Силовой трансформатор работает на стыке двух напряжений и принимает на себя всю мощность, проходящую через подстанцию. Его обмотки и изоляция испытывают электрические, тепловые и механические нагрузки, а изоляционное масло постепенно стареет и насыщается влагой. Скрытое ослабление витковой изоляции, замыкание в магнитопроводе или ухудшение масла нельзя обнаружить осмотром — их выявляет только комплекс измерений. Поэтому испытание силового трансформатора проводят при приёмке из монтажа, после капитального или текущего ремонта и периодически в эксплуатации.
Сопротивление изоляции обмоток
С этого начинается практически любое обследование трансформатора. Мегаомметром измеряют сопротивление изоляции каждой обмотки относительно других обмоток и относительно корпуса (бака). Для масляных трансформаторов одновременно с сопротивлением определяют коэффициент абсорбции — отношение показаний, снятых через 60 и 15 секунд. Низкий коэффициент абсорбции говорит об увлажнении изоляции даже тогда, когда абсолютное сопротивление ещё формально в норме. Результаты обязательно приводят к одной температуре, поскольку сопротивление изоляции сильно от неё зависит, а сравнивать измерения нужно в сопоставимых условиях.
Коэффициент трансформации
Коэффициент трансформации (Kтр) — это отношение числа витков, а на практике отношение напряжений обмоток высшего и низшего напряжения. Его проверяют на всех ответвлениях устройства регулирования и сравнивают с паспортными данными и с измерениями по другим фазам. Отклонение коэффициента на одной из фаз или ступеней указывает на межвитковое замыкание, обрыв или ошибку в подключении переключателя. Проверка коэффициента трансформации — простой, но очень информативный тест целостности обмоток.
Опыт холостого хода и опыт короткого замыкания
Два классических опыта дают картину состояния магнитной системы и обмоток. В опыте холостого хода (ХХ) на одну обмотку подают напряжение при разомкнутой второй и измеряют ток и потери холостого хода. Повышенные потери или несимметрия токов ХХ по фазам сигнализируют о витковых замыканиях, дефектах магнитопровода или нарушении его шихтовки. В опыте короткого замыкания (КЗ) одну обмотку замыкают накоротко, а на вторую подают пониженное напряжение, добиваясь номинального тока, и определяют напряжение короткого замыкания и потери КЗ. Эти величины характеризуют активное и реактивное сопротивление обмоток; их отклонение от паспорта говорит о деформации обмоток (например, после сквозного тока КЗ) или дефектах токоведущих частей.
Проверка устройств регулирования РПН и ПБВ
Уровень напряжения трансформатор регулирует переключателем ответвлений: ПБВ (переключение без возбуждения, на отключённом трансформаторе) или РПН (регулирование под нагрузкой). При испытаниях проверяют работу переключателя на всех положениях, измеряют сопротивление контактов и коэффициент трансформации на каждой ступени. Для РПН дополнительно контролируют правильность и последовательность переключений, поскольку именно контактная система устройства регулирования — одно из самых нагруженных и уязвимых мест трансформатора.
Испытание трансформаторного масла
Масло выполняет сразу две функции — изоляция и охлаждение, поэтому его состояние критично. Базовые проверки масла включают:
- пробивное напряжение — испытание на пробой в стандартном разряднике; падение пробивного напряжения означает увлажнение или загрязнение масла;
- содержание влаги и механических примесей — прямой показатель старения и попадания воды;
- кислотное число, температуру вспышки и другие физико-химические показатели — характеризуют степень окисления и деградации масла;
- хроматографический анализ растворённых газов — по составу газов выявляют развивающиеся дефекты (перегревы, частичные разряды) внутри бака ещё до их проявления в других измерениях.
Полная программа испытаний и периодичность каждого вида зависят от мощности, напряжения и ответственности трансформатора и принимаются по нормативной документации — это часть общего состава испытаний электроустановок.
Когда проводят испытания и какие оформляют протоколы
Испытания назначают в трёх случаях: при приёмке нового или смонтированного трансформатора перед вводом в работу, после ремонта (особенно с разборкой активной части или сменой масла) и периодически в процессе эксплуатации. По каждому виду измерений оформляется отдельный протокол с указанием прибора, его поверки, условий (температура, нагрузка) и нормируемых значений рядом с фактическими. Комплект протоколов — это и допуск к эксплуатации, и база для отслеживания динамики: сравнивая результаты разных лет, можно заметить медленное ухудшение задолго до отказа. Испытание силовых трансформаторов без корректно оформленных протоколов не имеет юридической силы для надзорных органов.
Электролаборатория «Мега.ру» выполняет испытание силовых трансформаторов поверенными приборами и оформляет полный комплект протоколов для Ростехнадзора и служб эксплуатации — с измерением изоляции, коэффициента трансформации, опытами ХХ и КЗ, проверкой устройств регулирования и анализом масла.