Испытания измерительных трансформаторов тока и напряжения
Контроль за режимом работы электрических машин и аппаратов, измерение электрических величин, защита и автоматика в распределительных устройствах осуществляется с помощью различных электроизмерительных приборов и аппаратуры.
При больших номинальных токах электроустановок переменного тока измерительные приборы, реле и аппаратура автоматики присоединяется к соответствующему участку электрической цепи с помощью измерительных трансформаторов тока.
Применение измерительных трансформаторов тока позволяет:
Расширить пределы измерения токов, получив ток ограниченной, пропорциональной величины, что позволяет изготовить приборы измерения и обмотки реле со стандартной обмоткой (например на 5 А, или 1А)
Трансформаторы тока питают токовые обмотки измерительных приборов и реле (амперметров, счётчиков, ваттметров, реле тока, мощности и др.).
Первичные обмотки трансформаторов тока, изолированные соответственно номинальному напряжению установки, включаются последовательно в ту цепь, где необходимо измерять ток.
Вторичные обмотки трансформаторов тока изготавливают на ток 1; 2; 2,5 и 5А. измерительные приборы и реле подключаются во вторичную цепь последовательно, а их шкала градуируется в соответствии с номинальным током первичной обмотки.
Особенностью трансформаторов тока является то, что они работают в режиме, близком к режиму короткого замыкания, так как сопротивление их вторичных обмоток и присоединённых к ним приборов весьма мало.
Величина тока в первичной обмотке трансформатора тока зависит только от нагрузки, создаваемой потребителями в этой цепи. Изменение тока в первичной обмотке вызывает соответствующее изменение тока в цепи вторичной обмотки, при этом величина тока во вторичной цепи пропорциональна первичному току.
Трансформаторы напряжения используются для включения контрольно-измерительных приборов и реле при больших номинальных напряжениях электроустановок.
Трансформаторы напряжения позволяют:
-Расширить пределы измерения обычных измерительных приборов, получив напряжение пропорциональной величины, что позволяет стандартизировать их обмотки
-Отделить измерительные приборы и реле от напряжений выше 380В и тем самым обеспечить безопасность их обслуживания.
Трансформаторы напряжения питают обмотки напряжения измерительных приборов и реле (вольтметров, частотомеров, счётчиков, ваттметров, реле напряжения, мощности, частоты и др.) в установках напряжением выше 380В.
Первичные обмотки трансформаторов напряжения строятся на все номинальные напряжения от 380 до 500000 В и включаются в цепь параллельно питающей сети; номинальные напряжения вторичной обмотки составляют 100В. Измерительные приборы и реле включаются во вторичную цепь трансформаторов напряжения параллельно, а их шкала градуируется в соответствии с номинальным напряжением первичной обмотки.
Трансформаторы напряжения по своему устройству представляют собой обычные трансформаторы небольшой мощности.
Трансформаторы напряжения изготавливают однофазными и трёхфазными с сухой, литой или масляной изоляцией.
Точность измерения при посредстве измерительных трансформаторов зависит от погрешности (ошибки), которую допускают измерительные трансформаторы и присоединяемые к ним приборы.
Погрешности измерительных трансформаторов бывают двух видов: погрешность по коэффициенту трансформации, т.е. по напряжению или току (для трансформаторов напряжения или тока), и погрешность угловая.
Первая из них зависит от ряда факторов, которые влияют на величину вторичного напряжения или тока при данных значениях первичных величин. Эта погрешность влияет на измерения всеми видами приборов, присоединённых ко вторичной обмотке измерительных трансформаторов.
Вторая (угловая) представляет собой угол сдвига фаз между повёрнутыми один относительно другого на 1800 напряжениями (или токами) на зажимах первичной и вторичной обмоток.
Угловая погрешность влияет только на измерения приборами ваттметрового типа (ваттметр, фазометр, счётчики, реле мощности).
Объект испытания.
Объектом испытания в измерительных трансформаторах тока и напряжения являются, прежде всего, изоляция трансформаторов, обмотки трансформаторов как первичная, так и вторичная, а также трансформаторное железо сердечника.
Объём испытаний трансформаторов тока:
1. измерение сопротивления изоляции первичной и вторичной (вторичных) обмоток (К, М)
2. измерение tg δ изоляции (К, М)
3. испытание повышенным напряжением изоляции обмоток (М)
4. снятие характеристик намагничивания трансформаторов (К)
5. измерение коэффициента трансформации (К)
6. измерение сопротивления обмоток постоянному току (К)
7. испытание трансформаторного масла (М)
8. проверка полярности обмоток (К)
Объём испытаний трансформаторов напряжения:
1. измерение сопротивления изоляции обмоток первичной и вторичной (вторичных) (К, М)
2. испытание повышенным напряжением трансформаторов напряжения с литой изоляцией (К, М)
3. измерение коэффициента трансформации (К)
4. измерение сопротивления обмоток постоянному току (К)
5. испытание трансформаторного масла (К, М)
6. определение группы соединения трёхфазных трансформаторов напряжения (К)
7. измерение тока и потерь холостого хода (К)
Определяемые характеристики.
Сопротивление изоляции.
В процессе эксплуатации измерения проводятся:
♦ на трансформаторах тока 3-35кВ - при ремонтных работах в ячейках (присоединениях), где они установлены.
♦ на трансформаторах тока 110кВ с бумажно-масляной изоляцией (без уравнительных обкладок) - при неудовлетворительных результатах испытаний масла
♦ на трансформаторах тока 220кВ и выше с бумажно-масляной изоляцией (без уравнительных обкладок) - при отсутствии контроля изоляции под рабочим напряжением и неудовлетворительных испытаниях масла
Измеренные значения сопротивления изоляции должны быть не менее значений, приведённых в таблице 1.
♦ для трансформаторов напряжения 3-35кВ - при проведении ремонтных работ в ячейках, где они установлены, если работы не проводятся - не реже 1 раза в 4 года.
♦ для трансформаторов напряжения 110-500кВ - 1 раз в 4 года
Измеренные значения сопротивления изоляции при вводе в эксплуатацию и в эксплуатации должны быть не менее значений, приведённых в таблице 2.
Таблица 1. Значения сопротивления изоляции трансформаторов тока
| Класс на- пряжения (кВ) | Допустимые сопротивления изоляции (МОм) не менее | ||||
| Основная изоляция | Измерительный ввод | Наружные слои | Вторичные обмотки* | Промежуточные обмотки | |
| 3-35 | 1000/500 | - | - | 50(1)/50(1) | - |
| 110-220 | 3000/1000 | - | - | 50(1)/50(1) | - |
| 330-750 | 5000/3000 | 3000/1000 | 1000/500 | 50(1)/50(1) | 1/1 |
*Сопротивление изоляции вторичных обмоток приведены: без скобок – при отключённых вторичных цепях, в скобках – с подключёнными вторичными цепями.
В числителе указаны значения сопротивления изоляции трансформаторов тока при вводе в эксплуатацию, в знаменателе – в процессе эксплуатации.
Таблица 2.
| Класс напряжения (кВ) | Значения сопротивления изоляции трансформаторов напряжения Допустимые сопротивления изоляции (МОм) не менее | ||
| Основная изоляция | Вторичные обмотки* | Связующие обмотки | |
| 3-35 | 50(1) | ||
| 110-500 | 50(1) |
* Сопротивление изоляции вторичных обмоток приведены: без скобок – при отключённых вторичных цепях, в скобках – с подключёнными вторичными цепями
Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) изоляции обмоток.
Измерение tg δ у трансформаторов тока с основной бумажно-масляной изоляцией производится при напряжении 10кВ.
В процессе эксплуатации измерения проводятся:
♦ на трансформаторах тока 35кВ - при ремонтных работах в ячейках (присоединениях), где они установлены
♦ на трансформаторах тока 110кВ с бумажно-масляной изоляцией (без уравнительных обкладок) - при неудовлетворительных результатах испытаний масла
♦ на трансформаторах тока 220кВ и выше с бумажно-масляной изоляцией (без уравнительных обкладок) - при отсутствии контроля изоляции под рабочим напряжением и неудовлетворительных испытаниях масла Измеренные значения, приведённые к температуре 20°С, должны быть не более указанных значений в таблице 3.
Таблица 3. Значения tg δ для изоляции различных видов
| Тип изоляции | Предельные значения tg δ %, основной изоляции трансформаторов тока на номинальные значения (кВ), приведённых к температуре 20 0 С | ||||
| 3-15 | 20-35 | 330 500 750 | |||
| Бумажно-бакелитовая | 3,0/12,0 | 2,5/8,0 | 2,0/5,0 | - | не более 150% от измеренного на заводе, но не выше 0,8 не более 150% от измеренного при вводе в эксплуатацию, но не выше 1,0 |
| Основная бумажно-масляная и конденса-торная | - | 2,5/4,5 | 2,0/3,0 | 1,0/1,5 |
У каскадных трансформаторов тока tg δ основной изоляции измеряется для трансформатора в целом. При неудовлетворительных результатах таких измерений tg δ основной изоляции дополнительно измеряется по ступеням.
Испытание повышенным напряжением.
Значения испытательного напряжения основной изоляции трансформаторов тока и напряжения приведены в таблице 4. Длительность испытания трансформаторов тока и напряжения с фарфоровой изоляцией – 1 минута, с органической изоляцией – 5 минут.
Допускается проведение испытаний трансформаторов тока совместно с ошиновкой. При совместном испытании измерительных трансформаторов с элементами ошиновки или другими аппаратами, продолжительность испытания принимается равной времени испытания для тех элементов сети, к которым подключены трансформаторы. Например, при испытании трансформаторов тока установленных в ячейке КРУ продолжительность испытания устанавливается равной 1 минуте (изоляторы ошиновки ячейки – фарфоровые). Трансформаторы тока напряжением выше 35кВ не подвергаются испытаниям повышенным напряжением.
| Таблица 4. Значения испытательного напряжения промышленной частоты. | |||
| Класс напря- жения транс- форматора (кВ) | Испытательное напряжен и е (кВ) для трансформаторов тока и напряжения | ||
| На заводе – изготовителе | Перед вводом в эксплуатацию и в эксплуатации | ||
| Фарфоровая изоляция | Другие виды изоляции | ||
| До 0,69 | 2,0 | ||
| 24,0 | 24,0 | 21,6 | |
| 32,0 | 32,0 | 28,8 | |
| 42,0 | 42,0 | 37,8 | |
| 55,0 | 55,0 | 49,5 | |
| 65,0 | 65,0 | 58,5 | |
| 95,0 | 95,0 | 85,5 |
Значения испытательного напряжения для изоляции вторичных обмоток, вместе с присоединёнными к ним цепями, принимается равным 1кВ.
Продолжительность приложения испытательного напряжения – 1 минута.
Снятие характеристик намагничивания трансформаторов тока.
Характеристика снимается методом повышением напряжения на вторичных обмотках до начала насыщения (но не выше 1800В), с одновременным измерением тока в испытуемой обмотке с помощью амперметра.
Снятая характеристика сопоставляется с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания исправных трансформаторов тока, однотипных с проверяемыми.
Отличия от значений, измеренных на заводе-изготовителе или от измеренных на исправном трансформаторе тока, однотипном с проверяемыми, не должны превышать 10%.
Измерение коэффициента трансформации.
Отклонение измеренного коэффициента трансформации от указанного в паспорте или от измеренного на исправном трансформаторе тока или напряжения, однотипном с проверяемыми, не должно превышать 2%.
Измерение сопротивления обмоток постоянному току.
Отклонение измеренного сопротивления обмотки постоянному току от паспортных значений, или от измеренных на других фазах не должно превышать 2%. При сравнении измеренных значений с паспортными данными измеренные значения сопротивления должны приводиться к заводской температуре. При сравнении с другими фазами измерения должны производиться при одинаковой температуре.
Измерения сопротивления обмоток постоянному току производятся у трансформаторов тока на напряжение 110кВ и выше и у связующих обмоток каскадных трансформаторов напряжения.
В качестве дополнительных измерений при комплексных испытаниях данный вид измерения может использоваться и для трансформаторов тока и напряжения всех типономиналов.
Испытание трансформаторного масла.
Испытания трансформаторного масла производятся перед вводом оборудования в эксплуатацию (перед заливкой в трансформаторы тока или напряжения).
В процессе эксплуатации трансформаторное масло из трансформаторов тока и напряжения до 35кВ включительно допускается не испытывать.
Масло из трансформаторов тока напряжением 110-220 и 330-500кВ, не оснащённых системой контроля изоляции под рабочим напряжением испытывается 1 раз в два года.
У трансформаторов напряжения 110кВ и выше устанавливается следующая периодичность испытаний трансформаторного масла:
♦ для трансформаторов напряжения 110-220кВ - 1 раз в 4 года
♦ для трансформаторов напряжения 330-500кВ - 1 раз в 2 года
Испытания трансформаторного масла проводятся в соответствии с «Методикой проведения испытаний трансформаторного масла».
Измерение тока и потерь холостого хода трансформаторов напряжения.
Данные измерения производятся перед вводов в эксплуатацию или после капитального ремонта для определения качества внутренних соединений, сборки и характеристик трансформаторного железа. Измеренные данные не должны отличаться от заводских (паспортных) более чем на 2%, при условии проведения измерений при одинаковых температурах.