Профилактические и послеремонтные испытания силовых трансформаторов

Объем испытаний трансформаторов определяется их мощностью и классом изоляции. Трансформаторы мощностью до 630 кВ-А включительно после капитального ремонта под­вергают следующим испытаниям: измерение сопротивления изоляции всех обмоток с определе-

нием ; опрессование бака с радиаторами гидравлическим давлением; измерение сопротив-

лений изоляции ярмовых балок, прессующих колец и доступных для выявления замыкания стяжных шпилек; переключающих устройств; испытание повышенным напряже­нием промышленной частоты изоляции обмоток 35 кВ и ниже. Пробу масла в таких транс­форматорах с термосифонными фильтрами не отбирают. При неудовлетворительных ха­рактеристиках изоляции выполняют работы по восстановлению изоляции, замене масла и силикагеля в термосифонных фильтрах. Проводят также фазировку трансформаторов и включение его толчком на номинальное напряжение.

Трансформаторы мощностью более 630 кВ·А подвергают дополнительным испытаниям: определение влажности обмотки (отношения ; ); измерение tg d изоляции обмоток и вводов; измерение сопротивления обмоток постоянному току; измерение со­противления изоляции (R_60") вводов; измерение токов и потерь холостого хода и коротко­го замыкания, а также напряжения короткого замыкания; снятие круговой диаграммы ус­тройства РПН.

Испытания трансформатора в полном объеме проводят после капитального ремон­та; после текущего ремонта объем испытаний сокращается. Среднему ремонту должны предшествовать следующие испытания и измерения:

- хроматографический анализ газов, растворенных в масле;

- испытание масла из баков трансформатора и контактора устройства РПН;

- измерение изоляционных характеристик обмоток ( ; tg d; ), сопротивления обмоток

постоянному току, потерь и тока холостого хода (испытания проводят только в случае необходимости оценки степени развития дефекта, выявленного хроматографическим анализом);

- проверка работы переключающего устройства, снятие круговой диаграммы (после
определенного числа переключений в соответствии с инструкцией завода-изготовителя);

- полный комплекс измерений и испытаний маслонаполненных вводов;

-определение газосодержания масла в трансформаторах с пленочной защитой.
Испытания после текущего ремонта производятся ремонтной бригадой в составе элек­тромеханика и электромонтеров тяговой подстанции 5-го и 3-го разрядов.

При измерении сопротивления изоляции обмоток с определением

сначала закорачивают и заземляют все обмотки трансформатора, при этом испыты­ваемую обмотку перед началом измерений заземляют на время не менее 2 мин. Мегаомметр на 2500 В подключают к испытываемой обмотке при заземленном положении остальных обмоток и бака трансформатора, после чего снимают заземление с испытываемой обмотки, вращают ручку мегаомметра с частотой 120 об/мин и засекают время начала замера. Зна­чение сопротивлений отсчитывают по шкале мегаомметра через 15 и 60 с после начала вращения ручки. Коэффициент абсорбции, определяющий степень увлажнения обмотки транс­форматора, рассчитывают по формуле:

Обязательно производят по 3 замера для каждой обмотки и вычисляют средний ко­эффициент абсорбции, который при температуре от 10 до 30°С неувлажненных обмоток обычно лежит в пределах: для трансформаторов напряжением 35 кВ и ниже — не менее 1,3;

трансформаторов напряжением 110 кВ и выше — 1,5—2,0; для обмоток трансформаторов, увлажненных или имеющих местные дефекты в изоляции, это отношение приближается к 1. Из-за того, что при понижении температуры на 10º С сопротивление изоляции в течение 1 минуты возрастает в 1,5 раза, указанное в заводском паспорте сопротивление изоляции приводят к температуре t₂– t₁,ºС, являющейся разностью между температурами масла при заводских испытаниях (t₁ = 20ºС) и при монтажных работах (t₂) по формуле:

Rt₂ = R t₁· К, МОм,

где К— поправочный коэффициент, зависящий от разности t₂– t₁. Значения К приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Параметр	Значение коэффициента при разности t2—t1, ºС
К	1 ,50	2,25	3,46	5,00	7,50	11,20

Тангенс угла диэлектрических потерь tg d изоляции обмоток и его изменение в процессе эксплуатации характеризует степень увлажнения обмоток и имеет значе­ние при оценке состояния трансформатора. Значения тангенса угла диэлектрических потерь не нормируются, но должны учитываться при комплексном рассмотрении результатов испытания изоляции. При этом можно ориентироваться на значения, приведенные в табл. 4.2:

Таблица 4.2

Номинальное напряже­ние испытываемой обмотки, кВ	Значение tg d при температуре обмоток, ºС
35кВ, мощностью более 1000 кВА и 110-150 кВ всех мощностей	1,8	2,5	3,5	5,0	7,0	10,0	14,0
220 кВ всех мощностей		1,3	1,6	2,0	2,5	3,2	4,0

Тангенс угла диэлектрических потерь измеряется мостом переменного тока МД-16 по перевернутой схеме (рис. 4.7).

На точность измерений tg d боль­шое влияние оказывает тщательность сборки схемы. Корпусы проверяемого ап­парата, питающего трансформатора Т, моста pR и вариатора напряжения долж­ны иметь надежный металлический кон­такт с контуром заземления, место испы­таний — ограждено, надежность всех кон­тактных соединений в испытательной схеме — проверена. Провод, соединяю­щий мост с объектом измерения, должен быть экранированным, а экран надежно соединен с выводом Э моста. Если при испытаниях этот провод надо нарастить, то дополнительный провод также должен быть экранированным, а его экран на­дежно соединен с экраном основного про­вода. Если длина наращиваемого прово­да менее 1—1,5 м, то разрешается при­менять экранированный провод. При сборке

испытательной схемы обращают внимание на то, чтобы все токоведущие части при измерениях по перевернутой схеме располагались от заземленных частей на расстоя­нии не менее 0,5 м.

При измерениях по перевернутой схеме, внутренние узлы моста находятся под высо­ким напряжением, поэтому необходимо (хотя они изолированы на полное испытательное напряжение) особое внимание обратить на заземление корпуса моста, а измерение прово­дить только в диэлектрических перчатках и ботах.

Если бак трансформатора заполнен маслом, то tg d следует измерять мостом при на­пряжении не выше 10 кВ, но не превышающем 60 % заводского испытательного напряжения, а если не заполнен — при напряжении до 10 кВ для обмоток напряжением 35 кВ и выше и до 3 кВ для обмоток напряжением до 35 кВ (в пределах 0,3 U_HOM).

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь tg d изоляции обмотки проводится в условиях эксплуатации только на трансформаторах напряжением 110 кВ и выше, а также на трансформаторах мощностью 31 500 кВ·А и выше вне зависимости от напряжения. При капитальном ремонте измерения проводят до и после ремонта.

Измерение сопротивления обмоток постоянному то к у R_x проводят мостом постоянного тока во всех фазах А, В, С трансформатора Т и при всех положениях РПН или ПБВ. При значениях сопротивлений обмоток в пределах 10^-2 —10⁴ Ом измерительный мост Р-316 подключают к постороннему источнику постоянного тока на­пряжением 2,8—4,0 В, а в пределах 10⁴—10⁶ Ом — напряжением 12—20 В.

Источник постоянного тока подключают через выключатель к предварительно рас-шунтированным зажимам НБ (рис. 4.8). Питание индикатора осуществляют от сети пере­менного тока либо переходят на наружный гальванометр с чувствительностью не менее 20 мм/мкА и внутренним сопротивлением не более 10 Ом, который подключают через от­дельный выключатель к зажимам НГ.

Если ожидаемое сопротивление обмоток менее 20 Ом, измерение производят по четы-рехзажимной схеме, а при сопротивлении более 20 Ом — по двухзажимной схеме. В случае измерений по черехзажимной схеме следят за тем, чтобы потенциальные зажимы моста при­соединялись ближе к измеряемым обмоткам. Перед измерением сопротивлений обмоток по­стоянному току измеряют температуру верхних слоев масла и заземляют испытуемую об­мотку не менее чем на 2 мин. Затем собирают схему моста. К измерительным выводам подключают измеряемую обмотку и после снятия заземления при зашунтированном галь­ванометре включают выключатель батареи. Через период, равный 1—5 мин, необходимый

Рис. 4.8. Схема измерения сопротивления обмоток постоянному току мостом Р-316

для достижения установившегося тока в обмот­ке, производят уравновешивание моста снача­ла при нажатой кнопке Грубо, а затем — Точно. Результат измерений записывают. Гальванометр шунтируют опусканием кнопок Грубо, Точно и Включение индикатора. После этого отключа­ют выключатель батареи. Аналогично произво­дят измерения на других обмотках и отпайках. Если трансформатор имеет нулевой вывод, то измерения производят между ним и выводом фазы. Результат измерений показывает сопро­тивление одной фазы. У трансформаторов, со­единенных в звезду без нулевого вывода, изме­рения возможны только между фазами. В этом случае сопротивления обмоток могут быть най­дены по формулам:

При измерении сопротивлений обмоток, соединенных в треугольник, в действитель­ности измеряется сопротивление цепи, образованной параллельным соединением измерен­ной фазы с двумя последовательно соединенными другими фазами. Фактические сопро­тивления обмоток могут быть получены путем пересчета по формулам:

Сопротивление фазных обмоток сравнивают между собой и с результатами предыдущих измерений. Они должны отличаться друг от друга не более чем на 2 %. При сравнении с резуль­татами предыдущих измерений сопротивления приводят к одной температуре по формуле:

После первого измерения отключают питание от батареи, разряжают и заземляют испытываемую обмотку. Производят пересчет измеренного сопротивления.

При измерении сопротивлений обмоток необходимо обращать внимание на качество контактов в местах присоединения проводов измерительных приборов (не ниже класса 0,5) и температуру обмоток в момент измерения.

При проверке состояния индикаторного силикагеля воздухоосушительных фильтров проверяют уровень масла в масляном затворе воздухо-осушителя и цвет индикаторного силикагеля. При необходимости доливают масло. Нор­мальный цвет индикаторного силикагеля — розовый кобальт. Если цвет силикагеля изме­нился на голубой, то требуется его замена.

Измерение емкости обмоток обычно производится наиболее распрост­раненным методом определения степени увлажнения изоляции «емкость—частота», осно­ванным на зависимости емкости изоляции обмоток от частоты и степени увлажнения.

Степень увлажненности изоляции обмоток трансформатора можно установить при сравне-

нии результатов измерения емкостей обмоток из соотношения: где С₂ и С₅₀— емкости,

измеренные при частоте питающего напряжения 2 Гц и 50 Гц соответственно.

Измерения проводят при температуре изоляции обмоток не ниже +10°С; для определения температуры изоляции обмоток измеряют температуру верхних слоев масла. Перед измерением заземляют испытываемую обмотку на время не менее 2 мин. Измерения проводят прибором ПКВ-13, заряжающим и разряжающим емкости обмоток проверяемого

трансформатора и показывающим величину отношения емкостей . Среднее значение тока разряда измеряют компенсационным методом. Отсчеты по прибору (отношение ) производят при стрелке гальванометра, установленной на нуль. Отношение емкостей в эксплуатации не нормируется и учитывается при комплексном анализе всех измерений.

Трансформатор может быть включен без сушки при условии, что во время ремонта отноше- ние возросло не более чем на 10 %. Иногда предусматривается применение метода

«емкость—время», основанного на раздельном измерении абсорбционной и геометрической емкостей изоляции при разряде, предварительно заряженной (емкости) испытуемой изоляции. Приборы типов ЕВ-3, ПКВ-7 и ПКВ-8, используемые для этой цели, позволяют производить измерение емкости С и приращение ее АС за счет абсорбции. Отношение их характеризует степень увлажнения изоляции. Отношение измеряют при капитальном ремонте трансформатора до начала и после ремонта. Величина отношения не нормируется, однако она не должна возрастать по отношению к предыдущим замерам более чем на 50 %. На величину отношения существенное влияние оказывают характеристики масла и конструкция трансформатора. Наибольший эффект метод «емкость—время» дает для трансформаторов, не залитых маслом.

Если измерения в начале и в конце ремонта производились при разных температурах, их необходимо привести к одной температуре по формуле

где коэффициент К₃ находят по графику, приведенному на рис. 4.9, в зависимости от разности температур, при которых производились измерения.

Измерение сопротивлений изоляции стяжных шпилек, ярмо-вых балок, прессующих колец проводят при текущем ремонте только у сухих трансформаторов, а при капитальном — у всех. Мегаомметром измеряют сопротивление изоля­ции стяжных шпилек верхнего и нижнего ярма. При сопротивлении изоляции шпильки значи­тельно меньшей, чем у остальных, или равной нулю, отвинчивают гайки, извлекают шпильку из отверстия вместе с изолирующими бумажно-бакелитовыми трубками и осматривают их. Если изоляционная трубка и шпилька имеют признаки чрезмерного перегрева (обугливание

Таблица 4.3

t°C	Отношение ,% в конце ревизии	Разность отношений , % в конце и начале ревизии
Трансформаторы на напряжение, кВ
35 и ниже	1 10 и выше	35 и ниже	1 10 и выше
			4,0	3,0
			6,0	4,0
			9,0	5,0
			13,5	8,5

Рис. 4.10. Проверка группы соединения силового

трансформатора:

а — схема проверки и таблица измерений; б — векторная диаграмма

Примечание. Измеряемые величины приведены к одной температуре. изоляции, наличие цветов побежалости, оплавления) и при осмотре отверстий в ярме с помо­щью переносной лампы обнаружено замыкание листов активной стали, для устранения по­вреждений верхнее ярмо разбирают и при необходимости на его пластины наносят новую изоляцию. Поврежденные стяжные шпильки и их бумажно-бакелитовые трубки заменяют новыми. Сопротивление изоляции стяжных шпилек должно быть в пределах 2-3 МОм для транс­форматоров до 10 кВ и не менее 10 МОм для трансформаторов 35 кВ и выше. При измерении тока и потерь холостого хода на обмотку низкого напряжения обычно подают номинальное напряжение промышленной частоты и измеряют токи в трех фазах трансформатора, а также мощность, потребляемую трансформатором на холостом ходу. Допускается измерение потерь холостого хода при напряжении (UИСП = (5—10) % от Uн. При этом

потери холостого хода для но­минального напряжения определяют­ся по формуле

п — показатель, зависящий от типа стали трансформатора (п = 1,8 и 1,9 для горячекатаной и холоднокатаной стали соответственно).

Ток холостого хода не норми- руется, но рост его значения по сравнению с заводскими или предыдущими испытаниями на 20—25 % показывает на появление дефектов в изоляции витков или в стали магнитопровода трансформатора.

Проверка группы соединения трансформатора (рис. 4.10) — очень важное испытание трансформатора после капитального ремонта со сменой обмоток, т.к. трансформаторы с разными группами соединения

нельзя включать на параллельную работу. После перемотки обмоток возможно неправильное их соединение. Для работы необходимы источник постоянного тока В и гальванометр рА. К выводам об­мотки АВ высокого напряжения подводят постоянный ток, а к выводам (ав; вс; ас) пооче­редно присоединяют гальванометр. Результаты отклонения стрелки заносят в таблицу, при этом отклонение стрелки гальванометра вправо обозначают знаком «+», а влево «-». Не­подвижность стрелки при подключении обозначают «нуль». Такие же измерения проводят, подводя постоянный ток к выводам ВС и АС. Сравнивают результаты измерений с данны­ми таблиц и по ним определяют группу соединения трансформатора.

Определение коэффициента трансформации проводят методом двух вольтметров класса точности не ниже 0,5. В зависимости от имеющегося источника переменного тока можно подавать напряжение на любую обмотку. Вольтметры должны быть подобраны так, чтобы отсчеты по ним были на второй половине шкалы (приборы электромагнитной системы имеют неравномерную в начале шкалу). Одновременно изме­ряют линейные напряжения первичной и вторичной обмоток.

Измеренный коэффициент трансформации

не должен отличаться от паспортного или от его значения на том же ответвлении на других фазах более чем на 1-2 %, потому что при большем отличии их нельзя включать на парал­лельную работу. Коэффициент трансформации определяется на всех ответвлениях обмо­ток и для всех фаз.