Пошаговая инструкция, как проверить и испытать силовой трансформатор

Главная задача проведения испытаний силовых трансформаторов – постоянный мониторинг неисправностей во всех узлах такого оборудования, их своевременное устранение после обнаружения. Все это делается с одной целью – продолжение непрерывной работы важного узла в системе энергоснабжения многих энерго потребителей.

Оценить, насколько надежен, экономически выгоден, безопасен и технически исправен силовой электроагрегат позволяют ряд его испытаний. Познакомится ближе с многими испытаниями электроустановки помогают их подробные рассмотрения на конкретных примерах. К примеру, детальное описание инструкции, как мегомметром проверить силовой трансформатор мощностью 250 кВа, в этой статье – наиболее эффективный выбор для такого знакомства.

Направления проверочных мероприятий

Испытания силовых трансформаторов 6–10 кВ и остальных классов напряжения включают следующие операции:

• проверка целостности и работоспособности изоляции обмоток, выяснение сопротивления изоляции, расчет коэффициента абсорбции;
• контроль свойств масла – проводится до определения прочности и надежности изоляции обмоток;
• исследование оборудования на диэлектрические потери, замер тангенса их угла;
• контроль коэффициента трансформации;
• выяснение сопротивления обмоток токовым воздействиям;
• определение сопротивления току КЗ и потерь ХХ;
• исследование групп соединения обмоток на предмет их идентичности;
• контроль исправности переключающих устройств.

Зачем нужно испытывать трансформаторы

Силовой трансформатор – важный передающий узел в составе мощной и сложной энергосистемы, обеспечивающей электропитанием значительное количество промышленных и бытовых энерго потребителей. Такой узел должен быть надежным и исправным продолжительное время, чтобы не происходило сбоя в полезной работе промышленных потребителей, не было недостачи в потреблении электроэнергии в быту обычными людьми.

Именно поэтому масляные и сухие силовые преобразователи напряжения постоянно испытывают:

• На заводах производителях многочисленными проверками и испытаниями на работоспособность – с целью гарантированного понимания, что сложное техническое устройство преобразования напряжения из одного класса в другой после изготовления полностью исправно и готово к дальнейшей работе на объекте;
• При монтаже в ансамбле системы снабжения, тестируя согласно специальной методике приемосдаточных испытаний – с целью понимания, что в момент транспортировки и последующей установки энергооборудования не произошло или не создано никаких дефектов или ошибок монтажа, которые не смогут обеспечить должное, стабильное питание необходимому количеству потребителей;
• Периодически в течении эксплуатации электроустановок и узлов, в результате которых также могут возникнуть определенные сбои или дефекты сложного передающего оборудования – для предотвращения предаварийных или аварийных режимов. Для выявления дефектов на ранних этапах и своевременного их устранения в эксплуатационном режиме с наименьшими потерями для всех энерго потребителей.

Подобный мониторинг, проверки работы силовых передающих устройств обеспечивают максимальное качество работы энергосистем в целом, а значит обеспечивается получение максимального количества и качества электроэнергии в промышленности и в бытовом секторе, что благоприятно влияет на уровень их коэффициента полезного действия.

Что такое коэффициент трансформации?

Такие электрические счётчики не имеют непосредственного соединения с электросетью дома, что обуславливается отсутствием возможности выполнить подключение высокого напряжения посредством традиционных приборов прямого включения.

Таким образом, чтобы предотвратить поломку счетчиков, требуется уменьшать мощностные показатели на подаваемое напряжение посредством трансформаторного стандартного оборудования. На выбор такого оборудования оказывает непосредственное влияние уровень необходимой нагрузки.

Коэффициент трансформации приборов учёта электрической энергии может варьироваться в зависимости от характеристик установленного оборудования. В результате приборы-счётчики для учета затрат электроэнергии, функционирующие с трансформаторами, фиксируют нагрузку, которая снижена в несколько десятков раз.

Полученные прибором учёта данные и являются коэффициентом трансформации, а чтобы определить реальное потребление электроэнергии, потребуется умножить показания электрического счетчика на КТ.

Методика приемосдаточных испытаний силовых трансформаторов

Работы по вводу в эксплуатацию новой энергетической установки, в числе которой входит один из основных силовых агрегатов – силовой трансформатор напряжения – обязательно проходят с учетом определенной методики испытаний всех его узлов и механизмов. Приемосдаточные тесты силовых трансформаторов на новых энерго системах или в момент планово-предупредительного обслуживания уже эксплуатируемых энерго объектах включают в себя до 20 типов различных проверок и контрольных испытаний в зависимости от типа трансформатора по классу напряжения, разницы в системах его охлаждения, и другой сложности остальных систем электроснабжения.

Также, важно понимать технические условия для силовых трансформаторов по ГОСТ.

Понять их детали для начала позволяет рассмотрение общих положений испытаний силового электрооборудования.

Силовые трансформаторы подвергаются контрольным проверкам и испытаниям для выявления возможных дефектов при вводе в эксплуатацию нового оборудования или определения степени надежности эксплуатируемых электроузлов согласно строгому графику их периодичности проведения и следуя определенному объему тестирования:

• Производится обязательное предварительное определение условий подключения трансформатора без сушки;
• Проводится измерение сопротивления обмоток трансформатора по постоянному току;
• Ведутся замеры сопротивления, тесты повышенным напряжением промышленной частоты изоляции обмоток, изоляции конструктивных элементов;
• Производится испытания трансформаторного масла;
• Испытания бака на герметичность;
• Проверяется коэффициент трансформации, тесты групп соединения обмоток, всего переключающего оборудования и устройств, систем охлаждения, предохранительных систем в виде многочисленных клапанов трансформатора, ведется оценка пригодности выхлопных труб.

Исходя из перечисленных положений тестирования силового энергооборудования и обычному, незнакомому с электроснабжением человеку становится понятно насколько всесторонне проверяется на исправность и работоспособность подобный энерго агрегат. Если трансформаторы имеют высокие мощности преобразования напряжения от 1000 кВа до десятков мВа, к их тестированию добавляют проверки типа:

• Замеров процента диэлектрических потерь – для силового оборудования, рассчитанного на напряжения 35 киловольт;
• Измерения тока и потерь холостого хода – для трансформаторов мощностью 1000 кВа и выше;
• Измерения сопротивления короткого замыкания – для трансформаторов мощностью 63 мВа и выше.

Проводя все вышеперечисленные испытания и тестирования рабочий персонал должен в обязательном порядке руководствоваться определенными регламентами, предписаниями и нормативной документацией по проведению таких работ согласно правилам техники безопасности и охране окружающей среды.

Технические требования общего характера к силовым преобразующим устройствам различных классов напряжения определяются нормативами:

• «ПУЭ» («Правила устройства электроустановок»), 7-е издание, глава 1.8, пункт 1.8.16, пункты 1-14;
• «ПТЭЭП» («Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей»), Приложение 3 Раздел 2; приложение 3.1, таблица 5;
• Паспорт трансформатора от завода-изготовителя;
• ГОСТ 11677-75 – в стандарте, которого описаны программы и акты приемосдаточных, типовых и периодических тестов трансформирующего электрооборудования, проводимых на заводах производителях;
• ГОСТ 3484-77 / ГОСТ 22756-77 / ГОСТ 8008-75 – стандарты, включающие и регламентирующие всю методику текущих испытаний в до и после проведения монтажных работ энергосистем на объектах.

В момент проведения испытаний стоит дополнительно руководствоваться еще несколькими нормативными документами типа ГОСТ 1516 / СТП 09110.220.366-08, помогающих специалистам определить подробный фронт испытательных, проверочных работ силовых трансформаторов напряжения согласно требованиям безопасности и охраны окружающей среды.

Руководствуясь вышеперечисленной документацией, проводят следующие методы измерений узлов и механизмов в момент испытания силовых трансформаторов:

• Измерение сопротивления изоляции обмоток трансформатора – такой процесс проводится при помощи мегаомметра с номинальным рабочим напряжением равным 2500 вольт. Перед и между измерениями все обмотки трансформатора обязательно заземляются;
• Измерение тангенс угла диэлектрических потерь производят мостом переменного тока. Если испытуемые трансформаторы в этот период маслонаполненные – замер проводят при подающем пониженном от паспортного номинального напряжении, равным 2/3 от него;
• Измерение емкости обмоток относят к электрическим испытаниям трансформатора, позволяющим получить данные о степени влажности обмоток трансформатора. Такой вид измерений доступен при контроле коэффициента абсорбции трансформатора, представляющим собой отношение сопротивления изоляции обмоток после шестидесятиминутного измерения к значению сопротивления после пятнадцатиминутного измерения;
• Измерение сопротивления обмоток постоянному току – метод, позволяющий проверить силовые трансформаторы на наличие скрытых неисправностей;
• Определение коэффициента трансформации энерго оборудования производится методом двух вольтметров, который дает понимание о правильном или ошибочном соединении группы обмоток трансформатора.

Существуют и другие периодичные испытания силового трансформатора, носящие характер дополнительных тестов и проверок устройств трансформации напряжения. К ним относят:

• Проверка фазировки, вводов и встроенных трансформаторов тока силового оборудования;
• Включение устройства на номинальное напряжение толчком и другие.

Как для основных методов измерений, так и для дополнительных испытаний существуют специальные, определенные нормативными актами средства измерений, условия их проведения, допустимые поправочные коэффициенты погрешностей и определенный четкий порядок действий. Обо всем этом лаконично и кратко статья знакомит ниже.

Или приборы, применяемые для проведения методики приемосдаточных испытаний включают в себя следующий типовой набор электрооборудования:

• Мегаомметр электронный на предел напряжения в 2500 Вольт (типа Ф4102/2-М);
• Вольтметры (типа Э545);
• Амперметр (типа Э526);
• Мосты постоянного тока;
• Лабораторная испытательная установка или стенд (типа Р333);
• Другие инструменты, применяемые в опытах в зависимости от типа проводимых методик.

В момент испытаний нельзя обходится и без определенных средств защиты рабочего персонала, проводящего тесты и испытаний опасного электрооборудования в виде:

• Переносных заземлений;
• Диэлектрических ковров, перчаток, бот;
• Предупредительных плакатов.

Только обеспечив полную безопасность и проведя полных спектр подготовительных и организационных работ следует приступать к текущим процессам испытания силовых трансформаторов напряжения.

Регламент испытаний силовых трансформаторов устанавливает определенные требования к погрешностям измерений, не учитывая которые при проведении тестирования возможно допустить ряд технических ошибок при дальнейших расчетах значений методов испытания электро оборудования, что в свою очередь приведет к неправильным заключительным выводам о степени надежности трансформатора и его работоспособности в дальнейшей эксплуатации.

Погрешность во всех видах испытаний и методов измерений не должна превышать более 5 % от установленных номинальных значений.

Методика тестирования и испытания такого сложного технического устройства предполагает выбор определенных климатических условий проведения, подготовительно-организационных и технических предварительных работ. В их состав входят условия:

• Любые методы измерения систем трансформатора напряжения проводят только в сухие погодные условия;
• Сам энерго агрегат перед проведениями испытаний должен быть предварительно расшинован, все места предполагаемых измерений должны быть очищены от пыли и иметь свободный доступ тестируемого персонала;
• Все необходимые приборы для испытаний должны содержать актуальные даты поверки, быть полностью в исправном состоянии;
• Испытания измерения сопротивления обмоток постоянному току проводятся лабораторным средством – омметром, соответствующих номиналов. В методе необходимо устанавливать значение тока постоянной частоты в 20% от величины тока обмотки. Сопротивление провода в цепи измерений не должно превышать 0,5% значения сопротивления вольтметра;
• Используется обязательное размагничивание магнитопровода от любых остаточных намагничиваний для чистоты проведения измерений тока и потерь холостого хода трансформатора;
• Если испытуемый трансформатор только прибыл от производителя и ранее не был в эксплуатации в составе энерго системы измерения его потерь холостого хода проводят в первую очередь;

Более подробно с остальными условиями проведения испытаний трансформаторов можно найти в нормативной документации определяющих методы их проведения и тестирования преобразующей электросистемы.

В нормативных актах и регламентах методики испытаний прописан строгий порядок проведения тестов силового трансформатора напряжения. Начинается он с установления условий включения трансформатора.

Возможно ли включение трансформатора без сушки определяют непосредственно в момент проведения испытаний, следуя нормативами типа РТМ 16.800.723-80 («Трансформаторы силовые. Транспортировка, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию). Выводы о условиях включения формируются исходя из данных, указанных в паспорте оборудования от заводов-производителей, понимая к какой из четырех групп по мощности и классу напряжения, относится тестируемый энерго агрегат, а также с учетом реальных транспортировочных условий трансформатора.

Замеры сопротивления изоляции силовых трансформаторов по технологии приемосдаточных испытаний проводят до измерений тангенса угла диэлектрических потерь, и измерения емкостей обмоток. Измерения производятся при помощи мегаомметра номинальным напряжением 2500 вольт и пределом сопротивления на шкале в 10000 Ом. Перед началом измерений сопротивления испытуемые обмотки должны быть заземлены не менее трех минут.

Такой тест позволяет определить наличие скрытых неисправностей силового оборудования, вычислить степень увлажненности объектов. Замер сопротивления обмоток должен производится при одинаковой температуре, в разные временные промежутки – через 15 и 60 секунд после подачи напряжения на тестируемом объекте.

Определение этого параметра во время испытаний позволяет проверить на правильность паспортные значения коэффициента трансформации от поставщика производителя, к тому же этот этап испытаний дает понимания о правильности подсоединения ответвлений обмоток, подсоединённых к переключающим устройствам силового оборудования.

Тест ведется на всех ступенях переключения, значение коэффициента при этом не должно отличаться более, чем на 2% от значений, указанных в паспорте силового трансформатора.

Практически измерение коэффициента трансформации проводится методом двух вольтметров. Суть этого метода заключается в подаче напряжения номинального значения к одной из обмоток трансформатора и параллельно подключив в эту цепь два вольтметра, произведение замеров значения напряжения, подаваемого на обмотку и его значения на второй обмотке трансформатора.

Важным моментом в таком измерении является необходимость контроля питающего напряжения на обмотку трансформатора в диапазоне не менее 1% от номинального паспортного значения, без любых перекосов.

После замеров фазных и линейных значений напряжений на обмотке трехфазного трансформатора, по специальным формулам указанным в нормативных актах испытаний производится расчет значения коэффициента трансформации и сравнение полученной величины с значением коэффициента трансформации из заводского паспорта оборудования.

Испытания необходимы для выявления дефектов в обмоточных проводах, переключающих устройствах, всех контактных соединениях обмоток трансформаторов. Перед проведением теста все замеряемые контактные части должны быть тщательно очищены от пыли и грязи.

Тест проводится на всех ответвлениях обмоток трансформаторов, имеющих устройства переключения без возбуждения.

Замеры начинаются только после осуществления не мене трех полных циклов переключения на силовом трансформаторе.

Значения сопротивления обмоток на всех ответвлениях разных фаз должны отличаться от паспортных значений не более, чем на 2% при одинаковой температуре. В случае если необходимо провести дополнительные температурные пересчеты, полученные результаты должны варьироваться в 5% дифференте от исходных.

Испытания сопротивления обмоток постоянному току возможно производить двумя методами:

• Методом падения напряжения – самый простой испытательный метод с применением простых измерительных приборов (вольтметров и амперметров) основан на замере значений падения напряжения и тока на тестируемом участке, а после расчете значения сопротивления по закону Ома и его сравнение с паспортными данными трансформатора;
• Мостовой метод – более технически сложный метод, при котором необходимо использование измерительного стенда прибора (типа РЕТ-МОМ). В этом случае производятся замеры активных сопротивлений обмоток трансформатора при различных значениях напряжения, и сравнения полученных результатов с номиналами паспорта оборудования от производителя.

Второй метод измерений сопротивлений более сложный и требует обязательного применения специального тестируемого оборудования, квалифицированного, обученного персонала и других деталей в момент испытаний, но позволяет более шире и точнее произвести тест и определить пригодность энерго оборудования.

Простыми словами это проверка на совпадение по фазам и значению вторичных напряжений на всех выводах вновь вводимых в эксплуатацию новых силовых трансформаторов в системе одиночного трансформирования напряжения или в энерго установках, в которых используется второй резервный питающий ввод, а значит и второй трансформатор. Их вводы и выводы должны быть совпадать по фазам в замкнутой цепи

Именно с этой целью и производятся данные испытания, с обязательным нахождением общей тестовой точки в тестируемой цепи. Практически на высоковольтных вводах проверка правильной фазировки производится использованием временных перемычек, оперативных штанг, на низковольтных вводах измеряя напряжение вольтметрами.

Суть испытаний достаточно прост. Согласно схематике, приведенной в «ПУЭ» для двух значений напряжений – номинальном и малом – при помощи фазометра измеряется ток холостого хода. Через его полученное значение расчетными формулами высчитывается потребляемая активная мощность, которая и будет значением потерь холостого хода тестируемого трансформатора напряжения.

Полученные тестовым путем значения потерь холостого хода, равные эквиваленту активной расчетной мощности холостого хода, сравнивают с паспортными номиналами производителя в этих критериях испытания. Для измерений холостого хода они должны не превышать определенных значений, выраженных в процентах:

• При однофазном тесте результаты не должны превышать 10% от паспортных;
• При трехфазных тестах – не более 5%.

Данные этого теста, как и вышеописанных после его проведения и проведения расчетов фиксируются в протоколах и актах испытания электрооборудования.

Испытуемый силовой трансформатор подвергается опыту короткого замыкания с целью проверки цепи вторичной обмотки, получения значения номинального тока в этой цепи, значения потерь мощности, получения данных по падению напряжения на внутреннем сопротивлении энерго агрегата.

Опыт коротким замыканием ведется при создании короткого замыкания (искусственного типа по схемам из нормативов «ПУЭ») цепи вторичной обмотки и номинальном токе первичной обмотки трансформатора. Для проведения подобного испытания используются измерительные приборы типа амперметр, вольтметр, ваттметр соединенные согласно схемам их включения в специальную цепь опыта.

Контрольные испытания начинают при нулевом напряжении на входе трансформатора. Постепенно увеличивая напряжения первичной обмотки до определенного значения, при токе первичной обмотке, достигаемом номинала.

После получения измерительных результатов приборов производят их сравнение с паспортными номиналами от производителя. Практические данные должны быть в пределах 5-10 процентного отклонения по величине от паспортных.

В процессе ведения контрольных испытаний новых или эксплуатируемых ранее силовых трансформаторов напряжения в составе различных энерго систем и объектов ведется специальный протокол – рабочий журнал, в котором тестируемый персонал фиксирует, заверяет и визирует все данные полученные опытами, измерениями, расчетами на основе формул предписанных нормативной документацией по методике приемосдаточных испытаний.

После окончания всех основных опытов и занесения данных в указанный журнал, на их основе с учетом значений и данных прошлых испытаний силового энерго оборудования производится оценка и анализ дальнейшей работоспособности тестируемого образца или других действий, связанных с возможным проведением ремонтных работ оборудования.

На основе оценочных и аналитических мероприятий обслуживающий персонал делает окончательные выводы и выносит заключение по силовому оборудованию, которые заносит в протоколы (изоляционные карты) прохождения испытаний и опытов.

Занесение выводов в протокол испытаний является заключительным мероприятием всей методики приемосдаточных испытаний силового трансформатора напряжения на конкретном объекте.

Немаловажным для персонала, проводящего испытания и лабораторные опыты, измерения на силовом энергетическом оборудовании является выполнение обязательных требований безопасности и охраны окружающей среды. Обязательное исполнение всех мер по безопасности проведения испытаний высоковольтного оборудования повышенной опасности регламентируется нормативами, указанными в «ПОТ», «ППБ», инструкции по охране труда. Рабочий персонал должен знать и применять практики данные требования.

Какой-либо экологической опасности для окружающей среды методика испытаний силовых трансформаторов не имеет.

Устройство и принцип действия

В статическом оборудовании, которое предназначено для преобразования частоты и напряжения тока, а также количества фаз, отсутствуют движущиеся элементы конструкции, что исключает возникновение потерь механического характера. Но в процессе передачи нагрузки с первичного контура на вторичный не вся мощность доходит до приемника энергии, выступающего конечным потребителем.

Электромагнитное статическое оборудование без вращающихся деталей преобразует энергию и работает от электросети. Силовой агрегат представляет собой прибор, основными элементами которого служат стальной магнитопровод стержневого или броневого исполнения и катушки – несвязанные электрически изолированные провода.

Трансформаторное оборудование бывает однофазного и многофазного типа, соответственно, состоящего из двух или более контуров. По типу исполнения различают приборы с броневым, стержневым или бронестержневым магнитопроводом. Принцип действия оборудования на примере простого однофазного прибора:

• К источнику переменного тока подключена первая катушка, а вторичный контур соединен с приемником электроэнергии (конечным потребителем).
• Переменный ток проходит по виткам первичной обмотки, и его величина соответствует значению нагрузки I1.
• Магнитный поток Ф пронизывает оба контура и индуцирует в проводниках электродвижущую силу.
• При подключении второго контура к источнику электроэнергии в цепи под действием ЭДС возникает ток нагрузки I2.
• Трансформаторный узел работает на холостом ходе, если на вторичную обмотку прибора не подается нагрузка.

Величина показателя электродвижущей силы тесно связана с числом витков провода на катушках. Соотношение ЭДС в обмотках, называемое коэффициентом трансформации, соответствует числу витков медных катушек. Изменяя количество витков в контурах, можно регулировать напряжение в приемнике электроэнергии.

Обмотки связаны между собой магнитными линиями, а на степень их взаимосвязи влияет близость/дальность расположения катушек. Из-за изменения силы тока в первой обмотке, обе цепи пронизывает магнитный поток, постоянно меняющий свою величину и направленность. Соединение концов вторичной обмотки с приемником передает ему ток, а средством передачи энергии выступает переменный магнитный поток – катушки не связаны друг с другом гальваническим способом.

Стоит также учесть, что нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора.

Дополнительные испытания

Испытания с оценкой внешней целостности корпуса трансформатора, анализа трансформаторного масла, вводов, тест встроенных трансформаторов тока силового преобразователя напряжения хоть и носят вспомогательный характер, но должны в обязательном порядке проводится при проведении приемосдаточных работ на объекте.

Кратко о каждом из них рассказывается ниже.

Масло в системе силового трансформатора напряжения играет роль охлаждающей, изоляционной жидкости в зависимости от типа сборки электроагрегата. К тому же со временем необходимые показатели этого жидкого вещества могут видоизменяться (масло может «стареть»), что негативно может повлиять на правильную работу всего преобразователя напряжения в целом. Поэтому при дополнительных испытаниях трансформаторное масло оценивают по нескольким параметрам:

• Степень возможного окисления масла;
• Критический нагрев до режима воспламенения жидкости;
• Допуски вещества по плотности.

Данные собираются на основе тестов с помощью специальных лабораторных измерителей, которые после испытаний сравнивают с паспортными значениями и в случае серьезных отклонений полученных параметров от заданных, принимают соответствующие меры.

Следующим вспомогательным тестом является проверка и осмотр всех контактных вводов силового оборудования на обнаружения явных неисправностей, деформаций или иных дефективных изменений, которых не было на этапе прошлого тестирования.

Ведется обязательная очистка контактных вводов от пыли, грязи и других посторонних веществ, которые могут отрицательно повлиять на работоспособность оборудования.

Дополнительным обязательным испытанием подвергаются встроенные трансформаторы тока на силовом преобразователе напряжения согласно «ПЭУ» по пунктам. 7.1, 7.3.2, 7.4-7.6. В основу таких тестов входят несколько проверок оборудования:

• Измерение сопротивления изоляции встроенных ТТ – полученное значение сопротивления должно быть не менее 1 Мом;
• Тепловизионный контроль ТТ – тест и оценка проводится согласно нормам, указанным в приложении 3 «ПУЭ»;
• Контроль изоляции под рабочим напряжением.

Все полученные параметры, после проведения их сравнительного анализа с паспортными данным добавляются к основным результатам проверки оборудования занесением в рабочий журнал.

Перед тестированием трансформатора подобным опытом монтажные, очистные работы с силовым оборудованием должны быть полностью закончены. Первичный анализ и общие мероприятия методики тестов трансформатора должны нести минимум удовлетворительные значения и параметры для проведения включения толчком на номинал напряжения.

Суть вспомогательного испытания состоит в подключении к трансформатору дизель генератора и подача напряжения на него без нагрузки в 3-6 кратной величине толчком в присутствии рабочего персонала, который ведет оценку и анализ всех защит и механизмов силового преобразователя напряжения.

Если срабатывания защит трансформатора на отключение от сети не было, оборудование остается под напряжением на длительный период с дальнейшей его «прослушкой» и анализа работы.

По результатам тестирования полученные данные, выводы о работе силового электрооборудования заносятся в рабочий журнал испытаний.

Условия для реализации испытательных работ

Высоковольтные испытания трансформаторов осуществляются при определенных условиях:

• температура изоляции – от +5 °С, но незначительные отклонения допустимы при необходимости экстренного ремонта;
• влажность воздуха – до 90%;
• с момента заполнения агрегата маслом прошло минимум 12 часов;
• есть в наличии протокол, который подтверждает годность масла;
• его прочность на пробой составляет от 80 до 100 кВ/см;
• изоляторы вводов пребывают в хорошем состоянии – без загрязнений и очевидных дефектов, с исправной шпилечной резьбой и неповрежденными прокладками.

При пуске трансформатора контролируются его изначальные характеристики: паспортные или полученные в итоге испытаний на заводе. Данные, полученные при текущем контроле, используются в ходе эксплуатации электрооборудования и при его дальнейших выводах на ремонт. Масштабы предстоящего ремонта зависят от величины отклонений полученных характеристик от исходных параметров.

Инструкция как мегаомметром проверить трансформатор 250 кВа

Подробно тест проверки сопротивления изоляции обмоток силового трансформатора номинальной мощностью 250 кВа, независимо от класса напряжения по высоковольтной стороне (6/10 кВ или выше) и значением напряжение на низковольтной стороне равной стандарту 0,4 кВ проводится в несколько четких шагов, что позволяет выполнить такое испытание наиболее полно, правильно и главное безопасно.

Основное требование по безопасности в инструкции проверки трансформатора 250кВа или любой другой мощности мегаомметром производится рабочим персоналом только вдвоем, с группой по электробезопасности ведущего измерения не ниже IV (до и выше 1000 вольт), а его напарника – не ниже III категории электробезопасности.

Замеры сопротивления проводят не ранее, чем через 12 часов после окончания заливки в агрегат трансформаторного масла до номинального уровня. Измерения ведут при температуре изоляции не ниже 10 градусов по Цельсию.

Последовательность проведения теста-измерения сопротивления изоляции мегаомметром на 2500В и пределом сопротивления 10000 Ом, следующая:

• Проведение внешнего осмотра преобразователя напряжения в составе энерго системы – перед испытанием специалисты должны провести внешний осмотр оборудования, и визуально убедится в целостности всех элементов, отсутствия повреждений радиатора трансформатора, изоляторов, уровня масла, стекла термометров, заземления трансформатора;
• Замер мегаомметров (2500 В/10000 Ом) проводятся в строгой последовательности по схемам из нормативной документации для текущего теста:
• НН – ВН;
• ВН – НН;
• ВН + НН.

При этом все выводы обмоток одного напряжения соединяют между собой, остальные обмотки в обязательном порядке заземляют.

• С помощью мегаомметра подключенного к выводам обмоткам проводят два замера сопротивления с временным интервалом 15 и 60 секунд. Начало отсчета берут от начала вращения ручки прибора. Перед началом проведения тесты все обмотки трансформатора требуется их заземлять на время не менее 5 минут;
• Перед проведением замеров рабочая зона, где установлен испытываемый агрегат должна быть очищена от любых посторонних предметов, ограждена и в доступных местах вывешены плакаты по электробезопасности типа «СТОЙ! НАПРЯЖЕНИЕ!», а в местах переключения или других подвижных контактах предупреждающие плакаты «НЕ ВКЛЮЧАТЬ! РАБОТАЮТ ЛЮДИ!»
• Полученные значения сопротивлений обмоток в равном температурном эквиваленте, но с разным временным интервалом сравнивают с нормативными данными трансформаторов из технической литературы, фиксируют их в рабочем журнале испытаний. Номинал сопротивления обмоток согласно пунктам «ПУЭ» в нормальном режиме устройства равен не мене 0,5 Мом;
• После измерений сопротивления принимаются проводить следующие измерение в составе данного испытания типа:
• Измерения сопротивления шпилек стяжных, бандажей, прочих конструктивных элементов крепежа корпуса оборудования относительно активного металла магнитопровода и обмоток;

Полученные значения фиксируют в том же формате в рабочем журнале, а после анализируют с основными значениями сопротивлений. Мегаомметр с номиналом по напряжению в 2500 Вольт и пределом по сопротивлению в 10000 Ом позволяет не только получить данные о значения сопротивления внутренних элементов трансформатора в 250кВА, но дает возможно их прозвонить на целостность внутри, тем самым определив есть ли внутри преобразующего устройства неисправности, необходимые к срочному устранению или ремонту. Что в свою очередь влияет на заключительные выводы о возможности ввода нового или ранее используемого оборудования в эксплуатацию в составе всей сложной электроустановки.

Измерение сопротивления обмоток постоянному току.

Измерение проводится либо с помощью моста постоянного тока, либо с помощью ампер­метра и вольтметра, ориентируясь в дальнейшем на падение напряжения на обмотке.

Величина тока, при измерении методом падения напряжения, не должна превышать 1/5 номинального тока обмотки трансформатора. При измерениях этим методом выбирают схему в соответствии с величиной измеряемого сопротивления (рисунок 8).

При измерении сопротивления мостом постоянного тока (например Р333) зажимы моста подключают к зажимам силового трансформатора и в дальнейшем производят измерения в со­ответствии с инструкцией на мост.

Измерение следует производить на всех положениях переключателя регулирования на­пряжения трансформатора. При этом для удобства и скорости измерения производят следующим образом: прибор подключают например к фазам А и В, производят измерение, не отключая прибор переключают положение трансформатора и производят измерение на этом положение и так далее до последнего положении. Затем переключают прибор на другие фазы и аналогичным образом переключают переключатель, производя замеры.

Таким образом, можно быстро произвести замеры избежав долгого насыщения трансфор­матора.

Обработка данных, полученных при испытаниях.

Первичные записи рабочей тетради должны содержать следующие данные:

—дату измерений.

—температуру, влажность и давление

— температуру изоляции электродвигателя

—наименование, тип, заводской номер электродвигателя

—номинальные данные объекта испытаний

—результаты испытаний

—результаты внешнего осмотра

—используемую схему

Данные полученные при измерении сопротивления изоляции обмоток и сопротивлении обмоток постоянному току следует сравнивать с заводскими данными на данный трансформа­тор, с учётом температуры. Кроме того данные по сопротивлению фаз не должны отличаться друг от друга не более чем на 2%.

Таблица испытательных напряжений

Табличные данные для силовых трансформаторов приведены в «ПУЭ» в таблице правил № 1.8.11. Испытания повышенным напряжением промышленной частоты ведутся для изоляции обмоток трансформатора, вводов силового электрооборудования. Временной норматив на данные испытания установлен в промежутке равным 1 минуте.

Таблица 1.8.11 по «ПУЭ». Испытательное напряжение промышленной частоты внутренней изоляции силовых трансформаторов и реакторов с нормальной изоляцией и трансформаторов с облегченной изоляцией (сухих и маслонаполненных)

Номинал напряжения обмотки, кВИспытательное напряжение по отношению к корпусу и другим обмоткам, для изоляции, кВТип – нормальнойТип – облегченной< 0,694,52,7316,29622,514,41031,521,61540,533,32049,5453576,5–110180150207220292,5330414500612

Опыту повышенным напряжением продолжительностью 1 минута подвергается каждая из обмоток в отдельности. В этот момент остальные обмотки, все контактные части и другие токоведущие элементы трансформатора тщательно заземляются.

Замер тангенса угла диэлектрических потерь

Испытания силовых трансформаторов 110 кВ и большего напряжения, мощностью от 31500 кВА обязательно включают замер тангенса угла диэлектрических потерь. Он осуществляется при температурных условиях от +10 °С с применением специальных приборов. Чем выше значение данного параметра, тем больше диэлектрические потери, и тем значительнее проблемы с изоляцией.

Трансформаторы 10 20 30 40 50 60 70 35 кВ мощностью более 10000 кВА и 110 кВ всех мощностей 1,8 2,5 3,5 5,0 7,0 10,0 14,0 220 кВ всех мощностей 1,0 1,3 1,6 2,0 2,5 3,2 4,0

Что такое режим холостого хода

Одно из наиболее используемых электротехнических устройств – трансформатор. Данное оборудование используется для изменения величины электрического напряжения. Рассмотрим особенности режима холостого хода трансформатора, с учётом правил определения характеристик для различных видов устройств.

Трансформатор состоит из первичной и вторичной обмоток, расположенных на сердечнике. При подаче напряжения на входную катушку, образуется магнитное поле, индуцирующее ток на выходной обмотке. Разница характеристик достигается, благодаря различному количеству витков в катушках входа и выхода.

Под режимом холостого хода понимают состояние устройства, при котором во время подачи переменного электротока на входную катушку выходная находится в разомкнутом состоянии. Данная ситуация характерна для агрегата, подключённого к электросети, при условии, что нагрузку к выходному контуру ещё не включили.

Режим короткого замыкания

В процессе эксперимента можно найти:

• электроток холостого хода (замеряется амперметром) – обычно его значение невелико, не больше 0,1 от номинального показателя тока первой обмотки;
• мощность, теряемую в магнитопроводе прибора(или другими словами потери в стали);
• показатель трансформации напряжения – примерно равен значению в первичной цепи, деленному на таковое для вторичной (оба значения – данные вольтметров);
• по результатам замеров силы тока, мощности и напряжения первичной электроцепи можно высчитать коэффициент мощности: мощность делят на произведение двух других величин.

Определение и формула коэффициента трансформации трансформатора

Получается, что коэффициент — это постоянная величина, показывающая масштабирование электрических параметров, она полностью зависит от конструкторских особенностей устройства. Для разных параметров расчет k производится по-разному. Существуют следующие категории трансформаторов:

• по напряжению;
• по току;
• по сопротивлению.

Перед определением коэффициента необходимо замерить напряжение на катушках. ГОСТ указано, что производить такое измерение нужно при холостом ходе. Это когда к преобразователю не подключена нагрузка, показания могут быть отображены на паспортной табличке этого устройства.

Затем показания первичной обмотки делят на показания вторичной, это и будет коэффициентом. При наличии сведений о количестве витков в каждой катушке производят дробление числа витков первичной обмотки на число витков вторичной. При этом расчете пренебрегают активным сопротивлением катушек. Если вторичных обмоток несколько, для каждой находят свой k.

Трансформаторы тока имеют свою особенность, их первичная обмотка включается последовательно нагрузке. Перед вычислением показателя k измеряют ток первичной и вторичной цепи. Производят разложение значения первичного тока на ток вторичной цепи. При наличии паспортных данных о количестве витков допускается произвести вычисление k путем деления числа оборотов провода вторичной обмотки на число оборотов провода первичной.

При расчете коэффициента для трансформатора сопротивления, его еще называют согласующим, сначала находят входное и выходное сопротивление. Для этого вычисляют мощность, которая равняется произведению напряжения и тока. Затем мощность делят на квадрат напряжения и получают сопротивление. Дробление входного сопротивления трансформатора и нагрузки по отношению к его первичной цепи и входного сопротивления нагрузки во вторичной цепи даст k прибора.

Есть другой способ вычисления. Необходимо найти коэффициент k по напряжению и возвести его в квадрат, результат будет аналогичным.

Калькулятор

Для упрощения вычислений удобно пользоваться онлайн-калькулятором. Алгоритм программы позволяет вычислить энергопотери трансформатора без сложных формул. Но полученные результаты следует рассматривать как ориентировочные. Для ввода используют следующие данные:

• из техпаспорта прибора берут величину Sном (кВА);
• вводят значение Ркз – справочный (паспортный) параметр (кВт);
• выбирают Pхх в технической документации прибора (кВт);
• указывают нагрузочный ток Iхх в процентном выражении (%);
• обозначают напряжение Uкз – справочная информация (%);
• вводят коэффициент загрузки K в относительных единицах;
• указывают время эксплуатации прибора с максимальной загрузкой Тм (час);
• из фактического режима эксплуатации оборудования берут годовое число часов работы агрегата Тг (час);
• средний тариф Со на активную электроэнергию в расчетном периоде (руб/кВт*час).

После введения данных программа рассчитывает необходимые значения.

Поскольку энергопотери приводят к увеличению расхода материалов и средств, они вызывают удорожание электроэнергии. Сведение убыли непродуктивных энергозатрат силовых агрегатов к минимуму позволяет конструировать устройства с максимальным коэффициентом полезного действия. Применяя на практике методы расчета потерь активной мощности трансформаторных узлов, можно определить экономичность функционирования оборудования и необходимость установки в замкнутых цепях компенсирующей аппаратуры.

Как пользоваться онлайн калькулятором для расчета трансформатора пошагово

Шаг №1. Указание формы сердечника и его поперечного сечения

Лучшим распределением магнитного потока обладают сердечники, набранные из Ш-образных пластин. Кольцевая форма из П-образных составляющих деталей обладает большим сопротивлением.

Для проведения расчета надо указать форму сердечника по виду пластины (кликом по точке) и его измеренные линейные размеры:

1. Ширину пластины под катушкой с обмоткой.
2. Толщину набранного пакета.

Вставьте эти данные в соответствующие ячейки таблицы.

Шаг №2. Выбор напряжений

Трансформатор создается как повышающей, понижающей (что в принципе обратимо) или разделительной конструкцией. В любом случае вам необходимо указать, какие напряжения вам нужны на его первичной и вторичной обмотке в вольтах.

Заполните указанные ячейки.

Шаг №3. Частота сигнала переменного тока

По умолчанию выставлена стандартная величина бытовой сети 50 герц. При необходимости ее нужно изменить на требуемую по другому расчету. Но, для высокочастотных трансформаторов, используемых в импульсных блоках питания, эта методика не предназначена.

Их создают из других материалов сердечника и рассчитывают иными способами.

Шаг №4. Коэффициент полезного действия

У обычных моделей сухих трансформаторов КПД зависит от приложенной электрической мощности и вычисляется усредненным значением.

Но, вы можете откорректировать его значение вручную.

Шаг №5. Магнитная индуктивность

Параметр определяет зависимость магнитного потока от геометрических размеров и формы проводника, по которому протекает ток.

По умолчанию для расчета трансформаторов принят усредненный параметр в 1,3 тесла. Его можно корректировать.

Шаг №6. Плотность тока

Термин используется для выбора провода обмотки по условиям эксплуатации. Среднее значение для меди принято 3,5 ампера на квадратный миллиметр поперечного сечения.

Для работы трансформатора в условиях повышенного нагрева его следует уменьшить. При принудительном охлаждении или пониженных нагрузках допустимо увеличить. Однако 3,5 А/мм кв вполне подходит для бытовых устройств.

После заполнения ячеек с исходными данными нажимаете на кнопку «Рассчитать». Программа автоматически обрабатывает введенные данные и показывает результаты расчета таблицей.