Измерение сопротивления изоляции обмоток

Тема: Измерение сопротивления изоляции обмоток трансформатора.

Цель: Получение практических навыков измерения сопротивления изоляции обмотки трансформатора.

Программа работы

1. Осмотреть трансформатор типа ТМ - 40/10.

2. Измерить сопротивление изоляции обмоток и определить коэффициент абсорбции.

3. Проверить коэффициент трнсформации обмоток на всех ответвлениях.

4. Проверить группу соединения обмоток трансформатора.

5. Испытать электрическую прочность главной изоляции повышенным напряжением.

6. Снять характеристику холостого хода.

7. Измерить напряжение и потери короткого замыкания.

8. Измерить сопротивление обмоток трансформатора постоянному току.

Содержание работа и порядок ее выполнения

В задачу контрольных испытаний входит выявление прямых дефектов, а также проверка основных характеристик требованиям ГОСТ и техническим условиям. Испытаниям подвергается каждый трансфор­матор после ремонта. Испытывают их в собранном виде.

1. Внешним осмотром определяются прямые дефекты и состояние отдельных деталей трансформатора.

2. Измерение сопротивления изоляции обмоток трансформатора осуществляется по пункту 2.1,2.3.общих указаний.

Коэффициент абсорбции определяется по формуле

Результаты измерения сопротивления изоляции заносятся в таблицу 1.

Таблица 1. Сопротивление изоляции обмоток трансформатора

Измеряемая величина	Между обмоткой и корпусом	Между обмотками	Температура изоляции
ВН - корпус	НН - корпус	ВН - НН
Сопротивление изоляции, МОм
Коэффициент абсорбции

Для определения коэффициента трансформации применяют метод двух вольтметров рис.1.

Рис. 1. Определение коэффициента трансформации

Деление коэффициента трансформации производят на всех ответвлениях обмоток и для всех фаз. Пределы измерения: рV₁ - 250 В, рV₂- 15 В.

В Н И М А Н И Е ! Подводите напряжение только к обмоткам ВН /А, В, С/.

Определение коэффициента трансформации дает также возможность проверить правильность установки переключателя напряжения и целостность обмоток.

Результаты измерений заносятся в таблицу 2.

Таблица 2. Коэффициент трансформации

Положение переключателя	UАВ	Uав	Kав	UАС	Uас	Kас	UВС	Uвс	Kвс	примечание

Коэффициент трансформации отдельных фаз, замеренный на одних и тех же ответвлениях не должен отличаться друг от друга более чем на 2%.

1. Группа соединений обмоток трансформатора имеет особо важное значение для параллельной работы его с другими трансформаторами.

Проверка соединений обмоток производится одним из следующих методов: методом постоянного тока, прямым методом / фазометром/, методом двух вольтметров.

При испытаниях обычно применяется прямой метод проверки группы соединений. Однако при наладке и отсутствии фазометра используется метод постоянного тока, который в применении к трехфазным трансформаторам требует большой тщательности в работе. Им пользуются только тогда, когда нельзя использовать другой метод.

Метод двух вольтметров для определения группы соединений обмоток является распространенным и доступным. Метод основан на совмещении векторных диаграмм первичного и вторичного напряжений и измерении напряжений между соответствующими выводами и после­дующим сравнением этих напряжений с условным. Дня проведения опыта собирают схему рис.2.

Рис. 2. Определение группы соединений обмоток трансформатора методом двух вольтметров

Вводы А – а соединяются между собой, а на линейные вводы А, В, С, обмотки ВН подают 3-х фазное напряжение, равное 220 В. Это напряжение измеряется вольтметром рV₁. Вольтметром рV₂ измеряется напряжение между вводами В – в, С – с,В – с, С – в. Измеренные напряжения сравнивают с условным U_усл. Условное напряжение определяется по формуле:

где – линейное напряжение на вводах обмотки НН, во время опыта, В;

К_л – линейный коэффициент трансформации;

где – линейное напряжение, подведенное к обмотке ВН при опыте.

Результаты измерений / рис. 3.2./ заносят в таблицу 3.

Таблица 3. Данные для проверки группы соединений трансформатора

№ п/п	Вводы обмоток	Напряжение на вводах	Кл	U2л	Uусл
	В – в
	С – с
	С – в
	В – с

Полученное напряжение сравнивают с условным напряжением. На основании сравнения и по таблице 4. определяется группа соединений трансформатора.

5.Испытание электрической прочности главной изоляции обмоток производится по схеме, изображенной на рис. 4.

Таблица 4. Определение группы соединений обмоток трансформатора по результатам сравнения напряжения на вводах с напряжением условным

Группа соединений

Угловое смещение

0о

30о

60о

90о

120о

150о

180о

210о

240о

270о

300о

330о

Сравнение U на вводах с Uусл

В-в

М

М

М

Р

Б

Б

Б

Б

Б

Р

М

М

В-с

М

Р

Б

Б

Б

Б

Б

Р

М

М

М

М

С-в

М

М

М

М

М

Б

Б

Б

Б

Б

Б

Р

С-с

М

М

М

Р

Б

Б

Б

Б

Б

Р

М

М

Примечание: М – меньше, Б – больше, Р – равно.

Рис. 4 Схема испытания электрической прочности изоляции обмоток трансформатора повышенным напряжением переменного тока

1 – однофазный регулятор напряжения, РНО; 2 – испытательный трансформатор, НОМ-10; 3 – испытуемый трансформатор, ТМ – 40/10

При испытании вводы испытуемой обмотки трансформатора 3 замыкают накоротко и присоединяют к испытуемому трансформатору 2 / закоротка ставится на самом трансформаторе/. Вводы другой обмотки также соединяют накоротко и в место с баком трансформатора/или с магнитопроводом в сухих трансформаторах/ заземляют. Испытательное напряжение /вывод из трансформатора ТV 2/ прикладывается между испытуемой обмоткой, соединенной накоротко, и заземленным баком, с которым соединяются магнитная система и замкнутые накоротко все прочие обмотки испытуемого трансформатора. Напряжение с помощью ТV 1 повышают постепенно, начиная от нуля до требуемого значения. Величина испытательного напряжения главной изоляции трансформатора вместе с вводами зависит от класса изоляции и приводится в таблице 5.

Таблица 5. Величина испытательного напряжения в зависимости от класса изоляции

Номинальное напряжение /класс изоляции/, кВ
Испытательное напряжение, кВ	21,3	29,8	72,3

Длительность приложения испытательного напряжения 1 минута. Указанному испытанию обычно подвергаются только трансформаторы U≤35 кВ, при U>35 кВ испытание проводится только при наличии испытательных установок на месте.

Перед включением испытательного напряжения рекомендуется измерить сопротивление изоляции испытуемой обмотки с помощью мегомметра на 1000-2500В для предварительного заключения об отсутствии каких-либо существенных дефектов в изоляции обмотки трансформатора.

Внутренняя изоляция масляных трансформаторов считается выдержавшей испытание на электрическую прочность, если при испытании не наблюдалось пробоя или частичных нарушении изоляции, отмечаемых по звуку в баке, выделению газа или дыма. Измерение испытательного напряжения производится киловольтметром.

Внимание!

1. В лаборатории в целях безопасности работ вместо трансформатора с U = 35 кВ для испытаний используется трансформатор с U=10 кВ.

2. Стенд оборудован защитой от включения его питания при подсоединении выводов трансформатора на клеммы стенда.

6.Для измерения потерь и тока холостого хода трансформатора проводят опыт холостого хода. Измерение потерь х.х. позволяет проверить состояние магнитопровода. При его повреждении / нарушена изоляция между листами / потери х,х. увеличиваются. Резкое увеличение тока х.х. и потерь х.х. являются показателем наличия замыкания между витками одной из обмоток, местного нагрева и повреждения обмоток. Опыт х.х. проводится после испытания электрической прочности изоляции. Это делается с той целью, чтобы обнаружить возможные дефекты после данного испытания.

При опыте х.х к обмотке низшего напряжения НН, при разомкну­той обмотке ВН, подводят номинальное напряжение номинальной частоты, практически симметричное / на трансформаторе с обмот­ки ВН снять концы кабеля /.Для снятия характеристики х.х. не­обходимо собрать схему, показанную на рис. 5.

Рис. 5. Схема для снятия характеристики холостого хода: 1 – индукционный регулятор; 2 –комплект приборов K-50 или К-505; 3 – испытуемый трансформатор

Подавая на обмотку НН напряжение в пределах от 0,5 до 1,1 Uн снять 6 замеров величин напряжения, тока и потерь для каждой фазы, U_а измерять комплектом

К-505, a U_ав, U_вс и U_ас вольтметром рV. Данные измерений занести в таблицу 6.

Таблица 6. Опыт холостого хода

№ п/п

Данные измерений

Данные расчета

Uа

Uав

Uвс

Uас

Iа

Iв

Iс

Pа

Pв

Pс

Uхх

Iхх

Iхх

Pхх

В

В

В

В

А

А

А

Вт

Вт

Вт

В

А

%

Вт

ВНИМАНИЕ! Измерительный комплект К – 505 измеряет фазное напряжение, ток и мощность.

По данным измерений определяют расчетные величины U_хх, I_хх, P_хх по формулам

где – линейные напряжения на низкой стороне трансформатора.

где – фазные точки.

P_хх= / ± P_а/ + / ± P_в / + /± P_с

Для трехфазного трансформатора.

,

где – потери в стали;

– фазное сопротивление обмотки постоянному току.

Мощность x.x. Р_хх почти целиком расходуется на покрытие потерь в стали сердечника трансформатора Р_ст, так как при х.х. потери в меди обмоток ничтожно малы по сравнению с потерями в стали, то можно принять Р_ст≈Р_хх.

На основании измерении необходимо построить характеристиких.х. трансформатора I, P_хх =f/ U_хх /. Для вновь вводимых в эксплуатацию трансформаторов значения Р_хх не должны отличаться от заводских данных более, чем на 10% / Р_хх трансформатора TM-40/10 – 180 Вт.

7. Для измерения потерь и тока короткого замыкания проводят опыт короткого замыкания / к.з. /. При опыте к.з. проверяют правильность, соединения обмоток трансформатора и состояние контактных соединений.

Опыт к.з. проводится на трансформаторе TM-40/10 с номиналь­ными значениями I_н = 2,89 / 72,25 A, U_н= 10 /0,4 кВ на номинальной ступени напряжения трансформатора по схеме, по­казанной на рис. 6.

Рис.6. Схема для снятия характеристики к.з.1 – индукционный регулятор; 2 – комплект приборов К-50 или К-505; 3 – испытуемый трансформатор

Плавно поднимая напряжение устанавливают в обмотке НН пониженный по сравнению с номинальным ток в пределах 25% I_н. , т. Е. I=20 А. Далее напряжение уменьшают до возможного минимума, записывая в каждое точке значение напряжения , тока I_к, мощности . Даннне измерений занести в таблицу 7.

ВН И М А Н И Е! Измерения производить как можно быстрее, во избежание нагрева обмоток током.

Таблица 7. Опыт короткого замыкания

№ п/п

Данные измерений

Данные расчета

Обмотка ВН

Обмотка НН

Uк

Uк

Iк

Pк

Pк75

Uк75

UАВ

UВС

UАС

IА

IВ

IС

PА

PВ

PС

I

В

В

В

А

А

А

Вт

А

В

%

А

Вт

Вт

%

По данным измерений определяют расчетные величины и приводят значения напряжения и потерь к действительному напряжению к.з. по формулам:

где – фазные токи при опыте.

где – линейные напряжения на высокой стороне трансформатора, измеренные при опыте.

= / ± P_А / + / ± P_В / + /± P_С

где Р_А, Р_В, Р_С – фазные мощности, измеренные при опыте к.з.

где - напряжение к.з. в процентах от номинального;

– номинальное значение напряжения той обмотки, к которой подводится напряжение, т.е. ВН.

где – номинальное значение тока той же обмотки, к которой подводится напряжение, т.е. ВН

Согласно табличных данных Р_к трансформатора TM-40/10 – 880 Вт.

Потери короткого замыкания трансформаторов состоят из суммы потерь в обмотках ∑I²R, которые вычисляют по сопротивлению, измеренному при постоянном токе, добавочных потерь Р_доб от про­хождения магнитных потоков рассеяния через стенки бака, металлические детали крепления магнитопровода и проводники самих обмоток, а также потерь в магнитопроводе от намагничивания. Потерями от намагничивания пренебрегают ввиду их малой величины /менее со­тых долей процента/. Тогда Р_доб. = Р_к - ∑I²R.

Полученные результаты расчетов следует привести к номинальной температуре обмотки / согласно ГОСТ 11677-65 – 75° С / по

где - температура, при которой проводился опыт, ;

Р_н – номинальная мощность трансформатора / при = I, Р_н = cos φ*S= 40 кВт /.

На основании измерений необходимо построить характеристики к.з. , =f(U_к)

2. При измерении сопротивления обмоток трансформатора постоян­ному току могут выявиться следующие характерные дефекты:

а/ недоброкачественная пайка и плохие контакты в обмотке и в присоединении вводов;

б/ обрыв одного или нескольких параллельных проводников.

Измерение сопротивления обмоток в данном случае производится мостовым методом / малым мостом с реохордом ММВ, мостом МД-6, Р 353 и другими /. Измерение производится на всех ответвлениях и на всех фазах. Данные измерений следует занести в таблицу 8.

После проведения всех измерений составляется сводная таблица / табл. 9./ результатов испытании и дается заключение о техническом состоянии трансформатора и пригодности его к эксплуатации.

Таблица 3.8. Сопротивления обмоток трансформатора постоянному току

Положение переключателя	Обмотка ВН	Обмотка НН	Примечание

Таблица 3.9. Сводная таблица результатов испытаний / приведенных к нормальным условиям – 75° С

№ п/п	Показатели	Единицы измерения	Параметры
	Потери х.х. Потери к.з. Суммарные потери Ток х.х. в % от Iн Напряжение к.з.	Вт Вт Вт % %

Примечание:__________________

Заключение:_________________

Содержание отчета

В отчете привести цель работы, дать краткое описание контрольных испытаний трансформаторов, вычертить схемы для испытаний и измерений, представить таблицы с опытными и расчетными данными дать их анализ, вычертить характеристики х.х., характеристики короткого замыкания, сделать заключение о пригодности трансформатора к эксплуатации.

Контрольные вопросы:

1. С какой целью проводится заземление обмоток трансформатора перед началом измерения сопротивления изоляции?

2. Назовите основные характеристики изоляции трансформатора.

3. К каким последствиям приводит уменьшение сопротивления изоляции обмотки трансформатора?

4. Как изменяется коэффициент абсорбции в зависимости от степени увлажнения изоляций и чем это объясняется?

5. Как измерить сопротивление изоляции обмоток силовых двухобмоточных трансформаторов?

6. С какой целью измеряется коэффициент трансформации трансформатора?

7. Какие метода проверки группы соединений трансформаторов используются на практике? Почему метод двух вольтметров является наиболее распространенным?

8. При измерении коэффициента трансформации получены следующие данные:

9. К_ав= 25,К_вс=25,К_ас=30 .Определить неисправность в трансформаторе.

10. Как и с какой целью проводится испытание электрической прочности

главной изоляции обмоток трансформатора?

11. Для каких целей измеряют сопротивление постоянному току обмоток

трансформатора и какими методами?

12. С какой целью проводится опыт холостого хода и почему он проводится после испытания электрической прочности изоляции?

13. С какой целью и как проводится опыт короткого замыкания?

14. Какие параметры трансформатора определяются из опытов холостого хода и короткого замыкания?

Практическая работа № 7.