Испытание коэффициента трансформации трансформатора: процедура, расчет и результаты

A испытание коэффициента трансформации трансформатора проверяет, соответствует ли измеренное соотношение обмоток трансформатора его конструкции и схеме соединения, указанной на заводской табличке. Испытательная установка подает контролируемое низкое напряжение переменного тока на одну обмотку, измеряет наведенное напряжение на другой обмотке и выдает коэффициент трансформации, фазовые соотношения, а зачастую и ток возбуждения. Этот тест позволяет выявить неправильное положение переключателя ответвлений, ошибки подключения, обрывы цепей и некоторые дефекты обмоток, однако сам по себе он не может диагностировать любую внутреннюю проблему. Трансформатор должен быть отключен от сети, обесточен, разряжен, а испытания должны проводиться квалифицированным персоналом с использованием утвержденной методики для конкретного устройства.

Что проверяет испытание коэффициента трансформации трансформатора

Основное соотношение напряжений идеального трансформатора подчиняется соотношению обмоток:

V_H / В_L = N_H / N_L

Здесь V — напряжение, а N — число витков; индексы H и L обозначают обмотки высшего и низшего напряжения соответственно. Полевой прибор не подсчитывает витки. Он измеряет коэффициент трансформации при небольшом тестовом возбуждении и сравнивает полученный результат с коэффициентом, ожидаемым на основе напряжений по паспортной табличке, положения переключателя ответвлений, схемы соединения обмоток и группы соединений.

Тест ценен при заводских приемочных испытаниях, вводе в эксплуатацию, послетранспортировочном осмотре, поиске и устранении неисправностей, а также при обслуживании по техническому состоянию. Испытание коэффициента трансформации помогает выявить изменение параметров обмотки путем сравнения результатов измерений на объекте с паспортными данными, заводскими данными и результатами предыдущих измерений. Полученный результат следует интерпретировать в совокупности с другими данными, а не использовать в качестве единственного основания для выводов.

Когда проектные команды используют тестирование TTR

Базовый результат, полученный до подачи питания, дает владельцу ориентир для будущего сравнения. Испытания особенно полезны после доставки, поскольку ударные воздействия, ослабленные внутренние соединения или неправильное внешнее переподключение могут быть неочевидны при визуальном осмотре. Они также обычно проводятся после капитального ремонта, работ с переключателем ответвлений, срабатывания защиты или нештатного события.

Для нового трансформатора протокол испытаний должен содержать заводской номер, испытательный прибор, статус калибровки, температуру обмотки или условия окружающей среды, если это применимо, испытательное напряжение, положение переключателя ответвлений, схему соединения, измеренный коэффициент трансформации, ожидаемый коэффициент трансформации, отклонение, ток возбуждения, а также результат измерения угла сдвига фаз или группы соединений. Такой протокол полезнее простой отметки “пройдено”, поскольку он позволяет проводить сравнение динамики изменения параметров и инженерный анализ.

Информация, необходимая перед подключением тестового набора

Начните с утвержденной документации на трансформатор, а не пытайтесь угадать по концевым выводам. Получите фотографию паспортной таблички, однолинейную схему, схему обмоток, группу соединений, номинальные первичный и вторичный напряжения, частоту, доступные ответвления, схему соединения нейтрали и заводской протокол испытаний. Уточните, является ли оборудование двухобмоточным, трехобмоточным, автотрансформатором, однофазным или трехфазным.

Положение переключателя имеет значение. Устройство регулирования напряжения без возбуждения или под нагрузкой намеренно изменяет эффективный коэффициент трансформации. Результат, сопоставленный с неверным положением переключателя, может выглядеть как дефект, даже если трансформатор исправен. Фиксируйте как механический указатель, так и электрическое положение, доступное для данной процедуры испытаний.

Трехфазные соединения также влияют на соотношение между линейным и фазным напряжением. Нельзя игнорировать схемы «треугольник», «звезда», «зигзаг» и фазовый сдвиг. Современные приборы для трехфазных испытаний могут автоматически оценивать фазы и векторные соотношения, но оператор все равно должен ввести правильную конфигурацию. Информацию об обозначении выводов и условных обозначениях подключений см. в разделе IEEE C57.12.70. Действующий стандарт договора и данные производителя определяют фактическое решение о приемке.

Безопасная процедура испытания коэффициента трансформации трансформатора

Этот обзор предназначен для планирования и анализа и не заменяет утвержденный технологический регламент. Испытания должны проводиться квалифицированным персоналом в рамках программы электробезопасности на объекте.

1. Найдите и изолируйте трансформатор. Проверьте правильность оборудования и все возможные источники, включая обратное питание от вторичных систем, третичных обмоток, собственных нужд станции, генераторов и подключенных кабелей.
2. Обеспечьте электробезопасные условия труда. Примените процедуру блокировки/маркировки (lockout/tagout) объекта, проверьте отсутствие напряжения с помощью подходящего прибора, сбросьте накопленную энергию и установите защитные заземления там, где этого требует утвержденная процедура. Согласно требованиям OSHA руководство по контролю опасных видов энергии объясняет основы программ блокировки и маркировки (lockout/tagout).
3. Осмотреть и задокументировать. Зафиксируйте состояние клемм, загрязнения, повреждения, заземление, указание положения ответвления и данные заводской таблички. Не продолжайте работу, если идентификация оборудования или подключение вызывают сомнения.
4. Отключайте электрические цепи, когда это требуется. Подключенные кабели, разрядники, измерительные трансформаторы напряжения или другие компоненты могут повлиять на схему подключения или стать причиной подачи непредусмотренного испытательного напряжения на оборудование. Следуйте указаниям изготовителя и инструкциям к испытательной установке.
5. Подключите выводы к соответствующим обмоткам. Держите провода организованными, закрепленными и на расстоянии от заземленного металла. Перед подачей испытательного напряжения проверьте маркировку фаз.
6. Выберите правильную конфигурацию тестового объекта. Введите номинальные напряжения, схему соединения обмоток, группу соединений, частоту, число фаз и положение ответвления. Неправильная настройка приведет к недостоверным результатам.
7. Запускайте последовательность при каждом требуемом нажатии. Соблюдайте коэффициент трансформации, отклонение, ток возбуждения и фазовые соотношения. Прекратите измерения, если показания нестабильны или не соответствуют ожидаемой схеме соединения.
8. Сохранить необработанные результаты и восстановить трансформатор. Удалить технологические перемычки, вернуть временные отключения и отводы в исходное состояние, выполнить независимую проверку и обновить протокол пусконаладочных работ.

Как рассчитать отклонение соотношения

Многие приборы автоматически вычисляют отклонение. Для инженерной проверки:

Отклонение (%) = (измеренное соотношение − ожидаемое соотношение) / ожидаемое соотношение × 100

Предположим, что ожидаемое соотношение для выбранного отвода составляет 20,000, а прибор показывает 20,060. Отклонение равняется (20,060 − 20,000) / 20,000 × 100 = 0,30%. Этот расчёт сам по себе не определяет приемлемость результата. Правильное ожидаемое соотношение должно отражать фактическое подключение обмотки и положение отвода, а результат необходимо оценивать с учётом применимого стандарта, допусков производителя, заводского протокола, погрешности измерительного прибора и технических условий проекта.

Текущее издание IEEE C57.152 описывает полевые диагностические испытания маслонаполненных силовых трансформаторов и подчеркивает важность комплексной интерпретации результатов диагностики. Сухие и специальные трансформаторы могут подпадать под действие других стандартов и процедур производителя.

Интерпретация закономерностей вместо одного числа

Аналогичное отклонение по всем фазам

Постоянное смещение может указывать на неверное ожидаемое соотношение, неправильную ссылку на отвод, ошибку ввода данных или систематическую проблему с подключением. Прежде чем предполагать внутренний дефект, проверьте напряжения по паспортной табличке и уточните, ожидает ли программа линейные значения или значения относительно фазы.

Одна фаза отличается от других

Разница, специфичная для конкретной фазы, заслуживает исследования. Возможные причины включают плохой контакт выводов, перепуганную маркировку клемм, обрыв или повреждение соединения обмотки, проблемы с контактами переключателя ответвлений или повреждение обмотки. Повторите испытание только после проверки схемы подключения; не подавайте питание на сомнительную испытательную цепь повторно, не поняв причину отклонения.

Соотношение меняется неравномерно от крана к крану

Плавное, ожидаемое изменение обычно предполагается для всех положений переответвителя. Нарушение непрерывности может указывать на неверную механическую индикацию, проблему с подключением или неисправность самого переключателя ответвлений. Сравните последовательность с заводскими данными и схемой переключателя ответвлений.

Аномальный ток возбуждения

Ток возбуждения чувствителен к испытательному напряжению, схеме соединения, состоянию сердечника, остаточному магнетизму и методу измерения. Он может служить подспорьем для диагностики, но его не следует интерпретировать без фазового сравнения, предыдущих показаний и рекомендаций к испытательной установке.

Распространенные ошибки при тестировании

• Сравнение результата измерений на объекте с номинальным коэффициентом трансформации вместо ожидаемого коэффициента для текущего положения переключателя.
• Ввод неправильной группы соединений векторов или схемы соединения обмоток.
• Оставление внешних цепей подключенными без проверки их влияния.
• Использование некачественных, загрязненных или неправильно маркированных выводов.
• Фиксация только метки «прошел/не прошел» и потеря пошаговых исходных данных.
• Применение одного универсального допуска к каждому трансформатору и каждой цели испытаний.
• Рассмотрение удовлетворительного результата измерения коэффициента трансформации (TTR) как доказательства исправности изоляции, сердечника, вводов и всех механических частей.

Как прибор для измерения коэффициента трансформации (TTR) применяется при вводе трансформаторов в эксплуатацию

Испытание коэффициента трансформации является частью скоординированного комплекса пусконаладочных работ. Окончательный объем может включать измерение сопротивления изоляции, сопротивления обмоток, тока возбуждения, коэффициента мощности или тангенса угла диэлектрических потерь, проверку заземления магнитопровода, испытания масла для масляных аппаратов, функциональные проверки сигнализации и охлаждения, испытания релейной защиты, а также проверку заземления и чередования фаз. Точная комбинация зависит от типа трансформатора, класса напряжения, контракта, применимых стандартов и инструкций производителя.

Отделы закупок могут снизить неопределенность на объекте, запрашивая результаты заводских испытаний коэффициента трансформации для каждого отвода и обеспечивая утверждение заводской таблички, группы соединения и схемы выводов до отгрузки. Руководство компании Shenheng по паспортные данные трансформатора помогает командам определить информацию, необходимую для сравнения, в то время как статья на сопротивление трансформатора и параллельная работа объясняет отдельный параметр, который TTR не проверяет.

Для проектов, оценивающих оборудование, ознакомьтесь с продукцией Шэнхэн масляный трансформатор 35 кВ и Сухой трансформатор с литой изоляцией 6–10 кВ. Требования к финальному тестированию должны быть согласованы с фактически заказанным проектом.

Обучающее видео: основы схемы замещения трансформатора

В следующей лекции NPTEL IIT Delhi объясняются соотношения напряжений и электрических цепей, лежащие в основе измерений трансформаторов. В ней представлена теория, которая не заменяет правила техники безопасности на объекте или руководство по прибору для испытаний.

Часто задаваемые вопросы об испытании коэффициента трансформации трансформатора

Требуется ли для проведения теста КТР (коэффициента трансформации) снятие напряжения с трансформатора?

Традиционные полевые испытания коэффициента трансформации (TTR) проводятся на отключенном и обесточенном трансформаторе. Все источники питания и возможные обратные подачи питания должны находиться под контролем в соответствии с утвержденной процедурой безопасности.

Способен ли тест коэффициента трансформации обнаружить каждый короткозамкнутый виток?

Нет. Это может выявить изменения коэффициента трансформации, связанные с проблемами обмотки, но чувствительность зависит от дефекта, конструкции трансформатора, схемы соединения и метода. Результаты следует объединять с другими диагностическими данными.

Каждый ли кран нужно проверять?

Программы ввода в эксплуатацию и послетехнического обслуживания обычно требуют указанную последовательность переключения ответвлений, так как она проверяет как развитие коэффициента трансформации, так и соединения устройства регулирования под нагрузкой. Следуйте процедуре проекта и производителя.

Всегда ли коэффициент напряжения идентичен физическому коэффициенту витков?

Идеальные соотношения пропорциональны, но при расчете ожидаемого результата в полевых условиях необходимо правильно учитывать соотношения линейных/фазных напряжений трехфазной системы, группы соединений, ответвления, метод измерения и реальные потери.

Что должно быть включено в отчет TTR?

Включите идентификационные данные оборудования, паспортные данные, группу соединений, ответвления, сведения об измерительных приборах и калибровке, испытательное напряжение, результаты пофазно, отклонение, ток возбуждения при измерении, замечания, критерии приемки и утверждение проверяющего.