Испытания силовых трансформаторов, реакторов, источников питания и их комбинированные испытания

Испытания силовых трансформаторов, реакторов, источников питания и их комбинированные испытания

Введение
Надежная и бесперебойная работа электрических сетей и систем электроснабжения критически зависит от исправности ключевых элементов, таких как силовые трансформаторы, реакторы и источники питания. Гарантировать их соответствие проектным характеристикам, стандартам безопасности и готовность к эксплуатации в течение всего срока службы позволяет комплекс всесторонних испытаний. Особую роль играют комбинированные испытания, моделирующие реальные условия работы оборудования.

1. Объекты испытаний

• Силовые трансформаторы:
  • Масляные (герметичные и с расширительным баком).
  • Сухие (с литой или вакуумной пропиткой изоляции).
  • Различных классов напряжения (от среднего до сверхвысокого) и мощности.
  • Автотрансформаторы.
  • Фазорегулирующие трансформаторы (ФРТ).
  • Трансформаторы собственных нужд (ТСН).
• Реакторы:
  • Токоограничивающие (сетевые и реакторные).
  • Шунтирующие (компенсаторы реактивной мощности, для компенсации емкостного тока линий).
  • Дроссели насыщения (управляемые шунтирующие реакторы - УШР).
  • Фильтровые реакторы.
  • Заземляющие (нейтрали).
  • Пусковые реакторы.
  • Сухие и маслонаполненные.
• Источники питания:
  • Источники бесперебойного питания (ИБП) различной топологии (Offline, Line-Interactive, Online/Double-Conversion).
  • Выпрямительные устройства (для систем постоянного тока, зарядные устройства).
  • Инверторы (для преобразования постоянного тока в переменный).
  • Преобразовательные агрегаты и подстанции постоянного тока.
  • Резервные дизель-генераторные установки (ДГУ) и системы АВР (хотя ДГУ часто испытываются отдельно, их интеграция в систему электропитания требует совместных проверок).
  • Стабилизаторы напряжения.

2. Область испытаний

Испытания охватывают весь жизненный цикл оборудования:

• Приемо-сдаточные испытания:
  • Проводятся после изготовления перед отгрузкой заказчику.
  • После монтажа и ввода в эксплуатацию на объекте.
  • Цель: Подтверждение соответствия изделия техническим условиям (ТУ), проектной документации, стандартам (ГОСТ, МЭК и др.) перед началом эксплуатации. Выявление возможных дефектов транспортировки или монтажа.
• Эксплуатационные (периодические) испытания:
  • Проводятся в процессе эксплуатации через регламентированные интервалы времени или по результатам диагностики.
  • Цель: Контроль текущего технического состояния оборудования, оценка степени старения изоляции, прогнозирование остаточного ресурса, выявление развивающихся дефектов для предотвращения аварийного отказа.
• Типовые испытания:
  • Проводятся на образцах (типах) оборудования для подтверждения конструкции и характеристик всей серии.
  • Цель: Доказательство соответствия новой конструкции или модификации требованиям стандартов.
• Специальные испытания:
  • Проводятся по особому требованию заказчика или в специфических условиях (например, исследовательские, после аварии, после капитального ремонта с заменой ключевых узлов).
  • Цель: Получение дополнительной информации о состоянии или характеристиках.

3. Методы испытаний

Методы подбираются в зависимости от типа оборудования и целей испытаний:

• Электрические испытания:
  • Измерение сопротивления обмоток постоянному току (потерь в меди).
  • Измерение сопротивления изоляции обмоток и вводов (мегаомметром).
  • Измерение коэффициента трансформации и группы соединений обмоток (для трансформаторов).
  • Измерение напряжения короткого замыкания (Uk%) и потерь короткого замыкания (Pk) (для трансформаторов).
  • Измерение тока и потерь холостого хода (Ix, Px) (для трансформаторов и реакторов).
  • Проверка векторной группы (для трансформаторов).
  • Проверка регулировочных устройств (РПН, ПБВ).
  • Испытание нагрузочной способности и КПД (для ИБП, выпрямителей, инверторов).
  • Проверка времени и плавности переключения (для ИБП).
  • Измерение сопротивления заземляющих устройств.
• Диэлектрические (высоковольтные) испытания:
  • Испытание повышенным напряжением промышленной частоты (50 Гц) основной изоляции.
  • Испытание повышенным импульсным напряжением (грозовым и коммутационным).
  • Испытание повышенным постоянным напряжением (для некоторых типов изоляции и вводов).
  • Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ) и емкости обмоток и вводов.
  • Частичный разряд (ЧР) измерение.
• Тепловые испытания:
  • Тепловизионный контроль.
  • Испытания на нагрев (определение превышения температуры обмоток и масла над температурой окружающей среды при номинальной нагрузке для трансформаторов и реакторов).
• Испытания на герметичность:
  • Испытание избыточным давлением (для масляных трансформаторов и реакторов).
  • Течеискание.
• Хроматографический анализ газов (ХАРГ):
  • Анализ растворенных в трансформаторном масле газов (основной метод диагностики скрытых дефектов в маслонаполненном оборудовании).
• Анализ масла:
  • Определение электрической прочности.
  • Измерение tgδ масла.
  • Определение влагосодержания.
  • Химический анализ (кислотное число, шламообразование).
• Проверка защит, автоматики и сигнализации:
  • Проверка срабатывания газового, дифференциального, токовых реле, термосигнализации (БМРЗ, реле).
  • Проверка системы охлаждения.
  • Проверка системы управления РПН.
  • Проверка систем мониторинга состояния.
  • Тестирование алгоритмов работы ИБП и систем АВР.
• Шумовые испытания:
  • Измерение уровня звукового давления (шума) при номинальной нагрузке и холостом ходе.
• Комбинированные испытания:
  • Испытания под нагрузкой с контролем температуры и вибрации.
  • Испытания при циклическом изменении нагрузки.
  • Испытания на устойчивость к внешним воздействиям (вибрация, удары - особенно для ИБП).
  • Совместные испытания источников питания (ИБП, ДГУ, АВР) на срабатывание, переключение и параллельную работу под нагрузкой.
  • Испытания систем компенсации реактивной мощности (конденсаторы + реакторы) на резонансные явления и гармоники.
  • Режимные испытания в составе энергосистемы (например, трансформатора с УРПН под нагрузкой при регулировании напряжения).

4. Испытательное оборудование

Для проведения испытаний используется широкий спектр специализированной аппаратуры:

• Источники высокого напряжения:
  • Испытательные трансформаторы переменного тока (до сотен кВ).
  • Генераторы импульсных напряжений (ГИН) для грозовых и коммутационных импульсов.
  • Выпрямители высокого напряжения постоянного тока.
• Измерительные системы:
  • Высоковольтные делители напряжения (емкостные, резистивные, смешанные).
  • Измерительные трансформаторы тока и напряжения.
  • Мощные измерительные мосты (например, мосты для измерения tgδ и емкости).
  • Системы измерения частичных разрядов.
• Анализаторы параметров:
  • Приборы для измерения сопротивления обмоток постоянному току (микроомметры).
  • Мегаомметры (на 500 В, 1000 В, 2500 В, 5000 В, 10000 В).
  • Автоматизированные комплексы для измерения коэффициента трансформации, тока и потерь ХХ и КЗ (трансформаторные тестеры).
  • Анализаторы качества электроэнергии (для ИБП, выпрямителей, инверторов).
  • Системы регистрации переходных процессов (осциллографы, рекордеры).
• Диагностическое оборудование:
  • Хроматографы для анализа растворенных газов в масле (ХАРГ).
  • Установки для испытания диэлектрических свойств масла (пробивное напряжение, tgδ).
  • Тепловизоры.
  • Системы вибромониторинга.
  • Анализаторы влажности в масле и твердой изоляции.
• Нагрузочное оборудование:
  • Активные и реактивные нагрузочные устройства (реостаты, реакторы, конденсаторные батареи).
  • Искусственные линии для испытаний УШР.
  • Регулируемые нагрузочные стенды для ИБП и преобразователей большой мощности.
• Вспомогательное оборудование:
  • Компрессоры и вакуумные насосы.
  • Установки для сушки и вакуумной обработки масла.
  • Установки для вакуумирования оборудования.
  • Кабели, разрядники, защитные ограждения.

Заключение

Комплексные испытания силовых трансформаторов, реакторов, источников питания и их комбинированные проверки являются неотъемлемой частью обеспечения надежности и безопасности энергосистем. Они позволяют выявить дефекты на ранних стадиях, подтвердить соответствие оборудования требованиям стандартов, оценить его реальное состояние в процессе эксплуатации и предотвратить дорогостоящие аварии. Современное испытательное оборудование и методики, включая углубленную диагностику и комбинированные тесты, предоставляют специалистам необходимые инструменты для уверенной эксплуатации критически важных объектов электроэнергетики. Регулярное и качественное проведение испытаний – залог долговечности и бесперебойной работы электрооборудования.