Испытание силовых трансформаторов до 10кВ

Трансформаторы используются в различных областях электротехники - энергетике, электронике и радиотехники. Эти устройства предназначены для преобразования напряжения переменного тока и гальванической развязки. В зависимости от назначения и особенностей конструкции различают автотрансформаторы, силовые, разделительные, согласующие трансформаторы, автотрансформаторы, трансформаторы тока и напряжения. Наиболее широкое применение нашли силовые трансформаторы, осуществляющие преобразование электроэнергии в электросетях различного назначения.
Общие технические требования, правила приемки, объем, и методы испытаний трансформаторов устанавливаются ГОСТ 11677-75 "Трансформаторы силовые. Общие технические условия". При производстве трансформаторы подлежат приемо-сдаточным, типовым, периодическим и квалификационным испытаниям. Методы испытаний также определяются стандартами ГОСТ 3484-77, ГОСТ 22756-77, ГОСТ 8008-75.
В эксплуатации проводятся приемо-сдаточные испытания трансформаторов при вводе в эксплуатацию, испытание трансформаторов после ремонта (капитального и текущего), а также профилактические испытания между ремонтами. Регламентирующими документами на испытания в эксплуатации являются:
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ);
• Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП);
• инструкция РТМ 16.800.723-80 "Трансформаторы силовые. Транспортировка, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию";
• инструкция РТМ 16.687.000-73 "Инструкцией по транспортировке, выгрузке, хранению, монтажу и введению в эксплуатацию силовых трансформаторов общего назначения на напряжение 110 - 500 кВ";
• инструкция ОАХ 458.003-70 "Транспортирование, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию силовых трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно без ревизии их активных частей".

Виды испытаний трансформаторов

В соответствии с требованиями регламентирующих документов испытание силовых трансформаторов в эксплуатации включает следующие операции:

• проверка характеристик изоляции (сопротивление, емкость и тангенс диэлектрических потерь);
• испытание повышенным напряжением;
• измерение сопротивления обмоток;
• проверка коэффициента трансформации;
• проверка правильности соединений и полярности выводов;
• измерение тока холостого хода и потерь на холостом ходу;
• снятие круговой диаграммы;
• гидравлические испытания бака радиатора;
• проверка системы охлаждения;
• проверка состояния силикагеля;
• фазировка трансформатора;
• испытание трансформаторного масла;
• испытание включением на номинальное напряжение;
• проверка вводов;
• испытание встроенных трансформаторов тока.

Испытание сухих трансформаторов не включает пункты проверки, связанные с гидравлической системой. Перед проведением испытаний проводится внешний осмотр всех элементов трансформатора, включая проверку наличия пломб на кранах и у пробки для отбора масла, проверка уровня масла в трансформаторе и его заземления.
Перед включением трансформаторы подвергаются прогреву или сушке в случае увлажнения масла или изоляции, длительного пребывания трансформатора на воздухе, если характеристики изоляции не соответствуют установленным нормам. Условия включения сухих трансформаторов определяются в соответствии с документацией производителя. Характеристики изоляции необходимо измерять не менее чем через 12 часов после окончания заливки масла и при температуре не ниже не ниже 10°С.
Измерение сопротивления изоляции обмоток трансформатора осуществляется при помощи мегаомметра с рабочим напряжением 2500 В. Перед проведением измерения и между измерениями все обмотки трансформатора заземляются. Тангенс угла диэлектрических потерь обмоток измеряется мостом переменного тока. Измерение тангенса угла потерь трансформаторов, залитых маслом, проводятся при напряжении не более 2/3 испытательного напряжения, установленного изготовителем, а без масла – при напряжении не более 220 В.
Электрические испытания трансформаторов включают измерение емкости для определения влажности обмоток. Емкость увлажненной изоляции изменяется с увеличением частоты сильнее, чем у сухой изоляции. Измерения емкости выполняются на частотах 2 Гц и 50 Гц. Также влажность можно проконтролировать по коэффициенту абсорбции, представляющему собой отношение значения сопротивления изоляции после 60 мин измерения, к значению после 15 мин.
Высоковольтные испытания трансформаторов повышенным напряжением промышленной частоты проводятся для каждой из обмоток. Все остальные выводы заземляют. Изоляция маслонаполненных трансформаторов может не проверяться повышенным напряжением. Испытательное напряжение плавно поднимается до нормированного значения, выдерживается в течение 1 мин и плавно понижается.
Проверка силовых трансформаторов на наличие скрытых дефектов производится путем измерения сопротивления обмоток постоянному току. Измерение выполняется мостовым методом или с помощью вольтметра и амперметра. Измерение сопротивления изоляции трансформаторов постоянному току измеряется для всех ответвлений обмоток всех фаз.
Проверка трансформатора на правильность соединения обмоток осуществляется определением его коэффициента трансформации. Измерение производится с помощью двух вольтметров.
Группа соединений обмоток трансформатора проверяется методом двух вольтметров, прямым методом (фазометром) или методом постоянного тока. Ток и потери холостого хода характеризуют потери на гистерезис и на вихревые токи. Измерение производится с применением измерительных комплексов или ваттметров. Снятие круговой диаграммы осуществляется на всех положениях переключателя методом сигнальных ламп или методом вольтметра-амперметра.
Фазировка трансформатора производится измерением напряжения между разноименными фазами включаемого трансформатора и сети (или другого трансформатора) и контролем отсутствия напряжения между фазами. Проверка осуществляется с помощью вольтметра или специальных указателей. Проверка масла в трансформаторе производится испытанием его высоким напряжением и определением тангенса угла диэлектрических потерь.
Перед испытаниями трансформаторов следует ознакомиться с технической документацией (проектной и завода-изготовителя), а также произвести их осмотр с целью установления комплектности смонтированного оборудования, его соответствия проекту, отсутствия видимых повреждений конструктивных элементов, изоляции, выводов. Испытания проводят при температуре окружающего воздуха 10—40 °С.
По окончании полученные данные выносятся в протокол испытания силового трансформатора. Вывод трансформатора в работу возможен при соответствии всех результатов установленным нормам и требованиям. Испытание силовых трансформаторов – это сложная и трудоемкая работа, требующая высокого профессионализма и опыта.

Измерение основных параметров трансформаторов

Определение коэффициента трансформации.
При измерениях проверяют коэффициент трансформации на всех ответвлениях обмоток и для всех фаз, его соответствие паспортному, а также правильность установки переключателя напряжения на ступенях. Коэффициент трансформации определяют по отношению напряжений обмоток ВН, СН, НН с учетом схемы их соединения. Для измерения коэффициента трансформации применяют метод двух вольтметров, причем выбирают приборы класса 0,5. При испытании трехфазных трансформаторов одновременно измеряют линейные напряжения, соответствующие одноименным линейным зажимам проверяемых обмоток. Подводимое напряжение должно быть от одного до нескольких десятков процентов номинального, причем большие значения относятся к трансформаторам меньшей мощности, а меньшие значения — к трансформаторам большей мощности. Как правило, коэффициент трансформации измеряют при трехфазном возбуждении обмоток трансформатора.
Проверка группы соединения обмоток силовых трансформаторов.
Группа соединения трансформатора имеет важное значение для параллельной его работы с другими. Одним из основных условий допустимости параллельной работы трансформаторов является тождество групп соединения их обмоток. При отсутствии паспортных данных или при сомнениях в их достоверности группу соединений обмоток обычно проверяют до монтажа. Она должна соответствовать паспортным данным и обозначениям на щитке. Проверку группы соединений осуществляют: двумя вольтметрами, методом
импульсов постоянного тока, фазометром. В практике наладочных работ широко распространены первые два метода.
Метод двух вольтметров для определения группы соединения основан на совмещении векторных диаграмм первичного и вторичного напряжений. Пользуясь полученными результатами, строят векторную диаграмму для определения значений напряжения.
Метод импульсов постоянного тока сводится к поочередному определению полярности («+» или «—») зажимов ab, bс, са трансформатора гальванометром. При этом к выводам АВ, ВС, СА обмотки высшего напряжения подводят напряжение 2—12 В от гальванической батареи. В обмотке низшего  напряжения индуктируется эдс определенного знака.
Полученные результаты сравнивают с данными, приведенными в специальной таблице. В качестве гальванометра используют любые гальванометры магнитоэлектрической системы, например Ml06, М45М, М250.
Испытание пробы масла.
Обычно силовые трансформаторы I и II габаритов прибывают на монтаж заполненные маслом. В таких случаях при наличии удовлетворяющих нормам заводских испытаний, проведенных не более чем за 6 мес до включения в работу трансформатора, разрешается испытывать масло по сокращенной программе: на электрическую прочность и визуальное определение содержания механических примесей. Пробу масла отбирают из нижней части бака, предварительно промыв сливное отверстие. Посуда, в которую отбирают пробу масла, должна быть чистой, хорошо высушенной и плотно закрытой. Минимальное пробивное напряжение масла определяют на аппаратах АИИ-70 в маслопробном сосуде со стандартным разрядником, который выполнен в виде двух латунных электродов диаметром 25 мм с закругленными краями и расстоянием между электродами 2,5 мм. Залитое в сосуд масло выдерживается 30 мин для удаления воздушных пузырьков. Повышение напряжения до пробоя осуществляется плавно со скоростью до 2 кВ/с, причем выполняется 5—6 пробоев с интервалом 10 мин между ними. Первый пробой не учитывают. Электрическую прочность масла определяют как среднее арифметическое и сравнивают с табличными данными в ПУЭ. При отсутствии протокола заводских испытаний делают полный анализ пробы масла. Допустимое значение электрической прочности масла для трансформаторов напряжением 15 кВ составляет 30 кВ.