Измерение потерь холостого хода силовых трансформаторов при капитальном ремонте цель измерений

Измерение потерь хх при малом напряжении для проверки отсутствия витковых замыканий

Перед включением трансформаторов на параллельную работу целесообразно проверить их исправность весьма несложными измерениями. ГОСТ 3484-55 дает два метода проверки измерением потерь холостого хода при малом напряжении:
Измерение потерь с приведением их к номинальному напряжению и сравнение распределения потерь с данными заводских испытаний.
Измерение потерь без приведения их к номинальному напряжению и сравнение распределения потерь по отдельным фазам трансформатора.
Измерение потерь холостого хода при малом напряжении производится на заводе для определения следующих дефектов в обмотках:
а) металлических замыканий между соседними витками («витковое»);
б) замыканий между параллельными проводами в непрерывных обмотках (например, в местах транспозиции) ;
в) неодинаковое число витков в параллельно включенных цепях.
В условиях же монтажа и эксплуатации это испытание, как было сказано ранее, служит также для определения потерь холостого хода при номинальном напряжении.
Начнем со второго метода. К одной из обмоток трансформатора подводят от сети переменного тока произвольное напряжение 127, 220, 380 или 500 В в пределах от 1 до 50% номинального напряжения возбуждаемой обмотки. Другая обмотка трансформатора должна быть при этом разомкнутой, т. е. не нагруженной. В этих условиях производят измерение потерь холостого хода по одной из схем рис. 1 для однофазных трансформаторов и рис. 3 для трехфазных. По схеме рис. 1 и 3 измеряют потери и ток холостого хода как с непосредственным включением ваттметров, амперметров, вольтметров и частотомера, так и по мере необходимости включением приборов через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Рис 1. Измерение потерь холостого хода однофазных трансформаторов при малом напряжении.
а — непосредственное включение приборов; б — включение приборов через измерительные трансформаторы тока и напряжения; в — измерение потерь в приборах.
Трехфазную мощность измеряют по схеме двух ваттметров, а также и методом трех ваттметров. При измерениях через трансформаторы тока и напряжения схемой (рис. 2, в) предусмотрено измерение трех величин тока и напряжения двумя трансформаторами тока и двумя трансформаторами напряжения. Трансформаторы напряжения включены по схеме открытого треугольника.
Следует иметь в виду, что при измерении трехфазной мощности по методу двух ваттметров необходимо брать алгебраическую сумму показаний приборов. В этом случае поступают гак: если применяемые ваттметры снабжены переключателями полярности катушек напряжения, то у обоих ваттметров переключатели устанавливают в нормальное ( + ) положение.

Рис. 2. Измерение потерь холостого хода трехфазных трансформаторов при малом напряжении.
а — непосредственное измерение методом двух ваттметров, б — непосредственное измерение методом трех ваттметров, в— измерение через измерительные трансформаторы тока и напряжения методом двух ваттметров; г— измерение через трансформаторы тока и напряжения методом трех ваттметров, д — измерение потерь в приборах при методе двух ваттметров.

Если при таком положении стрелка одного из ваттметров будет давать при измерениях отклонение в левую сторону, то следует изменить полярность катушки напряжения установкой переключателя на положение минус (—), и тогда показания ваттметров следует не складывать, а вычитать. Изменение полярности в тех случаях, когда катушка напряжения ваттметра не снабжена переключателем, можно производить переключением концов этой катушки или токовой катушки ваттметра. Если заранее известно, какой из ваттметров схемы должен давать отрицательные показания, то нужную полярность ваттметра следует обеспечить заблаговременно.
При трехфазных измерениях подводимое напряжение определяют как среднее арифметическое трех измеренных линейных напряжений. ГОСТ допускает принимать за подводимое линейное напряжение на вводах а—с или А—С. При измерениях, когда производится сравнение потерь между отдельными фазами трансформатора, могут применяться приборы и невысоких классов точности (1,0 или 1,5).
В тех случаях, когда измеренные при малом напряжении потери приводятся к номинальному напряжению и сравниваются с данными заводских испытаний, приборы следует брать класса 0,5. В измерениях приборами более высоких классов точности (0,2 или 0,1) нет надобности.

Рис. 3. Упрощенные схемы измерения потерь холостого хода трансформаторов
а — измерение потерь однофазных трансформаторов; б— измерение потерь трехфазных трансформаторов.
Если номинальное напряжение обмотки НН составляет несколько киловольт, то к этой обмотке подводят напряжение см сети 127, 220 пли 380 в непосредственно, т. е. без трансформаторов тока и напряжения. При напряжении же обмотки НН 220—525 в измерение потерь производится со стороны ВН. В этих случаях схемы измерений значительно упрощаются, а измерять все напряжения и токи всех фаз не всегда нужно. На рис. 3 даны упрощенные схемы измерения потерь холостого хода однофазных и трехфазных трансформаторов с непосредственным включением приборов.

Рис. 4. Однофазное измерение потерь холостого хода трехфазного трансформатора с соединением возбуждаемой обмотки в звезду с доступной нейтралью или в треугольник
а и г — измерение потерь фазы А; б и д — измерение потерь фазы В\ в и е — измерение потерь фазы С.
Измерение методом сравнения потерь холостого хода для трехфазных трансформаторов состоит в следующем: производят три однофазных измерения с приведением трехфазного трансформатора к условному однофазному путем поочередного подведения однофазного напряжения к обмоткам одной или двух его фаз при разомкнутых остальных обмотках. При проведении измерений потерь ГОСТ 3484-55 рекомендует руководствоваться табл. 1 и действительной схемой соединения обмоток.
На рис. 4 даны схемы однофазных измерений потерь холостого хода трехфазных трансформаторов с соединением возбуждаемой обмотки в звезду с доступной нейтралью и в треугольник. На рис. 5 приводятся схемы для трансформатора с соединением возбуждаемой обмотки в звезду без доступной нейтрали.

Схема соединения возбуждаемой обмотки трансформатора

Фаза (или фазы) возбуждаемом обмотки трансформатора, к выводам которой подводят напряжение от сети

Звезда с доступной нейтралью или треугольник

Звезда без доступной нейтрали

Измерять потери при всех трех опытах следует при одинаковом подводимом напряжении. Если трансформатор не имеет дефектов, то приближенное соотношение фазных потерь при обычной конструкции трехстержневого магнитопровода будет следующее: при схеме соединения возбуждаемой обмотки в звезду с выведенной нейтралью или в треугольник потери, измеренные при подведении питания к вводам каждой из крайних фаз (А или С), практически одинаковы, и как правило, не менее чем на 25% больше потерь, измеренных при подведении питания к вводам средней фазы (В).

Рис. 5. Однофазное измерение потерь холостого хода у трехфазного трансформатора с соединением возбуждаемой обмотки в звезду
без доступной нейтрали. а — измерение фаз А—В; б — измерение фаз В—С; в — измерение фаз Л—С.

При схеме соединения возбуждаемой обмотки в звезду без доступной нейтрали потери, измеренные при подведении питания к вводам средней и каждой из крайних фаз, практически одинаковы, а потери, измеренные при подведении питания к вводам двух крайних фаз, как правило, не менее чем на 25% больше потерь, измеренных при подведении питания к вводам любой крайней и средней фазы.

Теперь рассмотрим метод измерения потерь с приведением их к поминальному напряжению и сравнение этих потерь с данными заводских испытаний. К одной из обмоток трансформатора при разомкнутых других обмотках подводят трехфазное напряжение в пределах 5—10% номинального напряжения возбуждаемой обмотки.

Рис. 6. Однофазное измерение потерь холостого хода трехфазного трансформатора с соединениями возбуждающей обмотки в А или Y и с -поочередным закорачиванием фаз трансформатора.

По схемам рис. 1 и 2 измеряют подводимое напряжение U’ и мощность Ризм. Далее измеряют по схемам рис. 1,в или 2 и определяют мощность, потребляемую измерительными приборами Рир. Потери в трансформаторе Р’о при малом напряжении U’ определяют по формуле

Если измерение потерь трехфазного трансформатора необходимо произвести от однофазной сети, то проводят три измерения потерь с приведением трехфазного трансформатора к однофазному путем поочередного замыкания накоротко одной из его фаз и возбуждения двух других,
Первое измерение. Фаза А одной из обмоток трансформатора замкнута накоротко, возбуждаются фазы В и С — производят измерение потерь Р’0 в_с.
Второе измерение. Фаза В одной из обмоток трансформатора замкнута накоротко, возбуждаются фазы А и С — производят измерение потерь
Третье измерение. Фаза С одной из обмоток трансформатора замкнута накоротко, возбуждаются фазы А и В — производят измерение потерь Р’ол_в-
Потери трансформатора (Р’о) ПРИ напряжении U’ определяются:

где Р’0А_В, Рг0в-с и Р’оа-с — измеренные потери за вычетом потерь в приборах, измеренных при одинаковых значениях подводимого напряжения.
Если трансформатор не имеет дефектов, то приближенные соотношения в нем фазных потерь следующие: потери, измеренные при закорачивании обмотки каждой из крайних фаз (А или С), практически одинаковы, т. е.

Потери, измеренные при закорачивании обмотки средней фазы (В), как правило, не менее чем на 35% больше потерь, измеренных при закорачивании обмоток одной из крайних фаз (А или С), т. е.

При однофазных измерениях потерь у трехфазных трансформаторов замыкать накоротко обмотки той или иной фазы можно на соответствующих вводах любой из обмоток трансформатора ВН или НН. Например, измерения могут производиться со стороны обмотки ВН, а закорочена может быть фаза обмотки НН или наоборот. Можно производить измерения также со стороны той обмотки, фаза которой закорочена. На рис. 6 показаны девять схем измерения потерь холостого хода для трех наиболее часто встречающихся соединений обмоток трансформаторов.
Приведение измеренных потерь Р’о к поминальному напряжению U для случая соединения возбуждаемой обмотки в треугольник или в звезду с доступной нейтралью производят по формуле

где Р0 прив — потери холостого хода, соответствующие номинальному напряжению U\ Р’о — потери холостого хода, измеренные при малом напряжении Uf\ п — показатель степени, зависящий от сорта электротехнической стали. ГОСТ 3484-55 указывает следующие приближенные значения для п при возбуждении трансформатора напряжением 5—10% от номинального:
для горячекатаной электротехнической стали 1,8
для холоднокатаной высокопроницаемой электротехнической
стали 1,9
Если измеренные потери Р’оав, Р’овс и P’qac получены не при одинаковых значениях подводимого напряжения U\ а при разных, то поступают следующим образом: каждую величину этих потерь по отдельности по формуле (2-18) приводят к номинальному напряжению, а затем полные потери Роприв определяют как их полусумму по формуле.
При соединении возбуждаемой обмотки в звезду без выведенной нейтрали потери, измеренные при однофазном возбуждении трехфазного трансформатора, приводятся к номинальному напряжению (U) по формуле

В табл. 2 приведены токи и потери холостого хода трехфазных масляных трансформаторов, изготовляемых по ГОСТ 401-41.

Верхний предел номинальных напряжений обмоток, кВ

Ток холостого хода, % номи-
наль-
ного

Потери холостого хода при номи-
нальном напря-
жении, Вт

Номи-
нальная мощность, кВА

Верхний предел номинальных напряжении обмоток, кВ

Источник

Холостой ход трансформаторов: измерение потерь, параметры, периодичность, схема опыта

Что такое холостой ход (ХХ) трансформатора?

Величина потерь силового трансформатора состоит из так называемых потерь в меди и потерь в стали. Первые связаны с протеканием тока нагрузки через проводники обмоток, имеющие определенное электрическое сопротивление. Потери же в стали обусловлены вихревыми токами, токами намагничивания, возникающими в магнитопроводе.

Поэтому этот опыт позволяет измерить мощность потерь в стали, называемыми потерями холостого хода.

Дополнительно, подключив вольтметр к оставшейся разомкнутой обмотке, можно измерить на ней напряжение, и по показаниям двух вольтметров рассчитать коэффициент трансформации. Но это измерение к самому опыту холостого хода не относится.

Опыт холостого хода при вводе в эксплуатацию подвергаются

• Все сухие трансформаторы, а также имеющие в качестве изолирующей и охлаждающей среды жидкий негорючий диэлектрик.
• Маслонаполненные трансформаторы, мощность которых более 1600 кВА.
• Трансформаторы собственных нужд электростанций, вне зависимости от их мощности.

В эксплуатации такие измерения проводятся только для трансформаторов с мощностью 1000 кВА и более, и только после капитального ремонта, связанного со сменой обмоток или ремонтом магнитопровода.

По сетевым правилам возможно проведение измерений по распоряжению технического руководителя предприятия после того, как хроматографический анализ газов, растворенных в масле, дал настораживающие результаты. Но это касается только силовых трансформаторов с обмотками на напряжение 110 кВ и выше.

Порядок и схема измерения

Перед проведением опыта проводят процесс размагничивания магнитопровода испытуемого трансформатора. Для этого используется постоянный ток, пропускаемый через одну из обмоток стороны низкого напряжения. Подключение тока производится многократно, каждое последующее подключение происходит с изменением полярности и уменьшением величины.

Начальное значение не должно быть меньше двойного значения ожидаемого тока холостого хода. При каждом последующем включении величина уменьшается на 30-40 %. Процесс заканчивается при токе, меньшим значения тока холостого хода.

Для проведения измерений потребуется три лабораторных прибора, с классом точности не менее 0,5. Это амперметры, вольтметры и ваттметры. амперметры подключаются в каждую фазу последовательно. вольтметры включаются на линейное напряжение всех трех фаз. Токовые обмотки ваттметров подключаются последовательно с амперметрами.

Обмотки напряжения ваттметров подключаются согласно приведенным схемам. Подается напряжение, с приборов снимаются показания.

Строго говоря, измерение производится по тем же схемам, которые использовались на заводе изготовителе для проведения опыта. Ведь полученные данные нужно будет сравнить с заводскими. Но, если источник трехфазного напряжения недоступен, можно выполнить три измерения, подавая напряжение на две фазы обмотки трансформатора, закорачивая третью, остающуюся свободной.

При этом используется только линейное напряжение, так как искажение формы кривой из-за нелинейных нагрузок в сети на него имеет минимальное влияние. По этим же схемам проводится опыт холостого хода при пониженном (малом) напряжении.

Анализ результатов измерения холостого хода

При приемосдаточных испытаниях и капитальном ремонте полученные данные сравниваются с протоколом о соответствующих испытаниях, проведенных на заводе после изготовления трансформатора. Расхождение более 5 % не допускается.

Для однофазных трансформаторов в этих же случаях мощность потерь не должна отличаться от исходной величины более, чем на 10%.

В эксплуатации измеряется только ток холостого хода на основании опыта с номинальным напряжением или мощность потерь при пониженном. ПТЭЭП при этом не нормирует отклонения от нормы.

Однако, при подозрении на повреждение в трансформаторе метод измерения потерь с использованием трех последовательно проведенных опытов дает очень ценный результат. Поскольку обмотки фаз трансформатора находятся в неравных условиях, то можно не только вычислить, есть ли там дефект, но и определить дефектную фазу.

Путь магнитного потока при возбуждении выводов АВ и ВС одинаков. Поэтому и мощности потерь для опытов на этих фазах не будут отличаться. При возбуждении фаз АС путь, пройденный магнитным потоком, длиннее, поэтому мощность потерь будет на 25-50% превышать предыдущие. Сравнивая эти показатели, можно выявить, на какой фазе есть дефект.

Источник