Проверка трёхфазного комбинированного трансформатора

Проверка трёхфазного комбинированного трансформатора

Введение
Трёхфазные комбинированные трансформаторы (ТКТ) представляют собой сложные электротехнические устройства, объединяющие в одном корпусе сердечник и обмотки для выполнения функций силового трансформатора и одного или нескольких измерительных трансформаторов (обычно напряжения - ТН, реже тока - ТТ). Такая интеграция позволяет значительно экономить место и ресурсы в распределительных устройствах подстанций. Однако комплексность конструкции предъявляет повышенные требования к качеству изготовления и, как следствие, к тщательности проведения приёмо-сдаточных и периодических испытаний. Проверка ТКТ является обязательным элементом обеспечения их надежной и безопасной эксплуатации.

1. Объекты испытаний

Испытаниям подвергаются все основные узлы и характеристики трёхфазного комбинированного трансформатора:

1. Силовая часть:
   • Обмотки высшего напряжения (ВН).
   • Обмотки низшего напряжения (НН).
   • Магнитопровод (сердечник).
   • Система охлаждения (если применимо).
   • Переключающее устройство (если есть РПН или ПБВ).
2. Измерительная часть:
   • Обмотки трансформатора напряжения (ТН) – первичная и вторичные.
   • Обмотки трансформатора тока (ТТ) – первичная (если интегрирована) и вторичные (если интегрированы).
   • Выводы вторичных цепей (клеммные зажимы ТН и ТТ).
3. Конструктивные элементы:
   • Корпус трансформатора (бак).
   • Изоляторы вводов ВН, НН и измерительных цепей.
   • Устройства защиты (газовое реле, термосигнализаторы).
   • Система заземления корпуса и магнитопровода.
   • Уровень и качество трансформаторного масла (для маслонаполненных ТКТ).

2. Область испытаний (Основные проверяемые параметры)

Испытания охватывают ключевые аспекты работы ТКТ:

1. Электрические характеристики:
   • Коэффициент трансформации (Ктр): Проверяется для силовой части (ВН/НН) и для каждой ступени/класса точности измерительных частей (ТН, ТТ).
   • Группа соединений обмоток: Определяется для силовой части.
   • Полярность: Проверяется для измерительных трансформаторов (ТН и ТТ).
   • Напряжение короткого замыкания (Uk) и потери короткого замыкания (Pk): Измеряются для силовой части.
   • Потери холостого хода (Px): Измеряются для силовой части.
   • Ток холостого хода (Ix): Измеряется для силовой части.
   • Погрешность измерительных трансформаторов: Проверяется класс точности и погрешности ТН (угловая и напряженческая) и ТТ (токовая и угловая) при различных нагрузках вторичных цепей.
   • Сопротивление обмоток постоянному току (Rпост): Измеряется для всех основных обмоток (ВН, НН силовые; первичные и вторичные ТН/ТТ).
2. Изоляционные характеристики:
   • Сопротивление изоляции (Rиз): Измеряется мегаомметром для всех обмоток относительно корпуса/земли и между собой.
   • Коэффициент абсорбции (KA): Рассчитывается по результатам измерения Rиз для оценки состояния изоляции.
   • Испытательное напряжение промышленной частоты: Прикладывается к изоляции:
     • Обмотки ВН силовой части - относительно земли и обмоток НН/измерительных цепей.
     • Обмотки НН силовой части - относительно земли.
     • Первичные обмотки ТН - относительно земли и вторичных обмоток.
     • Вторичные цепи ТН и ТТ - относительно земли.
   • Тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ): Измеряется для основной изоляции (обычно ВН-земля) и вводов для оценки качества диэлектриков.
3. Эксплуатационные и конструктивные параметры:
   • Проверка работы переключающих устройств (РПН/ПБВ): Контроль правильности переключения ответвлений, контактного сопротивления, работы привода.
   • Проверка устройств защиты: Срабатывание газового реле, термосигнализаторов.
   • Анализ трансформаторного масла: Электрическая прочность, тангенс угла потерь, газовая хроматография (для маслонаполненных).
   • Проверка целостности и маркировки цепей: Особенно критично для вторичных цепей ТН и ТТ.
   • Проверка системы охлаждения: Работоспособность вентиляторов, насосов.
   • Визуальный и механический осмотр: Отсутствие повреждений корпуса, вводов, указателей, уровня масла, состояния уплотнений.
4. Проверка фазировки: Убедиться в совпадении фаз первичного и вторичного напряжений силовой части на выводах.

3. Методы испытаний

Методы испытаний основаны на стандартизированных подходах, регламентированных национальными и международными стандартами (например, серия ГОСТ, МЭК 60076, МЭК 61869):

1. Измерение сопротивления изоляции (Rиз) и расчет KA: Подача постоянного напряжения мегаомметром (обычно 2500 В или 5000 В) на испытуемую изоляцию с фиксацией показаний через 15 секунд (R15) и 60 секунд (R60). KA = R60 / R15.
2. Испытание повышенным напряжением промышленной частоты: Подача синусоидального напряжения заданной величины (согласно номиналу и классу изоляции) на требуемые выводы при заземлении остальных на определенное время (обычно 1 минута). Фиксация тока утечки и отсутствия пробоя.
3. Измерение tgδ: Использование моста переменного тока (типа Шеринга) для измерения диэлектрических потерь в изоляции при повышенном, но не разрушающем напряжении.
4. Измерение Rпост обмоток: Подача постоянного тока известной величины через обмотку и измерение падения напряжения на ней (метод амперметра-вольтметра или мостовой метод). Приведение к температуре 20°C.
5. Измерение коэффициента трансформации:
   • Метод двух вольтметров: Подача пониженного напряжения на одну обмотку, измерение напряжений на обеих обмотках.
   • Автоматические измерители Ктр: Специализированные приборы, подающие сигнал и рассчитывающие Ктр и группу соединений.
6. Определение группы соединений обмоток силовой части: Методы фазометра, сравнения ЭДС или с использованием специализированных автоматических приборов.
7. Испытание на потери и ток холостого хода: Подача номинального напряжения на одну обмотку силовой части (обычно НН) при разомкнутой другой обмотке (ВН). Измерение напряжения, тока и мощности на стороне питания.
8. Испытание на напряжение короткого замыкания и потери: Подача пониженного напряжения на одну обмотку силовой части (обычно ВН) для достижения номинального тока в другой обмотке (НН), замкнутой накоротко. Измерение напряжения, тока и мощности на стороне питания.
9. Проверка полярности и погрешности ТН/ТТ:
   • Полярность: Метод "искры" (устаревший), сравнения с эталоном, импульсный метод.
   • Погрешности: Использование трансформаторных мостов или специализированных поверочных установок, подающих номинальный ток/напряжение на первичную обмотку ТТ/ТН и измеряющих соотношение и фазовый сдвиг между первичным и вторичным сигналами при различных нагрузках вторички.
10. Проверка устройств РПН/ПБВ: Последовательное переключение всех положений с контролем Ктр и Rпост для каждого положения, проверка работы привода и блокировок.
11. Анализ масла: Проведение испытаний в лаборатории на специализированном оборудовании (испытатель электрической прочности, анализатор tgδ масла, хроматограф).

4. Испытательное оборудование

Для проведения полного комплекса испытаний ТКТ требуется широкий спектр специализированного оборудования:

1. Источники испытательного напряжения:
   • Высоковольтный испытательный трансформатор промышленной частоты (до 100 кВ и выше).
   • Регулируемый источник переменного напряжения низкого напряжения (для испытаний ХХ, КЗ, Ктр).
   • Источник постоянного напряжения (выпрямитель) для мегаомметра.
   • Стабилизированный источник постоянного тока (для измерения Rпост).
2. Измерительные приборы:
   • Мегаомметр (500 В, 1000 В, 2500 В, 5000 В).
   • Универсальный измеритель Rиз/Rпост/Kтр/группы соединений (комбинированный прибор).
   • Высоковольтные делители напряжения.
   • Прецизионные вольтметры, амперметры (электромагнитные, цифровые мультиметры высокого класса точности).
   • Измерители мощности (ваттметры, анализаторы сети).
   • Измерительный мост тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ-метр).
   • Автоматическая установка для проверки трансформаторов напряжения (ТН).
   • Автоматическая установка для проверки трансформаторов тока (ТТ) или трансформаторный мост.
3. Контрольно-защитная аппаратура:
   • Высоковольтные разрядники.
   • Защитные сопротивления.
   • Заземляющие штанги.
   • Блокировки и сигнализация.
4. Вспомогательное оборудование:
   • Набор эталонных измерительных трансформаторов тока и напряжения (для поверки).
   • Эталонные шунты и делители напряжения.
   • Нагрузочные боксы (регулируемые сопротивления и индуктивности для нагружения вторичных цепей ТТ и ТН).
   • Коммутационные стойки/панели.
   • Приборы для анализа масла (испытатель электрической прочности, лабораторная установка для измерения tgδ масла).
5. Средства безопасности: Диэлектрические перчатки, боты, ковры, ограждения, предупредительные знаки.

Заключение
Проверка трёхфазного комбинированного трансформатора – это комплексный и ответственный процесс, требующий высокой квалификации персонала, строгого соблюдения правил безопасности и применения специализированного оборудования. Последовательное и тщательное выполнение всех предусмотренных испытаний позволяет с высокой степенью достоверности оценить качество изготовления, соответствие техническим условиям и готовность трансформатора к безопасной и долговременной эксплуатации в составе электроэнергетической системы. Результаты испытаний являются основой для составления технического отчета и принятия решения о вводе оборудования в работу.