Лабораторная работа №1

Введение

            Программы периодических, типовых и приемочных испытаний трансформаторов включают, в частности, следующие пункты:

            - проверка коэффициента трансформации;

            - проверка группы соединения обмоток;

            - определение сопротивления обмоток постоянному току;

            - проверка тока и потерь холостого хода;

            - проверка потерь и напряжения короткого замыкания;

            - измерение сопротивлений нулевой последовательности;    

            - испытание электрической прочности изоляции.

n Проверка коэффициента трансформации

            Измерение коэффициента трансформации должно проводиться с большой точностью и для всех фаз выбранной схемы соединения обмоток. Если в обмотке имеются регулировочные ответвления, то измерения должны быть произведены на каждом из них.

n Проверка группы соединения обмоток

            Представлена в лабораторной работе № 2 настоящего сборника.

n Определение сопротивления обмоток постоянному току

            Проводятся для выявления дефектов в электрической части трансформатора. Наиболее характерными дефектами, которые обнаруживаются при этом испытании, являются: недоброкачественные пайки и контакты в обмотках и в местах присоединения отводов к вводам, применение провода, имеющего сечение, отличное от расчетного, обрыв параллельных проводов.

            Результаты измерения сопротивления обмоток используются и для определения величины добавочных потерь.

            Измерение сопротивления обмоток осуществляется либо методом падения напряжения, либо с помощью измерительного моста постоянного тока. Применение для этих целей омметров не допускается ввиду их недостаточной точности.

            Метод падения напряжения наиболее простой и достаточно точный. Он применяется при измерениях электрического сопротивления обмоток силовых трансформаторов. При этом методе известный постоянный ток  I  проходит через неизвестное сопротивление r, на зажимах которого измеряют падение напряжения U. Затем  расчитывают сопротивление r = U / I. Можно определять как фазное, так и линейное сопротивление обмоток. Измерять сопротивление на большом токе не следует, так как нагрев обмоток во время измерений может внести ошибку в результаты. Поэтому величина тока в обмотке не должна превышать 20% его номинального значения.

            Если расхождение измеренных сопротивлений отдельных фаз превышает 2%, необходимо установить причину этого расхождения и только после этого решать вопрос о пригодности данного трансформатора.

n Проверка тока и потерь холостого хода

            Назначение опыта холостого хода (ХХ) состоит в том, чтобы определить потери и ток ХХ, соответствующие номинальному напряжению, при практически синусоидальном и симметричном напряжении и номинальной частоте.

            Ток ХХ I_о зависит от мощности трансформатора, конструкции магнитопровода, качества электротехнической стали и исполнения. Активная мощность, подводимая к трансформатору, расходуется главным образом на потери, вызванные перемагничиванием электротехнической стали (потери от гистерезиса), и на потери от вихревых токов. Измеренные при этом потери в трансформаторе называются потерями ХХ и обозначаются  Р_о  [ 1].

n Проверка потерь и напряжения короткого замыкания

            Опыт короткого замыкания (КЗ) служит для проверки потерь и напряжения КЗ. При проведении этого опыта проверяют правильность выполнения обмоток. Обычно, измеренные в опыте КЗ потери получаются несколько больше потерь, рассчитанных по величине сопротивлений, измеренных на постоянном токе. Эта разница будет тем больше, чем выше номинальная мощность трансформатора.

            При работе трансформатора под нагрузкой и в опыте КЗ помимо потерь в обмотках, обусловленных активным сопротивлением последних на постоянном токе, имеют место добавочные потери, возникающие от вихревых токов в обмотках и в конструктивных деталях трансформатора. Если величина добавочных потерь оказалась выше расчетной, это указывает на наличие технологических дефектов при изготовлении трансформатора. Увеличение добавочных потерь, в частности, может быть вызвано неправильным расположением шин, применением деталей из обычного литья вместо диамагнитного, неправильным выполнением транспозиции обмоток, имеющих несколько параллельных проводов и т.д. Так как величина потерь КЗ в основном определяется активными сопротивлениями проводов обмоток, то для получения правильных результатов все соединения питающих проводов и соединительных шин должны быть выполнены тщательно, проводами минимальной длины и сечением, не меньшим, чем сечение обмотки.

n Измерение сопротивлений нулевой последовательности

            Токи нулевой последовательности могут протекать только в обмотках, где для них существуют проводящие контура. Примером такого соединения обмоток в трансформаторе может служить схема “ звезда с нулевым проводом”. В этом случае поле нулевой последовательности имеет весьма сложную форму, причем различную для сухих и масляных трансформаторов. Расчет такого поля представляет значительные трудности, поэтому на практике прибегают обычно к опытному определению сопротивления нулевой последовательности.

            С этой целью три фазы той обмотки, которая нормально включена по схеме “звезда с нулевым проводом” соединяют последовательно, оставляя другую обмотку разомкнутой и измеряют методом амперметра, вольтметра и ваттметра сопротивление одной фазы
         z_н = U  /3I;         r_н = P / 3I²;     x_н = .

            В случае соединения обмотки по схеме “треугольник - звезда с нулевым проводом” токи нулевой последовательности в каждой фазе с первичной и вторичной сторон магнитно уравновешены и поле нулевой последовательности имеет характер поля при КЗ. Поэтому падение напряжения в первичной и вторичной обмотках, обусловленные токами нулевой последовательности, можно принять равными  I_а0Z_{к .}

            При соединении обмоток по схеме “звезда - зигзаг с нулевым проводом” сопротивление нулевой последовательности равно сопротивлению КЗ между двумя частями обмотки зигзаг, расположенными на одном стержне. Эти части взаимно располагаются так, чтобы сопротивление нулевой последовательности было небольшим.

n Испытание электрической прочности изоляции

            Имеет целью проверить безотказную работу изоляции трансформатора как при рабочих напряжениях, так и при воздействии коммутационных перенапряжений.

            Изоляция трансформатора во время его эксплуатации подвергается разнообразным и многократным электрическим воздействиям, начиная с воздействия рабочего напряжения с неограниченной длительностью и кончая воздействиями при атмосферных перенапряжениях (грозовыми импульсами) с длительностью, измеряемой микросекундами. Промежуточное положение занимают воздействия при коммутационных ( внутренних) перенапряжениях [3].