Метод измерения сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции силовых трансформаторов. Методика испытания и измерения силовых трансформаторов

Метод измерения сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции силовых трансформаторов. Методика испытания и измерения силовых трансформаторов

Перед началом каждого измерения и при повторных измерениях, испытуемую обмотку трансформатора заземляют не менее чем на 2 мин для снятия абсорбционного заряда.

Схемы измерений

Внешние соединения при измерении сопротивления изоляции по схемам табл. 1 приведены на рис. 1, 2.

Если по результатам измерений по схемам табл. 1 выявлено за­ниженное значение сопротивления изоляции одной или нескольких обмоток рекомендуется выполнить ряд дополнительных измерений по отдельным участкам (зонам) изоляции, что позволяет выявить участок с пониженным уровнем изоляции.

Схемы измерений по участкам изоляции приведены в табл. 2 и на рис. 3, 4.

Значения сопротивлений изоляции участков двухобмоточных трансформаторов можно определить и расчетным путем по следу­ющим формулам:

Где R HH , R BH , R BH + HH - сопротивления изоляции обмоток, измеренные по заводским схемам (ВН+СН+НН) – К, НН – (СН+НН+К), (ВН+СН) – (НН+К);

R 1 - сопротивление участка изоляции НН-бак;

R 2 - сопротивление участка изоляции НН-ВН;

R 3 - сопротивление участка изоляции ВН-бак.

(ВН+СН+НН) – К

ВН – (СН+НН+К)

СН – (ВН+НН+К)

НН – (СН+ВН+К)

(ВН+СН) – (НН+К)

(ВН+НН) – (СН+К)

(СН+НН) – (ВН+К)

ВН – (СН+НН)

СН – (ВН+НН)

НН – (ВН+СН)

(ВН+НН) – К

(СН+НН) – К

(ВН+СН) - К

Рис. 1. Схемы измерений сопротивления изоляции обмоток

трехобмоточных трансформаторов

Измерительные приборы, методы измерения

Для трансформаторов напряжением до 10 кВ включительно, а также трансформаторов 35 кВ мощностью менее 16 МВ-А согласно ГОСТ 3483-88 допускается применение мегаомметров на 1000 В, а для осталь­ных трансформаторов - мегаомметров на 2500 В.

Для контроля состояния изоляции трансформаторов рекомен­дуется использовать мегаомметры, обеспечивающие погрешность измерения сопротивления изоляции, не превышающей 15%, а при определении коэффициента абсорбции - менее 10%. Этим требо­ваниям отвечают мегаомметры типов Ф-4102, Ф-4108, ЭС0202/2.

Перед началом производства измерений наружную поверхность вводов трансформатора следует очистить от загрязнений и насухо протереть для предупреждения поверхностных токов утечки.

При производстве измерений относительно корпуса, рекомендуется экранировать поверхность вводов.Для этого на верхней части ввода устанавливается экранное кольцо из мягкого провода (для хорошего прилегания к поверхнос­ти фарфора), которое присоединяется к выводу «Э» мегаомметра (рис. 5).

При применении мегаомметров со встроенным генератором но­минальное напряжение мегаомметра устанавливается при достижении частоты вращения генератора 120 об/мин, поэтому отсчет из­меряемого абсолютного значения сопротивления изоляции следует производить при достижении указанной частоты вращения.


Рис. 5. Схема экранирования наружной поверхности ввода трансформатора:

1 - Ввод трансформатора; 2 - экранное кольцо; 3 - мегаомметр

При определении коэффициента абсорбции присоединение изме­рительного вывода «r X » мегаомметра к измеряемому объекту реко­мендуется производить после достижения частоты вращения ручки генератора 120 об/мин, а отсчет показаний прибора производить через 15 и 60 с от начала прикосновения вывода «r X » к объекту. Для обеспечения безопасных условий работы рекомендуется использо­вание щупов с изолирующими рукоятками.

В случае питания мегаомметра от сети или от химического эле­мента отсчет показаний прибора производится от момента подачи напряжения на объект.

Провода, соединяющие выводы «r X » и «Э» мегаомметра с объектом, должны быть рассчитаны на класс напряжения мегаомметра.

При повторных измерениях сопротивления изоляции необходи­мо выводы обмотки заземлить не менее чем на 5 мин для стекания абсорбционного заряда.

Измерение сопротивления изоляции объекта (трансформатора) рекомендуется производить одним и тем же прибором или по край­ней мере приборами одного и того же типа. Это обусловлено тем, что в ряде конструкций мегаомметров последовательно с образцо­вым резистором в цепи измерителя тока включен ограничивающий резистор. Как следствие у мегаомметров разных конструкций вы­ходные сопротивления оказываются разными, что приводит к несо­впадению результатов измерения.

Подробно методы исключения погрешностей измерения описы­ваются в Методике измерения сопротивления изоляции и испытания повышенным напряжением кабельных линий и электрооборудования.

При производстве измерений в рабочем журнале записываются результаты измеренных значении сопротивления изоляции R60", R15", температура обмотки.

Если температура обмотки определялась по значению сопротив­ления обмотки постоянному току, то ее значение рассчитывается по формуле:

Где R И, R 0 – сопротивление обмотки постоянному току со­ответственно при измерении и базовое значе­ние (измеренное на заводе-изготовителе или при пусконаладочных испытаниях), Ом;

t И, t 0 – измеренное и базовое значения температуры обмотки, °С.

Для вновь вводимых трансформаторов сопротивление изоляции (R 60) обмоток всех напряжений должно быть не ниже следующих значений.

Таблица 3

Страница 6 из 13

6. ИСПЫТАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

Профилактические испытания трансформаторов производятся в соответствии с требованиями ПТЭ и Норм испытаний электрооборудования при каждом текущем и капитальном ремонте. Текущий ремонт трансформаторов с устройствами РПН производится ежегодно, без РПН - 1 раз в два года для главных трансформаторов электростанций и подстанций и трансформаторов собственных нужд и 1 раз в 4 года для всех других. Профилактические испытания в основном сводятся к испытаниям изоляции и измерениям переходных сопротивлений контактов. Нормируемый объем испытаний трансформаторов приведен в табл. 5.
На практике применяются и другие виды испытаний. Если есть признаки ухудшения изоляции или предположения о ее ухудшении, профилактические испытания производятся в период между ремонтами. Результаты испытаний сравнивают с установленными нормами а также с ранее измеренными значениями.
Испытания изоляции являются основным элементом всяких профилактических испытаний. Изоляция подвергается тепловым, механическим и электрическим воздействиям. При этом ускоряется протекание химических процессов (окисление), изменяется структура изоляции, снижается механическая прочность, происходит расслоение. Особенно вредные воздействия на изоляцию трансформаторов оказывают увлажнение и загрязнение.
Влага проникает в глубь изоляции, создавая опасность электрического пробоя. Полностью избежать вредных воздействий практически невозможно. В результате изоляция стареет и в ней возникают общие, (равномерно распределенные) и местные (сосредоточенные) дефекты. Даже такое эффективное средство диагностики состояния трансформаторов, как хроматографический анализ растворенных в масле газов, не говоря уже о внешнем осмотре, не позволяет выявить всех возможных дефектов изоляции. Именно этим вызвана необходимость проведения профилактических испытаний с отключением трансформатора.
Рассмотрим основные виды профилактических испытаний изоляции трансформаторов.
Измерение сопротивления изоляции производится с помощью мегаомметра и является одним из наиболее простых и распространенных видов испытаний. Оно может дать представление о среднем состоянии изоляции, при явных повреждениях указать на их наличие, а в некоторых случаях помогает определить место дефекта.

Таблица 5. Объем профилактических испытаний трансформаторов


проводимые измерения и проверки

Испытание

при вводе в эксплуатацию

при капитальном ремонте

при текущем ремонте

в межремонтный период

Сопротивление изоляции, коэффициент абсорбции

Емкость, С

Испытание повышенным напряжением

Сопротивление обмоток постоянному току

Коэффициент трансформации

Группа соединений и фазировка

Ток и потери холостого хода

Проверка переключающего устройства

Проверка бака давлением

Проверка устройства охлаждения

Проверка индикаторного силикагеля

Трансформаторное масло

Сопротивление изоляции, tg d, испытание повышенным напряжением и испытание масла вводов

Проверка качества уплотнения вводов

Проверка манометров вводов

Таблица 6. Соединение обмоток при измерении характеристик изоляции трансформатора


Измеряемые обмотки

Заземленные части

Двухобмоточные трансформаторы

Трехобмоточные трансформаторы

СН, ВН, бак

ВН, НН, бак

НН, СН, бак

Для измерения сопротивления изоляции трансформатора используются мегаомметры с напряжением 2,5 к В. Для трансформаторов 220 кВ и более целесообразно применять мегаомметр со стабилизирующей электронной приставкой. Если генератор мегаомметра имеет ручной привод, рукоятку надо вращать с частотой 120 об/мин. К зажиму Л (линия) подключают одну обмотку трансформатора, к зажиму 3 (земля) - все остальные обмотки, соединенные с баком или другим заземленным элементом (табл. 6).

В табл. 6 обозначены: ВН - обмотка высшего, СН - среднего, НН -низшего напряжения. В автотрансформаторах, имеющих общую обмотку ВН и СН и отдельную обмотку НН, соединения производятся как для двухобмоточного трансформатора.

Рисунок 9. Простейшая схема замещения внутренней изоляции трансформатора

Рисунок 10. Зависимость сопротивления изоляции и тока в ней от времени при измерении мегаомметром (R1 и R2 - установившиеся значения при температурах t1 и t2 соответственно)

Если обмотка НН отсутствует, выполняется одно измерение. При профилактических испытаниях измерять сопротивление изоляции по всем перечисленным схемам нет необходимости.
Перед подачей напряжения от мегаомметра рекомендуется сначала раскрутить его генератор до полной скорости и лишь тогда подавать напряжение на трансформатор (это позволит правильно определить коэффициент абсорбции (см. ниже). При этом сначала произойдет быстрый заряд геометрической емкости Сг (рис. 9), определяемой конструкцией изоляции, затем будет плавно заряжаться емкость С, которая вместе с сопротивлением R характеризует наличие увлажнении, загрязнений и тд., и, наконец, протекающий ток установится и будет определяться сопротивлением изоляции постоянному току Ry. Этот установившийся ток называется током утечки. В соответствии с изменением тока будет изменяться и значение сопротивления, измеряемое мегаомметром. Изменение тока и сопротивления показано на рис. 10. Установившееся значение Ry достигается довольно долго. За сопротивление изоляции данной обмотки (или между обмотками) трансформатора принимают значение сопротивления R6 0, измеренное через 60 с после подачи испытательного напряжения. После измерения до проведения других испытаний нужно разрядить обмотку трансформатора. Существенное влияние на результаты измерения оказывает температура. Пересчет сопротивления изоляции R1 измеренного при температуре t1, к температуре t2 производится по формуле

если t2>t1, или

если t2,t1. Коэффициент К2 определяется по табл. 7.

Однако температурные зависимости для разных трансформаторов так сильно отличаются одна от другой, что на практике не следует пользоваться пересчетом на разность температур более чем ± 5 °С. Нужно стремиться к измерению при той же температуре, что и при приемосдаточных испытаниях на заводе-изготовителе, достигая ее в процессе охлаждения трансформатора после отключения или прогрева.

Нормами ограничены минимальные значения сопротивления изоляции обмоток при вводе в эксплуатацию и после капитального ремонта (табл. 8).

При капитальном ремонте сопротивление изоляции обмоток трансформаторов до 35 кВ включительно мощностью до 10 000 кВА включительно не должно снизиться более чем на 40 %, для остальных трансформаторов - на 30 %. Более значительное уменьшение свидетельствует об увлажнении или загрязнении изоляции в процессе ремонта. Во всех случаях, в том числе, когда минимально допустимое значение сопротивления изоляции не оговорено, оно не должно уменьшаться по сравнению с предыдущим измерением более чем в 2 раза. При большем уменьшении необходимо выяснить причину этого и принять меры по восстановлению изоляции.

Таблица 7. Зависимость пересчетных коэффициентов от разности температур


Коэффициент

Значение коэффициента при δt=t2-t1, °С

K1(пересчет tg δиз)

K2(пересчет R60)

K3(пересчет tg δм)

Примечание. Если полученное Dt не указало в таблице, коэффициент определяется умножением коэффициента К", соответствующего ближайшей меньшей разности температур Dt , кратной 5 °С, на коэффициент К"" , соответствующий разности Dt -Dt". Например, для Dt = 13 °С находим K"1=1,31 при Dt"=10 °С и К ""1=1,09 при Dt - δt"= 13 - 10 =3 0С, и тогда K1 = К"1K""1 = 1,31-1,09 =1,43.

Таблица 8. Минимальное сопротивление изоляции обмоток трансформаторов по


Вид испытаний

Минимальное R60 , МОм, при температуре обмоток, °С

Напряжение, кВ

Мощность, кВА

При вводе в эксплуатацию

Всех мощностей

Не менее 50% значения, указанного в паспорте

После капитального ремонта

Всех мощностей

Всех мощностей

Коэффициент абсорбции выражается отношением сопротивления изоляции, измеренного через 60 с после подачи напряжения от мегаомметра, к сопротивлению, измеренному через 15 с, т.е. Каб=R60/R15 (см. рис. 10). Он характеризует степень увлажнения и загрязнения изоляции. Для сухой изоляции этот коэффициент равен 1,5-2, для сильно увлажненной он близок к единице. Коэффициент абсорбции зависит от температуры, приближаясь к единице при 80 °С. Поэтому измерения должны производиться при температуре 10-30 °С. При вводе в эксплуатацию и после капитального ремонта изоляция считается удовлетворительной, если Kаб >1,3.
Измерение емкости и тангенса угла диэлектрических потерь изоляции обмоток трансформатора производится для схем, указанных в табл. 6. Понятие tg d было определено в § 4 (см. рис. 4). Иногда требуется определить емкость и tg d "по зонам", т.е. выделить определенную зону. В этом случае помимо двух основных используется третий зажим измерительного моста - "Экран". Например, если требуется определить емкость или tg d между обмотками ВН и НН двухобмоточного трансформатора, то эти обмотки подсоединяют к измерительным зажимам А и С (см. рис. 5,а), а бак - к зажиму 3. Кроме нормальной схемы моста, применяют так называемую перевернутую схему (рис. 5, б}, в которой испытуемый объект заземлен. В частности, такая схема используется всегда, когда измерение производится между обмоткой и баком.
Измерения по зонам производят для трансформаторов напряжением 110 кВ и более. Схемы присоединения обмоток и подключения моста приведены в табл. 9. В этом случае измерения по схемам, приведенным в табл. 6, не обязательны. Измерения производят на трансформаторе, залитом маслом, через 0,5 - 2 суток после заливки. В трансформаторах с принудительной циркуляцией масла в этот период следует произвести перемешивание масла путем включения насосов.
Рассмотрим подробнее измерение с помощью моста типа Р5026. Па высоком напряжении (а при испытаниях трансформаторов это имеет место довольно часто) мост используется с внешним образцовым воздушным конденсатором Р5023. Схемы соединений приведены на рис. 11. Они полностью соответствуют схемам на рис. 5. Обозначения зажимов на схемах приняты согласно маркировке моста и образцового конденсатора. Зажим Сх на рис. 11 соответствует точке А на рис. 5, зажим ВП конденсатора - точке С.

При измерениях емкости и tg d соблюдают правила, предусмотренные для испытаний электрооборудования повышенным напряжением, тем более, что аппаратура, необходимая для измерения, располагается в непосредственной близости от объекта.

Таблица 9. Присоединение обмоток при измерении характеристик изоляции трансформатора по зонам


Измеряемая зона

Схема включения моста

Подключение трансформатора

Подключение моста

к измерительной схеме

к источнику питания

Двухобмоточные трансформаторы

Перевернутая

Нормальная

Перевернутая

Трехобмоточные трансформаторы

Перевернутая

Нормальная

Перевернутая

Нормальная

Перевернутая

Особое внимание требуется при измерении по перевернутой схеме, когда значительное число элементе моста находится под напряжением. Корпус моста установлен вне ограждения, но его задняя стенка должна быть расположена на уровне ограждения, а высоковольтный ввод с подходящим к нему экранировании соединительным кабелем - в огражденной зоне. В ней же находится испытательный трансформатор Т и образцовый конденсатор Р5023.

Рисунок 11. Включение моста переменного тока Р5026 при измерении емкости и tg d внешним конденсатором Р5023: а - по прямой схеме; б - по перевернутой схеме

рис. 12. Питание испытательного трансформатора при измерении емкости и tg d

Привод, идущий от испытательного трансформатора к образцовому конденсатору, а также соединительные кабели моста, находящиеся под высоким напряжением, не должны касаться заземленных предметов и быть удалены от них не менее чем на 100-150 мм. Их можно крепить на изоляторах или бакелитовых трубках длиной не менее 200-250 мм.
При измерениях по любой схеме устройства отключения испытательного трансформатора (кнопка, переключатель и т.д.) должны быть под рукой у оператора. Трансформатор Т и его регулирующее устройство можно приближать к мосту, но не менее чем на 0,5 м. При этом нужно убедиться, что они не оказывают недопустимых электромагнитных влияний. Корпус моста, корпус и один вывод вторичной обмотки трансформатора Т, корпус регулировочного устройства обязательно заземляют.
Испытательный трансформатор должен давать напряжение 6, 10 кВ и более и иметь мощность S = U2wCx (Сх выражено в фарадах, w = 314 при 50 Гц). Этому условию удовлетворяют трансформаторы напряжения НОМ-10, НОМ-6 и др. Для повышения мощности можно включить параллельно два одинаковых трансформатора. На низковольтные обмотки этих трансформаторов подается напряжение 100 В (или 173 В) от регулировочного устройства, в качестве которого могут быть приняты ЛАТР-1М, РНО-250-2 (при мощности до 2 кВА), РНО-250-5, РНО-250-10. Схема включения приведена на рис. 12. Выключателем S1 подают напряжение, переключателем S2 изменяют полярность подключения, если это требуется.

Емкость изоляции в испытуемой зоне определяется по формуле

а тангенс угла диэлектрических потерь
tgdx= k2*C4,

где коэффициенты k1 и k2 определяются положением ручек магазина сопротивления моста.

Измеренная таким образом емкость изоляции обмоток трансформатора не нормируется и, вообще говоря, не является показателем состояния изоляции. Если емкость существенно отличается от значений, полученных при прошлых испытаниях, это говорит, как правило, об ошибке в схеме испытаний или при измерениях. Предельные значения tg d приведены в табл. 10.
В эксплуатации tg d измеряется у силовых трансформаторов 110 кВ и выше, а при меньшем напряжении - если мощность не менее 31500 кВА. При этом его значение не нормируется, но должно учитываться при комплексной оценке результатов измерения состояния изоляции, в частности при расчетном определении ее влагосодержания. Сравнение значений tg d с заводскими (паспортными) или другим данными должно производиться строго при одной и той же температуре. Если измерения проведены при разной температуре, то результаты пересчитывают. Как и в случае пересчета R60, если температура t2 на которую нужно пересчитать tg d, больше той (t1), при которой выполнены измерения, то:

tgd2= К1 tgd1,
если же t2

где К1 - коэффициент, зависящий от разности температур (согласно табл.7).

Характеристики изоляции (это относится к измерению R60 и tg d) измеряют при температуре изоляции не ниже +10 °С, если иное не указано в паспорте трансформатора. При установившейся или медленно падающей температуре за температуру изоляции принимают температуру верхних слоев масла. При других условиях температуру измеряя методом сопротивления по постоянному току.
Тангенс угла диэлектрических потерь, хотя и позволяет оценивать загрязнение и увлажнение твердой изоляции и масла, может привести к неправильным выводам. В практике, например, имеют место случаи, когда при капитальном ремонте изоляция трансформатора сушится и удовлетворительно, но за счет заливки почти идеально "сухого" и и чистого масла общий tg d (а также сопротивление изоляции и коэффициент абсорбции) доводится до удовлетворительного значения. Такие трансформаторы в эксплуатации имеют пониженную надежность. Поэтому косвенная оценка влагосодержания твердой изоляции трансформатора по значению, например, tg d, не может быть признана достаточной.

Измерение влагосодержания твердой изоляции.

После изготовления твердая изоляция (картон) трансформатора имеет малое влагосодержание (W < 1 %). Нормами лимитируется влагосодержание твердой изоляции после капитального ремонта. Так, для трансформаторов с высшим напряжением 110-220 кВ сушка не требуется, если влагосодержание твердой изоляции не превышает 3 %, а для 330-500 кВ - 1,5 %. В процессе эксплуатации влагосодержание может увеличиваться в 1,5-2 раза. Для крупных трансформаторов эта величина указана в заводской документации.
При увеличении влагосодержания происходит повреждение твердой изоляции вследствие появления в ней частичных разрядов. Может возникнуть ползущий разряд и, в конечном счете, пробой изоляции.
Внешний вид изоляции не связан с ее влагосодержанием. Молекулы бумаги в процессе старения полимеризуются, т.е. укрупняются. Бумага становится хрупкой, ломкой, и ее можно принять за тщательно высушенную. На самом же деле она может иметь очень высокое влагосодержание.
Наиболее надежным средством определения влагосодержания является прямое его измерение в лаборатории. Для этого из трансформатора отбирают образцы общей массой до 100-200 г. Используют специальные образцы, расположенные под соответствующим люком на крышке трансформатора, или вырезанные куски картона (от экрана на боковом ярме или другой части по согласованию с заводом-изготовителем). Образцы не должны долго находиться вне масла. Взятые образцы должны быть немедленно помещены в заранее приготовленную банку, залиты маслом из того же трансформатора и плотно закрыты. Как видно, этот способ определения влагосодержания твердой изоляции связан с необходимостью разгерметизации трансформатора. Поэтому он используется большей частью при монтаже, капитальном ремонте или для выяснения причин происшедшей аварии.
ВНИИЭ и ПО "Запорожтрансформатор" провели исследования маслобарьерной изоляции, позволившие получить зависимость между tg d изоляции обмоток трансформатора, tg dм масла и влагосодержанием твердой изоляции W . На основании полученных зависимостей можно определить предельно допустимый tg d диэлектрических потерь, соответствующий указанным выше допустимым значениям влагосодержания твердой изоляции при капитальном ремонте при разных характеристиках масла (табл.11).
Если проверяется tg d изоляции при 60 °С, следует воспользоваться данными трансформаторного масла для 70 °С (tg dм 70), а при температуре изоляции 30 ° С использовать tg d при температуре, отличной от 30 или 60 ° С, следует пересчитать на ближайшую из этих температур по коэффициенту К1, как было описано выше.

Таблица 10. Предельные значения тангенса угла диэлектрических потерь изоляции обмоток трансформатора


Вид испытаний

Номинальные данные трансформатора

tg d ,%, при температуре обмоток, 0С

Напряжение, кВ

Мощность кВА

При вводе в эксплуатацию

Всех мощностей

<1 или <130% значения, указанного в паспорте

После капитального ремонта

Всех мощностей

Всех мощностей

Можно решить и обратную задачу - определить влагосодержание твердой изоляции по измеренным значениям tgd изоляции и масла. На рис. 13, а приведена номограмма* зависимостей для трансформаторов 110-220 кВ для случая, когда tg d изоляции обмоток измерялся при 30 °С (или приведен к этой температуре), а tg dм масла - при 20 °С. На рис. 13 б - г изображены номограммы для других случаев.

Таблица11. Допустимые значения tg d изоляции обмоток трансформаторов при капитальном ремонте

* Допустимые значения tg d масла по табл. 1

Рассмотрим пользование номограммами на приме трансформатора 110 кВ 60 МВА. При испытаниях получено: tg dм = 0,1 при 20 °С. Пересчитаем tg d изоляции обмоток на 30 °С Dt =42 - 30 = 12 °С, из табл.5 K1 =К"1, К""1= 1,31*1,06 =1,39; tg d30 = tg d42/K1 = 0,7/1,39 = 0,51. На рис. 13а откладываем соответствующую точку Y. Соединяем прямой линией точки Х (tg dм =0,1) и Y. Продолжаем эту линию до пересечения с осью W в точке Z. По шкале определяем: W = 3,05. Следовательно, трансформатор может эксплуатироваться, но при капитальном ремонте, очевидно, потребуется сушка изоляции, и к этому надо готовиться заблаговременно. Естественно, определенное по номограмме значение влагосодержания твердой изоляции должно рассматриваться как ориентировочное.
* Номограммы составлены по результатам предварительных исследований

Увлажненность изоляции можно оценивать по отношению С2/С50 (отношение емкости при частоте 2 Гц к емкости при частоте 50 Гц, измеряемое прибором типа ПКВ), или DС/С (отношение изменения емкости за определенный промежуток времени к измеренному значению, которое может быть измерено прибором ПКВ-8 и др). Отношение DС/С используется, главным образом, для контроля сушки трансформатора.
Испытание изоляции обмоток повышенным напряжением производится приложением напряжения промышленной частоты 50 Гц в течение 1 мин. При вводе в эксплуатацию масляных трансформаторов и при капитальном ремонте без смены обмоток испытания не обязательны. Значения испытательного напряжения при вводе в эксплуатацию при ведены ниже:


Рисунок 13. Номограмма для ориентировочной оценки влагосодержания твердой изоляции трансформаторов класса напряжения 110-500 кВ в зависимости от tg d изоляции обмоток и tg dм масла:

а - U=110 -220 кВ, tg d при 30 °С, tg dм при 20 °С;
б - U= 110-220 кВ, tg d при 60°С, tg dм при 70 °С;
в - U=330 - 500 кВ, tg d при 30 °С, tg dм при 20 °С;
г - U=330-500кВ, tgd при 60°С, tg dм при 70 °С

Для трансформаторов класса напряжения 35 кВ в знаменателе указано испытательное напряжение в эксплуатации. Для 150 и 220 кВ испытательное напряжение зависит от исполнения трансформатора.
Для испытания изоляции повышенным напряжением используются специальные трансформаторы. Испытания выполняются специально подготовленными и допущенными к этому виду работ бригадами. Перед испытанием вводы трансформаторов должны быть очищены и протерты. Необходимо проверить расстояния между заземленными и токоведущими частями. Особое внимание необходимо уделить проверке расстояний между ножами и губками разъединителей, чтобы не допустить перекрытия на другие участки электроустановки.
Изоляция считается выдержавшей испытания, если не обнаружено колебаний стрелки миллиамперметра (указывающей на наличие частичных разрядов), резкого возрастания тока, характерного потрескивания и разрядов, указывающих на начало пробоя изоляции, или если не произошел пробой изоляции, при котором показания возрастают до значения, определяемого имеющимся в схеме резистором, а показания вольтметра снижаются. Испытания изоляции повышенным напряжением позволяют выявить скрытые дефекты изготовления обмотки или сборки трансформатора, которые не обнаруживаются другими методами.

I. Общая часть.

1. Цель работы.

Целью проведения пуско-наладочных работ на силовых трансформаторах является проверка возможности включения трансформаторов в работу без предварительной ревизии и сушки, а также соответствия их характеристик данным заводов-изготовителей.

2. Техника безопасности.

Испытания и измерения силовых трансформаторов может производить бригада в составе не менее 2 человек из лиц ЭТЛ. Производитель работ при высоковольтных испытаниях должен иметь группу по электробезопасности не ниже IV, а остальные не ниже III группы. Работы проводятся по наряду с применением защитных средств.

Все выводы трансформатора на время производства работ должны быть закорочены и заземлены. Снимать закоротки и заземление допускается только на время испытаний.

3. Техническая оснащенность.

3.1. Средства защиты:

— переносное заземление;

— предупредительные плакаты;

— диэлектрические боты или коврик;

— диэлектрические перчатки.

3.2. Приборы:

— мегаомметр электронный Ф 4102/2-М;

— амперметр Э 526;

— мост постоянного тока Р 333;

— испытательная установка АИД-70;

— вольтметр Э 545.

II. Испытания и измерения.

1. Замеры изоляционных характеристик.

Перед началом испытаний необходимо провести внешний осмотр трансформатора, проверить исправность бака и радиаторов, состояние изоляторов, уровень масла, целостность маслоуказательного стекла, заземление трансформатора.

Замеры изоляционных характеристик допускается измерять не ранее чем через 12 ч. после окончания заливки трансформатора маслом. Характеристики изоляции измеряются при температуре изоляции не ниже 10 °С у трансформаторов напряжением до 150 кВ, мощностью до 80 МВА.

1.1. Сопротивление изоляции.

Характеристики изоляции измеряются по схемам и в последовательности, указанным ниже:

  1. НН –ВН + Бак
  2. ВН –НН + Бак
  3. ВН + НН –Бак

При измерении все выводы обмоток одного напряжения соединяют вместе, остальные обмотки и бак трансформатора должны быть заземлены.

В начале измеряют R 60 и R 15 , а затем остальные характеристики трансформатора. Сопротивление изоляции трансформатора измеряют по приведенным ниже схемам мегаомметром на 2500 В с верхним пределом измерения не ниже 10000 МОм.

Перед началом измерения все обмотки должны быть заземлены не менее чем на 5 минут, а между отдельными измерениями не менее чем на 2 минуты.

Для трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно, мощностью до 10 МВА сопротивление изоляции обмоток должно быть не ниже следующих значений:

Температура обмотки, °С 10 20 30 40 50 60 70

R 60 // , МОм 450 300 200 130 90 60 40

Сопротивление изоляции сухих трансформаторов при температуре обмоток 20-30 °С должно быть для трансформаторов с номинальным напряжением:

До 1 кВ включительно – не менее 100 МОм;

Более 1 кВ до 6 кВ включительно – не менее 300 МОм;

Более 6 кВ – не менее 500 МОм.

Измерения производятся по схеме, представленной на рис. 1, при соблюдении всех требований техники безопасности, причем рабочая зона должна быть ограждена и вывешены плакаты «СТОЙ, НАПРЯЖЕНИЕ».

Измерение сопротивления изоляции доступных стяжных шпилек, бандажей и прессующих колей относительно активной стали и ярмовых балок, а также ярмовых балок относительно обмоток и магнитопровода.

Производится в случае осмотра активной части трансформатора. Используются мегаомметры на напряжение 1000-2500 В.

Измеренные значения должны быть не менее 0,5 МОм.

1.2. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (см. методику).

Тангенс угла диэлектрических потерь (tg d) в изоляции и емкости обмоток производят при помощи мостов переменного тока (Р-5026) по перевернутой схеме при напряжении 10 кВ. Испытательное напряжение не должно превышать 60 % номинального напряжения испытуемой обмотки (см. методику замера tg d). Схемы и условия измерения диэлектрических потерь в изоляции силового трансформатора те же, что и при измерении сопротивления изоляции. При сравнении измеренных значений с заводскими учитываются температуры, при которых производились измерения. Зависимость поправочного коэффициента от разности температур приведена ниже. Приведенное к заводской температуре значение tg d, измеренное при монтаже, не должно превышать заводских данных более чем на 30 %. Значения tg d изоляции, равные или меньше 1 % (после приведения к заводской температуре), с паспортными данными не сравниваются и считаются удовлетворительными.

2. Испытание обмоток трансформатора.

Повышенным напряжением переменного тока от постороннего источника производится вместе с вводами (рис. 2). Испытательное напряжение зависит от класса изоляции обмотки:

Номинальное напряжение

обмотки, кВ до 3 3 6 10 15 20 24 27 35

Испытательное напряжение,

кВ, обмоток трансформатора

с изоляцией: нормальной 4,5 16 23 32 41 50 59 63 77

облегченной, в том числе

сухие трансформаторы 2,7 9 15 22 28 — — — —

Время испытания составляет 1 мин. При отсутствии испытательной установки необходимой мощности испытание обмоток трансформаторов, автотрансформаторов, масляных и дугогасящих реакторов с нормальной изоляцией не проводится. В эксплуатации для обмоток 35 кВ и ниже испытание напряжением переменного тока может быть заменено испытанием выпрямленным напряжением с измерением тока утечки. Выпрямленное испытательное напряжение принимается равным амплитудному значению испытательного напряжения промышленной частоты.

3. Измерение сопротивления обмоток постоянному току.

Измерение производится на всех ответвлениях обмоток, если в паспорте трансформатора нет других указаний.

Измеряются, как правило, линейные сопротивления, при наличии нулевого вывода измеряют также одно из фазных сопротивлений.

Сопротивления обмоток трехфазных трансформаторов, измеренные на одинаковых ответвлениях разных фаз при одинаковой температуре, не должны отличаться более чем на 2%. Кроме того, должна соблюдаться одинаковая для всех фаз и соответствующая положениям переключателя закономерность изменения сопротивления постоянному току в различных положениях переключателя. Если из-за конструктивных особенностей трансформатора это расхождение может быть большим, и об этом указано в заводской технической документации, следует руководствоваться нормой на допустимое расхождение, приведенное в паспорте трансформатора.

Перед измерением сопротивления обмоток трансформаторов, снабженных устройствами регулирования напряжения, следует произвести не менее трех полных циклов переключения.

4. Коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации силовых трансформаторов определяют для проверки соответствия паспортным данным и правильности подсоединения ответвлений обмоток к переключателям.

Определение коэффициента производится методом «двух вольтметров». По этому методу к одной из обмоток трансформатора подводится напряжение, и двумя вольтметрами одновременно измеряется подводимое напряжение и напряжение на другой обмотке трансформатора. Подводимое напряжение не должно превышать номинальное и в тоже время должно составлять не менее 1% номинального напряжения.

Испытания трехфазных трансформаторов допустимо производить при трехфазном и однофазном возбуждении. При этом измеряют линейные напряжения на одноименных зажимах обеих обмоток.

Коэффициент трансформации находят для всех ответвлений обмоток и всех фаз, и не должен отличаться более чем на 2 % от значений, указанных в паспорте трансформатора для каждого положения переключателя.

При испытаниях трехобмоточных трансформаторов достаточно определить коэффициент трансформации для двух пар обмоток.

Работа производится при строгом соблюдении всех требований правил техники безопасности, при этом подача напряжения производится на обмотку высокого напряжения, после подключения измерительных приборов.

5. Измерение потерь холостого хода.

Опыт холостого хода проводят для измерения тока и потерь холостого хода.

Измерение производится у трансформаторов мощностью 1000 кВА и более, при напряжении, подводимом к обмотке низшего напряжения, равном указанному в протоколе заводских испытаний (паспорте). У трехфазных трансформаторов потери холостого хода измеряются при однофазном возбуждении по схемам, применяемым на заводе-изготовителе.

В трехфазных трансформаторах токи холостого хода различных фаз за счет различной длины пути потока каждой фазы несколько различаются. Ток средней фазы обычно на 20-35 % меньше тока крайних фаз.

У трехфазных трансформаторов соотношение потерь в разных фазах не должно отличаться от соотношений, приведенных в протоколе заводских испытаний (паспорте), более чем на 5 %.

У однофазных трансформаторов отличие измеренных значений не должно превышать 10 %.

Ток холостого хода трехфазного трансформатора I х определяется как среднеарифметическое токов трех фаз и выражается в процентах номинального тока I ном.

I х = (I изм. / I ном.) х 100

6. Проверка группы соединений обмоток трехфазных трансформаторов и полярности выводов однофазных трансформаторов.

Проверка проводится при отсутствии паспортных данных методом двух вольтметров, либо методом импульсов постоянного тока, если отсутствуют паспортные данные или есть сомнения в достоверности имеющихся данных.

Группа соединений должна соответствовать указанным в паспорте трансформатора, а полярность выводов –обозначениям на крышке трансформатора.

7. Проверка работы переключающего устройства.

Снятие круговой диаграммы производится на всех положениях переключателя. Диаграмма не должна отличаться от диаграммы завода-изготовителя. Проверку срабатывания устройства следует производить согласно заводским инструкциям.

8. Проверка системы охлаждения.

Режим работы охлаждающих устройств должен соответствовать заводской инструкции.

9. Фазировка трансформатора.

Должно иметь место совпадение по фазам.

10. Испытания трансформаторного масла.

Испытания трансформаторного масла перед вводом в эксплуатацию трансформаторов производится в соответствии с табл. 25.2 п. 1-7 «Объемов и норм». По решению руководителя предприятия испытания масла по пп. 1, 6,7 табл. 25.2 могут не производится.

У трансформаторов всех напряжений масло из бака РПН испытывается в соответствии с инструкцией завода-изготовителя. У трансформаторов напряжения 35 кВ включительно масло испытывается на пробой в течение первого месяца эксплуатации 3 раза. Масло из трансформаторов мощностью до 630 кВА включительно, установленных в эл. сетях, допускается не испытывать.

Испытания трансформаторного масла проводятся Заказчиком в специализированной лаборатории, имеющей право на испытание масла.

11. Испытания вводов.

Испытания вводов проводятся в соответствии с методикой испытания вводов.

12. Испытание встроенных трансформаторов тока.

Испытание встроенных трансформаторов тока проводятся в соответствии с методикой испытания измерительных трансформаторов.

13. Испытание включением толчком на номинальное напряжение.

В процессе 3-5 кратного включения трансформатора на номинальное напряжение не должны иметь место явления, указывающие на неудовлетворительное состояние трансформатора.

Результаты заносятся в протокол.

НТД и техническая литература:

  • Межотраслевые правила по охране труда (ПБ) при эксплуатации электроустановок.
  • ПОТ Р М — 016 — 2001. — М.: 2001.
  • Правила устройства электроустановок Глава 1.8 Нормы приемосдаточных испытаний Седьмое издание
  • Объем и нормы испытаний электрооборудования. Издание шестое с изменениями и дополнениями — М.:НЦ ЭНАС, 2004.
  • Наладка и испытания электрооборудования станций и подстанций/ под ред. Мусаэляна Э.С. -М.:Энергия, 1979.
  • Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. — М.: ОРГРЭС, 1997.


Похожий материал —

Для измерения сопротивления изоляции применяют мегаомметры логометрической системы с источником постоянного напряжения на 250, 500, 1000 и 2500 В. Измерение сопротивления изоляции вспомогательных измерительных цепей, электрически не соединенных с рабочими цепями объекта измерения, заложенных и встроенных температурных индикаторов, термометров сопротивления, термопар и т. п. производят мегаомметром на 250 В. Мегаомметры напряжением 500 В применяют при измерении сопротивления изоляции обмоток с номинальным напряжением до 500 В включительно; мегаомметры напряжением 1000 В — для обмоток выше 500 В. Мегаомметры напряжением 2500 В применяют для измерения сопротивления изоляции обмоток статоров крупных машин переменного тока с напряжением 6000 В и выше. При измерении сопротивления изоляции крупных машин рекомендуется применять мегаомметр с электроприводом. Измерение сопротивления изоляции производят при отсутствии электрического напряжения по методике, изложенной в разд. 3 справочника.
После окончания измерений сохранившийся на обмотке потенциал высокого напряжения следует разрядить путем замыкания ее на корпус проводником, предварительно соединенным с корпусом. Продолжительность разряда для обмоток с номинальным напряжением 3000 В и выше должна быть не менее 15 с для машин до 1000 кВт и 60 с для машин больше 1000 кВт.
Измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса машины и между обмотками производят поочередно для каждой электрически независимой цепи при соединении всех прочих цепей с корпусом машины

Рис. 1. Зависимость сопротивления изоляции Rn обмотки относительно корпуса от.времени приложения напряжения мегаомметра.
1 — при сухой изоляции; 2 — при увлажненной изоляции.
.
Показания мегаомметра зависят от времени приложения напряжения к проверяемой обмотке. Чем больше время, прошедшее от момента приложения напряжения к изоляции до момента отсчета (15 и 60 с), тем больше получается измеренное значение сопротивления изоляции (рис. 1).
При измерении сопротивления изоляции необходимо измерять и температуру обмотки. С повышением температуры сопротивление изоляции уменьшается. Измерение сопротивления изоляции следует выполнять при температуре обмотки, соответствующей номинальному режиму работы машины или приведенной к температуре 75 °С. Температура обмотки в холодном состоянии не должна быть ниже 10 °С. Если температура ниже указанной, то обмотку перед измерением необходимо подогреть. Наименьшие допустимые значения сопротивления изоляции электрических машин относительно корпуса и между обмотками при рабочей температуре и через 60 с после приложения напряжения определяются


(1)
где Uя — номинальное напряжение обмотки, В; Ря — номинальная мощность машины: постоянного тока, кВт, переменного тока, кВ-А.
Допустимое значение сопротивления изоляции, подсчитанное по (1), должно быть не меньше 0,5 МОм. В случае измерения сопротивления изоляции при температуре ниже рабочей, полученное по (1) сопротивление изоляции следует удваивать на каждые 20 °С (полные и неполные) разности между рабочей
температурой и той температурой, при которой выполнено измерение.
Наименьшее допустимое значение сопротивления изоляции Re о для машин постоянного тока приведены в табл. 1, для машин переменного тока напряжением выше 1000 В — в табл. 2.
Таблица 1



Таблица 2



Для машин переменного тока напряжением ниже 1000 В сопротивление изоляции обмотки статора 0,5 МОм при температуре 10— 30 °С; обмотки ротора 0,2 МОм.
О степени влажности изоляции судят по так называемому коэффициенту абсорбции 6а, который представляет собой отношение показаний мегаомметра после приложения напряжения через 15 и 60 с·



Рис. 2. Зависимость коэффициента абсорбции от температуры машины.
1 — для крупных машин при сухой изоляции; V — для крупных машин при увлажненной изоляции; 2, 2* — для машин средней и малой мощности при сухой и увлажненной изоляции, соответственно.

Следует учесть, что значение кя даже при хорошем состоянии изоляции в значительной степени зависит от температуры машины и вида применяемых изоляционных материалов. С повышением температуры коэффициент абсорбции для машин, имеющих неувлажненную изоляцию, уменьшается (рис. 2).
Для неувлажненной обмотки при температуре 10—30 °С ha = 1,34-2,0; для увлажненной обмотки коэффициент абсорбции близок к единице.



top