Проверка измерительных трансформаторов

Проверка трансформаторов тока

При новом включении производится осмотр трансформаторов тока и их цепей, проверяются сопротивление постоянному току и электрическая прочность изоляции вторичных обмоток, определяются однополярные зажимы, проверяются характеристики намагничивания, коэффициенты трансформации. При плановых проверках производятся осмотр трансформаторов тока, проверка сопротивления обмоток, сопротивления изоляции и снятие характеристик намагничивания. Если при проверке вынимаются встроенные трансформаторы тока, необходимо дополнительно проверить полярность обмоток и коэффициенты трансформации на разных отпайках.
Полярность выводов обмоток трансформаторов тока проверяется с помощью магнитоэлектрического прибора с обозначенной полярностью обмотки и нулем в середине шкалы по схеме, приведенной на рисунке 1. Источник постоянного тока, в качестве которого используется электрическая батарейка Б или аккумулятор напряжением 4—6 В, подключается последовательно с добавочным сопротивлением Rд к первичной обмотке трансформатора тока. При этом положительный полюс батарейки подключают к «началу», а отрицательный к «концу» первичной обмотки.

Рисунок 1 – Определение полярности обмоток трансформатора тока.

Замыкая и размыкая ключом К цепь первичной обмотки трансформатора тока, наблюдают за отклонением стрелки магнитоэлектрического прибора, подключенного к вторичной обмотке. Если при замыкании первичной цепи стрелка прибора будет отклоняться вправо, а при размыкании влево, значит, выводы первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, к которым подключен плюс батареи и плюс прибора, являются однополярными. Для увеличения отклонения стрелки прибора, используемого в схеме проверки, можно изменять величину добавочного сопротивления, а также напряжение батарейки.
Характеристика намагничивания, представляющая зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока от тока намагничивания, является основной характеристикой, по которой можно определить исправность трансформатора тока, а также возможность его применения в различных схемах релейной защиты.
Для снятия характеристики намагничивания при разомкнутой первичной обмотке на зажимы вторичной обмотки трансформатора тока подается переменное напряжение через регулировочный автотрансформатор AT (рисунок 2).

Рисунок 2 – Снятие характеристики намагничивания трансформатора тока.

Увеличивая напряжение, подаваемое на вторичную обмотку, фиксируют несколько значений напряжения и тока. При новом включении таким образом снимают 10—12 точек, по которым строят характеристику намагничивания (рисунок 3). При плановых проверках трансформаторов тока снимаются три-четыре точки и проверяется совпадение с характеристикой, снятой ранее.
Желательно снимать характеристику намагничивания до насыщения, т. е. до таких значений, когда наступает насыщение трансформатора тока и характеристика намагничивания загибается. Измерение тока и напряжения при снятии характеристики намагничивания следует производить приборам электромагнитной или электродинамической системы, реагирующими на действующие значения измеряемых величин. Перед проверкой характеристики намагничивания и после нее производится размагничивание сердечника путем двух-трех плавных подъемов и снижений напряжения до нуля.
При наличии короткозамкнутых витков во вторичной обмотке трансформатора тока его характеристика намагничивания снижается, как показано на рисунок 3, что может быть обнаружено при сравнении полученной характеристики с характеристикой, снятой ранее, или с характеристиками однотипных трансформаторов тока. Наиболее наглядно различие характеристик при наличии короткозамкнутых витков проявляется в их начальной части при токах намагничивания 0,1—1 А.

Рисунок 3 – Характеристики намагничивания трансформаторов тока.
1 — исправного; 2 — с закороченными витками.

Рисунок 4 – Схема для снятия характеристики намагничивания трансформаторов тока с вторичным током 1 А.

Для некоторых типов трансформаторов тока, насыщение которых происходит при больших значениях напряжения (например, 400—600 В), необходима специальная испытательная схема, позволяющая снимать характеристику до начала насыщения. Такая схема, которая используется для снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока с вторичным номинальным током 1 А, показана на рисунке 4. В этой схеме для повышения напряжения, подаваемого на зажимы вторичной обмотки трансформатора тока, используется специальный трансформатор Т на напряжение 220/2 000 В. При этом не следует подавать на вторичную обмотку слишком больших напряжений, поскольку это опасно для междувитковой изоляции. Поэтому рекомендуется подавать на вторичную обмотку одноамперных трансформаторов тока такое напряжение, чтобы на один виток вторичной обмотки приходилось не более 1—1,2 В.
Характеристика намагничивания может сниматься и при подаче тока в первичную обмотку, как показано на рисунке 5. Ток в первичную обмотку трансформатора тока подается при этом через промежуточный трансформатор Т 220/12 В, мощностью 500—600 ВА, величина его регулируется автотрансформатором AT. Напряжение на ветви намагничивания измеряется с помощью вольтметра V, подключенного к зажимам вторичной обмотки. Вольтметр должен иметь высокое внутреннее сопротивление 1,5— 2 кОм/В и пределы измерения 10—2 000 В. Снятие характеристики намагничивания при подаче тока в первичную обмотку трансформатора тока особенно удобно при проверке одноамперных трансформаторов тока, когда отсутствует специальное устройство для подачи достаточно большого напряжения на зажимы вторичной обмотки.

Рисунок 5 – Снятие характеристики намагничивания при подаче тока в первичную обмотку трансформатора тока.

Рисунок 6 – Принципиальная схема каскадных трансформаторов тока.

В установках напряжением 500 кВ и выше применяются каскадные трансформаторы тока, схема которых показана на рисунке 6. Особенность проверки таких трансформаторов тока состоит в том, что отдельно должна проверяться каждая ступень каскада. Затем после соединения обеих ступеней проверяется характеристика намагничивания каждой обмотки трансформатора тока в полной схеме.
У встроенных трансформаторов тока характеристику намагничивания следует снимать дважды: до закладки трансформатора тока во втулку для проверки его исправности и. после установки втулки вместе с трансформатором тока на место. При этом характеристику намагничивания можно снимать только на одной из отпаек. Характеристика намагничивания для других отпаек встроенного трансформатора тока определится пересчетом по следующим формулам:

где U, Iнам, w — напряжение, ток намагничивания и число витков обмотки для ответвления, на котором снималась характеристика намагничивания;
U', I'нам, w' — напряжение, ток намагничивания и число витков обмотки для ответвления, на которое производится пересчет характеристики.

Рисунок 7 – Определение коэффициента трансформации трансформатора тока.

Рисунок 8 – Определение ответвлений у встроенного трансформатора тока.

Коэффициент трансформации трансформатора тока проверяется по схеме, показанной на рисунке 7. В первичную обмотку от нагрузочного трансформатора НТ подается ток не меньше 20% номинального. Коэффициент трансформации трансформатора тока определяется как отношение первичного тока I1 ко вторичному I2 и сравнивается с его номинальным значением.
У встроенных трансформаторов тока необходимо проверить коэффициенты трансформации для всех ответвлений и правильность маркировки ответвлений. Проверка правильности маркировки ответвлении может быть выполнена при определении коэффициентов трансформации или другим более простым способом.

Рисунок 9 – К определению ответвлений обмотки встроенного трансформатора тока 600/5.

Для этого на два любых ответвления вторичной обмотки подается через автотрансформатор переменное напряжение (рисунок 8). Измеряя напряжения между каждой парой ответвлений, по максимальной величине напряжения определяют выводы, соответствующие максимальному коэффициенту трансформации А и Д. После того как эти выводы найдены, на них подается напряжение от автотрансформатора AT. Затем проверяют распределение напряжения по обмотке трансформатора тока, измеряя напряжение между одним из выводов, например А, и всеми другими ответвлениями. Наименьшее напряжение соответствует ответвлению с наименьшим коэффициентом трансформации. Аналогично находят и другие ответвления, сопоставляя результаты измерений с заводской схемой распределения витков между ответвлениями.

Проверка трансформаторов напряжения

При новом включении производится осмотр трансформатора напряжения и его вторичных цепей, проверяются электрическая прочность изоляции, полярность обмоток и маркировка вторичных цепей, измеряются напряжение короткого замыкания и сопротивление обмоток на постоянном токе, проверяются исправность вторичных цепей напряжения и надежность действия плавких предохранителей и автоматов, а также цепей контроля и сигнализации при повреждениях.
При плановых проверках, которые проводятся 1 раз в 3—4 года и совмещаются с капитальным ремонтом трансформатора напряжения, производится осмотр, проверяются электрическая прочность изоляции, исправность устройств защиты и контроля цепей напряжения. После ремонтов с отсоединением обмоток от выводов производится проверка однополярных зажимов.
Определение полярности обмоток трансформатора напряжения производится по той же схеме, что и трансформаторов тока. Источник постоянного тока подключается к обмотке высшего напряжения, а прибор — к обмотке низшего напряжения.

Рисунок 10 – Определение напряжения короткого замыкания трансформатора напряжения

Некоторыми особенностями отличается проверка полярности выводов трехфазного трансформатора напряжения, у которого отсутствует нулевой вывод первичной обмотки. Поэтому зажимы батарейки постоянного тока в этом случае подключаются к выводам двух фаз высшего напряжения, а прибор к нулевому и фазному выводам обмотки низшего напряжения. При этом в случае, если обмотки трансформатора напряжения соединены по схеме Y/Y-12, стрелка прибора будет отклоняться вправо при замыкании цепи постоянного тока, когда положительный вывод прибора будет подключен к той фазе, на вывод высшего напряжения которой подан плюс батарейки постоянного тока. Величина напряжения короткого замыкания, которая необходима для определения внутреннего сопротивления трансформатора напряжения, измеряется по схеме, приведенной на рисунке 10. Напряжение, подаваемое на выводы обмотки низшего напряжения, плавно увеличивается до тех пор, пока ток не достигнет номинального значения. Напряжение короткого замыкания будет равно:

а сопротивление трансформатора напряжения, приведенное к стороне низшего напряжения (Ом):

где UH — номинальное напряжение на стороне низшего напряжения ТН; Uк — напряжение на стороне низшего напряжения, измеренное при опыте короткого замыкания, когда ток в обмотке низшего напряжения был равен номинальному.

Рисунок 11 – Определение коэффициента трансформации трансформатора напряжения.
а — прямым измерением; б — методом сравнения; в — дополнительной обмотки пятистержневого трансформатора напряжения.

У трехобмоточных трансформаторов напряжения, имеющих две обмотки низшего напряжения, необходимо измерять три значения ик, как и у трехобмоточного силового трансформатора (между обмоткой высшего напряжения и каждой обмоткой низшего напряжения, а также между двумя обмотками низшего напряжения).
У всех трансформаторов напряжения при новом включении проверяется коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации трансформаторов напряжения с номинальным первичным напряжением до 10 кВ проверяется по схеме рисунке 11, а при подаче на первичную обмотку переменного напряжения 220—380 В.
Для трансформаторов напряжения 35 кВ и выше определение коэффициента трансформации по схеме рисунке 11, а затруднено из-за малой величины напряжения на стороне низшего напряжения. В подобных случаях для определения коэффициента трансформации целесообразно использовать схему сравнения, приведенную на рисунке 11, б. При этом обмотки высшего напряжения двух проверяемых однофазных трансформаторов напряжения соединяют параллельно, а на обмотку низшего напряжения одного из них подают напряжение 50—60 В. Напряжения, измеренные на зажимах обмоток низшего напряжения, должны быть равны, если равны коэффициенты трансформации обоих трансформаторов напряжения.
На рисунке 11, в приведена схема измерения коэффициента трансформации дополнительной обмотки пятистержневого трансформатора. В этой схеме напряжение подается на выводы двух фаз стороны высшего напряжения, а обмотка третьей фазы шунтируется, что необходимо для правильного определения коэффициента трансформации.
У всех трансформаторов напряжения производится измерение тока намагничивания при подаче номинального напряжения на обмотку низшего напряжения. Следует иметь в виду, что ток намагничивания трансформаторов напряжения 110 кВ и выше достигает 10 А и выше, вследствие чего для проверки необходим достаточно мощный источник питания. Поскольку кривые тока или напряжения могут быть сильно искажены, при новом включении и при плановой проверке следует производить измерение тока намагничивания по одной и той же схеме, используя потенциометр или автотрансформатор. Использование разных схем может привести к существенно различным замерам. Измерение тока намагничивания следует производить быстро, так как вторичные обмотки не рассчитаны на длительное прохождение столь больших токов.
При измерении тока намагничивания трансформаторов напряжения следует строго соблюдать правила техники безопасности, так как при этом сторона высшего напряжения находится под высоким напряжением.
Во время проверки трансформаторов напряжения производится проверка автоматов и предохранителей, установленных в их вторичных цепях для защиты от коротких замыканий.