Темы для С-3 26-27.01.2022 г.. Тема. Изменениесостоянияэлектрооборудования
 Скачать 331.38 Kb.
|
Тема Диагностические характеристики, основанные на измерении электромагнитных параметров.Определение коэффициента трансформации. Проверка коэффициента трансформации относится к категориям контроля П и К (см. тему 2.1.). Коэффициентом трансформации (К) называется отношение напряжения обмотки ВН к напряжению обмотки НН при холостом ходе трансформатора:  Для трехобмоточных трансформаторов коэффициентом трансформации является отношение напряжений обмоток ВН/СН, ВН/НН и СН/НН. Значение коэффициента трансформации позволяет проверить правильное число витков обмоток трансформатора, поэтому его определяют на всех ответвлениях обмоток и для всех фаз. Эти измерения, кроме проверки самого коэффициента трансформации, дают возможность проверить правильность установки переключателя напряжения на соответствующих ступенях, а также целость обмоток. Если трансформатор монтируется без вскрытия и при этом ряд ответвлений, недоступен для измерений, определение коэффициента трансформации производится только для доступных ответвлений. При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент трансформации достаточно проверить для двух пар обмоток, причем измерения рекомендуется проводить на тех обмотках, для которых напряжение короткого замыкания наименьшее. В паспорте каждого трансформатора даются номинальные напряжения обеих обмоток, относящиеся к режиму холостого хода. Поэтому номинальный коэффициент трансформации можно легко определить по их отношению. Измеренный коэффициент трансформации на всех ступенях переключателя ответвлений не должен отличаться более чем на 2 % от коэффициента трансформации на том же ответвлении на других фазах или от паспортных данных, или от данных предыдущих измерений. В случае более значительного отклонения должна быть выяснена его причина. При отсутствии виткового замыкания трансформатор может быть введен в работу. Коэффициент трансформации определяют следующими методами: двух вольтметров; моста переменного тока; постоянного тока; образцового (стандартного) трансформатора и др. Для случая холостого хода активное и реактивное падение напряжения в питаемой обмотке крайне незначительны, и можно считать с достаточной степенью точности, что э.д.с. обмотки равна приложенному напряжению; тогда коэффициентом трансформации определяется как:  Следовательно, определением коэффициента трансформации проверяется правильность числа витков обмоток трансформатора. Коэффициентом трансформации определяют на всех регулировочных ответвлениях обмоток и на всех фазах. Методика проверки. Рассматривается метод двух вольтметров. На вводы обмотки НН трансформатора подают напряжение переменного тока обычно 100– 400 В. Если трансформатор трехфазный, подают симметричное напряжение на все три фазы. Схема измерения коэффициента трансформации трехфазного двухобмоточного трансформатора методом двух вольтметров показана на рис. 3. С помощью вольтметров V1 и V2 с переключателями измеряют напряжения на сторонах ВН и НН на всех ступенях напряжения, а затем определяют коэффициент трансформации для всех фаз и ступеней. Проверка производится при всех положениях переключателей ответвлений.  Рис.3.Схемаизмерениякоэффициентатрансформации При определении коэффициента трансформации с питанием от отдельного генератора напряжение устанавливается плавным подъемом до нужной величины. После того как будет точно установлено напряжение на обмотке НН, производят отсчет напряжения и на обмотке ВН. При измерении больших величин коэффициента трансформации (порядка 30 и более) для вольтметра обмотки ВН применяют добавочное сопротивление или трансформатор напряжения нужного класса точности (0.2-0.1). При испытании трехфазных трансформаторов одновременно измеряют линейные напряжения на обеих проверяемых обмотках. Измерениетокаипотерьхолостогохода. Измерение потерь холостого хода относится к категориям контроля П, К и М (см. тему 1.2.). Образование токопроводящих замкнутых контуров вокруг основного магнитного потока или его части вызывает местные нагревы, а в ряде случаев и искрения. При нарушении межлистовой изоляции пластин магнитопровода, а также при замыкании этих пластин токопроводящими частицами или предметами, в магнитопроводе возникает короткозамкнутый контур для вихревых токов. Эти токи вызывают местный нагрев магнитопровода, чем ускоряют дальнейшее разрушение изоляции пластин. Развитие процесса может привести к “пожарувстали”и повреждению трансформатора (рис.4). При нарушении изоляции металлических элементов крепления активной части транс- форматора и (или) неправильном выполнении заземления элементов трансформатора возникает замкнутый токопроводящий контур вокруг основного магнитного потока. В этом случае в местах неплотного контакта между собой элементов этого контура могут возник- нуть местные нагревы и искрения. Замыкание между витками обмоток, если оно является коротким, вызывает интенсивное выделение тепловой энергии и быстрое срабатывание защиты трансформатора, действующей на его отключение. При перемыкании проводов в многопараллельных обмотках, а также при замыкании между витками обмоток через повышенное переходное сопротивление, наблюдается местный нагрев обмоток, который с течением времени приводит к разрушению изоляции и в конечном итоге - к короткому витковому замыканию. Все вышеперечисленные дефекты, связанные с образованием токопроводящих замкнутых контуров вокруг основного магнитного потока или его части, вызывают увеличение потерь ХХ. В трехфазном трансформаторе при измерении потерь ХХ проводят три опыта с приведением трехфазного трансформатора к однофазному путем замыкания накоротко одной из его фаз и возбуждения двух других. Замыкание накоротко одной из его фаз (или, что то же, закорачивание одной из его обмоток) делается для того, чтобы не иметь магнитного потока в этой фазе, а следовательно, не иметь в ней никаких потерь.  Рис.4.”Пожарвстали”магнитопровода Например, если накоротко замкнуть фазу c и подавать напряжение на фазы a и b обмотки НН, то измеряемые потери будут характеризовать потерю энергии на возбуждение фаз a и b (рис.5).  Рис.5.ИзмерениепотерьХХпрималомвозбужденииспоследовательнымзакорачиваниемфаз. Измерениявпроцессеэксплуатациипроизводятсяприкомплексныхиспытанияхтрансформатора.Отличиеизмеренных значенийот исходныхданныхнедолжнопревышать 30%. Обозначим эти потери с учетом замыкаемой фазы, как PC. При отсутствии дефектов в трансформаторе потери РА и РС, измеренные при последовательном замыкании накоротко крайних фаз a и c, будут практически одинаковые (отличие не более 2 - 3 %), а потери РВ, измеренные при замыкании средней фазы b, будут превышать потери РА или РС на 35 - 40 %. Это объясняется различной длиной пути замыкания магнитного потока при возбуждении трансформатора по указанным схемам измерения. Зная потери в разных фазах можно сравнить их и убедиться, что трансформатор имеет правильное соотношение потерь и не имеет дефектов. При возникновении какого-либо короткозамкнутого витка вокруг основного магнитного потока одного из стержней магнитопровода соотношение потерь, измеренных по этим схемам, изменится, причем появление короткозамкнутого витка вызывает увеличение потерь, поэтому дефектной будет та фаза, при закорачивании которой будут измерены наименьшие потери. Эта закономерность используется для выявления дефектной фазы. Вышеперечисленные дефекты могут возникнуть при монтаже или капитальном ремонте трансформатора. Поэтому в нормативных документах предлагается измерять потери ХХ при приемосдаточных испытаниях и после капитального ремонта. У трехфазных трансформаторов при вводе в эксплуатацию и при капитальном ремонте соотношение потерь на разных фазах не должно отличаться от соотношений, приведенных в протоколе заводских испытаний (паспорте), более чем на 5%. У однофазных трансформаторов при вводе в эксплуатацию отличие измеренных значений потерь от исходных не должно превышать 10%. Перед включением трансформаторов на параллельную работу целесообразно проверить их исправность весьма несложными измерениями. ГОСТ 3484-55 дает два метода проверки измерением потерь холостого хода при малом напряжении: измерение потерь с приведением их к номинальному напряжению и сравнение распределения потерь с данными заводских испытаний; измерение потерь без приведения их к номинальному напряжению и сравнение распределения потерь по отдельным фазам трансформатора. Измерение потерь холостого хода при малом напряжении производится на заводе для определения следующих дефектов в обмотках: металлических замыканий между соседними витками («витковое»); замыканий между параллельными проводами в непрерывных обмотках (например, в местах транспозиции) ; неодинаковое число витков в параллельно включенных цепях. В условиях же монтажа и эксплуатации это испытание служит также для определения потерь холостого хода при номинальном напряжении. Измерениесопротивлениякороткогозамыкания. Измерение сопротивлений короткого замыкания относится к категориям контроля П, К и М (см. тему 2.1). Нарушение геометрии обмоток силового трансформатора в результате механических воздействий при протекании больших токов или нарушения механизма прессовки является серьезным дефектом, приводящим к отказам из-за витковых замыканий или потери устой- чивости обмотки. При протекании по обмоткам трансформатора больших токов (например, токов внешних КЗ) возникают электродинамические силы, которые могут вызвать деформацию отдельных проводников, катушек или всей обмотки (рис. 6). Вероятность повреждений при таких воздействиях зависит не только от значения тока, но и от числа внешних КЗ, создавших броски тока через трансформатор. Ослабление усилий прессовки приводит к повышенным вибрациям обмотки и как следствие к витковым замыканиям из-за истирания изоляции. К числу опасных дефектов относятся осевые смещения отдельных катушек и радиальные их деформации. Более 80% повреждений мощных трансформаторов при коротких замыканиях связано с потерей радиальной устойчивости обмоток. Важно уста- новить именно начальные деформации обмоток, чтобы своевременно предотвратить ава- рийный выход трансформатора из строя с разрушениями, значительно удорожающими ремонт и затрудняющими определение причины аварии. Основным параметром, характери- зующим деформацию обмоток, является сопротивление КЗ трансформатора Zк. По измене- нию Zк можно определить степень деформации обмоток. Допустимое изменение Zк зависит от конструкции и технологии изготовления обмоток. Периодическое измерение позволит своевременно выявить повреждение трансформатора и вывести его в ремонт.  Рис.6.Примердеформацииобмотки Рекомендуется: Выполнять измерение Zк на всех трансформаторах и автотрансформаторах мощностью 63 МВА и более, класса напряжения 110 кВ и выше: перед вводом в эксплуатацию; при капитальных ремонтах; после протекания через трансформатор токов 0.7 и более расчетного тока КЗ трансформатора. Сравнить измеренные значения Zк с базовыми. В качестве базового значения Zк следует принимать значение, измеренное на местах установки при вводе трансформаторов в эксплуатацию, а при его отсутствии - значение Zк, вычисленное по паспортным значениям напряжения КЗ (Uк), %. Измерениепотерькороткогозамыкания. Измерениесопротивленияобмотокпостоянномутоку. Измерение сопротивления обмоток постоянному току относится к категориям контроля П и К (см. тему 2.1.). Оно входит в обязательный объем заводских контрольных испытаний каждого трансформатора. Кроме того, при поступлении информации о неисправности трансформатора от средств непрерывного контроля или средств периодического контроля, выполняемого без отключения трансформатора, в ряде случаев выполняют измерение сопротивления обмоток постоянному току для уточнения характера и места дефекта. Эти измерения позволяют проверить: качество соединений и паек, имеющихся в обмотках; качество контактов в переключателях; отсутствие обрывов, правильность числа параллелей (отсутствие обрывов одной или нескольких параллелей в обмотках, намотанных из нескольких параллельных проводников); соответствие расчетной записке сечения и удельного сопротивления проводников. Кроме этого, определение действительного сопротивления обмоток дает возможность вычислить потери трансформатора, привести потери, измеренные при опыте короткого замыкания, к номинальной температуре обмотки, а также найти добавочные потери, которые могут быть определены только вычислением при условии, если известны сопротивления обмоток. Методика измерения сопротивления обмоток постоянному току. Нормы устанавливают основные требования к измерению сопротивления обмоток постоянному току при приемосдаточных испытаниях и при испытаниях после капитального ремонта: “Измерениепроизводитсянавсехответвлениях,есливзаводскомпаспортенетдругихуказанийиеслидляэтогонетребуетсявыемкаактивнойчасти.Значениясопротивленийнедолжныотличатьсяболеечемна2 %отзначениясопротивления,полученного на соответствующих ответвлениях других фаз, или от значений заводских ипредыдущихэксплуатационныхиспытаний,еслинетособыхоговороквпаспортетрансформатора”. Другой документ уточняет, что "Величинысопротивленийтрехфазныхтрансформаторов, полученные на одинаковых ответвлениях разных фаз при одинаковойтемпературе не должны отличаться друг от друга более, чем на 2 %. Если в паспортетрансформатораиз-законструктивныхособенностейестьзаписьорасхожденииболее2 %,тонеобходиморуководствоватьсявеличинойрасхождения,указаннойвпаспорте.Полученныевеличинысопротивленийоднофазныхтрансформаторовнедолжныотличатьсяболеечемна5%отзначений,указанныхвпаспортетрансформатора". Из всех методов измерения сопротивлений обмоток в практике отечественных испытательных станций при испытании мощных трансформаторов нашли применение следующие два метода: измерение сопротивления методом вольтметра-амперметра; мостовой метод измерения сопротивлений. Поскольку определяются малые относительные изменения контролируемого параметра (порядка 2 %), то требуется свести к минимуму возможные погрешности метода. Погрешности вызваны: влиянием внутренних сопротивлений приборов и их погрешностей; влиянием переходного контакта в месте подключения прибора к обмотке; различием в температурах сопротивлений обмоток. При измерении сопротивления обмоток методом амперметра-вольтметра приборы должны быть класса точности 0,5 и 0,2. Определять весьма малые сопротивления обмотки НН, когда требуется обеспечить высокую точность измерений до 0,00001 Ом, можно мостовым методом. При подключении проводов к измеряемому сопротивлению должно быть обеспечено высокое качество контактов. Контакты должны быть надежными, плоскими, а поверхности их - чистыми от жира, ржавчины и краски. Плохой контакт может дать дополнительное сопротивление порядка 0,001 Ом. Если измеряемое сопротивление, например обмотки НН мощного трансформатора, составляет 0,003 - 0,004 Ом, то наличие такого контакта может исказить результаты измерений на 25 - 30 %. За температуру обмотки трансформатора, находящегося в течение достаточно длительного времени в отключенном состоянии в условиях окружающей среды с практически неизменной температурой, предлагается принимать температуру окружающей среды - воздуха. За температуру обмотки длительно отключенного трансформатора во всех случаях допускается принимать температуру верхних слоев масла в трансформаторе.  Пересчет сопротивлений обмоток с одной температуры (t1) на другую (t2) может быть произведен по выражениям:
 Обычно сопротивления обмоток приводят к расчетной температуре (75°С или 20°С) или к температуре заводских испытаний.Измерение сопротивлений производят на всех обмотках и всех ступенях регулирования. Измеряют линейные сопротивления (между линейными вводами) для всех доступных ответвлений обмоток всех фаз. При наличии нулевого ввода измеряют дополнительно одно из фазных сопротивлений (между нулевым и одним из линейных вводов). При доступности нулевого ввода вместо измерения линейных сопротивлений допускается измерение фазных сопротивлений, но при условии, что сопротивление нулевого ввода не превышает 2 % фазного сопротивления обмотки. В этом случае сопротивление цепи нулевого ввода может быть определено дополнительным измерением одного из линейных сопротивлений. У трансформаторов с параллельными ветвями обмотки ВН, выведенными на крышку, следует измерить сопротивление каждой ветви. |