Зачем нужно размагничивать трансформатор при помощи прибора ЧЭП3601?

В некоторых случаях силовые трансформаторы необходимо размагничивать, т.е. снимать остаточную намагниченность их магнитопроводов.

Проведение размагничивания регламентируется в п. 6.2 ГОСТ 3484.1-88 перед проведением опыта холостого хода (ХХ) при пониженном напряжении, и в п. А.4.6 ГОСТ Р 59239-2020 перед определением АЧХ трансформатора. Кроме того, имеет смысл размагничивать силовые трансформаторы большой мощности перед включением в сеть, т.к. при наличии значительной остаточной намагниченности подключение трансформатора к сети может сопровождаться сверхтоками, приводящими к выходу из строя.

В соответствии с п. 6.2 ГОСТ 3484.1-88 размагничивание проводится циклическим перемагничиванием магнитопровода с постепенным уменьшением амплитуды тока обмотки трансформатора (по частным циклам). Как правило, размагничивание осуществляется по обмотке высокого напряжения, поскольку в этом случае требуется меньший ток.

Для более детального описания процесса размагничивания, рассмотрим работу прибора ЧЭП3601 производства компании «Челэнергоприбор», который был создан специально для размагничивания обмоток трансформаторов.

Прибор ЧЭП3601 содержит выпрямитель-инвертор, который выполнен по схеме моста на четырёх полностью управляемых двунаправленных электронных ключах, одна диагональ которого, подключается к сети переменного тока 220 В, 50 Гц, а другая – к обмотке размагничиваемого трансформатора.

Работу прибора поясняют графики, представленные на рис. 1.

Пусть процесс размагничивания запускается в момент t₀ (рис. 1). Поскольку в этот момент напряжение U на входных зажимах положительно, цифровой процессор (ЦП) замыкает ключи 1, 4 и оставляет их замкнутыми до тех пор, пока не сменится полярность U, после чего ЦП размыкает ключи 1, 4 и замыкает ключи 2, 3 и так далее до тех пор, пока ток I через обмотку размагничиваемого трансформатора не достигнет предварительно установленной амплитуды I_m1 (момент времени t₁). На всем протяжении интервала t₀<t<t₁ направления напряжения на обмотке U_обм и тока через нее I совпадают по направлению, следовательно, энергия идет из сети в обмотку, и имеет место режим выпрямления. По достижении током значения I_m1 в момент t₁, ЦП размыкает ключи 1, 4 и замыкает ключи 2, 3. При этом напряжение U_обм скачком меняет полярность на отрицательную и ток I начинает убывать. На интервале t₁<t<t₂ направления напряжения U_обм и тока I противоположны, следовательно, энергия, накопленная в магнитном поле трансформатора, возвращается в сеть, т.е. имеет место режим инвертирования. ЦП продолжает поддерживать этот режим, переключая ключи в зависимости от полярности напряжения сети U. При переходе тока I через нуль (момент t₂), устройство снова переходит в режим выпрямления. Далее процесс повторяется с уменьшением амплитуды тока каждого следующего цикла «намагничивание-размагничивание» на 30 % по сравнению с предыдущим до тех пор, пока очередное амплитудное значение тока не станет меньше 20 мА. После этого ЦП запирает все ключи и на этом процесс размагничивания заканчивается. Оставшееся в обмотке небольшое количество энергии может быть рассеяно в ключах, снабженных цепями защиты от перенапряжения.

Рис. 1. Графики, поясняющие работу прибора

Таким образом, рассеяния энергии магнитного поля размагничиваемого трансформатора в самом приборе практически не происходит и это обстоятельство позволило создать компактный прибор, развивающий мощность до 3 кВт, что даёт возможность значительно ускорить процесс размагничивания трансформаторов большой мощности. В качестве примера на рис. 2 представлен график изменения тока в обмотке высокого напряжения трансформатора АТДЦТН-125000/220/110-68. Максимальное значение тока, с которого начинается размагничивание выбирается примерно в два раза больше, чем действующее значение тока холостого хода трансформатора. В данном случае установлено начальное значение 4 А. Как видно, весь процесс размагничивания занял 80 секунд.

Рис.2. График изменения тока при размагничивании

Ещё один пример, показывающий, насколько важно проводить размагничивание трансформатора перед определением потерь ХХ при малом напряжении. Проводились измерения потерь трансформатора ТДЦ-125000/110 после выведения трансформатора из эксплуатации. Результаты измерений представлены в таблице 1.

Таблица 1. Потери ХХ трансформатора до размагничивания

После размагничивания трансформатора прибором ЧЭП3601 измерения потерь проведены повторно. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2. Потери ХХ трансформатора после размагничивания

Как видно, результаты измерения потерь ХХ намагниченного трансформатора оказываются заметно завышенными, и могут привести к ошибкам в диагностике состояния трансформатора.