Трехфазное обнаружение распределительного трансформатора сухого типа с объемным рулонным сердечником

Трехфазное обнаружение распределительного трансформатора сухого типа с объемным рулонным сердечником

Введение
Распределительные трансформаторы сухого типа с объемным рулонным сердечником (ОРС) широко применяются в современных энергосистемах благодаря высокой надежности, экологической безопасности (отсутствие масла) и отличным эксплуатационным характеристикам. Ключевым элементом их конструкции является сердечник, изготовленный методом непрерывной навивки рулонной электротехнической стали. Эта технология обеспечивает оптимальное направление магнитного потока, минимизируя потери на вихревые токи и гистерезис. Гарантировать соответствие заявленным параметрам и выявить скрытые дефекты на этапе производства позволяет комплекс испытаний, центральное место в котором занимает трехфазное обнаружение. Эта процедура имитирует реальные условия работы трансформатора под трехфазным напряжением и является мощным инструментом диагностики.

1. Объекты испытаний
Объектом трехфазного обнаружения являются полностью собранные силовые распределительные трансформаторы сухого типа мощностью, как правило, от нескольких десятков до нескольких тысяч кВА, классов напряжения до 24 кВ (или выше, в зависимости от стандартов), с сердечником, выполненным по технологии объемной рулонной навивки. Конкретно проверяются:

• Магнитопровод (Сердечник ОРС): Наличие межвитковых замыканий в листах стали, локальных перегревов из-за дефектов изоляции между листами или пакетами, нарушения геометрии сборки ("раскрытие" стыков, перекосы), некачественная изоляция стыковующихся поверхностей, механические напряжения в зонах крепления.
• Обмотки (ВН и НН): Межвитковые замыкания, плохие пайки или сварные соединения, ослабление контактов, загрязнение изоляции, нарушения межслойной или межкатушечной изоляции, неверное количество витков.
• Система изоляции: Качество основной изоляции между обмотками и между обмотками и заземленным сердечником/баком, а также барьерной изоляции.
• Сборка в целом: Короткозамкнутые контуры в металлоконструкциях бака или крепежа (вызывающие локальный нагрев), неправильная установка экранов, качество электрических соединений (шин, выводов).
• Система охлаждения (если применимо): Работоспособность вентиляторов, правильность направления воздушных потоков под нагрузкой.

2. Область испытаний (Контролируемые параметры и явления)
Трехфазное обнаружение позволяет выявить широкий спектр потенциальных проблем:

• Локальный перегрев (Горячие точки): Самый критичный параметр. Обнаруживается в сердечнике (нарушение изоляции между листами, замыкания), обмотках (межвитковые замыкания, плохие контакты), токопроводящих элементах конструкции (короткозамкнутые контуры).
• Повышенные потери холостого хода (ХХ): Прямое следствие дефектов в сердечнике (замыкания листов, механические напряжения, плохая сборка) или наличия паразитных контуров в конструкции.
• Повышенный ток холостого хода: Указывает на возможное несоответствие количества витков, дефекты магнитопровода или насыщение из-за конструктивных ошибок.
• Акустический шум (Гудение, Шипение, Треск): Повышенный равномерный гул может свидетельствовать о механических напряжениях в сердечнике или плохой прессовке. Локальное гудение, шипение или треск - явные признаки межпластинных замыканий, разрядов, ослабления креплений.
• Визуально обнаруживаемые эффекты: Искрение, дым, запах перегретой изоляции или краски (критические дефекты, требующие немедленного прекращения испытания).
• Равномерность магнитного потока: Косвенно оценивается по симметрии токов ХХ в фазах и отсутствию локальных перегревов.

3. Методы испытаний
Трехфазное обнаружение проводится на специальных стендах и включает следующие основные этапы:

1. Подготовка: Трансформатор надежно устанавливается на испытательном стенде. Все обмотки низкого напряжения (НН) замыкаются накоротко на своих выводах через измерительные шунты или трансформаторы тока (ТТ). Обмотки высокого напряжения (ВН) подключаются к источнику трехфазного регулируемого напряжения требуемой частоты (обычно 50/60 Гц).
2. Подача напряжения: На обмотки ВН плавно подается трехфазное симметричное напряжение. Значение напряжения поднимается до уровня, при котором в замкнутых накоротко обмотках НН протекает ток, равный номинальному току трансформатора (или близкий к нему, согласно стандартам или ТУ). Это напряжение (U_k) обычно составляет 5-15% от номинального напряжения ВН трансформатора.
3. Основная выдержка: Трансформатор выдерживается под напряжением U_k в течение заданного времени (обычно несколько минут, например, 5-15 мин). В этот период происходит нагрев дефектных зон.
4. Комплексный мониторинг:
   • Тепловизионный контроль (ИК-сканирование): Основной метод. Тепловизором сканируется вся поверхность трансформатора (сердечник, обмотки ВН и НН, элементы конструкции) для выявления аномальных локальных перегревов ("горячих точек") с фиксацией температуры.
   • Измерение токов: Контролируются токи в фазах первичной цепи (ВН) и токи короткого замыкания во вторичных цепях (НН). Проверяется симметрия фазных токов.
   • Измерение потерь короткого замыкания: Фиксируется мощность, потребляемая трансформатором в режиме КЗ при номинальном токе (P_k).
   • Акустический контроль (Визуально-слуховой): Оператор прослушивает трансформатор на предмет посторонних шумов (гудение, шипение, треск, щелчки). Фиксируются визуальные дефекты (искрение, дым).
5. Завершение: Плавное снижение напряжения до нуля. Документирование всех измеренных параметров и наблюдаемых явлений.
6. Анализ результатов: Сравнение измеренных токов, потерь и температурных полей с нормативными значениями, предыдущими испытаниями аналогичных трансформаторов или результатами расчета. Выявление и локализация дефектов на основе выявленных аномалий.

4. Испытательное оборудование
Для проведения трехфазного обнаружения требуется специализированное оборудование:

1. Трехфазный регулируемый источник напряжения: Должен обеспечивать плавную регулировку выходного напряжения от нуля до величины, превышающей требуемое U_k, с необходимой мощностью, достаточной для создания номинального тока в тестируемом трансформаторе. Часто используется мощный трехфазный регулировочный автотрансформатор (ЛАТР) или тиристорный регулятор.
2. Измерительная система:
   • Вольтметры: Прецизионные вольтметры переменного тока (класс точности 0,5 или выше) для измерения приложенного напряжения (U_k) на каждой фазе ВН.
   • Амперметры: Для измерения токов в цепях ВН и токов КЗ в цепях НН. Используются высокоточные приборы или измерительные шунты/трансформаторы тока (ТТ) совместно с вольтметрами или анализаторами мощности.
   • Ваттметры или Анализаторы мощности: Для точного измерения активной мощности потерь короткого замыкания (P_k) и проверки коэффициента мощности.
   • Регистратор данных: Устройство для записи и отображения параметров (U, I, P) во времени.
3. Тепловизионная камера (Тепловизор): Ключевой прибор. Должен иметь достаточное тепловое разрешение (< 0.1°C) и пространственное разрешение для выявления мелких локальных перегревов. Оснащен объективами для съемки с разных расстояний и углов. Обязательна калибровка.
4. Система короткого замыкания НН: Надежные, рассчитанные на номинальный ток трансформатора медные шины или кабели с болтовыми соединениями для замыкания выводов НН, оснащенные измерительными шунтами или ТТ.
5. Системы безопасности:
   • Защитные ограждения испытательной зоны.
   • Системы аварийного отключения (кнопки "Стоп").
   • Сигнализация.
   • Средства индивидуальной защиты персонала.
6. Акустическое оборудование: Испытания часто проводятся в отдельном помещении с пониженным фоновым шумом. При необходимости могут использоваться шумомеры или акустические камеры для более детальной регистрации, но визуально-слуховой контроль оператором является основным.

Заключение
Трехфазное обнаружение является неотъемлемой и критически важной частью приемо-сдаточных испытаний распределительных трансформаторов сухого типа с объемным рулонным сердечником. Эта процедура, имитирующая реальные рабочие условия под трехфазной нагрузкой, позволяет с высокой эффективностью выявить широкий спектр скрытых производственных дефектов в магнитопроводе, обмотках и конструкции, ведущих к локальным перегревам, повышенным потерям, шуму и, в конечном счете, к снижению надежности и срока службы трансформатора. Комбинация подачи трехфазного напряжения короткого замыкания с современными методами контроля, прежде всего тепловизионным сканированием и точными электрическими измерениями, обеспечивает комплексную диагностику качества и гарантирует соответствие трансформатора самым строгим требованиям стандартов и эксплуатационной надежности.