Испытания трансформаторов тока
Трансформатор тока (ТТ) — устройство, принцип действия которого заключается в последовательном преобразовании первичного переменного тока большой величины в ток с безопасными и удобными для измерений показателями. Такое оборудование применятся в энергетической области в целях защиты и контроля электрических приборов и цепей.
Для создания надежной и безопасной работы устройства проводят периодическую диагностику и оценку его работоспособности. Существуют разные виды ТТ, которые отличаются не только габаритами, но и функциональными особенностями. Поэтому для испытания трансформаторов тока нужно подбирать оборудование в зависимости от измеряемых параметров.
Как проводят испытания трансформаторов тока
Тестирование и диагностику трансформаторного оборудования проводят комплексно. Единой методики испытаний нет, так как она подбирается на основании технических характеристик ТТ. Но для большинства устройств существуют общие виды измерений таких характеристик, как:
- Сопротивление изоляции;
- Коэффициент трансформации;
- Полярность;
- Характеристика намагничивания;
- Сопротивление обмоток.
Каждый из этих этапов позволяет выявить дефекты и неисправности в оборудовании и заблаговременно устранить их. Для проведения испытаний применяют специализированное оборудование или комплексные устройства.
Измерение сопротивления изоляции
Такой вид испытаний проводится на короткозамкнутой обмотке относительно поверхности корпуса. Еще одна закороченная обмотка должна иметь заземление. По прошествии одной минуты снимаются показания: если значения сопротивления заметно понизились, значит, качество изоляции ухудшилось.
Испытания трансформаторов с разным напряжением проводятся с помощью разного оборудования:
- До 600 В — мегаомметр на 1000 В;
- Более 600 В — мегаомметр на 2500 В.
Если необходимо испытать изоляцию трансформатора каскадного типа, то измерения проводятся для всего устройства в целом. При результатах, не удовлетворяющих требованиям, проводят дополнительные испытания каждой отдельной ступени.
Измерение коэффициента трансформации
Коэффициент трансформации — соотношение первичного и вторичного токов. Он вычисляется по формуле:
Вычисление такого коэффициента необходимо, чтобы сравнить полученные результаты с показателями, обозначенными в паспорте оборудования. Для проведения замеров используют специальное проверочное оборудование, либо, за неимением такового, источники напряжения. Суть проверки заключается в подаче тока на первичную обмотку, после чего измеряются показатели на вторичной обмотке.
Измерение полярности
Полярность — это порядок выводов, которые создают условия для передачи токовых сигналов в определенной фазе во вторичной обмотке ТТ. Входной и выходной сигналы в выводах должны действовать синфазно, то есть иметь одинаковую полярность, и достигать максимальных и минимальных точек одновременно.
На промышленных трансформаторах тока полярность обычно указывается на самом оборудовании. Но если таких обозначений нет или они не совпадают, то необходимо провести проверку. Для этого используют разные типы проверочного оборудования в зависимости от типа ТТ, целей исследования и других факторов.
Тестирование характеристики намагничивания
Этот показатель считается одним из ключевых в трансформаторе тока. Он также известен как ВАХ, или вольт-амперная характеристика. Ее суть заключается в зависимости между напряжением, образованным на выводах вторичной обмотки, и током, протекающим по этой обмотке.
Проверку проводят с целью выявить витковые замыкания. Стандартные измерения сопротивления изоляции такую проблему выявить не могут. Для проведения испытаний необходимо, чтобы:
- Выводы первичной обмотки были разомкнутыми;
- Подача напряжения на вторичную обмотку производилась с независимого регулируемого источника.
В разных регламентирующих документах (ГОСТы, МЭК и пр.) указаны разнообразные типы измерений ВАХ. В результате таких измерений возможно получить: полный график, расчет точки перегиба, несколько точек ВАХ.
Проверка сопротивления обмоток
Такие замеры проводят для того, чтобы определить целостность обмотки, а также обнаружить обрывы или замкнутые витки. Поэтому этот тип измерений важно проводить с определенной периодичностью.
Сопротивление обмотки ТТ — понижение показателя напряжения на обмотке относительно постоянного тока, который протекает по ней. При этом возможно возникновение погрешности в измерениях, которая бывает вызвана пульсацией тестового тока либо недостаточным уровнем намагничивания магнитопровода. Также при проведении проверки необходимо учитывать температуру.
Для измерений походят: РЕТ-МОМ.2, РЕТОМ-21/25 (совместно с фильтром РЕТ-СФ).
При измерении разных показателей трансформатора тока нужно опираться на существующие нормативы и правила, а также техническую информацию об оборудовании. Помимо этого, в процессе важно использовать проверенные и сертифицированные проверочные устройства.
Такие устройства можно найти в СОЮЗ-ПРИБОР. Если возникли трудности в выборе оборудования для испытания трансформаторов тока, или нужна консультация, можно обратиться по телефону, электронной почте или через форму обратной связи к менеджерам компании.
Как рассчитать коэффициент трансформации трансформатора
Коэффициентом трансформации «k» называется отношение напряжения U1 на концах первичной обмотки трансформатора к напряжению U2 на выводах его вторичной обмотки, определенному на холостом ходу (когда вторичных обмоток несколько, то коэффициентов k – тоже несколько, они определяются в этом случае по очереди). Это отношение принимается равным соотношению количеств витков в соответствующих обмотках.
Величина коэффициента трансформации легко вычисляется путем деления показателей ЭДС обмоток исследуемого трансформатора: ЭДС первичной обмотки — на ЭДС вторичной.
Коэффициент трансформации имеет очень важное значение как величина, при помощи которой вторичная обмотка приводится к первичной. В эксплуатационных условиях имеет большое значение коэффициент трансформации напряжения, под которым понимают отношение номинальных напряжений трансформатора.
Для однофазных трансформаторов между коэффициентами трансформации ЭДС и напряжений нет разницы, но в трехфазных трансформаторах следует строго различать их друг от друга.
В идеале потери мощности (на токи Фуко и на нагрев проводников обмоток) в трансформаторе полностью отсутствуют, поэтому и коэффициент трансформации для идеальных условий рассчитывается простым делением напряжений на выводах обмоток. Но ничего идеального в мире нет, поэтому иногда необходимо прибегать к замерам.
В реальности мы всегда имеем дело с повышающим или с понижающим трансформатором. У трансформаторов напряжения повышающих коэффициент трансформации всегда меньше единицы (и больше нуля), у понижающих — больше единицы. То есть коэффициент трансформации свидетельствует о том, во сколько раз ток вторичной обмотки под нагрузкой отличается от тока первичной обмотки, или во сколько крат напряжение вторичной обмотки меньше подаваемого на первичную обмотку.
Например, понижающий трансформатор ТП-112-1 имеет по паспорту коэффициент трансформации 7,9/220 = 0,036, значит номинальному току (по паспорту) вторичной обмотки в 1,2 ампера соответствует ток первичной обмотки 43 мА.
Зная коэффициент трансформации, измерив его например двумя вольтметрами на холостом ходу, можно убедиться в правильности соотношения количеств витков в обмотках. Если зажимов несколько, то измерения проводят на каждом ответвлении. Измерения такого рода помогают обнаруживать поврежденные обмотки, определять их полярности.
Есть несколько путей определения коэффициента трансформации:
- путь непосредственного измерения напряжений вольтметрами;
- методом моста переменного тока (например портативным прибором типа «коэффициент» для анализа параметров трехфазных и однофазных трансформаторов);
- по паспорту данного трансформатора.
Для нахождения реального коэффициента трансформации традиционно применяют два вольтметра . Номинальный коэффициент трансформации рассчитывают путем деления значений напряжений, измеренных на холостом ходу (они и указаны в паспорте на трансформатор).
Если проверяется трехфазный трансформатор, то измерения следует провести для двух пар обмоток с наименьшим током КЗ. Когда трансформатор имеет выводы, часть которых скрыта под кожухом, то значение коэффициента трансформации определяется только для тех концов, которые доступны снаружи для присоединения приборов.
Если трансформатор однофазный, то рабочий коэффициент трансформации легко рассчитать, разделив напряжение приложенное к первичной обмотке, на в этот же момент измеренное вольтметром напряжение на вторичной обмотке (с подключенной нагрузкой ко вторичной цепи).
Применительно к трехфазным трансформаторам, данная операция может быть выполнена различными путями. Первый путь — подача на высоковольтную обмотку трехфазного напряжения от трехфазной сети, или второй путь — подача однофазного напряжения только на одну высоковольтную обмотку из трех, без выведения или с выведением нулевой точки. В каждом варианте измеряют линейные напряжения на одноименных зажимах первичных и вторичных обмоток.
В каждом случае нельзя подавать на обмотки напряжение существенно превосходящее номинальное значение, указанное в паспорте, ведь тогда погрешность измерения окажется высокой из-за потерь даже на холостом ходу.
Наилучший метод — измерение соотношений напряжений между вторичной и первичной обмотками с применением высокоточных вольтметров (класса точности максимум 0,5). Еще лучше, если есть возможность, применять специальный прибор типа «коэффициент-3» — универсальный измеритель коэффициента трансформации, который не потребует присоединения к трансформатору дополнительных источников сетевого напряжения.
Для анализа трансформаторов тока, для расчета его коэффициента трансформации, собирают цепь, где ток величиной от 20 до 100 % номинала пропускают по первичной обмотке трансформатора, при этом измеряется и вторичный ток.
Так и находят коэффициент трансформации трансформатора тока опытным путем: численную величину заданного первичного тока I1 делят на значение измеренного тока во вторичной обмотке I2. Это и будет коэффициент трансформации трансформатора тока. Найденное значение сравнивают с паспортным, если паспорт имеется.
Трансформатор тока с несколькими вторичными обмотками может быть опасен. Прежде чем начинать измерения, все вторичные обмотки трансформатора тока закорачивают, иначе в них может навестись ЭДС, измеряемая киловольтами, что опасно для жизни человека и для оборудования. Большинство трансформаторов тока требуют заземления магнитопровода, для этого на их корпусах есть специальная клемма, обозначенная буквой «З» — заземление.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Методы и инструкция проверки трансформаторов тока
Трансформаторы тока (дальше ТТ) нужны для пропорционального преобразования переменного тока по средствам электромагнитной индукции. Они применяются в энергетическом секторе. Оборудование производится с различными конструкциями, начиная миниатюрными агрегатами, которые устанавливаются на электронных платах, и заканчивая метровыми сооружениями, монтируемыми на ЖБТ-опорах.
Проверка трансформаторов тока осуществляется с целью определения функциональности устройств без анализа метрологических параметров для определения углового сдвига фаз между вторичными, первичными векторами токов, а также класса точности.
Инструкция по проверке трансформаторов
Чтобы оценить работу, состояние ТТ, для начала выполняется электропроверка и осмотр с целью защиты. Оценивается:
- изоляция (отсутствие сколов);
- поверхности на дефекты, повреждения;
- соединения болтов, клеммников, необходимых для подключения обмоток;
- чистота поверхностей элементов системы.
Прямая методика проверки
Исследуется схема, находящаяся под нагрузкой. Для данной цели применяется штатная цепь, включающая трансформатор в цепочку оборудования, среди которого вторичное, первичное. Также иногда создается новая цепь проверки с током в пределах номинальной мощности 0.2-1.0, проходящая непосредственно по первичной обмотке ТТ, после чего замеры делаются по вторичной.
Силовой трансформатор может иметь пару вторичных обмоток. Именно они до старта тестов применяются при необходимой нагрузке, а в некоторых ситуациях закорачиваются. При этом во вторичной обмотке (разомкнутой) при наличии тока в первичной образуется высокое напряжение в несколько киловольт, которое является небезопасным для технического оснащения и людей.
Численное определение первичного тока необходимо разделить на ток, показатели которого были выявлены во вторичной обмотке. В итоге представленное выражение показывает коэффициент трансформации. Этот параметр важно сравнивать с информацией, приведенной в паспорте аппарата, благодаря чему можно судить об его исправности.
Другие методики
Выявляется правильность маркировки обмоток (выводов), целостное состояние которых подтверждается способом «прозвона». Выполняется замер омических сопротивлений (активных). Также проверяется маркирование, которое по итогам проверки может наноситься дополнительно. Измеряются концы, начала обмотки методом, который дает возможность определить полярность.
Если в обмотке появляются коротко замкнутые витки, сокращается параметр выходного напряжения, уменьшается ВАХ-крутизна. При стартовом применении ТТ без дефектов замеряются показатели, строится график. Специалист проверяет, какими являются выходные характеристики.
Как проверяется изоляция?
Эксплуатировать трансформатор с поврежденной изоляцией по протоколу категорически нельзя. На высоковольтном оборудовании ТТ установлен в комплексе линии нагрузки и является ее конструктивной частью. Трансформатор проверяется на высоковольтных общих испытаниях отходящей линии. Тестирование проводится сотрудниками специализированных служб. Испытания показывают, разрешается ли допуск импульсного оборудования в эксплуатацию.
Разрешаются токовые собранные цепи, величина изоляции которых составляет 1 мОм. Замеры делаются мегаомметром. Прибор выполняет проверку сопротивления между обмотками и корпусами, любой обмоткой и другими компонентами. Выходное напряжение трансформатора должно соответствовать требованиям, которые приведены в документации от производителя. Высоковольтное оборудование тестируется измерительным аппаратом, выходное напряжение которого составляет тысячу вольт.
Периодичность проверки трансформаторов – раз в год. В течение определенного срока ТТ в процессе эксплуатации может быть поврежден или получить дефекты.
Проверка трансформатора тока
Устройства для пропорционального преобразования переменного тока до значений, безопасных для его измерений, называют трансформаторами тока.
Такие трансформаторы находят широкое применение в сфере электроснабжения и электроэнергетике и изготавливаются в различных конструктивных исполнениях, — от небольших моделей, размещаемых непосредственно на электронных платах, до сооружений внушительных размеров, устанавливаемых на специальные строительные конструкции.
Проверка ТТ проводится с целью выявления его работоспособности, при этом не производится оценка метрологических характеристик, которые определяют класс точности и сдвига фаз между вектором первичного и вторичного токов.
Перечень возможных неисправностей
Ниже приведены наиболее распространённые причины неисправностей ТТ:
- механические повреждения магнитопровода;
- повреждения изоляции корпуса;
- механические повреждения обмоток:
- обрывы обмоток;
- снижение изоляции проводников обмотки, создающее межвитковые замыкания;
- механический износ выводов обмотки и контактов.
Методы проверок
Для оценки работоспособности трансформатора проводится внешний визуальный осмотр и проверка электрических характеристик.
Внешний визуальный осмотр
С него начинается каждая проверка, и она позволяет оценить:
- состояние внешних поверхностей деталей;
- наличие сколов и трещин на изоляции;
- состояние клеммных или болтовых соединений;
- наличие видимых дефектов.
Проверка изоляции
Испытания изоляции
В случае установки в составе высоковольтного оборудования трансформатор тока смонтирован в линии нагрузки, при этом он входит в линию конструктивно, и в таком случае испытания изоляции проводятся при проведении совместных высоковольтных испытаний отходящей линии сотрудниками службы изоляции. По результатам проведенных испытаний оборудование может быть допущено в эксплуатацию.
Проверка состояния изоляции
Для проведения измерения сопротивления изоляции следует использовать мегомметр с Uвых соответствующий требованиям техдокументации на ТТ. Для большинства существующих высоковольтных устройств проверку сопротивления изоляции следует проводить прибором с Uвых в 1 Кв.
Мегомметром проводят измерения сопротивление изоляции между:
- корпусом и обмотками (каждой из обмоток);
- каждой из обмоток и всеми остальными.
К эксплуатации могут быть допущены собранные токовые цепи с величиной сопротивления изоляции не менее 1 мОм.
Оценка работоспособности трансформатора тока
1. Прямой метод проверки
Прямая проверка — наиболее проверенный способ, также называемый проверкой схемы под нагрузкой.
Для проведения следует использовать штатную цепь включения трансформатора в цепи первичного и вторичного оборудования или же, собрать новую цепь для проверки, при которой ток величиной от 20 до 100 % от номинальной величины проходит по первичной обмотке трансформатора и замеряется во вторичной.
Численное значение замеренного первичного тока нужно разделить на численное значение замеренного тока вторичной обмотки. Полученное значение и будет коэффициентом трансформации, которое следует сравнить с паспортным значением, что позволит судить об исправности трансформатора.
Трансформатор тока может содержать не одну, а несколько вторичных обмоток. До начала испытаний все обмотки должны быть надежно подключены к нагрузке или же закорочены. В противном случае, в разомкнутой вторичной обмотке, при условии появлении тока в первичной обмотке, возникнет напряжение в несколько КВ, опасное для жизни человека и могущее привести к повреждению оборудования.
Магнитопроводы большинства высоковольтных трансформаторов тока нуждаются в заземлении. Для этого в их конструкции предусмотрена специальная клемма, которая маркируется буквой “З”.
На практике очень часто возникают какие-либо ограничения по проверке трансформаторов под нагрузкой, обусловленные особенностями эксплуатации и безопасности испытаний. В связи с этим часто используются иные способы проверки.
2. Косвенные методы
Каждый из перечисленных ниже способов проверки может предоставить лишь частичную информации о состоянии трансформаторов. Поэтому эти способы необходимо применять в комплексе.
Определение правильности маркировки выводов обмоток
Целостность обмоток ТТ и их выводов следует определять замером их активных сопротивлений с проверкой или последующим нанесением маркировки.
Определение начала и конца каждой из обмоток следует проводить способом, позволяющим установить полярность.
Проверка полярности выводов обмоток.
Для проведения испытаний к вторичной обмотке присоединить амперметр или вольтметр магнитоэлектрического типа с определенной полярностью на его выводах.
Определение полярности выводов обмоток Трансформатора тока.
Рекомендуется использовать прибор с нулем посередине шкалы, однако, допускается использовать и с нулем, расположенным в начале шкалы.
Все остальные вторичные обмотки трансформатора необходимо, из соображений безопасности, зашунтировать.
К первичной обмотке ТТ необходимо подключить источник постоянного тока, затем последовательно подключить к нему сопротивление для ограничения тока разряда. Достаточно использовать обыкновенный элемент питания (батарейку) с лампочкой накаливания. Вместо выключателя можно просто коснуться проводом от лампочки клеммы первичной обмотки ТТ и затем отвести его.
При совпадении полярности стрелка сдвинется вправо и возвратится назад. Если прибор подключен с обратной полярностью, то стрелка будет сдвигаться влево.
При отключении питания у однополярных обмоток стрелка сдвигается толчком влево, а в противном случае – толчком вправо.
Таким же образом следует проверить полярность подключения других обмоток трансформатора.
Снятие характеристики намагничивания.
Зависимость напряжения на клеммах вторичных обмоток от протекающего по ним тока намагничивания называется вольт-амперной характеристикой, сокращенно ВАХ. Она свидетельствует о правильности работы обмотки и магнитопровода, позволяет оценить их исправность.
Для того, чтобы исключить влияние помех со стороны расположенного рядом силового оборудования, характеристику ВАХ следует снимать, предварительно разомкнув цепь первичной обмотки.
Для построения характеристики ВАХ необходимо пропускать переменный ток различных величин через обмотку ТТ и измерять напряжение на входе обмотки. Такие испытания можно проводить любым лабораторным стендом с блоком питания, имеющим выходную мощность, позволяющую нагружать обмотку до насыщения магнитопровода трансформатора, при котором кривая насыщения обратится в горизонтальное положение.
Полученные по замерам данные нужно занести в таблицу протокола. По табличным данным строятся графики ВАХ.
Перед началом проведения замеров и после их окончания следует в обязательном порядке производить размагничивание магнитопровода методом нескольких постепенных увеличений тока в обмотке и последующим снижением тока до нуля.
Важно
Для измерения значений токов и напряжений следует использовать приборы электромагнитной или электродинамической систем, которые могут воспринимать действующие значения тока и напряжения.
Наличие в обмотке короткозамкнутых витков уменьшает величину выходного напряжения в обмотке и снижает крутизну ВАХ. В связи с этим, при первом использовании исправного ТТ необходимо сделать замеры и построить график ВАХ, а при последующих проверках ТТ через определенное нормативами время следует контролируют состояние выходных параметров.