаев ток Iабс к этому времени еще неполностью спадает. Значение сопротивления изоляции дает представление о среднем состоянии изоляции и уменьшается при ухудшении этого состояния главным образом из-за увлажнения и загрязнения.   9. Испытания трансформаторов - Эксплуатация силовых трансформаторов. Испытания трансформаторов после капитального ремонта При эксплуатации наиболее полные измерения и испытания трансформатора проводятся после выполнения его капитального ремонта с целью проверки качества ремонта, а также с целью проверки характеристик трансформатора на соответствие требованиям нормативных документов. Программа испытаний трансформаторов имеет следующее содержание: 1. Определение характеристик изоляции обмоток. 2. Испытания изоляции обмоток повышенным напряжением. Пп. 1 и 2 подробнее рассмотрены ниже. 3. Испытания повышенным напряжением изоляции элементов магнитопровода и вторичных цепей защитной и измерительной аппаратуры. Эта изоляция испытывается относительно заземленных частей трансформатора напряжением 1 кВ в течение 1 мин. 4. Измерения сопротивлений обмоток постоянному току. Эти измерения проводятся для выявления дефектов в паяных соединениях обмоток и контактах переключающих устройств. Измерения производятся на всех ответвлениях РПН. Сопротивления разных фаз на соответствующих ответвлениях должны отличаться между собой не более чем на 2%. 5. После ремонта, связанного с частичной или полной заменой обмоток выполняется проверка коэффициентов трансформации. Коэффициенты трансформации разных фаз на соответствующих ответвлениях должны отличаться между собой или от данных завода-изготовителя не более чем на 2%. Для трансформаторов с РПН это отличие не должно превышать значения ступени регулирования. Измерения проводятся методом двух вольтметров класса точности не ниже 0,5 при подаче напряжения 380/220 В на обмотку более высокого напряжения и разомкнутой обмотке низкого напряжения. 6. После ремонта, связанного с частичной или полной заменой обмоток проверяется группа соединений обмоток. Измерения проводят с помощью источника постоянного тока (аккумулятора), подключаемого поочередно к выводам А-В, В-С и С-А первичной обмотки. Плюс источника подают на вывод, обозначенный первым. В каждом случае на выводах а-Ь, b-с и с-а вторичной обмотки контролируется показание магнитоэлектрического вольтметра (вольтметр с нулем посередине шкалы). Плюс вольтметра подключают на вывод, обозначенный первым. По совокупности показаний вольтметра судят о группе обмоток. В табл. 5 приведены знаки отклонения стрелки вольтметра для различных групп обмоток трансформатора. Знак 0 соответствует отсутствию отклонения стрелки. Таблица 5
Питание подано к выводам Отклонение стрелки вольтметра, подключенного к выводам
а-b b-с с-а а-b b-с с-а
Группа обмоток 12 (0) Группа обмоток L1
А-В + - - + -
В-С - + - - +
С-А - - + - +

7. Измерение тока и потерь холостого хода проводятся у трансформаторов мощностью более 1000 кВ*А (опыт холостого хода). Эти измерения проводятся с целью выявления витковых замыканий в обмотках, замыканий в элементах магнитопровода и замыканий магнитопровода на бак трансформатора.Опыт холостого хода проводится, как правило, при напряжении 380/220 В, подаваемом на обмотку низшего напряжения. Остальные обмотки трансформатора разомкнуты. В опыте используются три прибора: вольтметр - для измерения напряжения, амперметр - для измерения тока холостого хода, ваттметр - для измерения потерь активной мощности. Полученные значения тока и потерь холостого хода нет необходимости приводить к номинальному напряжению. Эти параметры сопоставляются с данными завода-изготовителя или приемо-сдаточных испытаний, проведенных на таком же напряжении.

8. Испытание бака трансформатора на герметичность проводится гидравлическим давлением столба масла высотой h= 0,6 м над уровнем заполненного расширителя или созданием избыточного давления 10 кПа в надмасляном пространстве расширителя. Продолжительность испытаний не менее 3 ч. Температура масла должна быть не ниже +10°С. При испытаниях не должно быть течи масла.

9. Испытания трансформаторного масла.

10. Испытание трансформатора включением толчком на номинальное напряжение. В процессе 3...5 - кратного включения не должны иметь место явления, указывающие на неудовлетворительное состояние трансформатора. Одним из показателей состояния трансформатора служит характер издаваемого им шума. Не должно быть потрескиваний внутри бака; гудение должно быть равномерным без периодических изменений уровня или тона.

11. Испытания трансформатора под нагрузкой в течение 24 ч.

При приложении к изоляции напряжения в ней происходят процессы поляризации и проводимости, имеют место диэлектрические потери. Эти процессы определяют характеристики изоляции, ее состояние. Для достоверной оценки состояния изоляции (увлажнения, загрязнения, старения) измеряется совокупность ее характеристик, поскольку недостатки одних измерений компенсируются преимуществами других.

Поляризация - это ограниченное смещение находящихся в изоляции связанных противоположных зарядов, происходящее под действием электрического поля. Реальные изоляционные материалы обладают несколькими видами поляризации, но преобладающим является какой-то один ее вид. У полярных диэлектриков, к которым относится изоляция обмоток трансформаторов, преобладает дипольно-релаксационный вид поляризации. Этот замедленный (инерционный) вид поляризации, продолжающийся десятки секунд, называется абсорбцией, а сопровождающий это явление ток - током абсорбции. Изменение тока абсорбции во времени при приложении к изоляции постоянного напряжения показано на рис. 7,а кривой 1. По мере завершения смещения связанных противоположных зарядов происходит спад этого тока. Установившееся значение тока утечки Iут через изоляцию определяется ее объемной и поверхностной проводимостью (сопротивлением).

Испытание сопротивления обмоток трансформатора постоянному току. - Инвестирование - 5

Рис. 7. Изменение тока абсорбции (а) и сопротивления изоляции (б) при приложении к ней постоянного напряжения

Переходный процесс спада тока абсорбции можно представить увеличением сопротивления изоляции R во времени (кривая 1 рис. 7,б). Сопротивление изоляции измеряется мегаомметром, отсчет сопротивления производится приблизительно через 60 секунд. Этого времени, как правило, достаточно для завершения процесса абсорбции. Итак, одной из характеристик изоляции является установившееся значение ее сопротивления, обозначаемое R60.

Очевидно, чем больше сопротивление R60, тем выше качество изоляции. Наименьшие допустимые сопротивления изоляции обмоток масляных трансформаторов при температуре 10... 30°С составляют: R60 =300 МОм - для трансформаторов напряжением до 35 кВ ; R60 =600 МОм - для трансформаторов напряжением 110 кВ; R60 - не нормируется для трансформаторов напряжением 220 кВ.

Допустим, что кривые 1 рис. 7,а и б соответствуют нормальной сухой изоляции. При увлажнении (загрязнении, старении) изоляции ее характеристики ухудшаются: ток утечки возрастает, сопротивление изоляции R60 уменьшается (кривые 2 рис. 7, а и б).

Выполняя отсчет сопротивления изоляции по мегаомметру для двух моментов времени t и ti и сопоставляя между собой сопротивления Rt1 и Rt2, можно судить, в частности, об увлажнении изоляции. Обычно принимается t1=15 с, a t2=60 с, а отношение R6o/R15 называется коэффициентом абсорбции. Из кривых 1 и 2 рис. 9.7,6 видно, что для влажной изоляции коэффициент абсорбции будет меньше, чем для сухой.

Для нормальной изоляции коэффициент абсорбции, измеренный при температуре 10...30°С, должен быть не менее 1,3.

В соответствии с характером зависимостей, приведенных на рис. 7,6, реальную изоляцию можно представить схемой замещения, показанной на рис. 8,а.

Испытание сопротивления обмоток трансформатора постоянному току. - Инвестирование - 6а) б)

Рис. 8. Схема замещения изоляции (а) и векторная диаграмма напряжения и токов (6)

Ветвь RaCa характеризует инерционность явления абсорбции, ветвь R60 - сопротивление изоляции после завершения смещения всех связанных противоположных зарядов.

При приложении к изоляции переменного напряжения U по ней протекает полный ток I, состоящий из тока абсорбции Iа и тока утечки Iут. Этот полный ток в соответствии с векторной диаграммой рис. 9.8,6 можно разложить на активную Ir и емкостную Iс составляющие. Произведение UIr определяет потери активной мощности в изоляции. Эти потери, идущие на нагревание изоляции, называются диэлектрическими потерями.

Отношение Ir/ Ic = tgS называется тангенсом угла диэлектрических потерь и характеризует стойкость изоляции по отношению к тепловому пробою, а также увлажнение изоляции и общее ее старение. Чем меньше tgS, тем выше качество изоляции.

Наибольшие допустимые значения tgS, %, при температуре обмоток 10... 30°С для масляных трансформаторов составляют: tgS =2,5% - для трансформаторов напряжением 35 кВ, мощностью более 10000 кВА; tgS =2,5% - для трансформаторов напряжением 110 кВ; tgS =1,3% - для трансформаторов напряжением 220 кВ. Потери активной мощности в изоляции в соответствии с обозначениями векторной диаграммы (рис. 9.8,6) определяются как AP = UIR=UIcoscp= Ulctgb. (9.24) Поскольку реальные значения tgS относительно малы, можно полагать, что /с = I- Тогда выражение (5.24) можно записать в виде AP = UItg8. (9.25) Из последнего выражения следует, что tgS = |f. (9.26)

Таким образом, tgS можно измерить по схеме с тремя измерительными приборами: ваттметром для измерения потерь активной мощности АР, вольтметром для измерения приложенного к изоляции напряжения U и амперметром для измерения протекающего через изоляцию тока /. Этот метод измерения достаточно прост, но точность измерений невелика. Более точное измерение tgS выполняют с помощью специальных высоковольтных мостов.

Измерение характеристик изоляции ( R6o, R6o/R5, tgS) проводят для всех обмоток трансформатора. В частности, для двухобмоточного трансформатора измерения характеристик изоляции проводят по схеме: измерения на обмотке НН - заземлены обмотка ВН и бак; измерения на обмотке ВН - заземлены обмотка НН и бак; измерения на обмотках НН+ВН - заземлен бак.

studlib.info

Тр - испытательный трансформатор; - стр.5

Рис. 2.1. Перевернутая (обратная) схема включения моста переменного тока.

Тр - испытательный трансформатор; СN - образцовый конденсатор; Сх - испытываемый объект; G - гальванометр; R3- переменный резистор; R4 - постоянный резистор; С4 - магазин емкостей.

Значения tgδ, приведенные к заводской температуре, не превышающие 1%, сле-дует считать удовлетворительными без сравнения с паспортными значениями. Значения tgδ1, измеренного при температуре t, на монтаже, приводят к температуре измерения tz на заводе с помощью коэффициента К1, значения которого приведены в табл. 2.3

где tgδ - измеренное значение tgδ1, приведенное к температуре заводских измерений.

Данные измерений tgδ допускается пересчитывать по температуре для трансфор-маторов мощностью до 80 МВ·А и на напряжение до 150 кВ при разности температур не более +100С, а для трансформаторов большей мощности и на напряжение выше 150 кВ - при разности температур не более ±50С.

При измерении характеристик изоляции необходимо учитывать влияние tgδ мас-ла, заливаемого в трансформатор. Если tg5 масла, залитого при монтаже в трансформа-тор (tgδм2) находится в допустимых ГОСТом пределах, но отличается от заводского зна-чения, фактические значения tgδф и R60 изоляции с учетом влияния tgδ масла опреде-ляются по формулам

где tgδиз и R60из - измеренные значения tgδ и R60 изоляции;

К - коэффициент приведения, имеющий приближенное значение 0,45;

tgδм2 - значение tgδ масла, залитого при монтаже, приведенное к температу-ре измерения характеристик изоляции на монтаже с помощью коэффициента Кз;

tgδм1- значение tgδ масла, залитого на заводе, приведенное к темпера-туре измерения характеристик изоляции на заводе о помощью коэффициента Кз (табл. 2.3)

если температура при измерении tgδмасла ниже температуры при измерении характеристик изоляции;

tgδм1’и tgδм2’ – измеренные значения tgδ масла, залитого соответственно на заводе и при монтаже.

Измерение емкости. Значения С2/С50, измеренные на монтаже для трансфор-маторов на напряжение до 35 кВ включительно, залитых маслом, не должны превышать значений, указанных в табл. 2.1. Для трансформаторов на напряжение 110 кВ и выше, транспортируемых без масла, значения ΔС/С, измеренные по прибытии трансформаторов на место монтажа, не нормируются, но должны использоваться в качестве исходных данных в эксплуатации.

При измерении ΔС и С изоляции трансформаторов на напряжение 110 кВ и вы-ше в конце монтажа до заливки маслом необходимо учитывать ЬС и С маслонаполнен-ных вводов трансформаторов введением поправок (вычитанием значения, измеренного на не установленном вводе, из значения измеренного на трансформаторе с установлен-ными вводами).

Отношение С2/С50 и ΔС/С измеряются приборами ЕВ-3 или ПКВ-8 по схемам табл. 2.2. Перед измерением все обмотки должны быть заземлены не менее чем на 5 мин.

Измерение емкости трансформаторов производится главным образом для опреде-ления влажности обмоток. Оно основано на том, что емкость неувлажненной изоляции при изменении частоты изменяется меньше (или совсем не изменяется), чем емкость ув-лажненной изоляции.

Емкость изоляции принято измерять при двух частотах: 2 и 50 Гц (ΔС и С).

При измерении емкости изоляции на частоте 50 Гц успевает проявиться только геомет-рическая емкость, одинаковая у сухой и у влажной изоляции. При измерении емкости изоляции на частоте 2 Гц успевает проявиться абсорбционная емкость влажной изоля-ции, в то время как у сухой изоляции она меньше и заряжается медленно. Температура при измерениях должна быть не ниже +100С. Отношение С2/С50 для увлажненной изоляции составляет около 2, а для неувлажненной - около 1.

Определение влажности изоляции силовых трансформаторов осуществляется также по приросту емкости за 1 с. При этом методе производится заряд емкости изоля-ции, а затем разряды: быстрый (закорачиванием сразу после окончания заряда) и мед-ленный (закорачиванием через 1 с после окончания заряда). В первом случае определя-ется емкость С, во втором случае - прирост емкости за счет абсорбционной емкости, ко-торая успевает проявиться за 1 с у влажного трансформатора, но не успевает проявиться у сухого. У сухого трансформатора ΔС незначительна: и составляет (0,02-:0,08)·С при температуре +100С, у влажного ΔС>>0,10С.

Обычно эти измерения производят в начале ревизии трансформатора, после подъ-ема выемкой части и в конце ревизии, до погружения керна трансформатора в масло, а также в процессе сушки.

Отношение ΔС/С измеряют для каждой обмотки при соединении с заземленным корпусом свободных обмоток. Перед измерением испытуемую обмотку заземляют на 2-3 мин. Провода, соединяющие прибор с испытуемой обмоткой, должны быть возможно короче. Если значения ΔС и С проводов можно измерить по прибору, вносится поправ-ка вычитанием ΔС и С проводов из результатов измерения полностью собранной схе-мы с испытываемым трансформатором. Величина отношения ΔС/С, измеренная в кон-це ревизии, и разность в % между величиной ΔС/С в конце и начале ревизии должны быть в пределах величины приведенных в табл. 2.4.

Таблица 2.4. Значения ΔС / С, % при различных температурах

Мощность и напряжение обмотки ВН

Измерения

Температура, 0С

10

20

30

40

50

До 35 кВ включительно

В конце ревизии

13

20

30

45

75

Мощностью менее 10 МВ·А

В конце и начале ревизии

4

6

9

13,5

22

Величина ΔС/С увеличивается с повышением температуры. Поэтому, если за время ревизии трансформатора изменилась температура выемкой части и измерение ΔС/С в конце и начале ревизии производились при различных температурах, их необ-ходимо перед сопоставлением привести к одной температуре путем умножения на ко-эффициент температурного пересчета К, значения которого представлены в табл. 2.5.

Таблица 2.5. Значения коэффициента температурного пересчета К

Разность температур, 12 - 11, 0С

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

К

1,25

1,55

1,95

2,4

3

3,7

4,6

5,7

7

8,8

Определение влажности по коэффициенту абсорбции. Коэффициент абсорбции (R60 /R15) для неувлажненной обмотки при температуре 10 - 30 0С лежит в пределах 1,3 - 2,0; для увлажненной - близок к единице. Это различие объясняется разной дли-тельностью заряда абсорбционной емкости у сухой и влажной изоляции.

2.2.4. Испытание повышенным напряжением промышленной частоты.

Испытание внутренней изоляции трансформатора должно производиться, как правило, на собранных трансформаторах (установлены постоянные вводы, залито мас-ло, крышки трансформатора закрыты на болты).

Перед испытанием производится проверка сопротивления изоляции мегаоммет-ром. Трансформаторное масло для вновь вводимых трансформаторов должно соот-ветствовать нормам (см. табл. 2.14).

Испытанию повышенным напряжением промышленной частоты подвергается изоляция обмоток трансформатора вместе с вводами. Испытательные напряжения при-ведены в табл. 2.6. Продолжительность приложения нормативного испытательного на-пряжения 1 мин.

Испытание повышенным напряжением изоляции обмоток маслонаполненных трансформаторов не обязательно.

Испытание сухих трансформаторов обязательно и производится по нормам табл. 2.6 для аппаратов с облегченной изоляцией.

Импортные трансформаторы разрешается испытывать напряжением, указанным в табл. 2.6 лишь в тех случаях, если они не превышают напряжения, которым данный трансформатор был испытан на заводе.

Изоляция импортных трансформаторов, которую поставщик испытал напряжени-ем ниже указанного в ГОСТ-18472-82, испытывается напряжением, значение которого устанавливается в каждом случае особо.

Испытательное напряжение заземляющих реакторов на напряжение 35 кВ анало-гичны трансформаторам соответствующего класса.

Изоляция линейного вывода обмоток трансформаторов напряжением 110 кВ и выше, имеющих неполную изоляцию нейтрали (испытательное напряжение 85 и 100 кВ) испытывается только индуктированием, а изоляция нейтрали - приложенным напряже-нием;

Испытанию повышенным напряжением промышленной частоты подвергается также изоляция доступных стяжных шпилек, прессующих колец и ярмовых балок. Испытания следует производить в случае осмотра активной части. Испытательное напря-жение 1 - 2 кВ. Продолжительность испытания 1 мин.

Испытанию подвергается изоляция каждой из обмоток. Все остальные выводы других обмоток, включая выводы расщепленных ветвей обмоток, заземляют вместе с баком трансформатора. Подлежат заземлению и зажимы измерительных обмоток встро-енных трансформаторов тока, выводы измерительных обкладок вводов (при наличии их на силовом трансформаторе). Схема испытания представлена на рис. 2.2. Для защиты испытываемой обмотки от случайного чрезмерного повышения напряжения параллель-но к ней присоединяется шаровой разрядник с пробивным напряжением, равным 115-120% требуемого испытательного напряжения. Последовательно с разрядником включается токоограничивающее сопротивление, служащее для защиты шаров от оплавления при пробое воздушного промежутка между ними. При производстве испытаний трансформаторов температура изоляции обмоток не должна быть выше 40 С. Контроль величины испытательного напряжения должен производиться на стороне высшего напряжения испытательного трансформатора с помощью электростатического киловольтметра, например типа С-96, С-196. Исключение могут составлять силовые трансформаторы небольшой мощности с номинальным напряжением до 10 кВ включи-тельно. Для них допускается испытательное напряжение измерять вольтметром, вклю-чая его на стороне НН испытательного трансформатора. Класс точности низковольтного вольтметра должен быть 0,5. Подъем напряжения при производстве испытаний допус-кается производить сразу до 50% испытательного, а затем плавно до полного значения со скоростью порядка 1 – 1,5% испытательного напряжения в 1 с. После выдержки в те-чение требуемого времени (1 мин.) напряжение плавно снижается в течение времени порядка 5 с до значения 25% или менее испытательного, после чего цепь размыкается. Внутренняя изоляция масляного трансформатора считается выдержавшей испытание на электрическую прочность, если при испытании не наблюдалось пробоя или частичных нарушений изоляции, которые определяются по звуку разрядов в баке, выделению газа и дыма и по показаниям приборов (амперметра, вольтметра).

Рис. 2.2. Схема испытания главной изоляции повышенным напряжением

Значения испытательных напряжений приведены в табл. 2.6, 2.7.

Таблица 2.6. Испытательное напряжение промышленной частоты внутренней

изоляции силовых трансформаторов и реакторов с нормальной изоляцией и трансформаторов с облегченной изоляцией (сухих и маслонаполненных)

Класс напряжения обмотки, кВ

Испытательное напряжение по отношению к корпусу и другим обмоткам, кВ, для изоляции

нормальной

облегченной

до 0,69

3

6

10

15

20

35

110

150

220

330

500

4,5

16,2

22,5

31,5

40,5

49,5

76,5

180

207

292,5

414

612

2,7

9

14,4

21,6

33,3

45

-

-

-

-

-

-

Примечание: данные табл. 1.8.11 ПУЭ. Продолжительность испытания 1 мин.

Таблица 2.7. Заводское испытательное напряжение промышленной частоты длн обмоток трансформатора

Объект испытания

Испытательное напряжение, кВ, при номинальном напряжении испытываемой обмотки, кВ

до 0,69

3

6

10

15

20

35

Трансформаторы с нормальной изоляцией и вводами на номинальное напряжение

5

18

25

35

45

55

85

Трансформаторы с облегченной изоляцией, в том числе сухие

3

10

16

24

37

-

-

2.2.5. Измерение сопротивления обмоток постоянному току.

Измеряются междуфазные сопротивления на всех ответвлениях обмоток всех фаз, если для этого не потребуется выемки сердечника. При наличии нулевого провода до-полнительно измеряется одно из фазных сопротивлений. Сопротивление должно отли-чаться не более чем на 2% от сопротивления, полученного на таком же ответвлении дру-гих фаз, или от данных завода-изготовителя.

Измерением сопротивления постоянному току обмоток силовых трансформаторов выявляются дефекты:

в местах соединений ответвлений к обмотке; в местах соединений выводов обмоток к выводам трансформатора; в местах соединения отпаек к переключателю; в переключателе - в контактах переключателя и его сочленениях;

обрывы в обмотках (например, в проводах параллельных ветвей).

Измерения сопротивления постоянному току производятся мостовым методом или методом амперметра-вольтметра (см. рис. 2.3).

Метод амперметра-вольтметра. Измерения производятся приборами с классом точности 0,5. Пределы измерений приборов должны быть выбраны такими, чтобы от-счеты проводились во второй половине шкалы. Величина тока не должна превышать 20% номинального тока объекта измерения во избежание искажения результатов изме-рения из-за нагрева. Для исключения ошибок, обусловленных индуктивностью обмо-ток, сопротивление нужно измерять при полностью установившемся токе.

Рис. 2.3. Схема измерения сопротивления постоянному току обмоток трансформатора методом амперметра-вольтметра.

а - для малых сопротивлений; б - для больших сопротивлений.

При измерениях сопротивления обмотки, обладающей большой индуктивностью, методом амперметра-вольтметра рекомендуется применять схему измерения, позво-ляющую снизить время установления тока в измерительной цепи временной формиров-кой тока. Это достигается шунтированием реостата (или части его) в течение несколь-ких секунд. Сопротивление реостата берут не менее чем в 8 - 10 раз большее, чем сопро-тивление обмотки.

Мостовой метод. Измерения производятся мостами типа Р333, Р369, MО-70, P329. При измерении сопротивления мостами в цепь питания рекомендуется включать дополнительное сопротивление снижая тем самым постоянную времени цепи, что ведет к уменьшению времени установления тока. В этих случаях для получения необходимо-го тока должна быть применена аккумуляторная батарея более высокого напряжения. Во избежание повреждения моста, гальванометр включают при установившемся значении тока, а отключают до отключения тока.

Сопротивление постоянному току измеряется для всех ответвлений обмоток всех фаз. При наличии выведенной нейтрали измерение производится между фазовым выводом и нулевым. Измеренное линейное значение сопротивления между линейными выводами пересчитывается на фазное по формулам при соединении обмоток трансформатора в звезду

при соединении обмоток трансформатора в треугольник

где Rф, - приведенное фазовое сопротивление;

Rизм - измеренное сопротивление между линейными выводами.

Сопротивления обмоток постоянному току различных фаз на одноименных от-ветвлениях не должны отличаться друг от друга или от предыдущих (заводских) резуль-татов измерений более, чем ±2%. Кроме того, должна соблюдаться одинаковая по фазам закономерность изменения сопротивления постоянному току по ответвлениям в различ-ных положениях переключателя. Этим проверяется правильность подсоединения от-ветвлений к переключателю и его работы.

Особое внимание необходимо обращать на закономерность изменения сопротив-ления постоянному току по отпайкам в трансформаторах с переключателями под на-грузкой. Нарушения закономерности по фазам и между фазами у трансформаторов с РПН могут иметь место из-за неправильного сочленения валов переключателя и работы его привода, а также из-за неправильного подсоединения отпаек обмоток к переклю-чающему устройству.

Результаты измерений сопротивления постоянному току должны сравниваться только при одной и той же температуре.

Пересчет сопротивления на другую температуру производят по формуле

где R1 - сопротивление, измеренное при температуре t1, R2- сопротивление, приводимое к температуре t2;

К - коэффициент равный 245 для обмоток из алюминия, и 235 - из меди.

За температуру обмотки масляных трансформаторов полностью собранных и залитых маслом принимается установившаяся температура верхних слоев масла.

Для сухих трансформаторов и сердечников масляных трансформаторов, вынутых из масла, за температуру обмотки может быть принята температура окружающего воз-духа, если трансформатор находился в данных условиях не менее 12 час.

Таблица 2.8. Средние значения фазных сопротивлений обмоток трансформатора постоянному току при t=200С

Мощность,

кВ·А

Тип

Напряжение, кВ

0,4

3

6

10

35

110

220

10

ТМ

0,18

15,0

60,0

100,0

-

-

-

20

ТМ

0,08

6,0

25,0

67,0

-

-

-

25

ТСМ

-

-

33,0

-

-

-

-

30

ТМ

0,25

-

-

40,0

-

-

-

50

ТМ

0,03

2,0

10,0

26,0

-

-

-

50

ТЬМА

0,025

-

8,75

-

-

-

-

100

ТМ

0,45

0,9

3,6

10,0

-

-

-

180

ТМ

0,008

0,54

1,5

5,1

-

-

-

180

ТЬМА

0,01

-

1,27

3,6

-

-

-

250

ТМ

-

-

1,54

-

-

-

-

250

ТЬМА

0,003

-

0,9

4,4

-

-

-

320

ТМ

0,004

0,23

0,8

2,5

-

-

-

320

ТЬМА

0,003

-

0,6

1,5

-

-

-

400

ТМ

0,02

0,1

-

-

-

-

-

560

ТМ

0,002

-

0,3

0,8

-

-

-

560

ТЬМА

0,001

-

-

0,8

-

-

-

630

ТМ

-

-

0,7

-

-

-

-

1000

ТМ

0,0008

-

0,17

0,7

-

-

-

1000

TCЗC

0,0006

-

-

0,26

-

-

-

1800

ТМ

0,004

-

-

0,3

-

-

-

3200

ТМ

-

-

0,25

0,16

-

-

-

4000

ТМ

-

-

0,08

0,09

-

-

-

5600

ТМ

-

-

0,03

0,07

-

-

-

10000

ТДМ

-

-

0,017

0,007

-

4,15

-

10000

ТДТ

-

-

-

0,57

0,424

4,40

-

15000

ТДГ

-

0,005

-

-

-

2,9

-

15000

ТДНГ

-

0,004

-

-

-

3,0

-

16000

ТДНГ

-

-

0,015

-

2,1

-

-

31500

ТДНГ

-

-

0,012

-

1.1

-

-

40000

ТРДЦ

-

-

-

-

-

-

-

40500

ТДГ

-

-

-

-

-

-

-

60000

ТДГ

-

-

-

-

-

-

-

90000

ТДГН

-

-

0,003

-

-

-

0,75

240000

АТЦТГ

-

-

-

0,0048

-

0,145

0,299

Примечание: Представлены данные, имеющиеся в распоряжении разработчика и предназначены для ориентировки обслуживающего персонала.

2.2.6. Проверка коэффициента трансформации.

Коэффициент трансформации силовых трансформаторов определяют для провер-ки соответствия паспортным данным и правильности подсоединения ответвлений обмо-ток к переключателю. Проверка производится на всех ступенях переключения. Коэффи-циент трансформации должен отличаться не более, чем на 2% от значений, полученных на том же ответвлении на других фазах, или от данных завода-изготовителя. Для транс-форматоров с РПН разница между коэффициентом трансформации не должна превы-шать значения ступени регулирования.

Из предусмотренных ГОСТ-3484-77 методов определения коэффициента транс-формации в практике наладочных работ используется метод двух вольтметров. По это-му методу к одной из обмоток трансформатора подводится напряжение и двумя вольт-метрами одновременно измеряется подводимое напряжение и напряжение на другой обмотке трансформатора. Подводимое напряжение не должно превышать номинальное и в то же время должно составлять не менее 1% номинального напряжения. Для трехфазных трансформаторов измерения можно проводить при трехфазном и однофаз-ном возбуждении.

При испытаниях трехфазных трансформаторов измеряют линейные напряжения на одноименных зажимах обоих обмоток. Если возможно измерить фазные напряжения, то коэффициент трансформации можно определить по фазным напряжениям одноимен-ных фаз. При однофазном возбуждении трансформатора с соединением обмоток звезда-треугольник коэффициент трансформации измеряют с поочередным закорачиванием одной из фаз, соединенных в треугольник. Измерения проводятся на свободной паре фаз. Коэффициент трансформации определяется по формулам

где k1ф, k2ф,kЗф фазные коэффициенты трансформации;

UАВ, UВС, UАС, Uab, Ubc, Uac - измеренные напряжения на обеих обмотках трансформа-тора.

refdb.ru

ОПТИМИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

ОПТИМИЗАЦИЯ  ИЗМЕРЕНИЙСОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

www.energoskan.ru

 Аннотация: Тема этой статьи – анализ основных положений измерения сопротивления обмоток и их применение для создания оптимизированного инструментального средства. Конечная цель – создние портативного устройства, которое измеряет сопротивление обмоток всего трансформатора максмально быстрым и простейшим способом. В работе анализируется влияние зарядного напряжения и измерительного тока на время измерения. Другая важная проблема – это время стабилизации при измерениях на низкоомных обмотках с соединением треугольником. Далее, время тестирования может быть снижено путем введения функции размагничивания, которая исключает необходимость подачи высокого напряжения переменного тока после измерения электрического сопротивления на постоянном токе. И наконец, в работе представлена реализация оптимизированного инструментального средства с соответствующей схемой соединений и многоканальной структурой.

 1.     ВВЕДЕНИЕ

Быстрое, эффективное и точное измерение сопротивления обмоток больших силовых трансформаторов связано с рядом трудностей. Большое время заряда и разряда, нестабильные значения в системах обмоток с замкнутым треугольником из-за значительного времени стабилизации, неточных измерений температуры для коррекции сопротивления, остаточная намагниченность и ее нежелательные эффекты, неэффективное подключение и отключение измерительного оборудования – это только часть проблем, с которыми приходится сталкиваться.В статье приведено описание интегрированного, мобильного инструмента (прибора), разработанного для ускорения стабилизации при подаче постоянного тока к обмотке трансформатора, за счет интеллектуальной зарядки оптимизированным магнитным потоком. Показаны эффекты зарядки и стабилизации на примере схем различных трансформаторов.После подачи постоянного тока в трансформатор, магнитопровод остается намагниченным. Это может вызвать проблемы в дальнейших измерениях или восстановления соединения трансформатора с сетью. Поэтому в работе представлена встроенная функция низковольтного размагничивания, которая приводит силовой трансформатор в заданное размагниченное состояние. При этом решены типичные проблемы, имеющие место при подключении измерительной системы к силовому трансформатору. В особенности, это касается затрат времени и неисправности соединений. Последняя проблема решена за счет использования полностью интегрированного блока соединений и схемы мультиплексирования. При этом могут быть выявлены и устранены возможные ошибки в установке измерительного оборудования за счет предоставления самых современных, графических, не требующих объяснений интерфейсов пользователя с онлайн информацией обо всех связанных параметрах и условиях простым и доступным способом.

 

2. ПОДАЧА НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

2.1 Общий принцип измерения

На рис. 1 показана схема широко используемого метода измерения сопротивления обмоток.

Рисунок 1: Принцип измерения сопротивления обмоток, используя источник постоянного тока

Прибор состоит из программируемого источника питания, который обычно работает в режим постоянного тока. Он используется для подачи тока, заданного пользователем, в тестируемый объект (трансформатор). Кроме того, здесь имеется устройство измерения напряжения и тока. При этом величина сопротивления рассчитывается в соответствии с уравнением (1):

 

2.2     Индуктивность намагничивания LM

Уравнение 1 также показывает основное различие между обычным измерением сопротивления и измерением сопротивления обмотки. Здесь последовательно с активным сопротивлением имеется большая индуктивность LM. Эта индуктивность L0 обычно лежит в диапазоне от 0.1 Гн до 5000 Гн.

На рис. 2 представлена зависимость тока от индуктивности намагничивания.

Рисунок 2: Индуктивность магнитопровода трансформатора 

Эмпирически ток насыщения ISat может быть выражен на основе тока холостого хода I0:

где: RMS – среднеквадратическое значение.

Из-за большой индуктивности намагничивания трансформатора ток измерения не может быть приложен мгновенно. Ток может только изменяться в соответствии с уравнением (3):

Для данного трансформатора скорость изменения тока в цепи измерения зависит только от величины напряжения, приложенного к индуктивности намагничивания LM. Текущее время заряда и разряда зависит в основном от максимально допустимого приложенного напряжения. На рис. 3 для сравнения показаны два процесса зарядки при использовании напряжений 50 и 100 В.

Рисунок 3: Заряд и разряд трансформатора, используя постоянное напряжение (s – секунды)

Рисунок 3 также иллюстрирует тот факт, что достижение более высокого тока требует большего времени, что, в общем-то, очевидно. Однако если ток выше, чем ток насыщения индуктивности, то существенного различия уже нет.

В основном мы можем установить следующее:

  • Более высокое подаваемое напряжение – быстрее может установиться или разгрузиться ток.
  • Более высокий выбранный ток – больше времени потребуется для установки или снятия тока.

2.3     Стабильность источника питания

Установившая практика – это использование стандартных источников питания для подачи измерительного тока в трансформатор. Ток обратной связи контура управления таких устройств не предназначен для работы с высокоиндуктивными нагрузками. Поэтому выходное напряжение этих устройств колеблется в зависимости от нагрузки. На рис. 4 показан случай с затухающими колебаниями, где подача напряжения осуществляется длительное время для обеспечения стабилизации. Также вполне возможно, что эти колебания не демпфируются, и результат измерений будет нестабилен. 

 

Рисунок 4: Неустановившиеся колебаниянапряжения источника питания в режимепостоянного тока с высокой индуктивной нагрузкой

Увеличение измерительного тока выше уровня насыщения приводит к существенно более низкой индуктивности намагничивания. Эта более низкая индуктивность помогает стандартному источнику питания быстрее стабилизироваться. Эта единственная причина того, почему персонал часто верит в то, что для быстрой стабилизации необходим высокий измерительный ток.

 

2.4     Рассмотрение обмоток, соединенныхтреугольником 

На рис. 5 показана обычная конфигурация трансформатора с обмотками, соединенными треугольником на стороне низкого напряжения.

 

Рисунок 5: Пример трансформатора YNd11

Широко используемый метод измерения сопротивления обмоток, соединенных треугольником проиллюстрирован на рис. 6. Этот пример показывает измерение на вводах трансформатора от ‘a’ до ‘b’.

Рисунок 6: Измерение сопротивления обмоток при соединении треугольником

Когда да мы прикладываем напряжение между вводами ‘a’ и ‘b’, начинает течь ток. Этот ток делится между двумя показанными ветвями.

 Во время заряда распределение тока между двумя этими ветвями определяется отношением индуктивностей намагничивания, а не отношением активных сопротивлений. Во время и сразу после заряда, распределение тока является следующим (так как эти три индуктивности неравны):

 

 

Однако в установившемся состоянии распределение тока будет соответствовать уравнению 6 (для Ra≈Rb≈Rc): 

При использовании метода, показанного на рис. 6, измеренное значение сопротивления будет корректным только тогда, когда будет достигнуто установившееся состояние. Путем введения реально рассчитанного тока, уравнение (4) может быть записано следующим образом:

 

Установившееся состояние будет достигнуто, когда ICircle упадет до нуля. Это затухание является экспоненциальным процессом, который характеризуется включенными пассивными составляющими и начальным циркулирующим токомIцирк.0. Он может быть описан следующим образом:

 

Это ведет к другой проблеме измерения сопротивления обмоток. Когда обмотки, соединенные треугольником, находятся на низковольтной стороне большого генераторного трансформатора, то сопротивление обмотки обычно очень мало (<10 мΩ). В соответствии с уравнением (9), это ведет к большой постоянной времени для циркулирующего тока при его движении к нулю. На больших трансформаторах может наблюдаться время стабилизации измерений от нескольких минут до одного часа.

Единственным путем ускорения этой стабилизации является уменьшение индуктивности намагничивания трансформатора. Это может быть выполнено только путем насыщения магнитопровода трансформатора. На низковольтных обмотках больших трансформаторов ток насыщения может легко превысить пределы от 10 А до 100 А. Что и является причиной того, что персонал часто хочет иметь измерительные устройства высокого тока (>50 A).

Полная статья здесь>>>

 

www.energoskan.ru

ВложениеРазмер
Оптимизация измерений обмоток постоянному току.pdf439.68 КБ
R1.png5.15 КБ
R2.png5.84 КБ
R3.png2.7 КБ
R4.png1.87 КБ
R5.png2.28 КБ
R6.png7.53 КБ
R7.png11.71 КБ
R8.png10.04 КБ
R9.png15.16 КБ
R10.png1.78 КБ
R11.png2.58 КБ
R12.png2.87 КБ
R13.png3.02 КБ
R14.png2.66 КБ
R15.png2.29 КБ

www.energoskan.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта