Типовые испытания трансформаторов, специальные испытания и дополнительные испытания | Полное руководство
Типовые испытания
Типовые испытания — это серия проверочных испытаний, проводимых на представительных трансформаторных единицах для подтверждения того, что конструкция, изготовление, технологический процесс производства и эксплуатационные характеристики трансформатора соответствуют требованиям, установленным в действующих национальных и международных стандартах.
Эти испытания проводятся преимущественно в следующих случаях:
При разработке новых конструкций трансформаторов;
При внесении существенных изменений в конструкцию изделия или его ключевые параметры;
В рамках процедур сертификации изделий;
При верификации серии трансформаторов или семейства изделий.
Основные типовые испытания силовых трансформаторов включают:
Испытание на нагрев
Испытание на нагрев проводится для проверки тепловой работоспособности трансформатора при номинальных режимах эксплуатации.
В ходе испытания трансформатор работает при номинальной нагрузке до достижения теплового равновесия. Измеряется превышение температуры обмоток, верхнего слоя масла, бака и конструктивных элементов для подтверждения того, что тепло, выделяемое суммарными потерями — включая потери холостого хода и потери нагрузки — может эффективно рассеиваться системой охлаждения.
Целью испытания на нагрев является:
- Проверка эффективности системы охлаждения трансформатора (например, ONAN, ONAF, OFAF и др.);
- Подтверждение того, что превышение температуры обмоток остаётся в пределах допустимых значений, установленных стандартами;
- Выявление возможного локального перегрева бака, зажимов, магнитного экрана или других конструктивных элементов;
- Оценка долговременной надёжности эксплуатации трансформатора.
Диэлектрические типовые испытания
Диэлектрические типовые испытания проводятся для проверки электрической прочности и надёжности изоляционной системы трансформатора при различных условиях перенапряжения.
Эти испытания имитируют электрические воздействия, которые могут возникать при реальной эксплуатации энергосистемы, включая грозовые перенапряжения, коммутационные перенапряжения и перенапряжения промышленной частоты.
Основные диэлектрические испытания включают:
- Испытание на выдерживание грозового импульса
- Испытание на выдерживание приложенного напряжения
- Испытание на выдерживание индуцированного напряжения
Эти испытания обеспечивают, что обмотки, проходные изоляторы, выводы и внутренние изоляционные конструкции трансформатора обладают достаточной электрической прочностью и запасом эксплуатационной безопасности.
Специальные испытания
Специальные испытания — это дополнительные испытания, проводимые в соответствии с особыми требованиями, согласованными между производителем трансформаторов и заказчиком.
В отличие от регулярных и типовых испытаний, специальные испытания обычно заказываются для конкретных проектов, особых условий эксплуатации или особых технических требований.
Некоторые специальные испытания требуют применения высокотехнологичного испытательного оборудования, сложных процедур и значительных ресурсов; поэтому они не проводятся на каждом трансформаторе.
Распространённые специальные испытания включают:
Специальные диэлектрические испытания
Специальные диэлектрические испытания проводятся для дополнительной проверки изоляционных характеристик трансформаторов при особых условиях напряжения или повышенных требованиях к изоляции.
Эти испытания обычно применяются к трансформаторам, используемым в особых сетевых условиях или в проектах с жёсткими требованиями к координации изоляции.
Измерение ёмкости между обмотками и между обмотками и землёй
Данное испытание заключается в измерении ёмкостных значений между обмотками трансформатора и между обмотками и землёй.
Полученные данные используются для:
- Анализа координации изоляции;
- Исследований перенапряжений;
- Проектирования защиты энергосистемы.
Измерение характеристик передачи переходных напряжений
Данное испытание оценивает характеристики передачи переходных напряжений между обмотками высокого и низкого напряжения при возникновении переходных перенапряжений.
Данные испытания помогают инженерам:
- Проанализировать внутреннее распределение напряжения;
- Оптимизировать конструкцию изоляции;
- Разработать адекватные стратегии защиты от перенапряжений.
Измерение нулевой последовательности сопротивления трёхфазных трансформаторов
Сопротивление нулевой последовательности — это сопротивление, которое представляет собой трёхфазный трансформатор при токах нулевой последовательности.
Этот параметр важен для:
- Расчётов токов короткого замыкания;
- Анализа замыканий на землю;
- Настройки релейной защиты.
Точный замер импеданса нулевой последовательности позволяет пользователям правильно настроить системы защиты и повысить безопасность и надёжность электросети.
Испытание на выдерживание короткого замыкания
Испытание на выдерживание короткого замыкания проверяет способность трансформатора выдерживать тяжёлые условия короткого замыкания, возникающие в электрических системах.
Во время испытания трансформатор подвергается воздействию высоких токов короткого замыкания для оценки механических и тепловых напряжений, возникающих при аварийных режимах.
Испытание проверяет:
- Механическую прочность обмоток трансформатора;
- Надёжность конструкций крепления магнитопровода;
- Стабильность выводов и систем соединений;
- Способность изоляторов и устройств регулирования напряжения выдерживать нагрузку.
Данное испытание является одним из наиболее важных оценочных мероприятий надёжности трансформатора, особенно крупных силовых трансформаторов.
Измерение уровня шума
Измерение уровня шума проводится для определения шума, генерируемого трансформатором в процессе эксплуатации.
Полученные результаты используются для проверки соответствия:
- Требованиям по уровню шума окружающей среды;
- Техническим спецификациям заказчика;
- Требованиям к установке в городских, промышленных или жилых зонах.
Измерение гармоник тока холостого хода
Данное испытание анализирует гармонические составляющие тока намагничивания трансформатора в режиме холостого хода.
Оно применяется преимущественно для оценки:
- Конструкции плотности магнитного потока в магнитопроводе;
- Характеристик насыщения магнитопровода;
- Обоснованности конструкции трансформатора.
Результаты помогают оптимизировать потери трансформатора, характеристики намагничивания и эксплуатационную эффективность.
Измерение потребляемой мощности систем охлаждения
Для трансформаторов, оснащённых принудительными системами охлаждения, данное испытание измеряет фактическое энергопотребление оборудования охлаждения, такого как: вентиляторы охлаждения; масляные насосы.
Полученные данные используются для:
- Расчёт потребляемой вспомогательной мощности;
- Оценка экономичности эксплуатации;
- Планирование мощности электрической системы.
Дополнительные испытания
Помимо стандартных типовых, серийных и специальных испытаний заказчики или владельцы проектов могут требовать дополнительные испытания в соответствии с конкретными техническими требованиями.
Такие испытания обычно применяются для более детальной оценки рабочего состояния трансформатора, целостности его конструкции и особых характеристик производительности.
К числу распространённых дополнительных испытаний относятся:
Анализ частотной характеристики (FRA) — испытание на деформацию обмоток
Анализ частотной характеристики используется для выявления механических изменений в обмотках трансформатора.
Он обычно применяется для определения того, произошли ли:
- Смещения обмоток во время транспортировки;
- Механические повреждения обмоток после аварийных коротких замыканий;
- Конструктивные изменения в течение длительной эксплуатации.
Длительное испытание холостого хода
Данное испытание оценивает эксплуатационные характеристики трансформатора при продолжительной работе в режиме холостого хода.
Оно применяется для контроля:
- Нагрева магнитопровода;
- Стабильности потерь холостого хода;
- Изменений характеристик изоляции.
Испытание на перегрузку по току
Испытание на перегрузку по току проверяет способность трансформатора выдерживать временные перегрузки по току, вызванные аварийными режимами работы или кратковременными перегрузками.
Испытание на радиопомехи
Данное испытание измеряет радиопомехи, генерируемые трансформатором в процессе эксплуатации.
Оно применяется преимущественно к высоковольтным трансформаторам, где предъявляются строгие требования по электромагнитной совместимости.
Измерение кривой намагничивания холостого хода
Этот тест измеряет зависимость между напряжением возбуждения и током возбуждения в режиме холостого хода.
Он используется для анализа:
- характеристик намагничивания магнитопровода;
- поведения при насыщении;
- запасов прочности конструкции.
Испытание на холостом ходу при пониженном напряжении
Этот тест оценивает характеристики возбуждения трансформатора и работу магнитопровода при пониженных значениях напряжения.
Испытание под нагрузкой при пониженном напряжении
Этот тест измеряет нагрузочные характеристики трансформатора при пониженном напряжении, включая: потери на нагрузке; импедансные характеристики; тепловые характеристики.
Испытание переходных коммутационных волновых форм
Этот тест анализирует переходные изменения напряжения, возникающие при работе: устройств регулирования напряжения под нагрузкой (УРН); устройств регулирования напряжения без нагрузки.
Он используется для проверки устойчивости коммутации и оценки поведения переходных напряжений при операциях переключения ответвлений.