Испытания и измерения характеристик силовых трансформаторов

Для изоляции обмоток электрических машин применяется большое количество разнообразных электроизоляционных материалов, выбор которых определяется условиями работы машины и характеризуется нагревостойкостью, относительной влажностью окружающей среды, механической прочностью, озоностойкостью и другими критериями. Наиболее характерными видами дефектов изоляции обмоток электрических машин являются местные дефекты (трещины, расслоения, воздушные включения, местные перегревы и т.п.), охватывающие незначительную часть площади изоляции.

Объектом испытания в силовых трансформаторах являются, прежде всего, активная часть трансформатора, жидкий диэлектрик (для маслонаполненных трансформаторов), изоляция вводов, целостность бака, состояние средств защиты и предохранительные устройства.

При испытании трансформатора во время монтажа или ремонта измеряют ряд характеристик для определения их состояния или качества ремонта. Объем и последовательность испытаний зависят от целей и возможности их проведения.

К таким испытаниям относятся:

• Измерение потерь холостого хода.
• Измерение сопротивления короткого замыкания трансформатора.
• Проверка коэффициента трансформации.
• Определение группы соединения обмоток.
• Измерение сопротивления обмоток постоянному току.
• Испытание трансформаторов включением на номинальное напряжение.
• Измерение сопротивления изоляции.
• Испытание повышенным напряжением промышленной частоты.
• Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) изоляции обмоток.
• Испытание и анализ трансформаторного масла

Высоковольтные испытания силовых трансформаторов в Санкт-Петербурге

Силовые трансформаторы могут быть включены в работу без предварительной ревизии и сушки, если проведены высоковольтные испытания и измерения характеристик в ходе пусконаладочных работ. Испытания и измерения характеристик также дают возможность сверить характеристики оборудования с данными завода-изготовителя. Высоковольтные испытания силовых трансформаторов проводятся с учетом требований техники безопасности (ПОТ), установленном в нормативных документах: ПУЭ ,7-е издание, ПТЭЭП, ОиНИЭ.Помимо комплекса электроизмерительных работ в объеме приемосдаточных испытаний после монтажа, проводятся и плановые испытания в эксплуатации, испытания до и после ремонтов, требования к которым несколько отличаются от пусконаладочных.

Требования к испытательному оборудованию и ТБ

Для высоковольтных испытаний силовых трансформаторов и сопутствующих измерений требуется электронный мегаомметр типа Ф 4102/2-М; амперметр типа Э 526;измеритель сопротивления постоянному току ИСО-1 или аналогичный; испытательная установка АИД-70 или аналог, а также вольтметр типа Э 545 и комплект К-50. Средства защиты, применяемые при испытаниях и измерениях силовых трансформаторов, стандартные: диэлектрические перчатки, боты или коврик, переносное заземление и предупреждающие плакаты. Средства защиты применяются соответствии с НД «Инструкция по применению и испытанию СЗ, используемых в электроустановках».  Перед испытаниями требуется закоротить и заземлить все выводы трансформатора, для размагничивания после работы.

Бригада, которая должна проводить испытания и измерения характеристик силовых трансформаторов, должна иметь в составе не менее двух человек, один из которых- производитель работ должен иметь группу по электробезопасности не ниже IV, остальные- члены бригады – не ниже III. Персонал, имеющий группу IIпо электробезопасности, могут находится вне зоны испытания и выполнять функции наблюдателей и охранников, не допуская посторонних к испытываемому оборудованию. Также в их задачи входит наблюдение за целостностью ограничительного периметра и контроль за наличием предупредительных табличек.

Измерения трансформаторов

Наряду с высоковольтными испытаниями силовых трансформаторов, требуется провести измерения характеристик. Это замеры изоляционных характеристик, в том числе сопротивление изоляции и тангенса угла диэлектрических потерь, измерение сопротивления обмоток постоянному току, коэффициента трансформации, измерение потерь холостого хода, короткого замыкания, проверка группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов и полярности выводов однофазных трансформаторов, проверка работы переключающего устройства, системы охлаждения, фазировка. К режиму испытаний относятся испытания обмоток трансформатора, физико-химический анализ трансформаторного масла, вводов, встроенных трансформаторов тока и включение толчком на номинальное напряжение.

«Высоковольтные испытания трансформаторов повышенным напряжением промышленной частоты проводятся для каждой из обмоток. Все остальные обмотки заземляют. Испытательное напряжение плавно поднимается до нормированного значения, выдерживается в течение 1 мин. и плавно понижается.

При отсутствии испытательной установки необходимой мощности испытание обмоток трансформаторов, автотрансформаторов, масляных и дугогасящих реакторов с нормальной изоляцией, а также другие виды работ, связанных с высоковольтными испытаниями трансформаторов, не проводится» (согласно «Объемам и нормам испытания электрооборудования»).

Высоковольтные испытания трансформаторов

Для каждого типа трансформаторов существует свое испытательное напряжение, которое зависит от класса изоляции обмотки и типа силового трансформатора. Различается напряжение для герметизированных трансформаторов и для облегченной обмотки, а также есть разница между показателями для пусконаладочных работ и работ профилактических. Частота испытательного тока при высоковольтных испытаниях силовых трансформаторов принимается в 50 Гц. Для сопоставления напряжения, типа трансформаторов и типа работ, легче все пользоваться таблицей.

В том случае, если испытание сопротивления на заводе было проведено с помощью другого напряжения, испытательное напряжение должно быть скорректировано. В высоковольтных испытаниях силовых трансформаторов испытанию подвергается изоляция каждой обмотки. Чтобы результаты были «чистыми», следует заземлить выводы расщепленных ветвей обмоток вместе с баком трансформатора. Заземлить также следует выводы измерительных обкладок (ИО) вводов, а также ИО встроенных трансформаторов тока.

По правилам, установленным нормативными документами: «Контроль величины испытательного напряжения должен производиться на стороне высшего напряжения испытательного трансформатора. Исключение могут составлять силовые трансформаторы небольшой мощности с номинальным напряжением до 10 кВ включительно. Для них допускается испытательное напряжение измерять вольтметром, включая его на стороне НН испытательного трансформатора. Класс точности низковольтного вольтметра должен быть 0,5».

Начало высоковольтных испытаний трансформаторов следует начинать с подъема напряжения с наименьшего значения. Старт напряжения следует начать со значения, равного или немного превышающего треть от расчетного испытательного. Скорость повышения напряжения должна составлять 2-3 кВ в секунду, при этом повышение должно производиться равномерно, что должно быть отслежено по приборам. Выдержка времени – 60 секунд, после чего напряжение плавно и без остановок следует снизить до нуля, или, максимум, до того значения, с которого начинался рост. При высоковольтных испытаниях трансформаторов равномерность повышения-понижения имеет решающее значение, поскольку позволяет отследить точку, в которой может наступить пробой изоляции. Резкий скачок напряжения в разы повышает такую возможность, вне зависимости от состояния изоляции. После испытания обмотки заземляются. Таким же образом производится высоковольтное испытание на прессующих кольцах, бандажах и полубандажах ярем, ярмовых балках, стяжных шпильках, находящихся в доступе – обычно это происходит при ремонте активной части трансформатора.

В высоковольтных испытаниях трансформаторов изоляция считается прошедшей испытания, если не произошло одно или несколько действий:

• пробой изоляции;
• задымление;
• выделение газа или дыма;
• возгорание;
• звуки разрядов.

В том случае, если повреждения изоляции выявлено не было, и, как визуально, так и по приборам, изоляция осталась целой, и не было допущено утечки тока, в протоколе фиксируется, что силовой трансформатор испытания повышенным напряжением промышленной частоты выдержал. При этом должен быть указан класс изоляции и схема испытания.

Помимо обмоток и иных частей трансформатора, в ходе высоковольтных испытаний трансформаторов проводится испытание цепей КИА (контрольно-измерительной аппаратуры), защитной аппаратуры. Для этого производится подключение одного вывода измерительного аппарата к зажимам испытуемых цепей. Второй вывод аппарата заземляется. Можно также объединить незаземленные цепи, чтобы провести общее испытание. Так же, как и при общих высоковольтных испытаниях трансформаторов, испытание цепей защитной и контрольно-измерительной аппаратуры длится минуту при напряжении 1 кВ. То же касается и манометрических термометров, но здесь рекомендуемое напряжение снижается и составляет 0,75 кВ.

Что касается высоковольтных испытаний трансформаторов с облегченной изоляцией, для обмоток ниже 35 кВ (включительно), переменный ток при испытаниях может быть заменен выпрямленным напряжением с измерением тока утечки.

Работы оформляются в протокол согласно документу «Объем и нормы испытаний электрооборудования РД 34.45-51.300-97». В ротоколе указывается заказчик, исполнитель, объект, его местонахождение, дата испытания, климатические условия, данные испытательных приборов (марка, заводской номер, диапазон измерения, класс точности, дата проверки, дата следующей проверки, свидетельство о проверке, орган проверки, заключение), а также результаты испытания. В них входят: указание фазы установки, тип, заводской номер, год изготовления, внешний осмотр, сопротивление изоляции тангенс угла диэлектрических потерь, коэффициент трансформации. В протоколе также в обязательном порядке указываются номер свидетельства о регистрации электролаборатории, и Ф,И.О. сотрудников ЭЛ
, проводивших испытания. Мероприятия  по технике безопасности позволяют минимизировать риск нарушения работы силового трансформатора и провести испытания с минимальным риском для жизни работников ЭЛ. 

Нормативные документы, на соответствие требованиям которых проводятся измерения:

• ПУЭ (Правила устройства электроустановок), 7-е изд., гл. 1.8, п. 1.8.16, пп. 1-14
• ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей), Прил. 3 Раздел 2, прил. 3.1, таб. 5.
• Паспорт завода-изготовителя.
• РД 34.45-51.300-97. (Объем и нормы испытаний электрооборудования), Раздел 6, пп. 6.1, 6.4, 6.7-6.14, 6.21.