Испытания и наладка силовых трансформаторов

Цель и задача испытаний и наладки силовых трансформаторов – это сокращение аварий, поиск дефектов, определение эксплуатационной способности оборудования. Испытания позволяют оценить рабочую готовность силового трансформатора как части надежной, безопасной и экономически выгодной системы электроснабжения.

Какие испытания проводятся для силовых трансформаторов

Появление неисправности возможно во время транспортировки к месту монтажа нового или отремонтированного трансформатора. 

Виды испытаний силового трансформатора:

• Профилактические испытания действующего оборудования, они  выявляют вероятные дефекты для своевременного ремонта и предотвращения аварийной ситуации,  выполняют по установленным графикам, между капитальными ремонтами.

• Послеремонтные испытания трансформатора выявляют удовлетворительность полученных рабочих характеристик. Проводят после капитального ремонта.

Нормативные документы и правила, которым следуют при испытаниях

Действующий ГОСТ Р 56738-2015: «Трансформаторы силовые и реакторы. Требования и методы испытаний электрической прочности изоляции». Стандарт введен 08. 01. 2016 года, дата актуализации 01. 01. 2018 года.

Во время проверки силовых трансформаторов руководствуются нормами испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей ПТЭЭП пр. 3.0.2 обозначенными в приложении №3 глава 2.  

Испытания предусматривают выполнение условий техники безопасности, которые прописаны в ПУЭ-7 последнее издание, пункт 1.8.16. «Нормы приемо-сдаточных испытаний силовых трансформаторов, автотрансформаторов и масляных реакторов, заземляющих дугогасящих реакторов».

Правилами ПТЭЭП, являющийся основным, регламентирующим испытания документом во время введения оборудования в работу, в период эксплуатации.

Перечень основных проверок, измерений и испытаний силовых трансформаторов

В обязательный список измерений, испытаний и проверок входят следующие действия:

• Измерение целостности и удовлетворительного качества изоляции обмоток, проверка сопротивления мегомметром.

• Проверка трансформатора на диэлектрические потери, измерение тангенса угла (tgδ).

• Проверка характеристик трансформаторного масла, выполняемая до испытания параметров электрической прочности и состояния изоляции обмоток.

• Определение коэффициента трансформации и групп соединения обмоток.

• Измерение тока КЗ (Iкз) и потерь холостого хода.

• Испытания обмоток постоянному току.

• Проверка работоспособности РПН и ПБВ.

Условия и нормы проведения измерения и испытаний

Проведение испытаний возможно только при нормальных погодных условиях, 

• Влажность воздуха окружающей среды – не более 90%.

• Температура изоляции: +5 – 10 градусов, только при экстренном выводе трансформатора 35 кВ в срочный ремонт температура может быть намного ниже нормы. 

• Испытания производятся не менее 12 часов после заливки в трансформатор масла.

• Испытания разрешены лишь с протоколом, подтверждающим пригодность жидкого диэлектрика. Желательная прочность масла на пробой – 80 – 100 кВ/см

• Изоляторы вводов – чистые и без видимых повреждений: сколов и трещин, целыми прокладками и резьбой на шпильках.

Исходные параметры контролируют при пуске трансформатора – это паспортные данные или результаты заводских испытаний. 

Результатами, которые получены в ходе текущей проверки руководствуются при последующих выводах оборудования на капремонт или в процессе работы трансформатора. Отклонение от полученных параметров свидетельствует о степени серьезности будущего ремонта. 

Измерение сопротивления изоляции

Проверка сопротивления изоляции мегомметром предваряет высоковольтные испытания. Делается это для определения целостности изоляции, отсутствия замыканий на землю, проверки величины сопротивления и определения коэффициента абсорбции, с целью убедиться в отсутствии превышающей нормы влажности и необходимости постановки оборудования на просушку. 

Для измерения берется мегомметр на предел напряжения 2500В, например, марки Е6-24, с его помощь возможен замер изоляции и определение коэффициента абсорбции. 

Важно: испытания силового трансформатора мегомметром разрешено выполнять только вдвоем. Проверяющий с группой допуска по электробезопасности IV, помощник с гр. III. 

Измерение коэффициента абсорбции

Измерения выполняется мегомметром, данные фиксируются через 15 сек (R15) и через 60 секунд (R60) после начала проверки. 

Отношение вторичного результата к первичному (R60/R15), которое является коэффициентом, не определяется точными нормами. Допустимая величина коэффициента – 1,2. Верхний предел коэффициента – без ограничений. 

Порядок измерения коэффициента абсорбции 

1. Перед измерением, вывода обмотки заземляются на 2 мин.

2. Между двумя измерениями вывода для стекания тока заземляют на 5 минут.

3. Во время проверки сопротивления обмоток одного напряжения замер проводится одновременно закорачиванием шпилек выводов. 

Измерение сопротивления изоляции обмоток

Особенности измерения изоляции мегаомметром первичной и вторичной обмотки

Измерение изоляции обмотки высокого напряжения

Применяется мегомметр с пределом измерения на напряжение 2500 В. 

Напряжение прикладывается к закороченным и заземленными выводами вторичной обмотки. Между первичной обмоткой и «землей» трансформатора. 

Полученное значение сопротивление не менее 1000 МОм.

Измерение изоляции обмотки низкого напряжения

Для проверки берут мегомметр на 1000 В. 

Сопротивление измеряется между вторичной обмоткой и закороченной первичной обмоткой замкнутой на бак трансформатора.

Результат – R больше или равен 1000 МОм.

Контроль изоляции во время эксплуатации трансформатора допускает 15% погрешности. Для измерения абсорбции применяют мегаомметры с погрешностью не более 10%. Проверка производится однотипными приборами, чтобы избежать расхождения в показателях. 

Одна из распространенных ошибок при измерении – это возникновение погрешности из-за остаточного заряда емкости. Необходимо перед каждым измерением дать стечь емкостному абсорбированному току, для этого на 5 минут закорачивают и заземляют на корпус вывод трансформатора.

Измерения тангенса угла диэлектрических потерь

Проверка силового трансформатора на диэлектрические потери, измерение тангенса угла (tgδ) выполняется выпрямительными мостами переменного тока Р5026, МД-16, Р595 по прямой нормальной схеме с электродами изолированными от земли. Эта схема является более точной. Вторая схема измерения является перевернутой (обратной) несмотря на то, что перевернутая схема менее точная для проверки оборудовании вводов и трансформаторов используют ее. Один из электродов должен быть обязательно заземлен. 

Рис. №2. Прямая (а) и обратная (б) принципиальная мостовая схема измерения тангенса угла диэлектрических потерь

Существует ряд приборов современного типа, например СА7100-2 или Тангенс 2000. 

Измерение проводится при температуре окружающего воздуха от +10 градусов. 

Чем выше показатель тангенса угла, тем выше потери и хуже состояние изоляции. 

По правилам ПУЭ-7 пункт 1.8.16  измерение диэлектрических потерь для трансформаторов мощностью до 1600 кВА не обязательно.

Измерение сопротивлений обмоток постоянному току

Испытание силового трансформатора постоянным током выполняется с помощью специальных установок узкоспециализированного действия. К ним относится выпрямительный мост постоянного тока типа P333. Это могут быть современные установки аналогичного действия с классом точности не ниже 0,5. Например, миллиомметр МИКО-7 с базовым программным обеспечением или измерительный стенд для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов СЭИТ-3.

Установка состоит из регулятора и выпрямителя, приборов контроля и измерения, средств защиты. 

Выполняют два вида измерений обмоток:

1. Оборудование с нулевым выводом – проверяются фазные сопротивления.

2. Без нулевого вывода – сопротивления обмоток между линейными выводами.

Измеренный результат должен совпадать с паспортным или отличаться на ±10%. Различие результатов свидетельствует о внутреннем повреждении.  

Испытание потерь и тока холостого хода

Измерение гармонического состава тока холостого хода (ХХ) проверяется после подачи на обмотку НН напряжения 220 В. Опыт ХХ выполняется при напряжении номинальной величины синусоидальной формы.

Рис. №3. Схема опытов холостого хода трехфазного трансформатора

Производится три последовательных опыта ХХ поочередным замыканием каждой из трех фаз и возбуждением двух других фаз. Линейный ток и его гармоники должны быть симметричными.

Для проверки используют измерительный комплект К540 или другим аналогичным анализатором спектра низкой частоты.

Проверка коэффициента трансформации

Измерение выполняется на всех ступенях и ответвлениях обмотки. 

Проверка производится методом двух вольтметров замером напряжения одновременно между обмотками НН и ВН. 

Рис. №4. Схема проверки коэффициента трансформации

Важно. Для предотвращения ошибок контроль напряжения проводят одновременно на обоих приборах. Учитываются колебания сети напряжения 220 В. Значение Ктр одной фазы не должно отличаться более 2% от других фаз.

Проверка групп соединений обмоток

Идентичность групп соединений обмоток нужна для последующего введения трансформатора в параллельную работу.

Проверка выполняется только когда неизвестны паспортные данные или трансформатор после ремонта.

Проверяю с помощью подключения гальванометра с градуировкой, где ноль находится посередине шкалы и табличными значениями отклонений в градусах.

Рис. №5. Схема определения групп соединений обмоток

Совпадение выводов означает максимальное отклонение стрелки гальванометра.

После проверки выполняют обработку полученных данных и вычисляют результаты.

Таблица 1 - Определение групп соединений обмоток

Контрольная проверка работы переключающего устройства ответвлений обмоток трансформатора

Определить правильно или нет работает смонтированное переключающее устройство можно с помощью измерения сопротивления постоянному току обмоток, которая регулируется. Контроль производится на всех положениях после проверки коэффициента трансформации.

Рис. №6. Схема проверки переключающего устройства 1 – методом падения напряжения; 2 – мостовым методом

О правильности монтажа свидетельствует наличие самого большого сопротивления в положении №1 с последующим уменьшением значения при переключении на другие положения.

Равное сопротивление между фазами трансформатора свидетельствуют о правильной сборке ПБВ для трехфазного оборудования.

Измерение сопротивления току короткого замыкания

Для проверки используется специальный измерительный комплект. Проверка выполняется возбуждением обмотки с высокой стороны трехфазным напряжением 380 В. Измерение производится по приборной шкале с занесением в журнал проверок. Обязательно сравнение тока КЗ с заводскими показателями или паспортными данными. Это необходимо для проверки степени эксплуатационной стойкости изоляции обмотки короткому замыканию.

Периодичность испытания силового трансформатора

Периодичность испытаний подчиняется нормам ГОСТ Р 56738-2015, местным инструкциям, которые определены согласно эксплуатационным условиям.

Руководствуясь нормами, проверку изоляции обмоток трансформатора проводят – 1 раз в год.

Остальные элементы конструкции: шпильки, бандажи и прочее проверяют 1 раз в 4 года.

Коэффициент трансформации подтверждается на соответствие заявленному значению 1 раз в 6 лет.

Сухие трансформаторы испытываются 1 раз в 6 лет.

Для определения работоспособности трансформатора периодически раз в год выполняют отбор проб трансформаторного масла для испытаний.

В зависимости от эксплуатационных испытаний трансформаторного масла решают возможность выполнения полной проверки трансформатора.

Зная уровень содержания влаги, определяют степень износа. Во время длительной эксплуатации влага в совокупности со старением бумажно-масляной изоляции или из-за нарушения герметичности так называемого «дыхания трансформатора» повышает вероятность пробоя изоляции и ускоряет ее старение. Определив, уровень влажности можно регулировать периодичность технического обслуживания.   

Испытания трансформатора после ремонта или нового после транспортировки к месту установки служит гарантом надежности оборудования, являющегося важным звеном в системе электроснабжения потребителей и безотказности электрической схемы.