+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Измерение холостого хода трансформаторов: параметры, периодичность, схемы

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.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

При проведении опыта холостого хода на одну обмотку подключается напряжение, другая остается разомкнутой. Мощность, потребляемая при этом трансформатором из сети, тратится в большей степени на намагничивание стали магнитопровода, в меньшей – на нагрев проводников обмотки, чем можно пренебречь.

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.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Для проведения непосредственно опыта холостого хода на вторичную обмотку трансформатора подается номинальное напряжение, с отклонением от нормы ±5%. Вывод нейтрали, если он есть, при этом не используется.

Напряжение при этом – строго синусоидальное, с номинальной частотой сети.

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.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

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.

основные проверяемые величины и методика их определения

  • Главная
  • /
  • Статьи
  • /
  • Как проверяют электрические параметры силового трансформатора?

Электрические параметры силового трансформатора проверяют в процессе технического обслуживания, текущего и капитального ремонта, перед вводом в эксплуатацию после монтажа.

В соответствии с нормативно-технической документацией объем проверяемых электрических параметров включает:

  • определение схемы соединения обмоток ВН и НН;
  • величина потерь и тока в режиме х.х.;
  • коэффициент трансформации;
  • величина потерь и напряжения в режиме к.з.

Некоторые типы электрических характеристик допускается проверять одним и тем же измерительным оборудованием, без изменения схемы подключения. Благодаря этому значительно экономится рабочее время персонала, и сокращаются сроки подготовки к вводу в номинальный режим работы.

Коэффициент трансформации

Представляет собой отношение величины напряжения на обмотке высокого напряжения к величине напряжения на обмотке низкого или среднего напряжения. Для проверки этой характеристики используют метод двух поверенных вольтметров. К одной из обмоток высокого напряжения подводят переменное напряжение с величиной не мене 2%, от номинального для электрической цепи. Величину напряжения на стороне высокого напряжения контролируют при помощи одного из вольтметров.

При этом на стороне низкого напряжения устанавливают другой вольтметр. Коэффициент трансформации вычисляют по соответствующим формулам, в зависимости от схемы соединения обмоток силового трансформатора. Определение напряжения выполняют на всех положениях переключателей РПН и ПБВ. Полученный в результате измерений коэффициент трансформации не должен отличаться от паспортного значения на величину более 0,5%  Разница между коэффициентами трансформации на разных фазах при одинаковой ступени РПН и ПБВ не должна превышать 2%.

Группа соединения обмоток ВН и НН

Проверку схемы соединения обмоток высокого и низкого напряжения осуществляют по следующей методике:

  • Одноименные выводы обмоток низкого и высокого напряжения (традиционно используют А-а) закорачивают между собой.
  • На обмотку ВН подают симметричное напряжение величиной 380В или 220В.
  • Один вольтметр устанавливают для измерений напряжения между вводами В и С.
  • Другой вольтметр используют для замеров между выводами обмоток В-в, С-в, В-с.
  • На основании анализа полученного напряжения на двух вольтметрах делают выводы о схеме соединений обмоток трансформатора и её соответствии стандартизированной группе.

Величина потерь и тока в режиме холостого хода

Измерение потерь и тока холостого хода выполняют в процессе приемо-сдаточных испытаний, после капитального и текущего ремонтов магнитопровода. Методика измерения параметров холостого хода силового трансформатора предполагает подачу на одну из двух обмоток рабочего напряжения и, измерение параметров на другой, которая остается в разомкнутом состоянии. При этом ток, который потечет в схеме обмотки с номинальным напряжением, будет характеризовать потери в стали магнитопровода (ток холостого хода). Единицей выражения тока холостого хода является процентное отношение к номинальному рабочему току силового трансформатора. При подключении в цепь питания трансформатора ваттметра, можно измерить потери холостого хода, выражаемые в единицах активной мощности.

Измеренные значения не должны отличаться от указанных в паспорте на величину более 15% для потерь и 30% для тока. У  трансформаторов со сроком службы более 20 лет допускается отклонение величины тока холостого хода на величину до 22% от паспортного значения.

Величина потерь и напряжения в режиме короткого замыкания

Методика проведения замеров короткого замыкания предполагает определение параметров при номинальной нагрузке. Напряжение короткого замыкания определяет возможность силового трансформатора работать параллельно с другим трансформатором. Измерение этих параметров выполняют каждый раз при замене обмоток или изменении схемы их соединений.

Методика измерений напряжения к.з. предполагает короткое замыкание на одной из обмоток (традиционно НН). В это время на другую обмотку трансформатора подают напряжение, при котором по двум обмоткам потечет номинальный ток. В стандартном варианте исполнения трансформатора напряжение короткого замыкания не превышает 8% от его номинального значения.

Допускается выполнять опыт К.З. при пониженном значении тока, но он должен составлять не менее 25% от номинального значения. Обработка результатов измерений напряжения короткого замыкания предполагает приведение всех данных к температуре 750С. Измеренные значения не должны отличаться от паспортных на величину более 10%, как для напряжения, так и потерь.

Вернуться назад

Измерение потерь холостого хода силовых трансформаторов

Мощность 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.

При проведении опыта холостого хода на одну обмотку подключается напряжение, другая остается разомкнутой. Мощность, потребляемая при этом трансформатором из сети, тратится в большей степени на намагничивание стали магнитопровода, в меньшей – на нагрев проводников обмотки, чем можно пренебречь. 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.

Опыту ХХ 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 непосредственно опыта холостого хода на вторичную обмотку трансформатора подается номинальное напряжение, с отклонением от нормы ±5%. Вывод нейтрали, если он есть, при этом не используется. Напряжение при этом – строго синусоидальное, с номинальной частотой сети.

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

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.

Согласно ПУЭ, измерения производятся у трансформаторов мощностью 1000 кВ А и более при напряжении на обмотке НН, равном указанному в протоколе заводских испытаний (паспорте), но не более 380 В. Потери холостого хода трехфазных трансформаторов измеряются при однофазном возбуждении по схемам завода — изготовителя. При вводе трансформаторов в эксплуатацию соотношение потерь на разных фазах трехфазных трансформаторов не должно отличаться от заводских данных более чем на 5%, а у однофазных трансформаторов отличие измеренных значений потерь от исходных не должно превышать 10%.

Ток и потери XX определяют из опыта холостого хода. Опытом XX называют испытание, при котором к одной из обмоток трансформатора (обычно НН) подводится симметричное трехфазное напряжение промышленной частоты, практически синусоидальной формы, причем другие обмотки остаются незамкнутыми. В этом опыте могут быть выявлены витковые замыкания в обмотке и повреждения в активной части магнитопровода (замыкание между листами электротехнической стали). Измеряются ток XX, который создает магнитный поток в сердечнике, и мощность холостого хода, которая расходуется в основном на потери в стали.

Потери XX выражаются обычно в процентах от номинального тока трансформатора, реже — в кВт. В трехфазных трансформаторах значения тока XX различных фаз неодинаковы: в средней фазе они обычно на 20. 30% меньше, чем в крайних, из-за меньшей длины пути магнитного потока. Поэтому значение тока XX трехфазного трансформатора определяют как среднеарифметическое из значений токов трех фаз.

Измерения потерь могут проводиться при номинальном или пониженном напряжении. Второй способ реализуется проще и получил более широкое распространение, чем первый. При этом используют, как правило, линейное напряжение сети, более близкое к синусоидальному, чем фазное напряжение. Измерения желательно производить до начала других испытаний трансформатора, особенно тех, которые связаны с подачей постоянного тока (измерение сопротивления обмоток постоянному току, прогрев постоянным током и др. ) и остаточным намагничиванием. Остаточное намагничивание может возникать также и при отключении трансформатора от сети переменного тока, если оно произошло не в момент перехода тока через нуль. У трансформатора, магнитопровод которого был намагничен, потери холостого хода, определенные при пониженном напряжении, могут в 1,5. 2 раза превысить результаты заводских или аналогичных испытаний.

Снятие остаточного намагничивания производят однократным плавным (не менее чем за 30 с) увеличением и последующим плавным снижением переменного напряжения или пропусканием постоянного тока с изменением его полярности. Начальное значение постоянного тока размагничивания должно быть не менее удвоенного тока холостого хода трансформатора при номинальном напряжении, а каждое последующее значение на 30. 40% ниже предыдущего. В конце процесса ток размагничивания должен быть не больше тока XX при малом напряжении.

Измерения потерь холостого хода при малом напряжении могут производиться с приведением или без приведения их к номинальному напряжению. Измерение без приведения потерь к номинальному напряжению (метод сравнения) имеет то преимущество, что подводимое напряжение может выбираться в пределах 1. 50% номинального, т.е. почти всегда может быть использовано напряжение 220 или 380 В. Для трехфазных трансформаторов одно и то же напряжение подводится поочередно:

  • — к линейному и нулевому выводам (например, а — 0, b — 0, с — 0), если возбуждаемая обмотка соединена в звезду с выведенной нейтралью;
  • — к двум линейным выводам (например, а — b, b — с, с — а), если обмотка соединена в звезду с недоступной нейтралью или в треугольник.

Измерения выполняют по схемам рис.3.4 Сначала измеряют суммарную мощность Р, потребляемую трансформатором и измерительными приборами, а затем, отключив трансформатор, — мощность Рп, потребляемую приборами. Потери в трансформаторе находят как разность

Оценку результатов опыта производят путем сопоставления измеренных значений мощности Рпт с данными завода — изготовителя или полученными на одинаковых трансформаторах при том же напряжении возбуждения. Обычно эти результаты близко совпадают, тогда как измеренные значения тока холостого хода могут заметно отличаться.

Рис.3.4. Измерение потерь холостого хода трансформатора (для одной пары выводов): а — суммарных потерь; б — потерь в приборах

Измерение с приведением потерь к номинальному напряжению проводится по тем же схемам, но одна из фаз трансформатора при этом поочередно закорачивается. Подводимое напряжение выбирается равным 5. 10% номинального напряжения возбуждаемой обмотки. Потери определяются из трех опытов по формуле:

где РаЬ, Рьс и Рас— потери при закорачивании соответственно фаз С, А и В.

При измерении потерь у трансформаторов с группой соединения обмоток Y/A можно руководствоваться табл.3.9.

Проведение опытов XX у трансформаторов с группой Y/A_

В соответствии с требованиями ПУЭ производится одно из измерений:
а) при номинальном напряжении. Измеряется ток холостого хода. Значение тока не нормируется;

Рис. 2.7. Схема проверки группы соединения обмоток силового трансформатора методом фазометра.


Рис. 2.8. Схемы проверки группы соединения обмоток силовых трансформаторов методом двух вольтметров.

б) при малом напряжении. Измерение производится с приведением потерь к номинальному напряжению или без приведения (метод сравнения).
Опытом холостого хода трансформатора называется включение одной из его обмоток (обычно низкого напряжения) под номинальное напряжение. Потребляемый при этом ток называют током холостого хода Iхх (обычно выражают в % от Iном).

Таблица 2.10. Векторные диаграммы и расчетные формулы для определения группы соединения силовых трансформаторов

Группа
соединения
Угловое смещение
ЭДС, 0
Возможное соединение обмоток и векторная диаграмма линейных ЭДС Ub-B(Ux-X) Ub-C Uc-B
Номер формулы

1 2 2 1 30

3 3 4 11 330

3 4 3

Примечание: Формулы табл. 2.10


где U2 > и Кл соответственно линейное напряжение на зажимах обмотки низшего напряжения и линейный коэффициент трансформации.

Потребляемую при этом активную мощность называют потерями холостого хода Рхх (кВт). Эта мощность расходуется, в основном, на перемагничивание электротехнической стали (потери на гистерезисе) и на вихревые токи. Ток и потери холостого хода являются паспортными данными силовых трансформаторов.

Потери холостого хода трансформаторов Рхх, измеренные при нормальной частоте и весьма малом возбуждении (порядка нескольких процентов от номинального напряжения трансформатора), можно пересчитать к потерям холостого хода при номинальном напряжении по формуле

где Р’хх= Ризм – Рпр потери, измеренные при подводимом при измерении напряжении (возбуждении) U;
Рпр и Ризм — соответственно мощность, потребляемая приборами и суммарные потери в трансформаторе и приборах.
n — показатель степени, равный для горячекатаной стали 1,8; для холоднокатаной стали — 1,9.

Заводы-изготовители производят измерения потерь холостого хода при номинальном напряжении и при малом (обычно 380 В) напряжении.

Измерение потерь холостого хода может быть произведено также при напряжении, равном 5 — 10% номинального. Отличие полученных значений потерь от заводских данных должно быть не более 10% для однофазных и не более 5% для трехфазных.

Измерение потерь холостого хода производится при напряжении и по схемам, указанным в протоколе испытания завода-изготовителя.

Если завод-изготовитель производил измерения потерь холостого хода только при номинальном напряжении трансформатора, то следует измерение потерь холостого хода произвести при напряжении 380 В и выполнить пересчет их к номинальному напряжению по формуле, указанной выше.

В дальнейшем измерение потерь холостого хода следует производить при напряжениях 380 В. У исправных трехфазных трехстержневых трансформаторов соотношение потерь, как правило, не отличается от соотношений, полученных на заводе-изготовителе, более, чем на 5%.

Для трансформаторов, имеющих переключающее устройство с токоограничивающим реактором, дополнительно производится опыт холостого хода на промежуточном положении «Мост».

Измерение потерь холостого хода при напряжении 380 В следует производить до измерения сопротивления обмоток постоянному току и прогрева трансформатора постоянным током.

При измерении потерь и тока холостого хода следует применять измерительные приборы класса точности 0,5. Для измерений могут использоваться переносные измерительные комплекты типа К-50 (К-51).

При измерении потерь и тока холостого хода при номинальном напряжении обмоток выше 0,4 кВ рекомендуется применять измерительные трансформаторы класса точности 0,2.

Потери холостого хода трехфазных трехстержневых трансформаторов измеряют при трехфазном или однофазном возбуждении.

При трехфазном возбуждении измерения производят двумя однофазными ваттметрами или одним трехфазным ваттметром (см. рис. 2.9).

Измеренные потери определяются как алгебраическая сумма потерь, измеренных каждым ваттметром. Потери в трансформаторе определяют как разность измеренных суммарных потерь и потерь в приборах (см. рис. 2.10), поскольку потери в приборах могут быть соизмеримы с потерями холостого хода.


Рис. 2.9. Схемы включения приборов при проведении опыта холостого хода силовых трансформаторов.
а — для однофазных трансформаторов; б — для трехфазных трансформаторов.

Ток холостого хода трансформатора определяют как среднеарифметическое значение токов трех фаз.

При измерении потерь холостого хода при однофазном возбуждении напряжением 380 В проводят три опыта с приведением трехфазного трансформатора к однофазному путем поочередного замыкания накоротко одной из его фаз и возбуждении двух других фаз.

Первый опыт — замыкают накоротко обмотку фазы А, возбуждают фазы В и С трансформатора и измеряют потери.
Второй опыт — замыкают накоротко обмотку фазы В, возбуждают фазы А и С трансформатора и измеряют потери.

Рис. 2.10. Схемы измерения потерь холостого хода в трехфазных трансформаторов.
а — для измерения суммарных потерь; б — для измерения потерь в приборах.

Соединение первичной обмотки в треугольник

Соединение первичной обмотки в звезду с выведенной нулевой точкой

Группа соединения Υ0/Δ.
Рис. 2.11.а. Схемы возбуждения трехфазных трансформаторов

Третий опыт — замыкают накоротко обмотку фазы С, возбуждают фазы А и В трансформатора и измеряют потери.


Группа соединения Y/Δ


Группа соединения Υ/Υ
Рис. 2.11.6. Схемы однофазного возбуждения трехфазных трансформаторов

Обмотки любой фазы замыкают накоротко на соответствующих выводах одной из обмоток трансформатора. Схемы однофазного возбуждения трехфазного трансформатора для измерения потерь при малом напряжении для различных групп соединений приведены на рис. 2.11.

Потери в трансформаторе при напряжении U’

где U’ — приложенное напряжение при замерах потерь холостого хода;
P’0АВ, Р’0ВС, Р’0АС — потери, определенные при указанных выше опытах (за вычетом потерь в приборах) при одинаковом значении подводимого напряжения.

Приведенные к номинальному напряжению потери трансформатора измеренные при некотором малом напряжении U’ определяются

где n — зависит от сорта трансформаторной стали: для горячекатаной 1,8; для холоднокатаной 1,9.

При отсутствии дефектов и одинаковых значениях подведенного напряжения, приближенные соотношения между значениями фазовых потерь будут следующими:

  • при соединении возбуждаемой обмотки в звезду (с доступной нейтралью) или треугольник потери, измеренные при подведении питания к выводам обмоток фазы «А» и «С» практически одинаковы и, как правило, не менее, чем на 25% больше потерь, измеренных при подведении питания к выводам обмотки средней фазы «В»;
  • при соединении возбуждаемой обмотки в звезду без доступной нейтрали потери, измеренные при подведении питания к выводам «АВ» и «ВС», практически одинаковы, а потери, измеренные при подведении питания к выводам «АС» на 25% больше потерь, измеренных при подведении питания к выводам «АВ» и «ВС».

Необходимо иметь ввиду, что если измеряют потери у нескольких одинаковых трансформаторов (одинаковая трансформаторная сталь и одинаковая величина подводимого напряжения), то у сравниваемых трансформаторов одинаковым значениям потерь холостого хода при номинальном напряжении (указанным заводом-изготовителем), должны соответствовать приблизительно одинаковые значения потерь при малом напряжении. Кроме того, у одинаковых трансформаторов соотношения фазовых потерь должны быть приблизительно равными.

Способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройство для его осуществления

Предлагаемые способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройство для его осуществления относятся к электротехнике и могут быть использованы для расчета и обоснования нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям. Техническим результатом является повышение точности реальных потерь холостого хода силовых трансформаторов. Устройство содержит регулируемый источник питания для изменения напряжения на одной обмотке трансформатора при разомкнутой второй обмотке. Для достижения заявленного результата в качестве источника регулируемого напряжения использован автономный асинхронный генератор с конденсаторами возбуждения. Выходное напряжение генератора ступенчато регулируют в пределах 70-110% от номинального напряжения посредством переключения конденсаторов регулирования при переходе коммутируемого напряжения через «ноль». Переключение осуществляется трехфазными бесконтактными электронными ключами, управляемыми через оптронные входы дешифратором и многопозиционным переключателем. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для расчета и обоснования нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям.

Известен способ для измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов и определения схемы замещения трансформатора (см. стр. 291-293: рис. 14-10. Вольдек А.И. Электрические машины / Учебник. Л.: Энергия, 1978. — 832 с., ил.).

Этот способ предусматривает изменение напряжения на первичной обмотке трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке. При этом измеряются первичные напряжения, ток и мощность потерь холостого хода.

Недостаток этого способа в том, что измерения выполняются в стационарных условиях при наличии регулируемого источника синусоидального напряжения.

Известен способ для измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов (ГОСТ 3484.1-88. Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний. Измерение потерь и тока холостого хода).

По этому ГОСТу при опыте холостого хода к одной из обмоток (как правило, низшего напряжения) при разомкнутых остальных обмотках подводят номинальное напряжение (с допустимым отклонением в пределах ±0,5%) номинальной частоты (с допустимым отклонением в пределах ±1%) практически синусоидальной формы, а при испытаниях трехфазных силовых трансформаторов, кроме того, практически симметричное.

При этом систему линейных напряжений следует считать практически симметричной, если каждое из линейных напряжений отличается не более чем на 3% от среднего арифметического трех линейных напряжений системы. Кривую напряжения допускается считать практически синусоидальной, если отношение действующего значения напряжения к среднему отличается от 1,11 не более чем на ±2%. Если отношение действующего значения напряжения к среднему отличается в опыте от 1,11 более чем на ±2%, то вносят поправку на несинусоидальность формы кривой.

Измерение потерь и тока холостого хода при приемочных испытаниях трансформаторов следует проводить не менее чем в пяти точках в диапазоне напряжений от 80 до 110% номинального, в том числе при номинальном напряжении питаемой обмотки трансформатора.

Недостаток этого способа заключается в том, что в полевых условиях необходим автономный мощный регулируемый источник питания с высокими показателями качества выходного напряжения.

ГОСТ 3484.1-88 также предусматривает способ определения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов при малом напряжении возбуждения, который проводят в виде трех следующих однофазных опытов.

Первый опыт — выполняют короткое замыкание обмотки фазы А, возбуждают фазы В и С трансформатора и измеряют потери.

Второй опыт — выполняют короткое замыкание обмотки фазы В, возбуждают фазы А и С трансформатора и измеряют потери.

Третий опыт — выполняют короткое замыкание обмотки фазы С, возбуждают фазы А и В трансформатора и измеряют потери.

Короткое замыкание обмотки любой фазы проводят на соответствующих зажимах любой из обмоток трансформатора (высшего среднего или низшего напряжений).

Потери и ток холостого хода при малом напряжении измеряют с целью сравнения их с результатами аналогичных измерений при эксплуатации; такой способ имеет большие погрешности при расчете технологических потерь, из-за больших погрешностей при пересчете этих потерь к реальному напряжению сети.

С другой стороны, при таких испытаниях необходимо выполнять большое число коммутаций обмоток, что увеличивает время измерений.

Таким образом, для измерения реальных потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов необходим автономный регулируемый источник переменного напряжения.

В стационарных условиях при измерении потерь XX регулирование напряжения на входе испытуемого силового трансформатора выполняется индукционным регулятором напряжения.

Известны индукционные регуляторы напряжения, которые предназначены для плавного регулирования напряжения на нагрузке в широких пределах при неизменном напряжении питающей сети (см. стр. 584-585: рис. 29.2. Вольдек А.И. Электрические машины / Учебник. Л.: Энергия, 1978. — 832 с., ил.).

Эти регуляторы применяются во многих отраслях производства, в том числе и для испытания силовых трансформаторов. Они представляют собой асинхронные машины с заторможенным фазным ротором, в которых с помощью поворотного устройства можно изменять положение ротора относительно статора. В индукционных регуляторах происходит суммирование первичного и вторичного напряжений, при этом изменение фазы ЭДС вторичной обмотки, происходящее при повороте ротора, вызывает изменение напряжения на нагрузке регулятора.

Недостаток индукционных регуляторов заключается в том, что для их работы в полевых условиях необходим автономный источник электрической энергии.

Известно устройство для измерения тока и потерь холостого хода силовых трансформаторов при малом напряжении возбуждения, содержащее источник регулируемого переменного напряжения, с помощью которого поочередно возбуждаются фазы низковольтной обмотки силового трансформатора «а-в», «в-с», «а-с» при подключенных к ней с помощью соединительных проводов измерительных приборов (см. пат. RU 2282862 G01R 31/06. Устройство для измерения тока и потерь холостого хода силовых трансформаторов при малом напряжении. Заяв. 21.02.2005. Опуб. 27.08.2006. Бюл. №24).

Перечисленные способы и устройства для измерения тока и потерь холостого хода силовых трансформаторов предусматривают наличие стационарной сети, автотрансформатора или индукционного регулятора для регулирования напряжения, что не приемлемо для использования в полевых условиях.

С другой стороны, при испытании при малом напряжении возбуждения обмоток силовых трансформаторов и при пересчете полученных результатов к номинальному напряжению возникают большие погрешности.

Техническим результатом является повышение точности измерения реальных потерь холостого хода силовых трансформаторов для расчета и обоснования нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях, предусматривающем изменение напряжения на низковольтной обмотке трансформатора при разомкнутой высоковольтной обмотке, согласно изобретению в качестве источника регулируемого напряжения используют автономный асинхронный генератор с конденсаторами возбуждения, выходное напряжение которого ступенчато регулируют в пределах 70÷110% от номинального напряжения посредством переключения конденсаторов регулирования при переходе коммутируемого напряжения через «ноль», осуществляемое трехфазными бесконтактными электронными ключами, управляемыми через оптронные входы дешифратором и многопозиционным переключателем.

Способ реализуется с помощью устройства, содержащего источник регулируемого напряжения, соединительные провода, измерительный прибор, согласно изобретению в качестве источника регулируемого напряжения использован автономный асинхронный генератор, к фазам которого подключены конденсаторы возбуждения, выходные контакты, трехфазные бесконтактные электронные ключи в виде оптоэлектронных трехфазных реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», соединенные выходами с конденсаторами регулирования, а оптронными входами с источником постоянного тока через дешифратор и многопозиционный переключатель, а испытуемый силовой трансформатор посредством соединительных проводов через многофункциональный измерительный прибор соединен с выходными контактами асинхронного генератора.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что в заявляемом способе измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях в качестве источника регулируемого напряжения использован автономный асинхронный генератор с конденсаторами возбуждения, выходное напряжение которого ступенчато регулируют в пределах 70-110% от номинального напряжения посредством переключения конденсаторов регулирования при переходе коммутируемого напряжения через «ноль», осуществляемое трехфазными бесконтактными электронными ключами, управляемыми через оптронные входы дешифратором и многопозиционным переключателем.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, поскольку оно работоспособно, и предлагается его использование в промышленности.

Для проверки способа измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях в лаборатории кафедры электрических машин и электропривода КубГАУ изготовили специальный стенд для проверки работы источника регулируемого напряжения, который состоит из асинхронного генератора (АГ) специальной конструкции и приводного двигателя. АГ выполнен на базе асинхронного двигателя типа 4А112М2УЗ (Рн=7,5 кВт, n0=3000 об/мин). Приводной двигатель постоянного тока (ДПТ) типа 2ПН132МУХЛ4 (Рн=10,5 кВт, Uн=220 В, Uн=2500÷3500 об/мин) и АГ соединили «вал» в «вал» через эластичную муфту и закрепили на основании стенда. Скорость вращения приводного ДПТ регулируют изменением напряжения на якоре ДПТ источником постоянного тока необходимой мощности.

Проверка способа измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях выполнена по схеме (фиг. 1 и 2). По результатам расчета емкость возбуждения 2-56 мкФ, конденсаторы регулирования: 9-10 мкФ, 10-20 мкФ, 11-30 мкФ. В качестве трехфазных бесконтактных электронных реле использованы твердотельные реле с номинальным током 25 А и допустимым напряжением 440 В. При испытаниях асинхронный генератор вращали приводным двигателем со скоростью 3010 мин-1. После возбуждения генератора переключателем 16 последовательно подключали конденсаторы регулирования 9-11. Результаты испытаний приведены в таблице 1 и на графике фиг. 3.

Таблица 1. Результаты испытания источника регулируемого напряжения
Положение переключателя 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Подключаемая емкость, мкФ 56 +10 +20 +30 +40 +50 +60 +70
Напряжение генератора, В 270 310 340 376 398 410 412 418

Анализируя данные таблицы 1 и графика на фиг. 3, можно сделать вывод, что источник регулируемого напряжения отвечает заданным параметрам: напряжение ступенчато регулируют в пределах 70 ÷110% от номинального напряжения (380 В). Поэтому такой источник можно применять для измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях, применив в качестве ДПТ двигатель внутреннего сгорания.

Сущность изобретения, реализующего способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях поясняют схемы на фиг. 1 и 2.

Устройство для измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях (фиг. 1) содержит автономный асинхронный генератор (ААГ) 1, к фазам которого подключены конденсаторы возбуждения 2, выходные контакты 3 (А, В, С), многофункциональный измерительный прибор 4, соединенный с исследуемым силовым трансформатором 5, трехфазные электронные ключи 6, 7, 8, соединенные выходами с конденсаторами регулирования 9, 10, 11, а оптронными входами 12, 13, 14 с дешифратором 15 и многопозиционным переключателем 16, имеющим контакты 17-24.

В качестве трехфазных ключей 6-8 применены трехфазные электронные реле переменного тока (твердотельные реле) с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», например 5П36.30ТМ1, или аналогичные (см. http://www.proton-impyls.ru).

В качестве многофункционального измерительного прибора 4 применяются измерители норм качества электроэнергии Pecypc-UF2M, ЭРИС-КЭ.02 российского производства или импортные анализаторы качества электроэнергии типа AR.5L, Fluke-1760 и им подобные.

Устройство для реализации способа измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях работает следующим образом. Силовой трансформатор 5 низковольтной обмоткой (при разомкнутой высоковольтной обмотке) подключен через многофункциональный измерительный прибор 4 к выходным контактам 3 (А, В, С). Многопозиционный выключатель установлен в положении 17. При этом через диоды VD1 -VD12 дешифратора 15 и оптронные входы 12, 13, 14 трехфазных электронных ключей 6, 7, 8 ток не проходит, электронные ключи 6, 7, 8 закрыты и конденсаторы регулирования 9, 10, 11 не подключены к ААГ 1.

После запуска приводного двигателя (на схеме не показан) ААГ самовозбуждается от конденсаторов возбуждения 2. Емкость этих конденсаторов выбрана таким образом, чтобы на холостом ходу ААГ имел минимальное значение напряжения. Это напряжение через многофункциональный измерительный прибор 4 поступает на исследуемый силовой трансформатор (СТ) 5 и будет первой точкой характеристики холостого хода СТ. Многопозиционный выключатель 16 установлен в положении 18. В этом положении через оптронный вход 12 проходит ток, включается трехфазный электронный ключ 6 и подключает конденсаторы регулирования 9 к статору ААГ. Напряжение его возрастает (точка 18 на фиг. 3). Многофункциональный измерительный прибор 4 записывает напряжение по трем фазам, потребляемый ток, мощность и другие параметры которых сохраняются в памяти прибора или на внешнем запоминающем устройстве.

Изменяя номер замкнутого контакта переключателя 16, к статору асинхронного генератора подключаются конденсаторы регулирования 6-11 суммарной емкостью 70 мкФ, что вызывает изменение напряжения на выходе генератора. Так получается характеристика холостого хода силового трансформатора 5.

Достоинства предлагаемого способа измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях и устройства для его реализации заключаются в следующем.

1. Коммутация конденсаторов выполняется в момент перехода синусоиды через ноль. Поэтому отсутствуют броски тока, что характерно для включения конденсаторов под напряжение, отсутствуют коммутационные перенапряжения, которые могут повредить сам источник и высоковольтную обмотку испытуемого силового трансформатора.

2. Асинхронный генератор за счет симметричной короткозамкнутой обмотки ротора генерирует симметричное по трем фазам напряжение синусоидальной формы с малым уровнем гармонических искажений.

1. Способ измерения потерь и тока холостого хода силовых трансформаторов в полевых условиях, предусматривающий изменение напряжения на первичной обмотке трансформатора при разомкнутой вторичной обмотке, отличающийся тем, что в качестве источника регулируемого напряжения использован автономный асинхронный генератор с конденсаторами возбуждения, выходное напряжение которого ступенчато регулируют в пределах 70÷110% от номинального напряжения посредством переключения конденсаторов регулирования при переходе коммутируемого напряжения через «ноль», осуществляемое трехфазными бесконтактными электронными ключами, управляемыми через оптронные входы дешифратором и многопозиционным переключателем.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее источник регулируемого напряжения, соединительные провода, измерительный прибор, отличающееся тем, что в качестве источника регулируемого напряжения использован автономный асинхронный генератор, к фазам которого подключены конденсаторы возбуждения, выходные контакты, трехфазные бесконтактные электронные ключи в виде оптоэлектронных трехфазных реле переменного тока с контролем фазы коммутируемого напряжения через «ноль», соединенные выходами с конденсаторами регулирования, а оптронными входами с источником постоянного тока через дешифратор и многопозиционный переключатель, а испытуемый силовой трансформатор посредством соединительных проводов через многофункциональный измерительный прибор соединен с выходными контактами асинхронного генератора.

Холостой ход трансформатора, особенности работы в режиме холостого хода.

 

 

 

Тема: какими особенностями обладает трансформатор в режиме холостого хода.

 

Холостой ход трансформатора представляет собой такой режим работы (предельный), когда его вторичная электрическая обмотка разомкнута (не соединена с электроцепью) и сила тока вторичной обмотки приравнивается нулю (то есть I2 = 0). Наблюдение работы холостого хода трансформатора позволяет определить действительный коэффициент трансформации, силу тока, реальные потери и электрическое сопротивление холостого хода трансформатора.

 

 

При работе холостого хода трансформатора его первичную обмотку подключают в электрическую сеть переменного синусоидального тока на некоторое номинальное напряжение U1. Под воздействием подсоединённого электрического напряжения по первичной обмотке трансформатора начинает течь некоторая сила тока (который равен электрическому току холостого хода). Сила тока холостого хода трансформатора равна около 5—10% номинального его значения, а в электрических трансформаторах с малой мощностью (примерно десятки вольт-ампер) может достигать величины в 30% и даже больше номинального рабочего.

 

Для непосредственного измерения электрического тока холостого хода, которое возникает при подсоединении к первичной обмотке трансформатора напряжения и потребляемой электрической мощности в имеющейся цепь этой обмотки включены различные измерительные электроприборы (вольтметр V, амперметр А и ваттметр W). Вторичная обмотка проверяемого электрического трансформатора, в свою очередь, замкнута на вольтметр, внутреннее сопротивление которого довольно большое, поэтому сила тока на вторичной обмотки трансформатора почти равна нулю.

 

 

 

 

Сила тока холостого хода трансформатора возбуждает в его магнитопроводе электромагнитный поток, что в свою очередь индуктирует электродвижущую силу (ЭДС) Е1 и Е2, как в первичной, так и во вторичной обмотках нашего трансформатора. Во вторичной обмотке электрического трансформатора тока нет, а следовательно, не будет и падения электрического напряжения в имеющемся сопротивлении данной обмотки, по этой причине электродвижущая сила (ЭДС) приравнивается действительному напряжению, то есть Е2=1/2. Отсюда следует, что электродвижущая сила (ЭДС) вторичной обмотки трансформатора определяется значениями вольтметра, подключенного в эту обмотку.

 

Сила тока холостого хода трансформатора, который протекает в его первичной обмотке, весьма мала, если сравнивать с номинальным его значением, поэтому имеющееся падение электрического напряжения во внутреннее сопротивлении первичной обмотки довольно маленькое по сравнению с подключённым электрическим напряжением. Отсюда следует, что подключённое напряжение почти полностью сбалансируется электродвижущей силой (ЭДС) первичной обмотки трансформатора и реальная величина электрического напряжения и электродвижущая сила (ЭДС) приблизительно равны между собой. Значит, при работе холостого хода трансформатора электродвижущая сила первичной обмотки полностью определится действительным показанием вольтметра, который включен в ее электроцепь.

 

Для точности нашего измерения при работе холостого хода трансформатора первичной обмоткой является обмотка меньшего электрического напряжения, ну, а вторичной обмоткой — обмотка большего электрического напряжения трансформатора. Для трансформаторной обмотки «НН» рабочий номинальный ток будет по своему значению больше, по сравнению с обмоткой «ВН». Поскольку сила тока холостого хода трансформатора относительно малая и приравнивается к нескольким процентам от номинального, то при работе обмотки «НН» в качестве первичной обмотки трансформатора сила тока холостого хода будет немного больше и даже может быть измерен точно, по сравнению использования обмотки «ВН» в качестве первичной обмотки трансформатора.

 

Принимая во внимание равенства E1~U1 и E2=U2 коэффициент трансформации возможно будет определить отношением электродвижущей силы либо же количества витков обмоток трансформатора. При холостом ходе трансформатора его действительный коэффициент трансформации будет определиться неким отношением рабочих показателей вольтметров, которые подключены к первичной и вторичной обмотке трансформатора.

 

Для электрического силового трехфазного трансформатора ещё различают линейный и фазный коэффициент трансформации. Линейный коэффициент трансформации приравнен некоторому отношению линейных электрических напряжений на стороне «ВН» и «НН». Фазный коэффициент трансформации обычно определяет имеющееся соотношение количества намотанных витков обмоток «ВН» и «НН» и приравнен некоторому отношению фазных электрических напряжений.

 

P.S. Тестирование работы силового трансформатора может много о чём сказать. Зная, как именно работает данная электрическая машина без нагрузки можно судить о тех изменениях в режиме функционирования, что происходят уже с подключёнными устройствами к трансформатору. Понимание общего принципа работы трансформаторов даёт возможность легко их эксплуатировать в различных режимах своего дейстия, не допуская критических перегрузок, ведущими к преждевременному износу и выходу из строя.

Холостой ход трансформатора

Опыт холостого хода трансформатора

Холостым ходом трансформатора является такой предельный режим работы, когда его вторичная обмотка разомкнута и ток вто­ричной обмотки равен нулю (I2 = 0). Опыт холостого хода позволяет определить коэффициент трансформации, ток, потери и сопротивление холостого хода трансформатора.

При опыте холостого хода первичную обмотку однофазного трансформатора включают в сеть переменного тока на номинальное напряжение U1 (рис. 4).

Под действием приложенного напряжения по обмотке протекает ток I1=I0 равный току холостого хода. Практически ток холостого хода равен примерно 5—10% номинального, а в трансформаторах малой мощности (десятки вольт-ампер) достигает значений 30% и более номинального. Для измерения тока холостого хода, приложенного к первичной обмотке напряжения и потребляемой мощности в цепь первичной обмотки трансформатора включены измерительные приборы (амперметр А, вольтметр V и ваттметр W). Вторичная обмотка трансформатора замкнута на вольтметр, сопротивление которого очень велико, так что ток вторичной обмотки практически равен нулю.

Ток холостого хода возбуждает в магнитопроводе трансформатора магнитный поток, который индуктирует э. д. с. Е1 и Е2 в первичной и во вторичной обмотках.

Во вторичной обмотке трансформатора нет тока и, следовательно, нет падения напряжения в сопротивлении этой обмотки, поэтому э. д. с. равна напряжению, т. е. Е2=1/2. Поэтому э. д. с. вторичной обмотки определяется показанием вольтметра, включенного в эту обмотку.

Ток холостого хода, протекающий в первичной обмотке, очень мал по сравнению с номинальным, так что падение напряжения в сопротивлении первичной обмотки очень мало по сравнению с приложенным напряжением. Поэтому приложенное напряжение практически уравновешивается э. д. с. первичной обмотки и численные значения напряжения V и э. д. с. Е приблизительно равны. Следовательно, при опыте холостого хода э. д. с. первичной обмотки определится показанием вольтметра, включенного в ее цепь.

Для большей точности измерения при опыте холостого хода первичной обмоткой служит обмотка низшего напряжения, а вторичной — обмотка высшего напряжения. Это объясняется тем, что для обмотки НН номинальный ток будет больше, чем для обмотки ВН. Так как ток холостого хода небольшой и составляет несколько процентов номинального, то при использовании обмотки НН в качест­ве первичной ток холостого хода окажется больше и может быть измерен более точно, чем в случае использования обмотки ВН в ка­честве первичной.

Имея в виду равенства E2=U2 и E1~U1 коэффициент транс­формации можно определить отношением э. д. с. или чисел витков обмоток. Таким образом, при холостом ходе трансформатора коэффици­ент трансформации определится отношением показателей вольтмет­ров, включенных в первичной и вторичной обмотках.

Для трехфазного трансформатора различают фазный и линей­ный коэффициенты трансформации. Фазный коэффициент транс­формации определяет соотношение чисел витков обмоток ВН и НН и равен отношению фазных напряжений. Линейный коэффициент трансформации равен отношению линейных напряжений на стороне ВН и НН.

Если схемы соединения обмоток ВН и НН одинаковы (напри­мер, звезда — звезда или треугольник — треугольник), отношения фазных и линейных напряжений также одинаковы, т. е. фазный и линейный коэффициенты трансформации равны. Если же схемы соединения обмоток ВН и НН различны (звезда — треугольник или треугольник — звезда), фазный и линейный коэффициенты трансформации отличаются в 1,73 раз.

Методика испытания и измерения силовых трансформаторов

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 R60 и R15, 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

R60//, 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 Iх определяется как среднеарифметическое токов трех фаз и выражается в процентах номинального тока Iном.

 

Iх = (I изм. / Iном.) 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 — Биогазовые установки

Регулярное испытание трансформатора

— измерение потерь и тока холостого хода

Введение в испытание

Потери холостого хода во многом зависят от эксплуатационных характеристик трансформатора. Пока трансформатор работает, этих потерь происходит . По этой причине отсутствие потерь нагрузки очень важно для эксплуатационной экономии. Потери холостого хода также используются при испытании на нагрев.

Измерения потерь холостого хода и тока трансформатора выполняются, когда одна из обмоток (обычно высоковольтная обмотка) остается открытой , а другая обмотка питается с номинальным напряжением и частотой.

Регулярное испытание трансформатора — измерение потерь холостого хода и тока (на фото: силовой трансформатор — BEST)

Во время этого теста измеряются ток холостого хода (Io) и потери холостого хода (Po) .

Измеренные потери сильно зависят от формы и частоты приложенного напряжения. По этой причине форма волны напряжения должна быть очень синусоидальной и при номинальной частоте .

Обычно измерения выполняются при увеличении напряжения питания с равными интервалами с 90% до 115% от номинального напряжения трансформатора (Un) , и таким образом можно также найти значения при номинальном напряжении.


Потери холостого хода и токи

Потери холостого хода трансформатора сгруппированы по трем основным направлениям:

  1. Потери в железе в сердечнике трансформатора,
  2. Диэлектрические потери на изоляционный материал и
  3. потери меди из-за тока холостого хода.

Последние два из них очень малы по стоимости и их можно игнорировать.

Таким образом, при определении потерь холостого хода учитываются только потери в стали.


Измерительная цепь и выполнение измерений

Схема подключения для измерения потерь холостого хода

В целом в соответствии со стандартами, если разница между эффективным значением (U) и средним значением (U) составляет менее 3% ‘) значение напряжения питания , форма волны считается подходящей для измерений.

Если напряжение питания отличается от синусоиды, измеренные потери холостого хода необходимо скорректировать расчетным путем. В этом случае эффективное (среднеквадратичное) значение и среднее (среднее) значение напряжения составляют различных . Если показания обоих вольтметров равны, корректировка не требуется.

Во время измерений напряжение питания U´ подается на трансформатор с помощью вольтметра среднего значения. Таким образом формируется предполагаемая индукция, и в результате гистерезисные потери измеряются правильно. Потери на вихревые токи следует скорректировать в соответствии с приведенным ниже уравнением.

P m = P 0 · (P 1 + k · P 2 )

P m : Измеренные потери
P 0 : Потери холостого хода, где напряжение синусоидальное

Здесь: P 0 = P h + P E = k 1 · f + k 2 · f 2

k = [U / U ‘ ] 2

P 1 : Коэффициент потерь на гистерезис в общих потерях (P h ) = k 1 · f
P 2 : Коэффициент потерь на вихревые потоки в полных потерях (P E ) = k 2 · f 2

При 50 Гц и 60 Гц, в холодно-ориентированной листовой стали P 1 = P 2 =% 50 . Таким образом, потери холостого хода P 0 становятся:

P o = P м / (P 1 + k · P 2 ), где P 1 = P 2 = 0,5

Согласно IEC 60076-1: P m = P 0 · (1 + d) , где d = [(U ‘- U) / U’]

Во время измерения потерь холостого хода также измеряется действующее значение тока холостого хода трансформатора.Как правило, в трехфазных трансформаторах оценка производится по среднему значению трехфазных токов .

Перед измерениями без нагрузки трансформатор мог быть намагничен постоянным током и его компоненты (измерение сопротивления или импульсные испытания).

По этой причине сердечник необходимо размагнитить. Для этого на него должно подаваться значение напряжения (увеличивающееся и уменьшающееся между максимальным и минимальным значениями напряжения в течение нескольких минут) выше номинального напряжения в течение определенного времени, после чего можно проводить измерения.

В трехфазных трансформаторах токи холостого хода не симметричны и не имеют равной амплитуды. Фазовые углы между напряжениями и токами могут быть разными для каждой из трех фаз.

По этой причине показания ваттметра на каждой из трех фаз могут не совпадать. Иногда одно из значений ваттметра может быть 0 (ноль) или отрицательным (-).

Ресурс: Испытания трансформаторов — BEST Transformers

Измерения потерь холостого хода трансформатора и тока возбуждения

Цель измерения потерь холостого хода

Трансформатор рассеивает постоянные потери холостого хода, пока они есть запитывается постоянным напряжением, 24 часа в сутки, для всех условий нагрузки.Эта потеря мощности представляет собой затраты для пользователя в течение всего срока службы трансформатора.

Измерения потерь холостого хода трансформатора и тока возбуждения (источник фото: ardantrafo.com)

Максимальные значения потерь холостого хода трансформаторов указаны и часто гарантируются производителем. Измерения потерь холостого хода производятся для проверки того, что потери холостого хода не превышают указанного или гарантированного значения.


Метод вольтметра среднего напряжения

Потери холостого хода трансформатора, часто называемые потерями в сердечнике или потерями в стали. — это потери мощности в трансформаторе, возбуждаемом при номинальном напряжении и частоте, но не поддерживающем нагрузку.

Потери холостого хода состоят из трех компонентов:

  1. Потери в сердечнике в материале сердечника
  2. Диэлектрические потери в системе изоляции
  3. I 2 R Потери из-за тока возбуждения в обмотке под напряжением

Потери холостого хода трансформатора в основном вызваны потерями в стали сердечника. Остальные два источника иногда игнорируются. В результате термины «потери холостого хода», «потери в сердечнике» и «потери в стали» часто используются как взаимозаменяемые.Строго говоря, потери в сердечнике и потери в стали относятся только к потерям мощности, возникающим в материале сердечника.

Следующее обсуждение потерь холостого хода или потерь в сердечнике объяснит, почему рекомендуется использовать метод вольтметра среднего напряжения, который будет описан позже.

Величина потерь без нагрузки является функцией величины, частоты и формы сигнала приложенного напряжения . Эти переменные влияют на величину и форму формы волны магнитного потока сердечника и, следовательно, влияют на величину потерь в сердечнике.

Измерениями силовых и распределительных трансформаторов было подтверждено, что потери в сердечнике также в некоторой степени зависят от температуры сердечника.

Согласно IEEE, «Стандартным правилам испытаний для жидкостных распределительных, силовых и регулирующих трансформаторов и Руководству по испытаниям на короткое замыкание распределительных и силовых трансформаторов», приблизительная скорость изменения потерь холостого хода в зависимости от температуры ядра составляет 0,00065pu увеличение потерь в сердечнике на каждое понижение температуры в сердечнике на ° C.

Двумя основными составляющими потерь в сердечнике являются потери на гистерезис и потери на вихревые токи .

Изменение потерь на вихревые токи из-за изменения удельного сопротивления стали сердечника при изменении температуры, по-видимому, является одним из факторов, влияющих на наблюдаемый температурный эффект потерь в сердечнике. Величина гистерезисных потерь является функцией пиковой плотности потока в форме волны сердечного потока.

Когда форма приложенной волны напряжения искажена (не чисто синусоидальная волна), результирующая пиковая плотность потока в форме волны магнитного потока зависит от среднего абсолютного значения подаваемой волны напряжения.

Потери на вихревые токи зависят от частоты источника питания и толщины стальных пластин сердечника. Вихревые потери сильно зависят от гармоник подаваемого напряжения .

Вышеупомянутый код тестирования трансформатора IEEE рекомендует метод вольтметра среднего напряжения, который будет описан ниже, для измерения потерь холостого хода.

Ток возбуждения — это ток, протекающий в обмотке высокого напряжения при открытой стороне низкого напряжения.Этот ток должен быть пропорционален приемочному испытанию без нагрузки, но с разницей, возникающей в результате использования испытательных напряжений, отличных от номинальных значений.

Не должно быть чрезмерного отклонения от значений, измеренных между фазами, и его нормального значения; небольшая разница (геометрическая) между крайними и центральными обмотками. Большие изменения будут иметь место при появлении тепловых точек, ухудшении характеристик магнитного корпуса, ослабленном сердечнике или отсоединенном магнитном шунте.


Как измеряются потери холостого хода

Метод вольтметра среднего напряжения

Измерение потерь холостого хода в соответствии с методом вольтметра среднего напряжения показано на рисунке 1.Трансформаторы напряжения и тока необходимы для масштабирования входов вольтметров, амперметров и ваттметров.

Трехфазные измерения потерь холостого хода выполняются таким же образом, за исключением того, что используются три комплекта приборов и измерительные трансформаторы.

Рисунок 1 — Испытательная схема для измерения потерь без нагрузки

Испытание включает повышение напряжения на одной обмотке, обычно обмотки низкого напряжения, до номинального напряжения, в то время как другие обмотки находятся в разомкнутой цепи. Используются два параллельно включенных вольтметра.

Вольтметр с маркировкой V a на рисунке 1 представляет собой вольтметр с средним откликом и калибровкой среднеквадратичного значения . Вольтметр с маркировкой V r представляет собой вольтметр с истинным среднеквадратичным значением .

Гармоники в подаваемом напряжении приведут к тому, что среднеквадратичное значение сигнала будет отличаться от среднего абсолютного (среднеквадратичного) значения , и два показания вольтметра будут отличаться. Когда показание напряжения, измеренное вольтметром, реагирующим на среднее значение, достигает значения, соответствующего номинальному напряжению возбужденной обмотки, снимаются показания среднеквадратичного тока, среднеквадратичного напряжения и мощности без нагрузки.

Отношение измеренного среднеквадратичного значения тока к номинальному току нагрузки возбужденной обмотки, выраженное в процентах, обычно называется процентным током возбуждения. Измеренные потери холостого хода корректируются до синусоидального сигнала по формуле, приведенной в упомянутом тестовом коде IEEE, с использованием показаний двух вольтметров.

Корректировка показана ниже. Скорректированное значение указывается как потеря холостого хода трансформатора.

где:

  • P c — скорректированное (заявленное) значение потерь холостого хода
  • P m — измеренное значение потерь холостого хода
  • V a — показание вольтметра с среднеквадратичным значением и калибровкой по среднеквадратичному значению
  • В r — показание вольтметра с истинным среднеквадратичным значением
  • P 1 и P 2 — гистерезис единицы и потери на единицу вихревых токов, соответственно

В соответствии с упомянутым тестовым кодом IEEE, если фактические значения P 1 и P 2 недоступны, предполагается, что две составляющие потерь считаться равными по значению, присваивает каждому значение 0.5 ед. .

Источники:

  1. Справочник по электроэнергетике Леонарда Л. Григсби (приобретение в твердом переплете у Amazon)
  2. Техническое обслуживание силового трансформатора — полевые испытания Андрес Табернеро Гарсия

(PDF) -площадочное измерение потерь холостого хода и нагрузки трансформатора GSU

Для измерения потерь холостого хода трансформатора GSU

использовалось следующее оборудование:

электронный мультиметр мощности для одновременного измерения

тока, напряжения, активного и реактивной мощности

, фазового коэффициента, фазы и частоты с погрешностью

+/- 0.1% полной мощности во всех трех фазах

, три трансформатора напряжения 10500 В / √3 /

100 В / √3, 30 ВА, класс 0,5 и три трансформатора тока

20 А / 5 А, класс 10 ВА 0,5.

3 Погрешности измерения и

исправления результата

В случае измерения потерь нагрузки общая погрешность

при измерении мощности в трехпроводной трехфазной системе

с трансформаторами тока определяется как сумма

частичные погрешности отдельных компонентов

измерительной системы:

[]

[] []

T

CC

S

CC

R

CCW

gg

ggg 9000 ⋅δ − ⋅ ++ ϕ⋅δ − ⋅ +

+ ϕ⋅δ − ⋅ + =

tan

3

1

tan

3

1

tan

3

1

(3)

В случае измерения потерь холостого хода общая погрешность

при измерении мощности в трехпроводной трехфазной системе

с трансформаторами тока определяется как сумма частичных ошибок

. rs отдельных компонентов

измерительной системы:

[]

[]

[]

T

CVVC

S

CVVC

R

CVVCG

tg000

tg0004 tggggg

ϕ⋅δ − δ− + ⋅ +

ϕ⋅δ − δ ++ ⋅ +

+ ϕ⋅δ + δ ++ ⋅ + =

) (

1

) (

3

1

) (

3

1

(4)

Использованы следующие символы: gW — погрешность мультиметра мощности

, gC — амплитудные погрешности тока

трансформаторов, δC — фазовые погрешности трансформаторов тока

, гВ — амплитудная погрешность напряжения

трансформаторов

, δV — фазовые погрешности трансформаторов тока

, а φ — фазовый угол.

В уравнении 3 влияние трансформатора тока

фазовой ошибки умножается на значение tan (φ),

, что также относится к заявленной ошибке мультиметра мощности

. Когда значение угла фазы

чрезвычайно низкое, что является именно этим случаем измерения потери нагрузки

, ошибки измерения могут достигать

даже до десяти процентов. Решение заключается в калибровке мультиметра мощности

и трансформаторов тока

в диапазоне напряжения, тока и

фазных параметров, включая реальные условия измерения

потерь конкретного трансформатора.Калибровка мультиметра мощности

была проведена

в лаборатории с различными значениями тока,

напряжения и параметра фазы с коэффициентом мощности от

0,02 до 0,1. В качестве эталонного стандартного калибратора мощности использовался

, заявленная погрешность которого составляет менее

± 0,02% от измеренной полной мощности. В данном частном случае

погрешность мультиметра мощности

не превышала ± 0.5%, с погрешностью измерения 0,2%.

Для калибровки трансформаторов тока

был применен метод компенсирующего компаратора тока

[5], а ошибка калибровки была меньше

± 0,005% и ± 50 мкрад.

Погрешности силового мультиметра, трансформаторов тока и

напряжения, определенные в процессе калибровки

, будут служить для установления фактической общей погрешности измерения

, которая является основой для корректировки результатов измерения

. Таким образом, трансформаторы тока и

напряжения, используемые для измерения потерь холостого хода

, также были откалиброваны в реальных условиях.

Амплитуда и фазовая погрешность используемого прибора

трансформаторов можно рассматривать как систематические ошибки

, потому что они были рассчитаны с погрешностью измерения

менее 0,05%, т.е. 1 ’.

4 Погрешность измерения

Указанные ошибки калибровки являются частью набора компонентов

, которые вносят вклад в

, определяя неопределенности измерения в

потерь измерительного трансформатора.

В дополнение к вышеупомянутым, вклады

в неопределенность измерений в случае измерения потерь нагрузки

также включают: стандартное отклонение

, разрешение мультиметра мощности, влияние измеренного тока

на повышение

температура обмоток трансформатора и

последующее увеличение его сопротивления или мощности. Стандартное отклонение

в 11 повторных измерениях составило

0. 27%. Разрешение измерения силовым мультиметром

было лучше на 0,01%; следовательно, его вес

в неопределенности измерения можно полностью не учитывать. То же самое с амплитудой и фазой

погрешностей трансформаторов тока, получаемых при калибровке.

Следовательно, погрешность измерения для калибровки мультиметра мощности

и стандартное отклонение измерения

имеют наибольшее влияние.В

, определяющем расширенную неопределенность измерения

до уровня достоверности 95%, в зависимости от типа распределения

, стандартное отклонение (нормальное распределение

) увеличивается на коэффициент охвата 2,

при неопределенности измерение в мощности

калибровка мультиметра (прямоугольное распределение) —

, увеличенная на коэффициент охвата 1,65 [6].

Рассчитанная таким образом общая сумма (объединенная и

Недавние исследования в области системотехники

Испытания на обрыв и короткое замыкание на трансформаторе

Эти два испытания трансформатора выполняются для определения параметров эквивалентной схемы трансформатора и потерь трансформатора. Испытание на обрыв цепи и испытание на короткое замыкание на трансформаторе очень экономичны и удобны, поскольку они выполняются без фактической нагрузки трансформатора.

Испытание на обрыв цепи или без нагрузки на трансформаторе

Испытание на обрыв цепи или испытание без нагрузки на трансформаторе выполняется для определения «потерь без нагрузки (потерь в сердечнике)» и «тока холостого хода I 0 ». Принципиальная схема для проверки обрыва цепи показана на рисунке ниже.


Обычно обмотка высокого напряжения (ВН) остается разомкнутой, а обмотка низкого напряжения (НН) подключается к обычному источнику питания.Ваттметр (W), амперметр (A) и вольтметр (V) подключаются к обмотке низкого напряжения, как показано на рисунке. Теперь приложенное напряжение медленно увеличивается от нуля до нормального номинального значения на стороне низкого напряжения с помощью вариакросигнала. Когда приложенное напряжение достигает номинального значения обмотки НН, снимаются показания всех трех приборов.

Показание амперметра дает ток холостого хода I 0 . Поскольку I 0 сам по себе очень мал, падениями напряжения из-за этого тока можно пренебречь.

Входная мощность отображается ваттметром (Вт). А поскольку другая сторона трансформатора замкнута, выходная мощность отсутствует. Следовательно, эта входная мощность состоит только из потерь в сердечнике и потерь в меди. Как описано выше, ток холостого хода настолько мал, что этими потерями в меди можно пренебречь. Следовательно, теперь входная мощность почти равна потерям в сердечнике. Таким образом, показания ваттметра показывают потери в сердечнике трансформатора.

Иногда к обмотке ВН подключают вольтметр с высоким сопротивлением.Хотя вольтметр подключен, обмотку ВН можно рассматривать как разомкнутую цепь, так как ток через вольтметр ничтожно мал. Это помогает найти коэффициент трансформации напряжения (K).

Две составляющие тока холостого хода могут быть представлены как:

I μ = I 0 sinΦ 0 и I w = I 0 cosΦ 0 .
cosΦ 0 (коэффициент мощности без нагрузки) = Вт / (В 1 I 0 ). … (Вт = показание ваттметра)

Отсюда параметры шунта эквивалентной схемы трансформатора (X 0 и R 0 ) могут быть рассчитаны как


X 0 = V 1 / I μ и R 0 = V 1 / I w .

(Эти значения относятся к низковольтной стороне трансформатора.)
Следовательно, видно, что испытание обрыва цепи дает параметры сердечника трансформатора и шунта эквивалентной схемы.

Тест на короткое замыкание или сопротивление трансформатора

Схема подключения для испытания на короткое замыкание или импеданса трансформатора показана на рисунке ниже. Сторона низкого напряжения трансформатора замкнута накоротко, а ваттметр (W), вольтмер (V) и амперметр (A) подключены к стороне высокого напряжения трансформатора.Напряжение подается на сторону ВН и увеличивается от нуля до тех пор, пока показание амперметра не станет равным номинальному току. Все показания снимаются при этом номинальном токе.

Показание амперметра дает первичный эквивалент тока полной нагрузки (I sc ).

Напряжение, приложенное для тока полной нагрузки, очень мало по сравнению с номинальным напряжением. Следовательно, потерями в сердечнике из-за небольшого приложенного напряжения можно пренебречь. Таким образом, показание ваттметра можно принять за потери в меди в трансформаторе.

Следовательно, W = I sc 2 R eq ……. (где R eq — эквивалентное сопротивление трансформатора)
Z экв = V sc / I sc .

Следовательно, эквивалентное реактивное сопротивление трансформатора можно рассчитать по формуле Z экв. 2 = R экв. 2 + X экв. 2 .

Эти значения относятся к стороне ВН трансформатора.
Следовательно, видно, что испытание на короткое замыкание дает потери в меди трансформатора и приблизительные эквивалентные сопротивления и реактивные сопротивления трансформатора.

Почему трансформаторы указаны в кВА?

Из приведенных выше испытаний трансформатора видно, что потери трансформатора в Cu зависят от тока, а потери в стали зависят от напряжения. Таким образом, общие потери в трансформаторе зависят от вольт-ампера (ВА). Он не зависит от фазового угла между напряжением и током, т.е. потери в трансформаторе не зависят от коэффициента мощности нагрузки. Это причина , по которой трансформаторы рассчитаны на кВА.

Влияние гармоник напряжения на измерения потерь холостого хода трансформатора и расчет кривых намагничивания

Основные

Искажения напряжения во время испытаний трансформаторов без нагрузки могут превышать предел THD 15%.

Превышены пределы коррекции потерь IEEE и IEC в 3% и 5% даже при THD <15%.

Уравнения коррекции потерь IEEE и IEC чрезмерно компенсируют эффект искажения напряжения.

Расчет кривых намагничивания на основе существующих методов дает ошибку 20%.

Предлагается простой и точный метод расчета кривых намагничивания.

Реферат

В этой статье исследуется явление искажения напряжения во время испытаний трансформаторов без нагрузки, его влияние на расчеты потерь без нагрузки, а также новый метод измерения, на который не влияют гармоники, для получения кривых намагничивания трансформатора.По экономическим причинам коррекция потерь холостого хода для искаженных тестовых сигналов была в некоторой степени адресована в существующих стандартах, в то время как мало что было сделано в отношении аспекта расчета характеристик намагничивания. Это важно для оценки параметров и моделирования трансформатора при моделировании переходных процессов в энергосистеме. Представлены результаты двух тестовых случаев, один основан на заводских испытаниях с трехфазным трехполюсным силовым трансформатором мощностью 290 МВА, а второй представляет собой более полный анализ с использованием лабораторной испытательной установки с однофазным трансформатором мощностью 22 кВА.Было оценено применение уравнений и пределов коррекции потерь, основанных на существующих стандартах испытаний, и было обнаружено, что это приводит к чрезмерной компенсации, в то время как расчет кривых намагничивания на основе существующих методов привел к ошибке до 20%. При этом показано, что применение предложенной методики измерения, основанной на обнаружении «перехода через нуль» напряжения, приводит к незначительной ошибке. Предлагаемая методика измерения использует те же входные сигналы, что и в стандартной процедуре испытания без нагрузки. Следовательно, его можно легко реализовать параллельно с существующим оборудованием.

Ключевые слова

Гармоники

Намагничивание

Потери холостого хода

Суммарные гармонические искажения (THD)

Трансформатор

Zero-Crossing

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Посмотреть полный текст Else

зарезервированный.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Электрооборудование: энергоэффективность — общие сведения о потерях в трансформаторе

Эта статья является выдержкой из книги «Двигатели и трансформаторы с повышенным КПД», компакт-диск доступен в CDA через список публикаций.

Потери в трансформаторе возникают из-за протекания электрического тока в катушках и переменного магнитного поля в сердечнике. Потери, связанные с катушками, называются потерями нагрузки, в то время как потери, возникающие в сердечнике, называются потерями холостого хода.

Что такое потери нагрузки?

Потери нагрузки зависят от нагрузки на трансформатор. К ним относятся тепловые потери и вихревые токи в первичных и вторичных проводниках трансформатора.

Тепловые потери, или I 2 R, потери в материалах обмотки составляют наибольшую часть потерь нагрузки.Они создаются сопротивлением проводника потоку тока или электронов. Движение электронов заставляет молекулы проводника двигаться и производить трение и тепло. Энергию, генерируемую этим движением, можно рассчитать по формуле:

Вт = (вольт) (амперы) или VI.

Согласно закону Ома В = RI , или падение напряжения на резисторе равно величине сопротивления резистора R, умноженной на ток I, протекающий в резисторе.Следовательно, тепловые потери равны (I) (RI) или I 2 R.

Разработчики трансформатора не могут изменить I или текущую часть потерь I 2 R, которые определяются требованиями нагрузки. Они могут изменить только сопротивление или R-часть I 2 R, используя материал, который имеет низкое сопротивление на площадь поперечного сечения, без значительного увеличения стоимости трансформатора. Большинство разработчиков трансформаторов считают медь лучшим проводником, учитывая вес, размер, стоимость и сопротивление проводника.Также конструкторы могут снизить сопротивление проводника за счет увеличения площади поперечного сечения проводника.

Что такое потери без нагрузки?

Потери холостого хода вызваны током намагничивания, необходимым для питания сердечника трансформатора, и не меняются в зависимости от нагрузки на трансформаторе. Они постоянны и происходят 24 часа в сутки, 365 дней в году, независимо от нагрузки, отсюда и термин «потери холостого хода». Их можно разделить на пять компонентов: потери на гистерезис в слоях сердечника, потери на вихревые токи в слоях сердечника, потери I 2 R из-за тока холостого хода, потери на паразитные вихревые токи в зажимах сердечника, болтах и ​​других компонентах сердечника, и диэлектрические потери.Гистерезисные потери и потери на вихревые токи составляют более 99% потерь холостого хода, в то время как потери на вихревые рассеяния, диэлектрические потери и потери I 2 R из-за тока холостого хода малы, и, следовательно, ими часто пренебрегают. Более тонкое ламинирование сердечника снижает потери на вихревые токи.

Наибольший вклад в потери холостого хода вносят гистерезисные потери. Гистерезисные потери происходят из-за того, что молекулы в слоях сердечника сопротивляются намагничиванию и размагничиванию переменным магнитным полем.Это сопротивление молекул вызывает трение, которое приводит к нагреву. Греческое слово гистерезис означает «отставать» и относится к тому факту, что магнитный поток отстает от магнитной силы. Выбор размера и типа материала сердечника снижает гистерезисные потери.

Значения потерь трансформатора (значения A и B)

Значения потерь в трансформаторе важны для покупателя трансформатора, который хочет выбрать наиболее экономичный трансформатор для своего применения. Использование коэффициентов A и B — это метод, применяемый большинством электроэнергетических компаний и многими крупными промышленными потребителями для капитализации будущей стоимости потерь холостого хода (которые относятся к затратам на обеспечение мощности системы) и потерь нагрузки (которые относятся к затратам). дополнительной энергии).Другими словами, значения A обеспечивают оценку эквивалентной текущей стоимости будущих потерь без нагрузки, а значения B обеспечивают оценку эквивалентной текущей стоимости будущих потерь нагрузки. Большинство коммунальных предприятий регулярно обновляют свои предотвращенные затраты на мощность и энергию (обычно на ежегодной основе) и используют значения A и B при выборе трансформатора. Большинство мелких конечных пользователей обычно используют методы оценки стоимости жизненного цикла, которые обсуждаются в другой статье на этом веб-сайте.

При оценке различных конструкций трансформаторов предполагаемое значение потерь трансформатора (значения A и B) будет способствовать определению эффективности приобретаемого трансформатора.Предположение о высоком значении потерь в трансформаторе обычно приводит к покупке более эффективного блока; допуская меньшее значение потерь, вы приобретете менее эффективную установку. Какую величину потерь следует принять?

Метод общей стоимости владения (TOC) обеспечивает эффективный способ оценки различных начальных закупочных цен трансформаторов и стоимости потерь. Цель состоит в том, чтобы выбрать трансформатор, который соответствует техническим требованиям и одновременно имеет самый низкий TOC. Значения A и B включают стоимость холостого хода и потери нагрузки в формуле TOC:

ТОС = NLL x A + LL x B + C

Где,

TOC = капитализированная общая стоимость владения,
NLL = потери холостого хода в ваттах,
A = капитализированные затраты на номинальный ватт NLL (значение A),
LL = потери нагрузки в ваттах при номинальной нагрузке трансформатора,
B = капитализированная стоимость на номинальный ватт LL (значение B),
C = начальная стоимость трансформатора, включая транспортировку, налог с продаж и другие затраты на его подготовку к эксплуатации.

Что такое стоимость?

Значение A — это оценка приведенной стоимости будущих капитальных затрат (не зависящих от нагрузки) в данный момент времени. Она может меняться со временем, поскольку коммунальные предприятия периодически пересматривают свои затраты. (Другими словами, значение A — это ответ на вопрос, сколько ватт потерь холостого хода за срок службы трансформатора мне сегодня стоит?) Даже если нет нагрузки, есть капитал, который тратится на фиксированная мощность для выработки, передачи и распределения электроэнергии, которые вносят свой вклад в значение A.Нагрузка, которая может меняться ежедневно на трансформаторе, не влияет на значение потерь холостого хода. Он рассчитывается по следующей формуле:

A = [SC + (EC x 8760)] x 0,001 / [FC]
= Стоимость потерь холостого хода в долл. США / ватт

Где,

SC = Годовая стоимость мощности системы в долл. США / кВт-год (SC — приведенная годовая стоимость генерации, передачи и первичной распределительной мощности, необходимой для подачи одного ватта нагрузки на распределительный трансформатор, совпадающей с пиковой нагрузкой) .

EC = Затраты на энергию (EC — это приведенные годовые затраты на киловатт-час топлива, включая инфляцию, эскалацию и любые другие связанные с топливом компоненты эксплуатационных или эксплуатационных затрат, которые пропорциональны выработке энергии генерирующими установками).

8,760 = часов в год

FC = Фиксированные отчисления на капитал в год (FC — это нормированный годовой доход, необходимый для выполнения и погашения обязательства по инвестициям в трансформатор и уплаты соответствующих налогов, все выражено в единицах исходного количества) .

0,001 = преобразование из киловатт в ватты.

Что такое значение B?

Подобно тому, как определяется значение A, значение B представляет собой оценку текущего значения будущих переменных или статей затрат, зависящих от нагрузки, в данный момент времени. (Другими словами, значение B является ответом на вопрос, сколько ватт потерь нагрузки за срок службы трансформатора стоит для меня сегодня?) Значение B также может изменяться со временем, поскольку коммунальные предприятия периодически пересматривают свои затраты. основанием, но после определения это постоянная величина для данной покупки трансформатора.Стоимость потерь нагрузки, или значение B, рассчитывается по следующей формуле:

B = [(SC x RF) + (EC x 8,760 x LF)] (PL) 2 (0,001) / (FC)
= Стоимость потери нагрузки $ / ватт

Где,

RF = коэффициент ответственности за пиковые потери (RF — это совокупный коэффициент ответственности, который снижает требования к пропускной способности системы для потерь нагрузки, поскольку пиковые потери трансформатора не обязательно возникают в пиковое время).

LF = Годовой коэффициент потерь (LF — это отношение среднегодовых потерь нагрузки к пиковому значению потерь нагрузки в трансформаторе).

PL = Единая эквивалентная годовая пиковая нагрузка (PL — это нормированная пиковая нагрузка в год в течение срока службы трансформатора. Жизненный цикл трансформатора определяется как срок полезного использования актива и обычно составляет 30-35 лет).

Указание значений A и B

Для трансформаторов, разработанных по индивидуальному заказу, производители оптимизируют конструкцию блока до указанных значений A и B, в результате чего трансформатор рассчитан на наименьшую общую стоимость владения, а не рассчитан на самые низкие первоначальные затраты.

В ситуациях, когда значения A и B не определены (или конечный пользователь не использует или не указывает их), например, в коммерческих или небольших промышленных приложениях, предлагаемый метод максимизации КПД трансформатора заключается в получении холостого хода и полного -значения потерь нагрузки конкретного трансформатора в ваттах. Этот метод обсуждается в статье «Стоимость жизненного цикла трансформатора» в другом месте на этом веб-сайте.

У вас недостаточно прав для чтения этого закона в это время

У вас недостаточно прав для чтения этого закона в это время Логотип Public.Resource.OrgЛоготип представляет собой черно-белую линию улыбающегося тюленя с усами. Вокруг печати красная круглая полоса с белым шрифтом, в верхней половине которого написано «Печать одобрения», а в нижней половине — «Public.Resource.Org». На внешней стороне красной круглой марки находится круг серебряная круглая полоса с зубчатыми краями, напоминающая печать из серебряной фольги.

Public.Resource.Org

Хилдсбург, Калифорния, 95448
США

В настоящее время этот документ недоступен для вас!

Уважаемый гражданин:

В настоящее время вам временно отказано в доступе к этому документу.

Public Resource ведет судебный процесс за ваше право читать и говорить о законах. Для получения дополнительной информации см. Досье по рассматриваемому судебному делу:

Американское общество испытаний и материалов (ASTM), Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA), и Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) против Public.Resource.Org (общедоступный ресурс), DCD 1: 13-cv-01215, Объединенный окружной суд округа Колумбия [1]

Ваш доступ к этому документу, который является законом Соединенных Штатов Америки, был временно отключен, пока мы боремся за ваше право читать и говорить о законах, по которым мы решаем управлять собой как демократическим обществом.

Чтобы подать заявку на получение лицензии на ознакомление с этим законом, ознакомьтесь с Сводом федеральных правил или применимыми законами и постановлениями штата. на имя и адрес продавца. Для получения дополнительной информации о постановлениях правительства и ваших правах как гражданина в соответствии с верховенством закона , пожалуйста, прочтите мое свидетельство перед Конгрессом Соединенных Штатов. Вы можете найти более подробную информацию о нашей деятельности на публичном ресурсе. в нашем реестре деятельности за 2015 год. [2] [3]

Спасибо за ваш интерес к чтению закона.Информированные граждане — это фундаментальное требование для работы нашей демократии.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *