Рассмотрим подробнее некоторые виды испытаний.

Испытание трансформаторного масла. Масло подвергают испы­танию на электрическую прочность (на пробой), на диэлектри­ческие потери и химический анализ. Испытание трансформатор­ного масла на пробой производят в аппарате, представленном на рис. 12.20. В чистую сухую стеклянную посуду вместимостью не менее 0,5 л отбирают пробу масла из нижнего или специально предусмотренного крана в баке трансформатора. Затем масло за­ливают в стандартный разрядник маслопробойного аппарата, пред­ставляющий собой специальный фарфоровый сосуд У, в который вмонтированы два плоских электрода 2 и латунные токоведущие стержни 3. К ним подводится высокое напряжение от встроенно­го в аппарат повышающего регулировочного трансформатора.

Чтобы удалить из масла воздушные включения, перед пробоем ему дают отстояться в разряднике в течение 20 мин. Затем при помощи кабеля S с вилкой и рукоятки 9 маслопробойный аппа­рат включают в сеть переменного тока. Плавным движением руко­ятки 4 повышают напряжение на электродах до пробоя. Одновре­менно наблюдают за стрелкой киловольтметра 5, показывающего напряжение, при котором происходит пробой.

Рис. 12.20. Аппарат для определения пробивного напряжения масла:

а — стандартный разрядник; б-внешний вид (1-фарфоровый сосуд; 2- плоский электрод; 3-токоведущий стержень; 4-рукоятка регулировочного трансформатора; 5-киловольтметр; 6 —отверстие с крышкой для разрядника; 7-сигнальная лампа; 8-кабель для включения в сеть; 9-рукоятка автомата включения; 10-клемма заземления)

Всего делают шесть пробоев с интервалами 10 мин. Первый про­бой не учитывают. Среднее арифметическое пробивного напряжения остальных пяти пробоев принимают за пробивное напряже­ние масла. Пробивное напряжение должно соответствовать нор­мам (табл. 12.1), которые зависят от номинального напряжения трансформатора и вида масла.

Таблица 12.1

Вид масла	Нормы пробивного напряжения трансформаторного масла при номинальном напряжении трансформатора, кВ
До 15	15…35	60…220	330 и выше
Свежее сухое после заливки в аппарат
Эксплутационное

Отбирать пробы масла из трансформаторов, находящихся вне помещения, нужно, по возможности, летом в сухую погоду, зимой — в морозную. При внесении пробы в помещение в зимнее время не следует вскрывать посуду, пока масло не нагреется до комнатной температуры, иначе в посуде произойдет конденса­ция паров, что снизит электрическую прочность масла. Пробу от­бирают очень тщательно, так чтобы в масло не попали механи­ческие примеси и влага. Прежде чем заполнить посуду для пробы, сливают 2...3 л масла и несколько раз ополаскивают ее. Запол­ненную посуду плотно закрывают притертой пробкой и лишь после этого масло отправляют на испытание.

Испытание трансформаторного масла на диэ­лектрические потери заключается в определении tgδ. Для эксплуатационного масла tgδ должен быть не более 1 % при температуре 20 °С и не более 7 % при 70 °С ; для свежего сухого масла при 20° С — 0,2... 0,4 % (в зависимости от сорта масла), при 70 °С — 1,5.-2,5%.

Химический анализ масла заключается в проверке со­ответствия его химических характеристик стандартным. Измене­ние той или иной характеристики масла свидетельствует о техни­ческом состоянии трансформатора. Например, повышение кис­лотного числа, окисление или снижение температуры вспышки паров масла свидетельствует о его разложении в результате мест­ного перегрева внутри трансформатора.

Химический анализ бывает полный и сокращенный. Обычно при ремонтах делают сокращенный химический анализ масла, в объем которого входят: определение кислотного числа, темпера­туры вспышки паров, реакции водной вытяжки, содержания взве­шенного угля и механических примесей; проверка прозрачности масла. Стандартом не допускается присутствие в масле механи­ческих примесей, водорастворимых кислот и щелочей.

Кислотное число показывает, какое количество миллиграммов едкого калия необходимо для нейтрализации кислот, содержа­щихся в 1 г масла при его подкислении. Для свежего сухого масла кислотное число должно быть не более 0,05, для эксплуатацион­ного — не более 0,25. Температура вспышки паров масла должна быть не ниже 135 ºС. Допускается ее снижение не более чем на 5 °С от первоначальной. При полном химическом анализе масла про­изводят, кроме того, проверку вязкости, стабильности, плотнос­ти, температуры застывания и др. Масло трансформаторов с азот­ной или пленочной защитой проверяют на влагосодержание и газосодержание. Влагосодержание по объему должно быть не бо­лее 0,001 %, газосодержание — 0,1 %.

Испытание электрической прочности изоля­ции состоит из комплекса следующих испытаний:

-определение пробивного напряжения масла или другого жид­кого диэлектрика, которым заполнен трансформатор;

-измерение сопротивления изоляции обмоток;

-испытание внутренней изоляции напряжением промышленной частоты, приложенным от внешнего источника (в течение одной минуты);

-испытание повышенным напряжением, индуктированным в самом трансформаторе.

Испытательные напряжения превышают номинальные и зави­сят от условий эксплуатации. Трансформаторы, предназначенные для эксплуатации в электроустановках, подвергающихся воздей­ствию грозовых перенапряжений при обычных мерах грозозащиты, испытываются по нормам для нормальной изоляции, а транс­форматоры, предназначенные для эксплуатации в электроуста­новках, не подверженных воздействию грозовых перенапряжений, или при специальных мерах грозозащиты — по нормам для облег­ченной изоляции. Изоляция трансформатора до проведения ис­пытаний подвергается обработке в соответствии с установлен­ным технологическим процессом.

При испытании изоляции напряжением промышленной часто­ты, приложенным от внешнего источника, проверяется электри­ческая прочность главной изоляции (каждой обмотки по отноше­нию к другим обмоткам, включая отводы и выводы, а также по отношению к баку и другим заземленным частям трансформатора).

Испытывают поочередно изоляцию каждой обмотки. Испыта­ния проводят по схеме рис. 12.21. При этом испытательное напря­жение прикладывается между испытываемой обмоткой, замкну­той накоротко, и заземленным баком. Все остальные вводы дру­гих обмоток соединяют между собой и заземляют вместе с баком и магнитной системой. Напряжение к первичной обмотке повы­шающего трансформатора подводят от генератора переменного тока с регулируемым возбуждением или от регулировочного автотрансформатора. Испытательное напряжение поднимают плав­но и выдерживают в течение 1 мин. Возрастание тока и снижение напряжения, фиксируемые приборами, обычно указывают на на­личие дефекта в изоляции испытываемого трансформатора. По­вреждение в испытываемом трансформаторе проявляется в виде потрескивания и разрядов.

Рис. 12.21. Схема испытания изоляции обмотки ВН приложенным на­пряжением:

1 — регулировочный трансформатор; 2— вольтметр; 3 — амперметр; 4— испыта­тельный трансформатор

Трансформатор считают выдержавшим испытания, если в про­цессе испытания не наблюдалось полного разряда (по звуку), раз­ряда на защитном шаровом промежутке, выделения газа и дыма или изменения показаний приборов. Если при испытании отме­чены разряды в баке, сопровождающиеся изменением режима в испытательной установке или появлением дыма, активная часть подлежит осмотру, а при необходимости разборке для выяснения и устранения причины разрядов или пробоя.

Продольная изоляция обмотки (изоляция между витками, ка­тушками, слоями, фазами) испытывается повышенным напря­жением, индуктированным в самом трансформаторе. Испытания проводят путем приложения к одной из обмоток двойного номи­нального напряжения этой обмотки при повышенной частоте (но не более 400 Гц)- Повышение частоты необходимо во избежание чрезмерного увеличения индукции и намагничивающего тока. Испытания проводят по схеме опыта холостого хода напряжени­ем частоты не менее 2fном при продолжительности испытания 1 мин. (При более высоких частотах длительность уменьшается, но она не должна быть менее 15 с.)

Основным дефектом, который выявляется при таком испыта­нии, является замыкание между витками или слоями обмотки, а также между отводами. Если имеются признаки дефекта, то важ­но до разборки трансформатора путем измерений токов и напря­жений по фазам установить дефектную фазу. Затем эта фаза под­вергается тщательному осмотру. Дефектное место обмотки можно определить индукционным методом или измерением электричес­кого сопротивления.

Индукционный метод для нахождения короткозамкнутого витка основан на наличии электромагнитного поля вокруг короткозам­кнутого витка, созданного в нем индуктированным током корот­кого замыкания. Поле вокруг остальных витков отсутствует. Нали­чие и положение короткозамкнутого витка обнаруживают особой катушкой, называемой искателем, к которой подключен чувстви­тельный прибор. Измерительный аппарат состоит из искателя и указателя. Искатель представляет собой многовитковую катушку, насаженную на магнитопровод, состоящий из нескольких плас­тин электротехнической стали, и присоединенного к ней указа­тельного прибора (рис. 12.22).

Напряжение в проверяемой обмотке индуктируется «питате­лем», который выполняется аналогично представленному на рис. 12.22, а искателю или представляет собой длинный стержень с намотанными по всей длине витками. Обмотка питателя под­ключается к сети (36, 127 или 220 В). Если проверяемая обмотка насажена на стержень магнитной системы, возбуждение осуще­ствляется обычным путем (при подаче небольшого напряжения, безопасного для персонала). Перемещая искатель сначала вдоль обмотки, а затем в радиальном направлении, устанавливают ме­сто замыкания по наибольшему отклонению прибора.

Оценка состояния изоляции. Для оценки состояния изоляции трансформатора в процессе монтажа перед пуском, после ремон­та и в процессе эксплуатации проводятся следующие испытания:

-измерение сопротивления изоляции обмоток через 60 с после приложения постоянного напряжения (R60")

-определение отношения значений сопротивлений изоляции, измеренных через 60 и 15 с после приложения к ним постоянного напряжения (определение коэффициента абсорции Кабс=R60"/R15");

-измерение угла диэлектрических потерь tgδ изоляции обмоток при приложении к ним переменного напряжения;

-измерение изоляционных характеристик масла: пробивного на­пряжения, угла диэлектрических потерь и влагосодержания масла;

-определение влагосодержания установленных внутри бака транс­форматора образцов твердой изо­ляции ;

-определение отношения емко­стей изоляции обмоток, измерен­ных при приложении напряжений частоты 2 и 50 Гц (С2/С50);

-измерение прироста абсорбционной емкости (∆С/С)

Рис. 12.22. Общий вид (а) и принципиальная схема (б) устройства для обнаружения короткозамкнутого витка:

1— указательный прибор; 2 — защитный кожух; 3— катушка; 4 — сердечник

Рис.12.23. Схема измерения сопротивления изоляции обмоток:

1-мегаомметр; 2-вводы ВН; 3-вводы НН; 4-бак трансформатора.

Оценка состояния изоляции производится на основании комплекса испытаний. Допустимые зна­чения изоляционных характеристик для трансформаторов клас­сов напряжения до 35 кВ и номинальной мощностью до 10 МВА приведены в табл. 3.1. Значения сопротивления изоляции R60" и отношения R60"/R15" позволяют выявить грубые дефекты в изоля­ции перед включением трансформатора под напряжение, возник­шие, например, в результате местных загрязнений, увлажнения или повреждения изоляции. В сочетании с другими показателями эти характеристики позволяют оценить степень увлажнения изо­ляции.

Измерение сопротивления изоляции обмоток производится при температуре не ниже +10° С мегаомметром класса 1000 В в транс­форматорах класса напряжения до 35 кВ и мощностью до 16 МВА, и класса 2500 В с пределами измерения 0... 10000 МОм — во всех остальных. При этом за температуру изоляции в масляных транс­форматорах принимают температуру масла в верхних слоях, в су­хих — температуру окружающего воздуха.

Измерения сопротивления изоляции для двухобмоточного трансформатора проводятся по следующей схеме: первое измере­ние между обмоткой ВН и баком при заземленной обмотке НН (сокращенная запись схемы измерения ВН—бак, НН); второе: НН — бак, ВН; третье - ВН + НН - бак (рис. 12.23).

ГЛАВА13