Диплом. Целый диплом. Электрификация, включающая производство, распределение и применение электроэнергии во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и в быту, основа нормального функционирования и развития человеческого общества
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
Раздел 4 Специальный вопрос 4.1 Испытания трансформаторов 10/0,4 кВ мощностью 25-630 кВА Назначение испытаний В задачу испытаний входит как выявление прямых дефектов, так и тщательная проверка соответствия основных характеристик трансформатора требованиям ГОСТ, техническим условиям и расчету. В процессе производства и эксплуатации трансформаторы неоднократно подвергаются электрическим испытаниям [13]. На предприятии-изготовителе испытания составляют один из элементов контроля качества трансформаторов и проводятся как на отдельных стадиях их изготовления, так и в собранном состоянии, с установленными на них деталями и узлами, которые могут оказать влияние на результаты испытания. Подвергаются испытаниям также основные узлы трансформатора и некоторые магнитные, проводниковые и изолирующие материалы, которые применяются при его изготовлении. Вне предприятия-изготовителя трансформаторы подвергаются испытаниям перед включением в работу, при профилактических и капитальных ремонтах или в тех случаях, когда по данным измерений появляется сомнение в их исправности. В зависимости от характера испытаний (заводские, профилактические, после ремонта) и места их проведения (завод, мастерская, место установки) возможны некоторые особенности в их организации и выборе оборудования. Независимо от мощности каждый трансформатор после сборки подвергают испытаниям для определения дефектов, исключающих возможность нормальной эксплуатации его. Но задачи заводских испытательных станций не могут и не должны ограничиваться только проверкой отсутствия таких дефектов (витковые замыкания, пробой, обрыв и т.п.). В процессе производства могут быть допущены нарушения и отступления от технологии и чертежей, которые ухудшают эксплуатационные качества трансформатора. Так, например, если в магнитопроводе не доложена активная электротехническая сталь, то это не исключает возможности эксплуатации трансформатора, но такое отступление увеличивает потери в стали и намагничивающий ток. Увеличение потерь влечет за собой повышенный нагрев магнитопровода; процесс старения масла и изоляции протекает более интенсивно, и срок службы трансформатора сокращается. Увеличение потерь и намагничивающего тока приводит к снижению к.п.д. трансформатора, излишней затрате электроэнергии и повышению стоимости эксплуатации. К таким же последствиям приводит и применение обмоточной меди уменьшенного сечения. Могут быть и другие дефекты, которые, не исключая возможности эксплуатации трансформатора, ведут к ухудшению его технических характеристик, к снижению качества и сокращению срока его службы. Поэтому, помимо выявления дефектов, в задачу испытательных станций входит также определение основных характеристик, влияющих на качество трансформаторов (потери и ток холостого хода, потери и напряжение короткого замыкания) и являющихся их паспортными данными. Следует также иметь в виду, что анализ тщательно снятых характеристик позволяет вносить коррективы в расчеты трансформаторов и повышать их технические и экономические характеристики. По характеру дефектов и результатам испытаний можно судить о состоянии производства. Объем испытаний трансформатора класса напряжения 10/0,4 кВ. В заводские испытания входят контрольные и типовые испытания. Контрольным испытаниям подвергается каждый вновь изготовленный трансформатор, а также трансформатор, подвергавшийся ремонту. Типовым испытаниям на заводе-изготовителе подвергается один из первых образцов вновь изготовленного типа трансформатора. В программу испытаний трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 25-630 кВА и более по ГОСТ 11677 входят следующие пункты [13]: Проверка коэффициента трансформации ГОСТ 3484. Проверка группы соединения обмоток ГОСТ 3484. Измерение сопротивления обмоток постоянному току ГОСТ 3484. Проверка пробы масла из бака трансформатора (испытание электрической прочности, измерение тангенса угла диэлектрических потерь) ГОСТ 6581 и 982. Измерение характеристик изоляции (измерение сопротивления изоляции, измерение тангенса диэлектрических потерь и емкости) ГОСТ 3484. Испытание электрической прочности изоляции напряжением, приложенным от постороннего источника частоты 50 Гц и индуктированным напряжением в самом трансформаторе ГОСТ 1516. Измерение потерь и тока холостого хода (опыт холостого хода) ГОСТ 3484. Измерение потерь холостого хода при малом напряжении ГОСТ 3484. Измерение напряжения и потерь короткого замыкания ГОСТ 3484. Испытание трансформаторов на плотность ГОСТ 7746-2001. Испытание переключающих устройств для трансформаторов с ПБВ ГОСТ Р 52719-2007. К типовым испытаниям относят следующее: -Импульсные испытания изоляции (для трансформаторов с нормальной изоляцией) ГОСТ 1516-76. -Испытание на нагрев ГОСТ 1983-2001. -Испытание на устойчивость при коротком замыкании (для трансформаторов мощностью до 63 МВА) ГОСТ 1983-2001. -Испытание бака на механическую прочность при вакууме (для масляных трансформаторов мощностью 1 ООО кВ А и выше) по методам завода-изготовителя Испытание бака на механическую прочность при повышенном внутреннем давлении (для масляных и герметизированных трансформаторов) по методу завода изготовителя. Кроме того типовым испытаниям подвергается каждая вновь разработанная конструкция и конструкция, ранее испытанная, но в которую были внесены конструктивные или технологические изменения, а также если произведена замена применяемых материалов, причем указанные изменения или замена могут оказать существенное влияние на работу трансформатора. Объем контрольных и типовых испытаний силовых трансформаторов общего назначения определяется ГОСТ Р 52719-2007 а методы испытаний ГОСТ 3484-2001. Программа испытаний силовых трансформаторов регламентируется ГОСТ Р 52719-2007. Но имеется значительное число специальных трансформаторов малых мощностей, которые испытываются по своим техническим условиям. Испытания этих трансформаторов в большинстве случаев имеют меньше испытательных операций, чем это предусматривается ГОСТ Р 52719-2007. Условия и последовательность испытаний Трансформаторы подвергаются испытаниям в собранном состоянии с установленными на них всеми деталями и узлами, которые могут оказать влияние на результаты испытания. Например, если испытать изоляцию без установленных на крышке трансформатора расширителя, выхлопной трубы, кранов, которые нормально монтируются на крышке трансформатора, то изоляционное расстояние между вводами и этими узлами окажется непроверенным. Однако допускается проводить контрольные испытания трансформаторов без навесных радиаторов, так как они не влияют на характеристики, определяемые при этих испытаниях. Проводить испытание на нагрев без навесных радиаторов недопустимо, так как в результате уменьшения объема масла и поверхности охлаждения трансформатор перегреется выше нормы, и будут искажены результаты испытания. Если у трансформаторов мощностью до 1000 кВА включительно до полной сборки была проведена проверка коэффициента трансформации и группы соединения обмоток, измерено сопротивление обмоток постоянному току, потерь и напряжения короткого замыкания, то эти испытания в собранном виде допускается не производить. Однако при этом следует иметь в виду, что если при полной сборке вводятся новые контактные соединения (например, подсоединение отводов к вводам) или возможно неправильное подсоединение отводов к вводам фаз, то проверку группы соединения обмоток и измерение сопротивления обмоток постоянному току следует повторить [13]. На заводе-изготовителе испытания проводятся при температуре окружающего воздуха от 10˚ до 35˚ С. ГОСТ Р 52719-2007 для ряда испытаний предписывает определенную последовательность, которая определяется следующими соображениями: Испытания высоким напряжением не должны проводиться до проверки отсутствия грубых дефектов, которые могли бы привести к повреждению изоляции при испытании. Например, пробой электрической прочности изоляции трансформатора может быть вызван низким качеством залитого масла, неудовлетворительной сушкой трансформатора, наличием влаги в изоляции и загрязнением трансформатора. Поэтому до испытания трансформатора приложенным напряжением необходимо проверить качество масла, которым залит трансформатор, и измерить сопротивление изоляции обмоток. Только после того как испытатель убедился в том, что масло по своей электрической прочности удовлетворяет нормам и сопротивление изоляции обмоток достаточно, можно приступить к испытанию электрической прочности изоляции. Б) При испытании электрической прочности изоляции приложенным напряжением возможно повреждение изоляции отдельных витков в результате частичных разрядов (неполный пробой изоляции), которые по какой либо причине не были замечены испытателем. В результате может произойти замыкание между витками или пробой витковой изоляции. Поэтому испытание изоляции индуктированным напряжением следует проводить всегда после испытания приложенным напряжением. При испытании электрической прочности изоляции индуктированным напряжением в последние секунды испытания или в момент снятия напряжения может произойти пробой витковой изоляции. Чтобы это явление не осталось незамеченным, следует после испытания изоляции индуктированным напряжением провести опыт холостого хода. Таким образом, при испытании необходимо соблюдать следующую последовательность: испытание электрической прочности масла; измерение сопротивления изоляции обмоток; испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением; испытание электрической прочности изоляции индуктированным напряжением; 5) опыт холостого хода. При опыте короткого замыкания из-за неудовлетворительной пайки в обмотке, отводах или плохого контакта в переключателе может обгореть контактная поверхность и привести к обрыву цепи или значительному увеличению переходного сопротивления контакта. Такое повреждение можно обнаружить только измерением сопротивления обмоток постоянному току. Поэтому измерение сопротивления обмоток постоянному току рекомендуется проводить после опыта короткого замыкания. Измерение коэффициента трансформации и определение группы соединения обмоток определенной последовательностью не обуславливается. На основании изложенного, возможна и такая последовательность испытательных операций: испытание электрической прочности масла; измерение сопротивления изоляции обмоток; определение коэффициента трансформации; проверка группы соединения обмоток; испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением; опыт короткого замыкания; испытание электрической прочности изоляции индуктированным напряжением; опыт холостого хода; измерение сопротивления обмоток постоянному току. Испытание основных узлов трансформатора Магнитопровод Магнитопровод изготовляется из листов электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм, изолированных друг от друга изоляционным покрытием и изолированных в свою очередь от остальных металлических деталей, крепящих листы электротехнической стали и магнитопровод в целом. Такими деталями являются прессующие шпильки и ярмовые балки. В качестве изоляции их от стали применяют прокладки из электрокартона и изоляционные трубки. Соприкосновение прессующих металлических деталей с листами электротехнической стали может привести к образованию витка, замкнутого через активную сталь, или замыканию некоторых ее листов. Подобный дефект приводит к увеличению потерь, значительным местным нагревам магнитопровода, а иногда вызывает пожар в стали и аварийное отключение работающего трансформатора. Цель испытания магнитопровода заключается в проверке надежности изоляции прессующих шпилек и ярмовых балок от электротехнической стали. У трансформаторов мощностью от 1000 кВ А и выше испытания проводятся мегомметром с напряжением 2500 В в течение 1 мин. Испытание изоляции Для обеспечения длительной надежной работы трансформаторов изоляция их выбирается на напряжение выше номинального и выполняется с определенным запасом электрической прочности. Для контроля качества выполнения изоляции проводится испытание ее повышенным напряжением. Испытания электрической прочности изоляции проводятся в соответствии с ГОСТ Р 52719-2007. Контрольные испытания электрической прочности изоляции состоят из: А) испытания приложенным напряжением от постороннего источника частотой 50 Гц в течение 1 мин;  Рис.1 – Схема испытания изоляции прессующих шпилек магнитопровода Б) испытания индуктированным напряжением в самом трансформаторе. Время испытания определяется в зависимости от частоты. Существует два вида изоляции: внешняя и внутренняя, причем испытательные напряжения внешней изоляции выше, чем для внутренней. Под внешней изоляцией понимается часть изолирующего устройства (конструкция), где изолирующей средой является атмосферный воздух. Основным признаком внешней изоляции является ее зависимость от атмосферного воздуха. Под внутренней изоляцией понимается часть трансформатора, изолированного от внешней среды изолирующего устройства, где изолирующей средой является жидкий, полужидкий или твердый диэлектрик и электрическая прочность которой определяется пробоем промежутков в этой среде или перекрытием в жидком или полужидком диэлектрике по изолирующим поверхностям. Основным признаком внутренней изоляции таких трансформаторов является ее независимость от атмосферных условий. При контрольных испытаниях собранного трансформатора проверяется его внутренняя изоляция. Перед испытанием электрической прочности изоляции проводят испытание пробивной прочности трансформаторного масла и измерение сопротивления изоляции обмоток. Устройство диагностики состояния изоляции силового электрооборудования В качестве объектов исследования мы выбрали силовые трансформаторы, которые установлены в распределительных сетях Княгининского района. В настоящее время в эксплуатации находится большое количество силовых трансформаторов – более 70 %, отработавших свой срок службы. В соответствии с ГОСТ Р 52719-2007 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия» этот срок составляет 25 лет [14]. Опыт эксплуатации силовых трансформаторов показывает, что и после нормативного срока службы значительная часть трансформаторов сохраняет свою способность при соблюдении допустимых нагрузочных режимов, своевременном проведении ремонтов и качественном их выполнении. Для своевременной диагностики и повышения эксплуатационной надежности трансформаторов наиболее предпочтительным является применение неразрушающих методов испытаний и диагностики корпусной изоляции. Поэтому в качестве прибора диагностирования неразрушающим методом авторами разработано новое устройство для объективной оценки качества высоковольтной изоляции по напряжению саморазряда и возвратному напряжению, на которое получен патент РФ. Устройство предназначено для оценки качества главной изоляции высоковольтных электрических машин, трансформаторов и кабелей. Оценка состояния главной изоляции электрооборудования определяется на основе комплекса измерений или многопараметрического тестирования с тем, чтобы дефекты, не выявленные одним методом, могли бы выявляться другими методами. Структурная схема предлагаемого устройства для контроля качества электрической изоляции представлена на рис. 2 [14]. Устройство содержит источник испытательного напряжения 1 с управляющим входом 2, по которому устанавливается значение выходного напряжения источника испытательного напряжения и входом 3 для быстродействующего отключения источника, бесконтактное токовое реле 4, эталонный резистор 5, ограничитель напряжения 6, зарядный ключ 7, масштабный преобразователь напряжения 8, дополнительный резистор 9, дополнительный ключ 10, разрядный ключ 11, разрядный резистор 12, индуктивную катушку13, выходные выводы 14 и 15 устройства. К выходным выводам устройства подключают «землю» и объект испытания, представляющий собой параллельное соединение конденсатора, емкость которого равна емкости испытуемого объекта, и резистора, представляющего собой сопротивление утечки изоляции испытуемого объекта. Кроме того устройство содержит двухвходовой управляемый коммутатор 16 с первым 17 и вторым 18 информационными входами и управляющим входом, аналого-цифровой преобразователь 19, устройство ручного ввода информации от органов управления (клавиатура) 20, программируемый контроллер (комплексный цифровой элемент высшего функционального уровня) с двумя каналами ввода информации 22 и 23 и двумя каналами 24 и 25 вывода информации. Канал 22 служит для ввода диагностической информации, а канал 23 – для ввода информации от органов ручного управления – клавиатуры), Канал вывода 24 служит для вывода управляющих команд, а канал 25 - для вывода диагностической информации. Аналоговый выходной канал 26 служит для управления напряжением источника питания, а дискретный выходной канал 27 - для управления двухвходовым коммутатором. Устройство сопряжения 28 с объектом управления служит для включения обмоток высоковольтных реле. Устройство отображения информации 29 служит для считывания результатов измерений. Диаграмма срабатывания высоковольтных ключей устройства приведена на рис.2.  Рис.2 – Структурная схема нового устройства для контроля качества электрической изоляции Для измерения напряжения саморазряда изоляцию необходимо зарядить от высоковольтного источника питания. После этого заряженную изоляцию отключают от источника питания и подключают к измерительному прибору. Напряжение на изоляции uc при разряде ее на собственное сопротивление утечки называют напряжением саморазряда. Возвратное напряжение uв измеряют на изоляции после отключения заряженной изоляции от источника напряжения и кратковременного ее разряда на землю. Цикл измерения параметров неоднородной высоковольтной изоляции включает в себя семь стадий (рис. 3): 1 – предварительный разряд изоляции на землю (ключи 7 и 10 разомкнуты, ключ 11 замкнут); 2 – заряд изоляции (ключи 7 и 10 замкнуты, ключ 11 разомкнут); 3 – саморазряд изоляции (ключи 7 и 11 разомкнуты, ключ 10 замкнут); 4 – повторный заряда изоляции (ключи 7 и 10 замкнуты, ключ 11 разомкнут); 5 – включение добавочного резистора при повторном заряде (ключ7 замкнут, ключи 10 и 11 разомкнуты); 6 – кратковременный разряд изоляции на землю (ключи 7 и 10 разомкнуты, ключ 11 замкнут); 7 – измерение возвратного напряжения (ключи 7 и 11 разомкнуты, ключ 10 замкнут).  Рис.3 – Диаграмма срабатывания высоковольтных ключей устройства Функциональная схема устройства диагностики показана на рис. 4.  Рис.4 – Структурная схема устройства для измерения напряжения саморазряда и возвратного напряжения По приведенной схеме для измерения рассмотренных выше параметров: сопротивления изоляции, кривой саморазряда и возвратного напряжения было разработано устройство, которое снабжено программируемым микроконтроллером и позволяет измерять каждый из указанных параметров изоляции в течение одной минуты через каждую секунду. На рис. 3 обозначены: ВИП – высоковольтный источник питания с напряжением 1000 В и 2500 В, ОИ – объект испытания, Р1, Р2 – высоковольтные управляемые реле, И1 – измеритель тока, И2 – измеритель напряжения, МК – программируемый микроконтроллер, БС – блок сопряжения, ЖКД – жидкокристаллический дисплей, ОУ – органы управления. С помощью этого прибора были измерены параметры изоляции различных трансформаторов. На рис. 5 показаны полученные авторами с помощью разработанного прибора реальные зависимости напряжения саморазряда главной изоляции от времени для распределительных трансформаторов с разными сроками эксплуатации: 1- новый трансформатор при вводе его в эксплуатацию), 2- после 10 лет эксплуатации, 3 - после 28 лет эксплуатации, 4- после полного срока эксплуатации более 40 лет, когда трансформатор полностью выработал свой ресурс. Нагрузка трансформаторов составляла 70-80% от номинальной [13, с. 47].  Рис.5 – Кривые саморазряда главной изоляции трансформаторов с разными сроками эксплуатации Измерение сопротивления изоляции обмоток Величина сопротивления изоляции, если технологический процесс изготовления трансформатора был правилен, зависит от размера трансформатора, количества и рода изоляции. Эти условия затрудняют установление норм допустимой минимальной величины сопротивления изоляции [13]. Для трансформаторов с рабочим напряжением до 35 кВ значения сопротивления изоляции должны укладываться в пределы 450 Мом (при 10°С) и 40 МОм (при 70°С). Сравнение значений сопротивлений изоляции, измеренных перед выпуском трансформатора с завода и перед включением его в эксплуатацию, в сочетании с другими показателями позволяют судить о степени увлажненности трансформатора и возможности включения его в работу без дополнительной сушки. Вместе с тем при оценке результатов измерения сопротивления изоляции необходимо учитывать значения сопротивления изоляции, ранее измеренные на однотипных трансформаторах. Если они резко отличаются в сторону снижения, то надо устанавливать причину снижения, а при необходимости подвергнуть повторной сушке, даже если сопротивление изоляции не выходит за пределы нормированного значения. По инструкции СН 171-61 величина сопротивления изоляции перед включением трансформатора в эксплуатацию не должна быть ниже 70 % значения, измеренного на заводе при одинаковой температуре. Такой метод определения допустимой величины сопротивления изоляции является достаточно надежным, так как сушка в заводских условиях проводится при вакууме не менее 70-72 см рт. ст. и при температуре 100-105 °С, что позволяет в достаточной степени удалить влагу из изоляции. В протоколе испытания трансформатора должна указываться температура, при которой производилось измерение. Отсчеты сопротивления производят дважды через 15 и 60 секунд после появления напряжения на испытываемом трансформаторе. Измерение сопротивления изоляции трансформаторов класса напряжения выше 10 кВ может производиться мегомметром типа МС-06 напряжением 2500 В с пределами показаний от 1 до 10000, от 0,1 до 100, от 0,01 до 10 МОм. Испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением При испытании изоляции приложенным напряжением частотой 50 Гц в течение 1 минуты проверяется его внутренняя изоляция. Перед испытанием электрической прочности изоляции проводят испытание пробивной прочности трансформаторного масла и измерение сопротивления изоляции обмоток. Измерение сопротивления изоляции обмоток Величина сопротивления изоляции, если технологический процесс изготовления трансформатора был правилен, зависит от размера трансформатора, количества и рода изоляции. Эти условия затрудняют установление норм допустимой минимальной величины сопротивления изоляции. Для трансформаторов с рабочим напряжением до 35 кВ значения сопротивления изоляции должны укладываться в пределы 450 Мом (при 10°С) и 40 МОм (при 70°С). Сравнение значений сопротивлений изоляции, измеренных перед выпуском трансформатора с завода и перед включением его в эксплуатацию, в сочетании с другими показателями позволяют судить о степени увлажненности трансформатора и возможности включения его в работу без дополнительной сушки. Вместе с тем при оценке результатов измерения сопротивления изоляции необходимо учитывать значения сопротивления изоляции, ранее измеренные на однотипных трансформаторах. Если они резко отличаются в сторону снижения, то надо устанавливать причину снижения, а при необходимости подвергнуть повторной сушке, даже если сопротивление изоляции не выходит за пределы нормированного значения. По инструкции СН 171-61 величина сопротивления изоляции перед включением трансформатора в эксплуатацию не должна быть ниже 70% значения, измеренного на заводе при одинаковой температуре. Такой метод определения допустимой величины сопротивления изоляции является достаточно надежным, так как сушка в заводских условиях проводится при вакууме не менее 70-72 см рт. ст. и при температуре 100-105 °С, что позволяет в достаточной степени удалить влагу из изоляции. В протоколе испытания трансформатора должна указываться температура, при которой производилось измерение. Отсчеты сопротивления производят дважды через 15 и 60 секунд после появления напряжения на испытываемом трансформаторе. Измерение сопротивления изоляции трансформаторов класса напряжения выше 10 кВ может производиться мегомметром типа МС-06 напряжением 2500 В с пределами показаний от 1 до 10000, от 0,1 до 100, от 0,01 до 10 МОм. Испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением При испытании изоляции приложенным напряжением частотой 50 Гц в течение 1 минуты 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. К примеру, для трансформатора класса напряжения 35 кВ испытательное напряжение изоляции обмотки ВН одноминутное составит 85 кВ. Схема состоит из испытательного трансформатора, в цепь первичной обмотки которого, включены вольтметр и амперметр. Между испытательным трансформатором и испытываемым включается активное сопротивление для ограничения величины тока при пробое изоляции.  Рис.6 – Схема испытания изоляции приложенным напряжением При испытании вводы испытываемой обмотки трансформатора замыкают накоротко и подключают к испытательному трансформатору. Вводы другой обмотки также замыкают накоротко и вместе с баком трансформатора или магнитопроводом у трансформаторов с естественным воздушным охлаждением (сухих) заземляют. Напряжение к первичной обмотке испытательного трансформатора подводится от генератора переменного тока с регулируемым возбуждением или от регулировочного автотрансформатора. Напряжение поднимают плавно и величину его устанавливают по вольтметру, исходя из коэффициента трансформации испытательного трансформатора. Подводимое напряжение будет равно:  где Ul - напряжение по вольтметру, В; U исп - испытательное напряжение, В; К - коэффициент трансформации испытательного трансформатора. При испытании возможно изменение величины коэффициента трансформации испытательного трансформатора за счет влияния емкости испытуемых трансформаторов. Поэтому испытательная установка должна быть отградуирована шаровыми разрядниками с подключенными испытываемыми трансформаторами аналогичных типов. По результатам градуировки вносится соответствующая поправка в показания вольтметра. Если одновременно испытывается партия трансформаторов, то градуировка установки производится с подключением такой же партии трансформаторов. Однако практика показала, что в стационарных установках с практически синусоидальной формой кривой подводимого напряжения нет необходимости в градуировке установки при испытательных напряжениях до 100 кВ. При испытательных напряжениях превышающих 100 кВ, или при испытаниях трансформаторов со значительной емкостью, которая может исказить и завысить коэффициент трансформации испытательного трансформатора, измерять испытательное напряжение следует непосредственно на стороне ВН при помощи шаровых разрядников. При пробое изоляции испытываемого трансформатора вторичная обмотка испытательного трансформатора окажется замкнутой накоротко (через землю) и приборы, включенные в цепь его первичной обмотки, покажут увеличение тока и снижение напряжения. Повреждение в испытываемом трансформаторе проявляется потрескиванием и разрядами внутри трансформатора и выделением дыма из пробки расширителя или из дыхательной пробки на крышке у трансформаторов с масляным охлаждением, не имеющих расширителя. Поэтому при испытании изоляции пробка на крышке или расширителе должна быть открыта и трансформатор следует прослушивать с соблюдением всех правил техники безопасности. В некоторых случаях в трансформаторе при испытании изоляции возможны потрескивания, не связанные с повреждением или дефектом изоляции. Так, при испытании изоляции возможны слабые разряды из-за того, что какая-нибудь металлическая деталь в трансформаторе не заземлена. Такие потрескивания носят характер групповых или отдельных слабых разрядов с перерывами в продолжение всего времени испытания. Возможны отдельные разряды в первой половине минуты, которые потом прекращаются. Они могут быть вызваны воздушными включениями в масле или изоляции. В подобных случаях трансформатору следует дать дополнительный отстой в продолжение 10-12 ч. Пробой трансформатора при испытании может произойти вследствии: недостаточного расстояния или неправильного выбора соотношения изоляций с неодинаковыми диэлектрическими постоянными, что может создать чрезмерную напряженность поля на каком-либо участке; нарушения технологического процесса, неправильного выполнения изоляции, вогнутости стенок бака внутрь и связанного с этим уменьшения изоляционного расстояния от токоведущих частей до бака, нарушения правильного режима сушки, загрязненности; низкого качества примененных изоляционных материалов. Испытание электрической прочности изоляции индуктированным напряжением При испытании изоляции приложенным напряжением остается неиспытанной так называемая «продольная изоляция обмотки», т.е. изоляция обмотки между витками, слоями, отдельными секциями и фазами. Испытательное напряжение между витками можно получить только индуктированным напряжением. Эта изоляция в зависимости от конструкции обмотки, расположения витков и величины напряжения на виток подвергается воздействию напряжением различной величины.  Рис. 7 – Схема измерения напряжения шаровым разрядником Как правило, величина испытательного напряжения не должна превосходить двойного номинального из-за опасности перекрытия между фазами. При этом испытании к одной из обмоток подводят двойное номинальное напряжение этой обмотки, а вторая обмотка остается разомкнутой. Обе обмотки в этом случае находятся под напряжением, пропорциональным числу их витков. Обычно удобнее подводить напряжение к обмотке НН. Проводить испытание двойным индуктированным напряжением при частоте 50 Гц практически невозможно.  Рис.8 – Кривая зависимости тока холостого хода от подводимого напряжения На рисунке 8 показана кривая зависимости тока холостого хода Iо от подводимого напряжения U для трансформатора мощностью 250 кВА с расчетной индукцией 15000 Гн при номинальном напряжении. Вблизи номинального (100 %) напряжения ток холостого хода начинает резко возрастать. Возбудить трансформатор до двойного номинального напряжения при частоте 50 Гц практически невозможно, так как ток холостого хода из-за большой индукции в магнитопроводе будет превышать во много раз номинальный ток трансформатора, что может привести к его повреждению. Поэтому надо иметь возможность возбудить трансформатор до двойного напряжения без сколько-нибудь значительного увеличения индукции. Известно, что: Е = К∙f∙В, где Е- действующее значение э.д.с.; К - коэффициент пропорциональности, равный произведению числа витков обмотки, сечения сердечника (см2) и числа 4,44; f - частота; В - индукция. Для того чтобы сохранить индукцию при двойном напряжении трансформатора, необходимо увеличить частоту в два раза. Ввиду этого испытания индуктированным напряжением проводятся при частоте, повышенной не менее чем в 2 раза, т.е. не менее 100 Гц в течение 1 мин. Испытание может производиться при частоте, превышающей 100 Гц, длительность испытания уменьшается в этом случае обратно пропорционально частоте:  откуда  где f ' - частота (больше 100 Гц), при которой производилось испытание; t - длительность испытания, сек. Таким образом, длительность испытания при частоте: Из-за возможности пробоя изоляции недопустимо в процессе сборки испытывать двойным индуктированным напряжением активную часть трансформатора, который должен быть заполнен маслом после сборки. Схема испытания индуктированным напряжением приведена на чертеже лист 4. Следует отметить две основные особенности, отличающие схему испытания индуктированным напряжением от схемы опыта холостого хода: Так как при испытании индуктированным напряжением величина тока не измеряется, а контролируется лишь отсутствие межвитковых замыканий или грубых ошибок в схеме, то амперметры могут применяться класса точности 1,5 -2,5. Амперметры должны быть постоянно включены в три фазы. Переключение одного амперметра на три фазы, как это делается при опыте холостого хода, при испытании индуктированным напряжением недопустимо, так как отдельные толчки тока в одной фазе могут остаться незамеченными, если в это время амперметр будет включен в другую фазу. При испытании изоляции индуктированным напряжением трансформатор считается выдержавшим испытание, если не наблюдалось: толчков тока; Б) нарушения симметрии напряжения по фазам (у трехфазных трансформаторов); выделения дыма из отверстия расширителя или крышки (если нет расширителя), которые при испытании должны быть открыты; Г) перекрытия на шарах (если трансформатор во время испытания был защищен шаровым разрядником). Даже в тех случаях, когда наблюдается мгновенный толчок тока при испытании, а в дальнейшем трансформатор выдерживает испытание, он подлежит обязательной разборке, осмотру и устранению дефекта. Следует учесть, что витковые замыкания могут «самоустраниться» в результате частичного или полного выгорания заусенца на обмоточной меди, заполнения пробитого промежутка маслом и т.д. Дальнейшими испытаниями «самоустранившееся» витковое замыкание не всегда может быть обнаружено, но в эксплуатации трансформатор может очень быстро выйти из строя. Поэтому, даже в тех случаях, когда при повторных испытаниях витковое замыкание не повторяется, трансформатор должен быть обязательно разобран для определения места повреждения и устранения дефекта. Основным дефектом, который выявляется при таком испытании, является замыкание между витками или между слоями обмотки, а также между отводами. Очень важно до разборки трансформатора измерениями токов и напряжений установить, в какой именно фазе дефект, или в какой фазе произошел толчок тока. Затем эта фаза подвергается тщательному осмотру. В некоторых случаях дефектное место может быть определено методом «искателя». Замыкания между витками и слоями могут быть вызваны конструктивными недостатками, неправильным выбором изоляции и дефектами исполнения. Наиболее частыми дефектами исполнения являются: повреждение изоляции на обмоточной меди; неправильная укладка витков в обмотке и неправильное выполнение переходов между секциями; заусенцы на обмоточной меди; повреждение изоляции между витками вследствие чрезмерного давления при прессовке обмотки. Если наблюдается слишком большой ток сразу при включении трансформатора при очень малом напряжении, то это может быть результатом неправильного соединения обмоток трансформатора. В подобных случаях необходимо до полной разборки проверить правильность схемы обмоток. |