Контроль трехфазного масляного распределительного трансформатора с пространственным витым сердечнико

Контроль трехфазного масляного распределительного трансформатора с пространственным витым сердечником

Введение
Трехфазные масляные распределительные трансформаторы с пространственным витым сердечником представляют собой важное звено в системах электроснабжения. Их ключевая особенность – сердечник, набранный из криволинейных (витых) лент электротехнической стали, пространственно ориентированных для оптимального распределения магнитного потока по фазам. Эта конструкция обеспечивает ряд преимуществ, таких как снижение потерь холостого хода, уменьшение уровня шума и вибраций. Однако сложность конструкции сердечника предъявляет особые требования к процессу контроля качества на этапах изготовления и перед вводом в эксплуатацию. Данная статья рассматривает основные аспекты контроля таких трансформаторов.

1. Объекты испытаний
Основными объектами контроля и испытаний для данного типа трансформаторов являются:

1. Сердечник: Особое внимание уделяется целостности витых лент, качеству их изоляционного покрытия, плотности сборки (отсутствию зазоров), правильности пространственной ориентации и надежности стяжки. Контролируется отсутствие местных перегревов и замыканий между пластинами.
2. Обмотки (ВН и НН): Проверяется правильность намотки, целостность проводов, качество изоляции между витками, слоями и катушками, надежность межкатушечных и выводных соединений. Особенно важно контролировать геометрию обмоток для обеспечения равномерности электромагнитных характеристик фаз.
3. Система электрической изоляции: Включает основную изоляцию (бумажно-масляную или современные аналоги) обмоток и между обмотками, изоляцию отводов, барьеры и угловые шайбы. Особое внимание уделяется изоляционным промежуткам в зоне сложной геометрии витого сердечника.
4. Система охлаждения: Трансформаторное масло (его количество, качество и циркуляция), радиаторы, расширительный бак, маслопроводы.
5. Активная часть в сборе: Соосность обмоток на сердечнике, равномерность каналов охлаждения, надежность крепления, отсутствие механических напряжений.
6. Вспомогательные устройства: Переключатели ответвлений (ПБВ или РПН), устройства защиты (газовое реле, реле давления), указатели уровня масла и температуры, устройства защиты от перенапряжений (ОПН).
7. Бак трансформатора: Герметичность, целостность сварных швов, качество защитного покрытия, надежность уплотнений.

2. Область испытаний
Контроль осуществляется на различных этапах жизненного цикла трансформатора:

1. Приемочные испытания: Проводятся изготовителем на каждом трансформаторе перед отгрузкой заказчику и являются обязательными. Их цель – подтвердить соответствие параметров трансформатора требованиям технических условий (ТУ) и стандартов (ГОСТ, МЭК). Включают наиболее полный комплекс проверок.
2. Типовые испытания: Проводятся на одном или нескольких трансформаторах из партии для подтверждения расчетных и конструктивных решений применительно ко всей серии. Часто включают испытания на нагрев и импульсные испытания.
3. Периодические испытания: Проводятся изготовителем с определенной периодичностью (например, на каждом 10-м трансформаторе) для подтверждения стабильности производства и качества материалов. Обычно охватывают ключевые электрические измерения и испытания изоляции.
4. Контрольные испытания: Упрощенный комплекс испытаний, проводимых при приемке трансформатора на объекте заказчика перед вводом в эксплуатацию. Направлены на выявление повреждений при транспортировке и хранении.
5. Эксплуатационные (профилактические) испытания: Проводятся периодически в процессе эксплуатации для оценки состояния трансформатора и прогнозирования его остаточного ресурса. Включают в основном электрические измерения, контроль масла, виброакустическую диагностику.

3. Методы испытаний
Для контроля трансформаторов применяется широкий спектр методов:

1. Электрические испытания:
   • Измерение сопротивления обмоток постоянному току: Для выявления обрывов, плохих контактов, несоответствия паспортным данным.
   • Испытание электрической прочности изоляции (при повышенном напряжении):
     • Испытание изоляции обмоток повышенным напряжением промышленной частоты (50 Гц).
     • Испытание изоляции обмоток импульсным напряжением (полной и срезанной волной) для проверки стойкости к атмосферным перенапряжениям.
   • Измерение коэффициента трансформации и проверка группы соединений обмоток.
   • Измерение потерь и тока холостого хода: Критически важны для трансформаторов с витым сердечником, так как демонстрируют эффективность конструкции в снижении потерь в стали.
   • Измерение потерь короткого замыкания и напряжения КЗ: Для оценки КПД и характеристик при нагрузке.
   • Измерение сопротивления изоляции (мегаомметром): Обмоток относительно бака, земли и между собой.
   • Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) изоляции: Позволяет оценить степень увлажнения и старение основной изоляции.
   • Испытание переключателя ответвлений: Проверка работы на всех положениях, переходных сопротивлений контактов, стойкости изоляции.
2. Испытания устройств защиты и сигнализации:
   • Проверка действия газового реле.
   • Проверка реле давления.
   • Проверка сигнализации уровня масла и температуры.
3. Контроль трансформаторного масла:
   • Электрическая прочность (пробивное напряжение).
   • Тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ).
   • Хроматографический анализ растворенных газов (ХРГ) – ключевой метод диагностики скрытых дефектов.
   • Определение влагосодержания.
   • Химический анализ (кислотное число, шламообразование и др.).
4. Виброакустические измерения: Контроль уровня вибрации и шума трансформатора на номинальном напряжении и холостом ходу. Особенно актуально для витых сердечников, хотя они обычно тише, важно подтвердить отсутствие аномальных вибраций.
5. Испытания на герметичность: Проверка бака под избыточным давлением или вакуумом для выявления утечек масла.
6. Испытания на нагрев: Определение превышения температуры обмоток и масла над температурой окружающей среды при номинальной нагрузке (часто проводятся как типовые).
7. Визуальный и механический осмотр: Проверка комплектности, качества сборки, состояния изоляторов, маркировки, сварных швов, покрытий.

4. Испытательное оборудование
Для реализации указанных методов используется специализированное оборудование:

1. Установки испытания повышенным напряжением промышленной частоты (испытательные трансформаторы, регулируемые автотрансформаторы).
2. Генераторы импульсных напрянений (ИГИ).
3. Измерители сопротивления обмоток постоянному току (микроомметры).
4. Установки для измерения потерь холостого хода и короткого замыкания: Включают прецизионные измерительные трансформаторы тока и напряжения, ваттметры или анализаторы мощности.
5. Мосты для измерения тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ-метры).
6. Мегаомметры (на 2500 В, 5000 В и др.).
7. Автоматизированные измерители коэффициента трансформации и группы соединений.
8. Стенды для испытания переключателей ответвлений.
9. Установки для испытания масла:
   • Маслопробойные аппараты.
   • Анализаторы tg δ масла.
   • Хроматографы для анализа растворенных газов.
   • Лабораторное оборудование для химического анализа масла (титровальные установки, центрифуги и т.д.).
10. Виброметры и шумомеры с соответствующими датчиками (акселерометрами, микрофонами).
11. Установки для испытания на герметичность: Вакуумные насосы, компрессоры, манометры, вакуумметры, оборудование для создания избыточного давления инертным газом.
12. Системы термометрии: Термопары, резистивные датчики температуры (RTD), тепловизионные камеры для контроля нагрева.
13. Контрольно-измерительные приборы общего назначения: Мультиметры, клещи тока, осциллографы.

Заключение
Комплексный контроль трехфазных масляных распределительных трансформаторов с пространственным витым сердечником является обязательным условием обеспечения их высокой надежности, энергоэффективности и долговечности. Особенности конструкции сердечника требуют тщательного внимания при проверке характеристик холостого хода, вибрационных и акустических параметров. Применение современных методов испытаний и высокоточного оборудования позволяет всесторонне оценить качество изготовления и состояние оборудования, выявить скрытые дефекты на ранней стадии и гарантировать безопасную и бесперебойную работу трансформатора на протяжении всего срока службы. Строгое соблюдение требований стандартов и регламентов испытаний – залог успешной эксплуатации этих важных элементов энергосистемы.