Диагностика силовых трансформаторов

Подождите немного. Документ загружается.

Измерение сопротивлений обмоток постоянному току 51

также отношение этих потерь к потерям, полученным при закорачивании

фазы b (Р

/Р

и Р

/Р

) не должны отличаться в пределах погрешности

измерений от таких же отношений, полученных при измерении на

заводе.

 Для однофазных трансформаторов на напряжение 110iкВ и

более полученные потери не отличаются более чем на 10i% от потерь,

измеренных при изготовлении трансформаторов.

 Для трехфазных трансформаторов на напряжение 110iкВ и

выше соотношение потерь (Р

/Р

, Р

/Р

и Р

/Р

), измеренных по указан-

ным выше схемам, не отличаются больше чем на 5i% от таких же

соотношений потерь, полученных при изготовлении.

6.8. Методика измерения

Измерения производятся у трансформаторов мощностью 1000 кВ·А и

более при напряжении, подводимом к обмотке низшего напряжения, равном

указанному в протоколе заводских испытаний (паспорте). Для

рассматриваемого метода оно обычно составляет 5-10% номинального. У

трехфазных трансформаторов потери холостого хода измеряются при

однофазном возбуждении по схемам, применяемым на заводе-изготовителе

[Л.3].

Перед испытанием трансформатор должен быть надежно заземлен.

Замыкание накоротко одной фазы можно производить на любой

обмотке трансформатора, т.е. на обмотке, к которой подводят напряжение

при опыте ХХ, или другой, разомкнутой обмотке (рис.6.2); при этом

руководствуются действительной схемой соединения обмоток

трансформатора.

При измерении обычно подводят напряжение к двум фазам обмотки

НН, а третью - закорачивают накоротко, добиваясь таким образом

большего возбуждения магнитной системы. Опыт холостого хода обычно

производят со стороны обмотки НН, так как измерение напряжения, тока и

мощности легче производить при более низком напряжении.

Перед измерениями при малом напряжении ГОСТ 3484-77

предусматривает необходимость снятия остаточного намагничивания

магнитной системы трансформатора, если перед этими измерениями

производились работы, связанные с протеканием по обмоткам постоянного

или переменного тока, а также если при отключении возбуждение

трансформатора значительно (в 2 раза и более) превышало напряжение при

котором производят измерения. Методы снятия остаточного намагничивания

устанавливает ГОСТ 3484-77.

Вольтметр и ваттметр для измерений по возможности следует

применять класса 0,2.

При испытании измеряют подводимое напряжение и суммарную

мощность, потребляемую испытуемым трансформатором и измерительными

приборами. Затем определяют мощность, потребляемую измерительными

Диагностика

трансформаторов

приборами (Р

пр

), путем измерения или расчета. Измерение потерь в

приборах производят по той же схеме, что и при измерении суммарных

потерь (P

изм

), но при отключенном трансформаторе (рис 6.3), при

одинаковом показании вольтметра (V).



Рис. 6. 3. Схема измерения потерь в приборах

Потребление приборов можно определить также по формуле

v w

 

2 2

где U - подводимое переменное напряжение, В;

- сопротивление вольтметра, Ом;

- сопротивление обмотки напряжения ваттметра, Ом.

Потери в испытуемом трансформаторе вычисляют по формуле:

P P P

из м п

 

Приведенные к номинальному напряжению потери определяются по

формулам:

- в случае соединения возбуждаемой обмотки в треугольник

P P

п ив

, 













- в случае соединения возбуждаемой обмотки в звезду

прив















где U

- номинальное напряжение обмотки трансформатора, кВ;

U - значение приложенного напряжения, кВ;

n - показатель степени, зависящий от характеристик электротех-

нической стали, из которой собран магнитопровод.

Обычно n имеет следующие приближенные значения при

возбуждении трансформатора напряжением 5-10% номинального:

n=1,8 - для горячекатанной стали;

n=1,9 - для холоднокатанной стали.

Значение n может быть определено по формуле [Л4]

Измерение сопротивлений обмоток постоянному току 53



где P

0н

- потери холостого хода, соответствующие номинальным

условиям, по данным заводских испытаний, Вт;

- потери холостого хода, измеренные при одном из значений

подводимого напряжения в пределах 5-10% номинального (при

заведомо исправном состоянии трансформатора), Вт.

Если подводимое напряжение менее 5% номинального, то для

приведения потерь показатель степени n следует определять по данной

формуле.

При пофазном измерении каждая фаза участвует в измерениях дваж-

ды, поэтому общие потери трансформатора составят:

P P P

A B C



 

6.9. Пример

Дан следующий трансформатор:

Тип . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ТДТНГ-60000/110

Номинальные мощности

обмоток

60000/60000/60000 кВА

Номинальные напряжения . . . . . 12100022,5% / 3850022,5% / 10500

Номинальные токи . . . . . . . . . . . 287,0 / 900,0 / 3300 А

Схема и группа обмоток . . . . . . . У

/У

/Д-0-11

Потери холостого хода при заводских испытаниях P0 = 149,5 кВт.

Магнитопровод трансформатора изготовлен из горячекатанной стали

толщиной листа 0,35 мм. Измерения производились пофазно.

Результаты даны в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Подано

напря-

жение на

фазы

Замкнута

фаза

Напря-

жение, В

Ток, А Потери, Вт

Приве-

денные

потери,

кВт

a - b c 525 3,5 428 89,64

b - c a 525 3,5 428 89,64

a - c b 525 4,8 574 121,7

Все измерения производились при частоте 50 Гц.

Напряжение (525 В) составляет 5% от номинального.

Потери в приборах составили 20 Вт.

Диагностика

трансформаторов

Потери, приведенные к номинальному напряжению обмотки НН:

прив.С

= P

прив.A

=(428 - 20)  (10500 / 525)

1,8

= 89,64 кВт

прив.B

= (554 - 20)  (10500 / 525)

1,8

= 121,7 кВт

0 прив

= (P

прив.С

+ P

прив.B

+ P

прив.A

) / 2 = (89,64 + 89,64 + 121,7) / 2 = 150,5 кВт,

что 0,5% больше заводских потерь холостого хода.

Потери P

прив.С

и P

прив.A

равны между собой, а P

прив.B

больше потерь P

прив.С

и P

прив.A

.358,1

64,89

7,121



Все это указывает, что трансформатор вполне исправен и не имеет

дефектов.

6.10. Заполнение машинной формы результатов измерений

Для занесения в базу данных результатов измерений необходимо

заполнить шаблон в соответствии с правилами, приведенными в

“Инструкции пользователя”. Форма шаблона приводится ниже.

Обязательно нужно ввести "Дату проведения испытания" и указать

"Вид испытания".

Форма имеет три вкладки: "Потери", "Приборы" и "Примечание".

Перейти на нужную вкладку можно указав ее мышью.

Измерение сопротивлений обмоток постоянному току 55

В первой вкладке пользователем вводятся "Напряжения", "Токи" и

"Измеренные потери" для каждого из трех опытов. Для однофазных

трансформаторов заполняется только первый столбец таблицы. Если

мощность, потребляемая приборами измерялась во время опытов, то ее

значения тоже заносятся в поля формы, а если из паспортов приборов

известны их сопротивления, то потери в приборах будут вычислены во

время проведения экспертизы и результаты занесены в поля формы.

Экспертиза вычисляет также "Потери, приведенные к номинальному

напряжению" и "Отличия приведенных потерь от базовых значений" для

каждого опыта. Кроме этого, вычисляются "Общие потери холостого хода во

всех фазах трансформатора при данном напряжении", "Общие потери

холостого хода во всех фазах трансформатора приведенные к номинальному

напряжению" и "Отличие общих приведенных потерь холостого хода от

базовых потерь холостого хода при номинальном напряжении".

За базовые значения берутся данные из самого раннего по дате

измерения потерь холостого хода для этого трансформатора.

Во второй вкладке вводятся номера используемых приборов и если

нужно вычислять потери в приборах, то "Сопротивление вольтметра" и

"Сопротивление обмотки напряжения ваттметра".

В примечания можно ввести любой текст.

6.11. Литература

1. Каганович Е. А., Райхман И. М. Испытание трансформаторов мощ-

ностью до 6300 кВА и напряжением до 35 кВ. - М.: Энергия, 1980.

2. Филиппишин В. Я., Туткевич А. С. Монтаж силовых транс-

форматоров.- М.: Энергоиздат, 1981.

3. Объем и нормы испытаний электрооборудования / Под общей

редакцией Б. А. Алексеева, Ф. Л. Когана, Л. Г. Мамиконянца. - 6-е

изд. - М.: НЦ ЭНАС, 1998. - 256 с.

4. Алексенко Г. В., Ашрятов А. К., Фрид Е. С. Испытание

высоковольтных и мощных трансформаторов и

автотрансформаторов, часть 1. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 672

с.

5. Нормы испытания электрооборудования. Под общей редакцией

С.Г.Королева.- 5-е издание. - М.: Атомиздат, 1978.

Диагностика

трансформаторов

7. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ КОРОТКОГО

ЗАМЫКАНИЯ

7.1. Основные положения

Измерение сопротивлений короткого замыкания относится к

категориям контроля П, К и М (см. введение).

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 устойчивости 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. 7.1). 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

Рис. 7.1. . Пример деформации обмотки

Измерение потерь холостого хода 57

повышенным вибрациям обмотки и как следствие к витковым замыканиям

из-за истирания изоляции [Л.1].

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 установить именно начальные деформации

обмоток, чтобы своевременно предотвратить аварийный выход

трансформатора из строя с разрушениями, значительно удорожающими

ремонт и затрудняющими определение причины аварии. Основным

параметром, характеризующим деформацию обмоток, является

сопротивление КЗ трансформатора Zк. По изменению 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.

Рекомендуется [Л.2]:

1. Выполнять измерение Zк на всех трансформаторах и автотрансфор-

маторах 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.

2. 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),

7.2. Методика измерения

Метод короткого замыкания основан на измерении тока через одну из

обмоток трансформатора при замыкании выводов другой обмотки.

Измерение производится при низком напряжении промышленной частоты.

По результатам измерения рассчитывается значение сопротивления

короткого замыкания Z

Следует отметить, что значение Z

не зависит от величины

напряжения, но может существенно различаться в зависимости от способа

его подачи [Л.3].

При проведении измерений необходимо учитывать следующее:

1. Измерение Z

производится с использованием амперметров и

вольтметров, включенных в измерительную схему, на отключенном и

полностью расшинованном трансформаторе. Напряжение питающей сети -

380 В, класс точности применяемых приборов не ниже 0,5. Можно

использовать при проведении измерений комплект приборов К505 или К50.

В случае отсутствия измерительных комплектов К505 или К50 измерения

Диагностика

трансформаторов

можно производить, имея один амперметр и один вольтметр, путем

поочердного подключения их к фазам (после отключения напряжения

питания).

2. Измерения Z

трехфазных трансформаторов необходимо

производить со стороны обмотки, соединенной в “звезду” и имеющей

нулевой провод (рис.7.2).

3. При измерениях напряжение следует подать на все три фазы,

измерение тока и напряжения производить пофазно с обязательным

использованием нулевого провода. При всех измерениях сопротивления КЗ

“треугольник” на обмотках НН должен быть собран.

4. Необходимое значение тока для проведения измерений следует

определять, исходя из обеспечения нормального отсчета показаний по

приборам (амперметру и вольтметру), стрелка приборов должна быть на

второй половине шкалы. Значение Z

определяются по формуле:



,Ом

5. Сечение закоротки, устанавливаемой на выводах, должно состав-

лять не менее 30% сечения проводов обмотки трансформатора. Сечение

проводов обмотки следует определять по значению ее номинального тока,

исходя из средней плотности тока в обмотке, равной 3 А/мм

. Все

присоединения питающих проводов и закоротки должны быть выполнены

“под болт”. При использовании в качестве закоротки алюминиевых

проводов (шин) их сечение должно быть увеличено по сравнению с

медными на 30%. Длина закоротки должны быть минимальной.

6. Паспортное значение Z

кп

вычисляется по формуле:

U U

к п

н о м к

н о м





100

,Ом

где Uном - номинальное фазное напряжение питаемой обмотки, В;

Uк - напряжение КЗ для рассматриваемой пары обмоток,

указанное в паспорте, %;

Рис. 7.2. . Схемаi измерений

Измерение потерь холостого хода 59

Iном - номинальный фазный ток питаемой обмотки, А.

7. В целях более полного контроля состояния трансформатора,

измерения Z

следует производить на трех ступенях регулирования

напряжения: номинальной и двух крайних. Номинальный ток ответвления

обмотки (I’

ном

) при необходимости определяется по формуле







н о м

где Sном - номинальная мощность трансформатора, кВА;

Uном - номинальное линейное напряжение ответвления обмотки,

кВ.

8. При измерении необходимо фиксировать частоту питающей сети.

Если при измерениях частота сети (f) отличалась от номинальной (50 Гц),

измеренные значения Z’

необходимо привести к номинальной частоте по

формуле:







9. Оценку состояния обмоток трансформатора производить путем

сравнения значений Z

по фазам с данными произведенных ранее на месте

измерений или при их отсутствии с паспортными данными. Изменение Z

подсчитывается по формуле:

 Z

Z Z

к к б

к б





100,

где Z

кб

- базовое значение сопротивления КЗ, по отношению к

которому определяется отклонение Zк.

Значение Z

кi

i3% указывает на наличие в обмотках недопустимых

деформаций. При сравнении с паспортными данными за начальное

значение Z

, указывающее на деформацию обмоток, необходимо

принимать 5%, так как по данным заводских измерений сопротивления

отдельных фаз трансформаторов могут отличаться на значение до 2%.

Для трехобмоточных трансформаторов при деформации средней по

расположению обмотки знак Z

положительный при измерении Z

пары,

где средняя обмотка является внутренней, и отрицательный при измерении

пары, где средняя обмотка является наружной.

Диагностика

трансформаторов

7.3. Примеры

При контроле трансформатора ТДЦТГ-240000/330/150 выявлены

изменения Zк, показывающие наличие деформации обмоток (табл.7.1)

[Л.1].

Изменение Z

между обмотками ВН и СН несущественно, оно ниже

точности измерений. Значимы изменения Z

между обмотками ВН-НН и СН-

НН, причем для обмотки СН, которая ближе к обмотке НН, изменения Z

больше.

Таблица 7. 1

Схема

измерения

Фаза Zк, Ом Zкб, Ом Zк,%

А 50.3 - 0,98

ВН - СН В 50.7 50.8 - 0.20

С 50.5 - 0.59

А 161 - 0,62

ВН - НН В 171 162 5.56

С 170 4.95

А 24.1 1,3

СН - НН В 26.9 23.8 13.0

С 26.3 10.5

Результаты измерений на трансформаторе АТДЦТНi-25000/330/110

показали, что имеются существенные изменения Z

, причем наибольшая

несимметрия по фазам выявлена в схемах измере ний с участием обмотки

СН.

Таблица 7. 2

Схема

измерения

Фаза Zк, Ом Zкб, Ом Zк,%

A 86,3 3,5

ВН - СН B 88,1 83,4 5,6

C 90,6 8,6

A 272 - 4,9

ВН - НН B 277 286 - 3,1

C 272 - 4,9

A 22,0 - 3,1

СН - НН B 22,0 22,7 - 3,1

C 21,0 - 7,5

A 12,9 - 5,1