Испытание и контроль состояния изоляции обмоток силового трансформатора

Диагностика изоляции обмоток силового трансформатора

Проверка состояния изоляции трансформатора – одна из главных причин проведения испытаний в профилактических целях.

Эксплуатационные негативные воздействия на изоляцию

В процессе работы трансформатора изоляция подвергается различным типам эксплуатационных воздействий:

тепловое;
механическое;
электрическое.

В результате можно наблюдать ускорение старения изоляции, связанное с изменениями в химических процессах, так как в изоляции возникают определенные дефекты, которые ослабляют изоляцию. К ним относятся:

воздушные включения в жидком и твердом диэлектрике
расслоения и разрывы структуры изоляции
газовыделения
нарушения вакуумировки
возникновения частичных разрядов и пробоев.

Все эти факторы влияют на качество изоляции и требуют контроля, выявления в результате испытаний и последующего устранения. (подробно об услуге испытания силового трансформатора в разделе услуг).

Испытания изоляции обмоток трансформатора – обязательная эксплуатационная необходимость

Задача испытаний – убедиться в качестве изоляции и проверить изменения переходных сопротивлений.

Выполнение испытаний зависит от предположений в ухудшении качества изоляции.

Оценка состояния выполняется методом сравнения новых сведений, полученных в результате испытаний изоляции с предыдущими результатами и нормативными данными. Благодаря оценке делаются предположения и прогнозы по дальнейшей эксплуатации трансформатора и выбор типа ремонта: капитального или профилактического.

Что входит в перечень испытательных мероприятий

Испытания обмоток включают следующий перечень мероприятий, которые предназначенны для определения различных дефектов в транасформаторе.

Измерение тока и потерь холостого при малом напряжении определение в обмотках межвитковое короткое замыкание, КЗ на землю, обрывы в цепи, проблемы в контактах.

Размагничивание – убирает остаточную намагниченность

Анализ диэлектрического частотного отклика обмоток – увлажнение твердой изояции обмоток, старение, повышенная влажность, загрязнение изоляционного масла

Анализ трансформатора тока – погрешность коэффициента трансформации или угловая погрешность с учетом нагрузки, чрезмерная остаточная намагниченность, несоответствие требуемым стандартам IEEE или IEC. Влияние нагрузки на Ктт и угловой сдвиг , витковое КЗ

Анализ частичных разрядов – частичные разряды в изоляции, частичные пробои между уравнительными обмотками, трещины и повреждения и бумажной изоляции.

Измерение емкости и тангенса угла диэлектрических потерь производится при частоте 50 – 60Гц, при изменении напряжения и переменной частоте.

Рассмотрим подробнее. При частоте 50 – 60 Гц:

В высоковольтным вводах - частичный пробой между уравнительными обкладками высовольтного ввода, трещины в бумажной изоляции, склеенной смолой, износ и влагу.
В изоляции обомток - попадание влаги в твердую изоляцию, старение изоляции, загрязнение изоляционного масла,
В обмотках: замыкание на землю, механическую деформацию в обмотках.
В сердечнике - короткое зимыкание и механические деформации.

Тангенс угла при изменеии напряжения определяет частичные разряды в изоляции обмоток трансформатора в высоковольтных вводах также – ЧР и открытое и неисправное измерительное ответсвление.

Тангенс угла при переменной частоте

в высоковольтных вводах: определение пробоя между обкладкми, износ изоляции, увлажненность, неисправные ответления.
в изоляции - повышенную влажность, загрязненное масло.
в обмотках и сердечнгике - механические повреждения короткое замыкание и плавающее заземление сердечника.

Измерение омического сопротивления обмоток постоянному току и проверка состояния РПН выявляет:

В обмотках - междувитковое КЗ и короткое замыкание между самими обмотками, обрывы цепи в паралельных проводниках, проблемы в контактной системе и обрыв в электрической цепи.
В переключателе ответветвлений - омическое оспротивление выявлет проблемы с контактами в переключателе ответвлений и в переключателе
В РПН - обрыв цепи, короткозамкнутые витки, увеличенное контактное сопротивление
В ПБВ - Проблемы с контактами
Выводы - проблемы в контактной системе

Измерение коэффициента трансформации позволяет выявить КЗ между витками обмоток и самими обмотками. (более подробно о коэффициенте трансформации в статье на нашем сайте)

Измерение тока намагничивания:

В РПН - проблемы с контактами в переключателе ответвлений и в переключателе, обрыв в электрической цепи, корткозамкнутые витки, увеличенное контактное сопротивление.
В ПБВ - проблемы с контактами

Измерение импендакса КЗ и определение реактивного сопротивления утечки выявляет механические деформации внутри трансформатора, возможно, полученные при транспортировке.

Измерение чакстотной характеристики потерь рассеяния определяет в обмотке короткое обрыв цепи в параллельных проводниках и замыкание между ними.

Контроль состояния изоляции обмоток

До проведения испытаний трансформатор подвергается визуальному осмотру, затем производят действия по измерению сопротивления. Если трансформатор новый, долгое время стоял на сохранении или только после ремонта, в работе еще не участвовал, вычисляют коэффициент абсорбции, в соотвествии с ГОСТ 3484.3-88, делают измерения соппротивления изоляции и замер тангенса угла диэлектрических потерь. Только после этого выполняют высоковольтные испытания.

Измерение сопротивления изоляции выполняется с помощью мегомметра на напряжение 2500В с верхним пределом измерения не ниже 10000 МОм

Способы профилактического испытания и контроля изоляции

Существует два типа проведения испытаний:

разрушительный;
неразрушительный (профилактический).

Разрушительный метод проведения испытаний изоляции

Действенным, но редким средством выявить состояние изоляции является приложение испытательного напряжения, характер которого схож с эксплуатационными воздействиями, но большими по величине. Подобные испытания являются разрушительным. Их применение допустимо лишь для трансформаторов, рассчитанных на величину напряжения до 35кВ.

Причина кроется в дорогостоящем оборудовании и возможности возникновения дополнительных разрушений.

Благодаря проведению таких мероприятий определяется пригодность оборудования к дальнейшему использованию в работе. Они выполняются для определения

параметров, характеризующих состояние изоляции (они способны измерить и спрогнозировать появление возможного отказа);
оценка состояния эксплуатационной надежности изоляции.

Большое значение при проведении профилактических испытаний имеет опыт и квалификация сотрудников электролаборатории. Их умение точно и правильно определить, а впоследствии и сравнить полученные результаты с предыдущими является гарантом длительного рабочего периода трансформатора. Паспортные сведения и нормы стандартов лишь в косвенной мере несут информацию о возможности работы оборудования. Они являются лишь границами разброса величин контролируемого элемента.

Оценка степени ухудшения состояния изоляции производится по отклонению контролируемых характеристик от величин, полученных после проведения заводских испытаний. К ним относятся:

методы контроля без отключения трансформатора, они способствуют накоплению сведений об испытании, важных для оценки надежности оборудования;
использование устройств, позволяющих вести контроль над изменениями состояния изоляции в автоматическом режиме, путем установки соответствующих приборов и подключения к системе телемеханики;
комплексная система включает контроль состояния изоляции и проверку результатов по итогам испытаний.

Используя различные методы испытаний постоянным и переменным напряжением определяется отклонение значения отдельных элементов схемы от нормальных. Иными словами, они позволяют судить о состоянии и наличии дефектов в изоляции.

Проведение испытаний на выявление тангенса угла диалектических потерь в изоляции выявляет:

потери, обусловленные током проводимости во время подачи постоянного и переменного напряжения;
потери, вызванные абсорбционными токами и дипольные потери;
потери на ионизацию в газовых включениях в конструкциях с использованием электротехнической бумаги и картона, аналогичных с изоляцией кабельного типа.

Измерение сопротивления диэлектрической прочности изоляции обмоток производится между двумя электродами и определяется как частное от деления постоянной разности потенциалов между этими электродами на результирующий ток через изоляцию. Качество измерения зависит от внешних факторов, таких как температура, увлажнение и загрязнение.

Схема соединений обмоток трансформатора нормирована.

По окончании испытаний электролаборатория обязуется сформировать оформленные стандартным образом протоколы с заключением и рекомендациями по эксплуатации электрооборудования.

Протокол испытания силовых трансформаторов

После получения результатов специалисты электролаборатории обрабатывают их и производят вычисления.

В процессе обработки результатов вычисляют:

ток холостого хода, полученную величину сравнивают с заводскими сведениями;
сопротивление изоляции обмоток холостому ходу – значение, полученное после использования измерительного моста Р333;
вычисляют соотношение сопротивления изоляции к температуре воздуха;
вычисляют Ктр - не должен отличаться от установочных характеристик более чем на 2%;
сопротивление короткого замыкания.

Результаты испытаний, полученные в итоге вычислений, включают в рабочий журнал и заполняют протокол испытаний.

Итог оформления протокола – заключение по итогам испытаний и рекомендации по дальнейшей эксплуатации трансформаторов.

Нормативные документы

Испытания силовых трансформаторов

[287KB] ГОСТ 12.2024-87 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Шум. Нормы и методы контроля

[530KB] ГОСТ 3484.1-88 Методы электромагнитных испытаний

[494KB] ГОСТ 3484.2-88 – Tрансформатор силовой, испытания на нагрев

[482KB] ГОСТ 21023-75 - TC. Методы измерений характеристик частичных разрядов при испытаниях напряжением промышленной частоты

[234KB] ГОСТ 20243-74 (СТ СЭВ 4493-84) Трансформаторы силовые (TC). Методы испытаний на стойкость при коротком замыкании

[333KB] ГОСТ 21023-75 - TC. Методы измерений характеристик частичных разрядов при испытаниях напряжением промышленной частоты

[1238KB] ГОСТ 22756-77 - Трансформаторы (силовые и напряжения) и реакторы. Методы испытаний электрической прочности изоляции

[235KB] ГОСТ 3484.3-88 Методы измерений диэлектрических параметров изоляции

[6615KB] СТО 34.01-23.1-001-2017 Объем и нормы испытаний электрооборудования

[10549KB] ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок

Настоящие нормативные документы содержат стандарты, в которых приведены основные испытания с предельно допустимыми значениями контролируемых параметров.

Техническое состояние силовых трансформаторов определяется не только путем сравнения результатов конкретных испытаний с нормируемыми значениями, но и по совокупности результатов всех проведенных испытаний, осмотров и данных эксплуатации, учитывая динамику и скорость изменения показателей.

Результаты, полученные при испытаниях, необходимо сопоставлять со значениями измерений на оставшихся двух фазах электрооборудования и на другом аналогичном оборудовании.

Однако главным является сопоставление измеренных при испытаниях значений параметров электрооборудования с их исходными значениями, и оценка имеющих место различий по указанным в настоящем стандарте допустимым изменениям.

Выход величин характеристик за пределы максимальных значений нужно рассматривать как следствие присутсвия дефектов, которые, возможно, будут способствовать отказу оборудования.

Вопросы и ответы

На каком пределе измеряется сопротивление изоляции вторичной обмотки трансформатора мегомметром.

Обмотка ВН, и обмотка НН, измеряются мегомметром на напряжение 2500В.

Нужно ли при испытании повышенным напряжением делать перемычку на низкой стороне и заземлять ее, какими методиками руководствуетесь.

Методика «Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования» раздел 2 «Методы контроля состояния силовых тр-ров, автотрансформаторов, шунтирующих. и дугогасящих реакторов», ОРГРЭС 1997г.

Во время испытания повышенным напряжением обмотки ВН, при измерении сопротивления изоляции, обмотка НН и бак заземляются. Это обусловлено требованиями безопасности для защиты от наведенного потенциала при испытании повышенным напряжением. Мы стараемся придерживаться правил безопасности.

Так ли необходимо соблюдать требование комплексного опробования трансформатора в течение 72 часов на ХХ.

Руководствуйтесь инструкциями завода изготовителя, записанными в паспортных данных трансформатора. Потребитель руководствуется нормами ПТЭЭП, п.1.3.7,. по которым «комплексное опробование считается проведенным при условии нормальной и непрерывной работы основного и вспомогательного оборудования в течение 72 ч, а линий электропередачи — в течение 24 ч». Однако при комплексном опробовании выполняется опробование электроустановки по полной схеме на холостом ходу и под нагрузкой, поэтому нет необходимости держать трансформатор 72 часа на холостом ходу.

Как измерить омическое сопротивление трансформатора напряжения ЗНОЛ на три фазы и напряжение 10, 20кв. Каким прибором вы пользуетесь

Трехфазный трансформатор напряжения ЗНОЛ на напряжение 10, 20кв с соединением первичной обмотки в звезду и с тремя вторичными обмотками: 1а-1х,2а-2х,аd-xd и есть первичные выводы: А-Х у ТН, то подключайтесь на них и измеряйте сопротивление обмоток постоянному току. Этот замер для ТН при проведении приёмо-сдаточных испытаний не практикуется, его можно сделать теоретически, дополнительно. Для этих целей можно использовать прибор MMR-600 от бренда Sonel.

Каким прибором вы измеряете омическое сопротивление обмоток ВН и НН. Можно ли для измерений пользоваться обычным тестером.

Мы применяем ИТА-2 и MMR-600. Когда-то использовали прибор Ф4104-М1 и мост постоянного тока Р333, сейчас эти приборы в глубоком резерве. Планируем новый MMR-630. С ним работать намного удобнее.

Обычным тестером измерить ни чего не получится — разница в показаниях будет очень большая, тестер вообще что-нибудь измерит. Ведь обмотки имеют сопротивление очень маленькое, вот например, обмотка НН может иметь сопротивление всего 0,0009Ом.

Нужно ли испытывать трансформаторы выше 2000кВА при приемо-сдаточных испытаниях повышенным напряжением промышленной частоты

Трансформаторы мощностью от 1600кВ испытываются в полном объеме. Согласно ПУЭ, маслонаполненные трансформаторы мощностью более 1600кВА необходимо испытывать повышенным напряжением обмоток по отношению к корпусу и другим его обмоткам. Это требование подтверждается инструкцией завода-изготовителя.

Испытание обмотки ВН испытательным напряжением 31,5кВ промышленной частоты в течение 1 минуты. Нулевой вывод обмотки НН и бак трансформатора во время испытаний заземляются.

Нужно ли для трансформаторов 25 к ВА измерять сопротивление обмоток постоянному току во время проведения эксплуатационных (профилактических), межремонтных испытаниях.

Если трансформатор после ремонта, то нужен весь объем испытаний, а если с трансформатор вывели для текущего ремонта по графику, достаточно измерить сопротивление изоляции обмоток и испытать трансформаторное масло. Такие требования трансформатора мощностью 25кВА при пуско-наладке обозначены в ПУЭ. Но мы производим эксплуатационные испытания и руководствуемся ПТЭЭП и РД34.45-51.300-97. По этим нормам даже при текущем ремонте трансформатора необходим полный перечень испытаний.

На своем предприятии вы можете решить задачу следующим образом — технический руководитель своим приказом утверждает объем и перечень испытаний при текущем ремонте трансформаторов определенных мощностей. Но нужно учитывать, что трансформатор после капитального ремонта или аварийного отключения требует полный объем испытаний.

Обязательно ли при испытаниях измерять ток холостого хода и коэффициент трансформации

Согласно ПУЭ, главы 1.8. для масляных трансформаторов мощностью до 1600кВА это не обязательные замеры, они производятся по требованию заказчика

Наши клиенты