Методика испытания трансформатора до 10 кВ

Введение

Главная задача проведения испытаний силовых трансформаторов – постоянный мониторинг неисправностей во всех узлах такого оборудования, их своевременное устранение после обнаружения. Все это делается с одной целью – продолжение непрерывной работы важного узла в системе энергоснабжения многих энерго потребителей.

Оценить, насколько надежен, экономически выгоден, безопасен и технически исправен силовой электроагрегат позволяют ряд его испытаний. Познакомится ближе с многими испытаниями электроустановки помогают их подробные рассмотрения на конкретных примерах. К примеру, детальное описание инструкции, как мегомметром проверить силовой трансформатор мощностью 250 кВа, в этой статье – наиболее эффективный выбор для такого знакомства.

Зачем нужно испытывать трансформаторы

Силовой трансформатор – важный передающий узел в составе мощной и сложной энергосистемы, обеспечивающей электропитанием значительное количество промышленных и бытовых энерго потребителей. Такой узел должен быть надежным и исправным продолжительное время, чтобы не происходило сбоя в полезной работе промышленных потребителей, не было недостачи в потреблении электроэнергии в быту обычными людьми.

Именно поэтому масляные и сухие силовые преобразователи напряжения постоянно испытывают:

• На заводах производителях многочисленными проверками и испытаниями на работоспособность – с целью гарантированного понимания, что сложное техническое устройство преобразования напряжения из одного класса в другой после изготовления полностью исправно и готово к дальнейшей работе на объекте;
• При монтаже в ансамбле системы снабжения, тестируя согласно специальной методике приемосдаточных испытаний – с целью понимания, что в момент транспортировки и последующей установки энергооборудования не произошло или не создано никаких дефектов или ошибок монтажа, которые не смогут обеспечить должное, стабильное питание необходимому количеству потребителей;
• Периодически в течении эксплуатации электроустановок и узлов, в результате которых также могут возникнуть определенные сбои или дефекты сложного передающего оборудования – для предотвращения предаварийных или аварийных режимов. Для выявления дефектов на ранних этапах и своевременного их устранения в эксплуатационном режиме с наименьшими потерями для всех энерго потребителей.

Подобный мониторинг, проверки работы силовых передающих устройств обеспечивают максимальное качество работы энергосистем в целом, а значит обеспечивается получение максимального количества и качества электроэнергии в промышленности и в бытовом секторе, что благоприятно влияет на уровень их коэффициента полезного действия.

Порядок проведения работ

• Выполнение в полном объёме организационных мероприятий согласно Правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок, глава 4 пункт 4.1, глава 5 пункт 5.1
• Выполнение в полном объёме технических мероприятий, в том числе отключение подачи электроэнергии сторонними организациями.
• Поочерёдное отключение питания со стороны подачи высокого напряжения с созданием видимого разрыва, отключение рубильников и автоматов со стороны низкого напряжения, обязательная проверка отсутствия напряжения.
• Выполнение необходимых измерений и испытаний.
• Оформление технической документации.

Методика приемосдаточных испытаний силовых трансформаторов

Работы по вводу в эксплуатацию новой энергетической установки, в числе которой входит один из основных силовых агрегатов – силовой трансформатор напряжения – обязательно проходят с учетом определенной методики испытаний всех его узлов и механизмов. Приемосдаточные тесты силовых трансформаторов на новых энерго системах или в момент планово-предупредительного обслуживания уже эксплуатируемых энерго объектах включают в себя до 20 типов различных проверок и контрольных испытаний в зависимости от типа трансформатора по классу напряжения, разницы в системах его охлаждения, и другой сложности остальных систем электроснабжения.

Также, важно понимать технические условия для силовых трансформаторов по ГОСТ.

Понять их детали для начала позволяет рассмотрение общих положений испытаний силового электрооборудования.

Общие положения

Силовые трансформаторы подвергаются контрольным проверкам и испытаниям для выявления возможных дефектов при вводе в эксплуатацию нового оборудования или определения степени надежности эксплуатируемых электроузлов согласно строгому графику их периодичности проведения и следуя определенному объему тестирования:

• Производится обязательное предварительное определение условий подключения трансформатора без сушки;
• Проводится измерение сопротивления обмоток трансформатора по постоянному току;
• Ведутся замеры сопротивления, тесты повышенным напряжением промышленной частоты изоляции обмоток, изоляции конструктивных элементов;
• Производится испытания трансформаторного масла;
• Испытания бака на герметичность;
• Проверяется коэффициент трансформации, тесты групп соединения обмоток, всего переключающего оборудования и устройств, систем охлаждения, предохранительных систем в виде многочисленных клапанов трансформатора, ведется оценка пригодности выхлопных труб.

Типы проверок

Исходя из перечисленных положений тестирования силового энергооборудования и обычному, незнакомому с электроснабжением человеку становится понятно насколько всесторонне проверяется на исправность и работоспособность подобный энерго агрегат. Если трансформаторы имеют высокие мощности преобразования напряжения от 1000 кВа до десятков мВа, к их тестированию добавляют проверки типа:

• Замеров процента диэлектрических потерь – для силового оборудования, рассчитанного на напряжения 35 киловольт;
• Измерения тока и потерь холостого хода – для трансформаторов мощностью 1000 кВа и выше;
• Измерения сопротивления короткого замыкания – для трансформаторов мощностью 63 мВа и выше.

Проводя все вышеперечисленные испытания и тестирования рабочий персонал должен в обязательном порядке руководствоваться определенными регламентами, предписаниями и нормативной документацией по проведению таких работ согласно правилам техники безопасности и охране окружающей среды.

Нормативные ссылки

Технические требования общего характера к силовым преобразующим устройствам различных классов напряжения определяются нормативами:

• «ПУЭ» («Правила устройства электроустановок»), 7-е издание, глава 1.8, пункт 1.8.16, пункты 1-14;
• «ПТЭЭП» («Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей»), Приложение 3 Раздел 2; приложение 3.1, таблица 5;
• Паспорт трансформатора от завода-изготовителя;
• ГОСТ 11677-75 – в стандарте, которого описаны программы и акты приемосдаточных, типовых и периодических тестов трансформирующего электрооборудования, проводимых на заводах производителях;
• ГОСТ 3484-77 / ГОСТ 22756-77 / ГОСТ 8008-75 – стандарты, включающие и регламентирующие всю методику текущих испытаний в до и после проведения монтажных работ энергосистем на объектах.

В момент проведения испытаний стоит дополнительно руководствоваться еще несколькими нормативными документами типа ГОСТ 1516 / СТП 09110.220.366-08, помогающих специалистам определить подробный фронт испытательных, проверочных работ силовых трансформаторов напряжения согласно требованиям безопасности и охраны окружающей среды.

Методы измерения

Руководствуясь вышеперечисленной документацией, проводят следующие методы измерений узлов и механизмов в момент испытания силовых трансформаторов:

• Измерение сопротивления изоляции обмоток трансформатора – такой процесс проводится при помощи мегаомметра с номинальным рабочим напряжением равным 2500 вольт. Перед и между измерениями все обмотки трансформатора обязательно заземляются;
• Измерение тангенс угла диэлектрических потерь производят мостом переменного тока. Если испытуемые трансформаторы в этот период маслонаполненные – замер проводят при подающем пониженном от паспортного номинального напряжении, равным 2/3 от него;
• Измерение емкости обмоток относят к электрическим испытаниям трансформатора, позволяющим получить данные о степени влажности обмоток трансформатора. Такой вид измерений доступен при контроле коэффициента абсорбции трансформатора, представляющим собой отношение сопротивления изоляции обмоток после шестидесятиминутного измерения к значению сопротивления после пятнадцатиминутного измерения;
• Измерение сопротивления обмоток постоянному току – метод, позволяющий проверить силовые трансформаторы на наличие скрытых неисправностей;
• Определение коэффициента трансформации энерго оборудования производится методом двух вольтметров, который дает понимание о правильном или ошибочном соединении группы обмоток трансформатора.

Дополнительные тесты

Существуют и другие периодичные испытания силового трансформатора, носящие характер дополнительных тестов и проверок устройств трансформации напряжения. К ним относят:

• Проверка фазировки, вводов и встроенных трансформаторов тока силового оборудования;
• Включение устройства на номинальное напряжение толчком и другие.

Как для основных методов измерений, так и для дополнительных испытаний существуют специальные, определенные нормативными актами средства измерений, условия их проведения, допустимые поправочные коэффициенты погрешностей и определенный четкий порядок действий. Обо всем этом лаконично и кратко статья знакомит ниже.

Средства измерения

Или приборы, применяемые для проведения методики приемосдаточных испытаний включают в себя следующий типовой набор электрооборудования:

• Мегаомметр электронный на предел напряжения в 2500 Вольт (типа Ф4102/2-М);
• Вольтметры (типа Э545);
• Амперметр (типа Э526);
• Мосты постоянного тока;
• Лабораторная испытательная установка или стенд (типа Р333);
• Другие инструменты, применяемые в опытах в зависимости от типа проводимых методик.

В момент испытаний нельзя обходится и без определенных средств защиты рабочего персонала, проводящего тесты и испытаний опасного электрооборудования в виде:

• Переносных заземлений;
• Диэлектрических ковров, перчаток, бот;
• Предупредительных плакатов.

Определение тока холостого тока

Если в ходе предыдущих проверочных работ неисправность не выявлена, рекомендуется выполнить диагностику на ток ХХ. Зачастую он составляет 0,1-0,15 от номинала. Для выполнения диагностики измерительный прибор используется в режиме амперметра. Мультиметр подсоединяется к диагностируемому устройству замкнутым накоротко. Это условие важно, поскольку при подаче тока на катушку его значение увеличивается в сотни раз по сравнению с номиналом. После размыкания выводов тестера на дисплее отображается значение тока без нагрузки, т.е. тока ХХ. Идентично измеряются его величины на вторичных катушках. Для определения напряжения обычно используется реостат. Альтернативой ему способна стать спираль из вольфрама или набор ламп. Для повышения нагрузки уменьшается число витков спирали или увеличивается число лампочек.

Дополнительные испытания

Испытания с оценкой внешней целостности корпуса трансформатора, анализа трансформаторного масла, вводов, тест встроенных трансформаторов тока силового преобразователя напряжения хоть и носят вспомогательный характер, но должны в обязательном порядке проводится при проведении приемосдаточных работ на объекте.

Кратко о каждом из них рассказывается ниже.

Трансформаторного масла

Масло в системе силового трансформатора напряжения играет роль охлаждающей, изоляционной жидкости в зависимости от типа сборки электроагрегата. К тому же со временем необходимые показатели этого жидкого вещества могут видоизменяться (масло может «стареть»), что негативно может повлиять на правильную работу всего преобразователя напряжения в целом. Поэтому при дополнительных испытаниях трансформаторное масло оценивают по нескольким параметрам:

• Степень возможного окисления масла;
• Критический нагрев до режима воспламенения жидкости;
• Допуски вещества по плотности.

Данные собираются на основе тестов с помощью специальных лабораторных измерителей, которые после испытаний сравнивают с паспортными значениями и в случае серьезных отклонений полученных параметров от заданных, принимают соответствующие меры.

Вводов

Следующим вспомогательным тестом является проверка и осмотр всех контактных вводов силового оборудования на обнаружения явных неисправностей, деформаций или иных дефективных изменений, которых не было на этапе прошлого тестирования.

Ведется обязательная очистка контактных вводов от пыли, грязи и других посторонних веществ, которые могут отрицательно повлиять на работоспособность оборудования.

Встроенных ТТ

Дополнительным обязательным испытанием подвергаются встроенные трансформаторы тока на силовом преобразователе напряжения согласно «ПЭУ» по пунктам. 7.1, 7.3.2, 7.4-7.6. В основу таких тестов входят несколько проверок оборудования:

• Измерение сопротивления изоляции встроенных ТТ – полученное значение сопротивления должно быть не менее 1 Мом;
• Тепловизионный контроль ТТ – тест и оценка проводится согласно нормам, указанным в приложении 3 «ПУЭ»;
• Контроль изоляции под рабочим напряжением.

Все полученные параметры, после проведения их сравнительного анализа с паспортными данным добавляются к основным результатам проверки оборудования занесением в рабочий журнал.

Включение толчком на номинальное напряжение

Перед тестированием трансформатора подобным опытом монтажные, очистные работы с силовым оборудованием должны быть полностью закончены. Первичный анализ и общие мероприятия методики тестов трансформатора должны нести минимум удовлетворительные значения и параметры для проведения включения толчком на номинал напряжения.

Суть вспомогательного испытания состоит в подключении к трансформатору дизель генератора и подача напряжения на него без нагрузки в 3-6 кратной величине толчком в присутствии рабочего персонала, который ведет оценку и анализ всех защит и механизмов силового преобразователя напряжения.

Если срабатывания защит трансформатора на отключение от сети не было, оборудование остается под напряжением на длительный период с дальнейшей его «прослушкой» и анализа работы.

По результатам тестирования полученные данные, выводы о работе силового электрооборудования заносятся в рабочий журнал испытаний.

Выявление межвиткового замыкания

Чтобы выявить такой дефект импульсного трансформатора, мультиметра недостаточно. Как минимум, понадобится еще хорошее зрение и внимательность. Для изоляции проволоки используется только ее лаковое покрытие. В случае пробоя изоляции остается сопротивление между расположенными рядом витками, и контактная область греется. Поэтому нужно убедиться в отсутствии подтеков, вспучивания, запаха гари, черноты, подгорания. После определения типа преобразователя можно увидеть в справочнике значение сопротивления его катушек. После этого следует тестером в функционале мегаомметра замерить сопротивление изоляции – между парами обмоток и отдельно между каждой из них и корпусом. Измерения осуществляются при напряжении, значащемся в техдокументации на преобразователь. Измеренные величины сравниваются со справочными, и в случае нестыковки на 50% или выше диагностируется неисправность обмотки.

Инструкция как мегаомметром проверить трансформатор 250 кВа

Подробно тест проверки сопротивления изоляции обмоток силового трансформатора номинальной мощностью 250 кВа, независимо от класса напряжения по высоковольтной стороне (6/10 кВ или выше) и значением напряжение на низковольтной стороне равной стандарту 0,4 кВ проводится в несколько четких шагов, что позволяет выполнить такое испытание наиболее полно, правильно и главное безопасно.

Основное требование по безопасности в инструкции проверки трансформатора 250кВа или любой другой мощности мегаомметром производится рабочим персоналом только вдвоем, с группой по электробезопасности ведущего измерения не ниже IV (до и выше 1000 вольт), а его напарника – не ниже III категории электробезопасности.

Замеры сопротивления проводят не ранее, чем через 12 часов после окончания заливки в агрегат трансформаторного масла до номинального уровня. Измерения ведут при температуре изоляции не ниже 10 градусов по Цельсию.

Последовательность

Последовательность проведения теста-измерения сопротивления изоляции мегаомметром на 2500В и пределом сопротивления 10000 Ом, следующая:

• Проведение внешнего осмотра преобразователя напряжения в составе энерго системы – перед испытанием специалисты должны провести внешний осмотр оборудования, и визуально убедится в целостности всех элементов, отсутствия повреждений радиатора трансформатора, изоляторов, уровня масла, стекла термометров, заземления трансформатора;
• Замер мегаомметров (2500 В/10000 Ом) проводятся в строгой последовательности по схемам из нормативной документации для текущего теста:
• НН – ВН;
• ВН – НН;
• ВН + НН.

При этом все выводы обмоток одного напряжения соединяют между собой, остальные обмотки в обязательном порядке заземляют.

• С помощью мегаомметра подключенного к выводам обмоткам проводят два замера сопротивления с временным интервалом 15 и 60 секунд. Начало отсчета берут от начала вращения ручки прибора. Перед началом проведения тесты все обмотки трансформатора требуется их заземлять на время не менее 5 минут;
• Перед проведением замеров рабочая зона, где установлен испытываемый агрегат должна быть очищена от любых посторонних предметов, ограждена и в доступных местах вывешены плакаты по электробезопасности типа «СТОЙ! НАПРЯЖЕНИЕ!», а в местах переключения или других подвижных контактах предупреждающие плакаты «НЕ ВКЛЮЧАТЬ! РАБОТАЮТ ЛЮДИ!»
• Полученные значения сопротивлений обмоток в равном температурном эквиваленте, но с разным временным интервалом сравнивают с нормативными данными трансформаторов из технической литературы, фиксируют их в рабочем журнале испытаний. Номинал сопротивления обмоток согласно пунктам «ПУЭ» в нормальном режиме устройства равен не мене 0,5 Мом;
• После измерений сопротивления принимаются проводить следующие измерение в составе данного испытания типа:
• Измерения сопротивления шпилек стяжных, бандажей, прочих конструктивных элементов крепежа корпуса оборудования относительно активного металла магнитопровода и обмоток;

Последний этап

Полученные значения фиксируют в том же формате в рабочем журнале, а после анализируют с основными значениями сопротивлений. Мегаомметр с номиналом по напряжению в 2500 Вольт и пределом по сопротивлению в 10000 Ом позволяет не только получить данные о значения сопротивления внутренних элементов трансформатора в 250кВА, но дает возможно их прозвонить на целостность внутри, тем самым определив есть ли внутри преобразующего устройства неисправности, необходимые к срочному устранению или ремонту. Что в свою очередь влияет на заключительные выводы о возможности ввода нового или ранее используемого оборудования в эксплуатацию в составе всей сложной электроустановки.

Возможные неисправности

Распространенные поломки трансформатора включают:

• перегорание кабеля в катушке;
• повреждение изоляции, вызывающее межвитковое замыкание или электрический контакт между катушкой и корпусом;
• дефект сердечника;
• естественный износ выводов обмоток или контактов.

Визуальная проверка трансформатора позволяет выявить повреждение или отсутствие изоляции, неисправность клемм и болтов, вздутие или протекание. Также при осмотре нужно обращать внимание на имеющуюся черноту, обугливание бумаги, запах гари. При отсутствии видимых повреждений работоспособность устройства проверятся с применением измерительных приборов.

Таблица испытательных напряжений

Табличные данные для силовых трансформаторов приведены в «ПУЭ» в таблице правил № 1.8.11. Испытания повышенным напряжением промышленной частоты ведутся для изоляции обмоток трансформатора, вводов силового электрооборудования. Временной норматив на данные испытания установлен в промежутке равным 1 минуте.

Таблица 1.8.11 по «ПУЭ». Испытательное напряжение промышленной частоты внутренней изоляции силовых трансформаторов и реакторов с нормальной изоляцией и трансформаторов с облегченной изоляцией (сухих и маслонаполненных)

Опыту повышенным напряжением продолжительностью 1 минута подвергается каждая из обмоток в отдельности. В этот момент остальные обмотки, все контактные части и другие токоведущие элементы трансформатора тщательно заземляются.

Контроль схемы под нагрузкой – прямой метод

Этот способ применяется для проверки рабочих параметров преобразователя. Его суть заключается в определении токов в обмотках под нагрузкой. К вторичной обмотке подключается такая нагрузка, чтобы протекающие в обмотках токи составляли минимум 20% от номинальных величин. Если вторичных обмоток несколько, неподключенные к нагрузке необходимо закоротить. Это нужно в целях безопасности, чтобы избежать возникновения высокого напряжения в разомкнутой вторичной катушке. Полученные значения делятся между собой, и определяется коэффициент трансформации. При его соответствии паспортной величине подтверждается исправность устройства, при несоответствии – нужно определить дефект.

(2оценки, среднее5из5)