Решение для измерения сопротивления обмоток силовых трансформаторов 100 МВА и более
В компании Челэнергоприбор разработан и выпускается цифровой миллиомметр ТРОМ-1, предназначенный для измерения сопротивлений постоянному току обмоток трансформаторов, в том числе трансформаторов большой мощности, применяемых в системах распределения и передачи электрической энергии и на электростанциях.
К основным особенностям, отличающим этот прибор от аналогов, относятся:
- Большая мощность источника измерительного постоянного тока (до 500 Вт);
- Адаптивный цифровой регулятор тока, позволяющий обеспечить минимальное время установления измерительного тока в исследуемых обмотках.
- Наличие двух измерительных каналов, позволяющих измерять одновременно сопротивления обмоток низкого напряжения (НН) и высокого напряжения (ВН) одной фазы. Это заметно сокращает время и трудоёмкость измерений.
- Возможность работы с трехфазным коммутатором измерительных цепей ЧЭП2320, позволяющая сократить время измерения сопротивления обмоток трансформатора.
Внешний вид прибора ТРОМ-1 представлен на рис. 1.
Рисунок 1 – Миллиомметр ТРОМ-1
Что дает наличие двух измерительных каналов и одновременное измерение сопротивления обмотки НН и обмотки ВН?
Обмотки трансформаторов большой мощности обладают значительной индуктивностью, что может привести к большой погрешности измерений, вызванной действием э.д.с. обмотки. Действительно, напряжение на зажимах обмотки, измеряемое прибором, равно:
где Rобм, Lобм, соответственно, сопротивление и индуктивность обмотки, е – э.д.с обмотки, обусловленная изменением магнитного потока, не связанным с изменением тока, например, магнитострикцией или доменным шумом, обусловленным установлением магнитного состояния сердечника трансформатора.
Поскольку нужную информацию несет только первое слагаемое правой части (1), то необходимо уменьшить как можно сильнее два других слагаемых. Это достигается насыщением магнитопровода испытываемого трансформатора измерительным током. Токи насыщения обмоток НН многих трансформаторов превышают 10 А, поэтому максимальным измерительным током прибора в 10 А они не могут быть насыщены.
Особенно сложная ситуация возникает с измерением сопротивлений обмоток НН, соединенных треугольником. Индуктивность обмоток низкого напряжения относительно невелика, поэтому ток, втекающий в ввод тестируемой обмотки устанавливается быстро. Однако контурный ток, протекающий по треугольнику обмоток, при ненасыщенном магнитопроводе устанавливается медленно, т.к. постоянная времени этого переходного процесса, равная
может быть очень большой, поскольку сопротивления обмоток малы, и процесс в трансформаторе большой мощности может занимать несколько минут. Для сокращения времени установления показаний прибора можно насытить магнитопровод трансформатора, пропуская ток по обмотке высокого напряжения, как это показано на схеме на рис. 2. При этом два измерительных канала позволяют одновременно измерять сопротивления обмоток ВН и НН.
Рисунок 2 – Схема подключения ТРОМ-1 к трансформатору при двухканальном режиме измерения
Таким образом, пропуская ток сразу через обе обмотки ВН и НН одной фазы мы получаем многократный выигрыш во времени измерения: повышая скорость установления показаний за счет насыщения магнитопровода по обмотке ВН и проводя измерение сопротивления одновременно двух обмоток.
При измерении сопротивлений обмоток трансформаторов большой мощности на напряжение свыше 110 кВ для подключения измерительных проводов к вводам высокого напряжения трансформатора зачастую необходимо использовать передвижные вышки. В таком случае желательно за одну операцию подключать измерительные провода ко всем вводам трёхфазных трансформаторов.
Компания Челэнергоприбор начала выпуск трехфазного коммутатора измерительных цепей ЧЭП2320, посредством которого можно пофазно подключать обмотки испытываемого трансформатора к миллиомметру ТРОМ-1. Внешний вид коммутатора ЧЭП2320 представлен на рис. 3.
Внутри коммутатора ЧЭП2320 собрана схема, позволяющая использовать двухканальный режим измерения сопротивления миллиомметра ТРОМ-1, в том числе на трансформаторах со схемой соединения обмоток звезда с нулем – треугольник. Достаточно подключить промаркированные провода от коммутатора к соответствующим вводам трехфазного трансформатора – и дальнейшее переключение измерительных цепей можно проводить «с земли», не поднимаясь на трансформатор.
Рисунок 3 – Трехфазный коммутатор измерительных цепей ЧЭП2320
В процессе эксплуатации силовых трансформаторов периодически необходимо определять мощность потерь холостого хода (ХХ). Это позволяет оценить состояние магнитопровода. Для трансформаторов большой мощности с обмотками, рассчитанными на напряжение 6 кВ и выше, проводить опыт ХХ при номинальном напряжении в соответствии с п. 6.1 ГОСТ 3484.1-88 технически затруднительно, поэтому обычно для таких трансформаторов проводят опыт ХХ при малом напряжении в соответствии с п. 6.2 ГОСТ 3484.1-88.
При этом предварительно требуется снять остаточное намагничивание трансформатора, возникающие при измерении сопротивления обмоток или внезапном сбросе питающего напряжения. Для этой цели компания Челэнергоприбор производит устройство для размагничивания трансформаторов ЧЭП3601, внешний вид которого представлен на рис. 4. Особенностью этого устройства является большая мощность источника размагничивающего тока (до 3 кВт), что позволяет ускорить процесс размагничивания в несколько раз по сравнению с аналогами, при сравнительно малых габаритах устройства. Процесс размагничивания соответствует п. 6.2.4 ГОСТ 3484.1-88.
Рисунок 4 – Устройство размагничивания трансформатора ЧЭП3601
Миллиомметр ТРОМ-1 с коммутатором ЧЭП2320 и устройством размагничивания ЧЭП3601 представляют собой функционально полный набор для измерения сопротивления обмоток трансформаторов. Использование этого набора позволяет многократно сократить время, необходимое для измерения сопротивления постоянному току обмоток трансформаторов большой мощности.
На технические решения, применяемые в упомянутых устройствах, получены три патента РФ на изобретения.