Как проверить коэффициент трансформации трансформатора тока

Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторов

Коэффициентом трансформации (К) называется отношение напряжения обмотки ВН к напряжению обмотки НН при холостом ходе трансформатора:

Для трехобмоточных трансформаторов коэффициентом трансформации является отношение напряжений обмоток ВН/СН, ВН/НН и СН/НН.

Значение коэффициента трансформации позволяет проверить правильное число витков обмоток трансформатора, поэтому его определяют на всех ответвлениях обмоток и для всех фаз. Эти измерения, кроме проверки самого коэффициента трансформации, дают возможность проверить правильность установки переключателя напряжения на соответствующих ступенях, а также целость обмоток.

Если трансформатор монтируется без вскрытия и при этом ряд ответвлений, недоступен для измерений, определение коэффициента трансформации производится только для доступных ответвлений.

При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент трансформации достаточно проверить для двух пар обмоток, причем измерения рекомендуется проводить на тех обмотках, для которых напряжение короткого замыкания наименьшее.

В паспорте каждого трансформатора даются номинальные напряжения обеих обмоток, относящиеся к режиму холостого хода. Поэтому номинальный коэффициент трансформации можно легко определить по их отношению.

Измеренный коэффициент трансформации на всех ступенях переключателя ответвлений не должен отличаться более чем на 2 % от коэффициента трансформации на том же ответвлении на других фазах или от паспортных данных, или от данных предыдущих измерений. В случае более значительного отклонения должна быть выяснена его причина. При отсутствии виткового замыкания трансформатор может быть введен в работу.

Коэффициент трансформации определяют следующими методами:

а) двух вольтметров;

б) моста переменного тока;

в) постоянного тока;

г) образцового (стандартного) трансформатора и др.

Коэффициент трансформации рекомендуется определять методом двух вольтметров (рис. 1).

Принципиальная схема для определения коэффициента трансформации методом двух вольтметров для однофазных трансформаторов дана на рис. 1,а. Напряжение, подводимое к двум обмоткам трансформатора, одновременно измеряют двумя разными вольтметрами.

При испытании трехфазных трансформаторов одновременно измеряют линейные напряжения, соответствующие одноименным зажимам обеих проверяемых обмоток. Подводимое напряжение не должно превышать номинального напряжения трансформатора и быть чрезмерно малым, чтобы на результаты измерений не могли повлиять ошибки вследствие потери напряжения в обмотках от тока холостого хода и тока, обусловленного присоединением измерительного прибора к зажимам вторичной обмотки.

Рис. 1. Метод двух вольтметров для определения коэффициентов трансформации: а – для двухобмоточных и б – трехобмоточных трансформаторов

Подводимое напряжение должно быть от одного (для трансформаторов большой мощности) до нескольких десятков процентов номинального напряжения (для трансформаторов небольшой мощности), если испытания проводятся с целью проверки паспортных данных трансформаторов.

В большинстве случаев к трансформатору подводят напряжение от сети 380 В. В случае необходимости вольтметр присоединяется через трансформатор напряжения или включается с добавочным сопротивлением. Классы точности измерительных приборов – 0,2–0,5. Допускается присоединять вольтметр V1 к питающим проводам, а не к вводам трансформатора, если это не отразится на точности измерений из-за падения напряжения в питающих проводах.

При испытании трехфазных трансформаторов симметричное трехфазное напряжение подводят к одной обмотке и одновременно измеряют линейные напряжения на линейных зажимах первичной и вторичной обмоток.

При измерении фазных напряжений допускается определение коэффициента трансформации по фазным напряжениям соответствующих фаз. При этом проверку коэффициента трансформации производят при однофазном или трехфазном возбуждении трансформатора.

Если коэффициент трансформации был определен на заводе-изготовителе, то при монтаже целесообразно измерять те же напряжения. При отсутствии симметричного трехфазного напряжения коэффициент трансформации трехфазных трансформаторов, имеющих схему соединения обмоток Д/У или У/Д, можно определить при помощи фазных напряжений с поочередным закорачиванием фаз.

Для этого одну фазу обмотки (например, фазу А), соединенную в треугольник, закорачивают соединением двух соответствующих линейных зажимов данной обмотки. Затем при однофазном возбуждении определяют коэффициент трансформации оставшейся свободной пары фаз, который при данном методе должен быть равным 2 Kф для системы Д/У при питании со стороны звезды (рис. 2) или Kф/2 для схемы У/Д при питании со стороны треугольника, где Kф – фазный коэффициент трансформации (рис. 3).

Рис. 2. Определение коэффициентов трансформации трансформатора, соединенного по схеме Д/У, при несимметричном трехфазном напряжении: а – первое; б – второе и в – третье измерения

Аналогичным образом производят измерения при накоротко замкнутых фазах В и С. При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент трансформации достаточно проверить для двух пар обмоток (см. рис. 1,б).

Если у трансформатора выведена нейтраль и доступны все начала и концы обмоток, то определение коэффициента трансформации можно производить для фазных напряжений. Проверку коэффициента трансформации по фазным напряжениям производят при однофазном или трехфазном возбуждении трансформатора.

Для трансформаторов с РПН разница коэффициента трансформации не должна превышать значения ступени регулирования. Коэффициент трансформации при приемосдаточных испытаниях определяется дважды – первый раз до монтажа, если паспортные данные отсутствуют или вызывают сомнения, и второй раз непосредственно перед вводом в эксплуатацию при снятии характеристики холостого хода.

Рис. 3. Определение коэффициентов трансформации трансформатора, соединенного по схеме У/Д, при несимметричном трехфазном напряжении: а – первое; б – второе и в – третье измерения

Рис. 4. Принципиальная схема универсального прибора типа УИКТ-3

Для ускорения измерения коэффициента трансформации применяется универсальный прибор типа УИКТ-3, которым можно измерить коэффициенты трансформации силовых и измерительных трансформаторов тока и напряжения без применения постороннего источника переменного тока. Одновременно с измерением коэффициента трансформации определяется полярность первичной и вторичной обмоток. Погрешность в измерении не должна превышать 0,5 % измеряемой величины.

Принцип работы прибора основан на сравнении напряжений, индуктируемых во вторичной и первичной обмотках трансформатора, с падением напряжения на известных сопротивлениях (рис. 4). Сравнение производится по мостовой схеме.

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:

Проверка коэффициента трансформации, методы и приборы для его измерения

Зачем измеряют коэффициент трансформации, методы и приборы для его измерения

Измерение и расчет коэффициента трансформации (Кт) – это функциональное действие, которое не может применяться для определения точности согласно международным стандартам.

В ГОСТ 16110-82: дано определение: «коэффициент трансформации принимают равным отношению напряжений на зажимах двух обмоток трансформатора в режиме холостого хода». Измерение производится без подключенной нагрузки.

Зачем нужно измерять коэффициент трансформации

Проверка коэффициента трансформации позволяет определить правильность числа витков обмоток трансформатора, на всех регулировочных ответветвлениях обмоток и на всех трех фазах.

Совместно с измернием угла сдвига между обмотками измерние коэффициента трансформации поможет выявить сбои в работе трансформатора, определить наличие межвиткого замыкания иои обрыва в цепи.

Полезная информация о коэффициенте трансформации

Проверка коэффициента трансформации позволяет определить правильность числа витков обмоток трансформатора, на всех регулировочных ответветвлениях обмоток и на всех трех фазах.

Коэффициент трансформации для трехобмоточного трансформатора бывает трех соотношений напряжения: высшего и низшего, высшего и среднего, среднего и низшего.

Для фазного и линейного напряжения трехфазного трансформатора, Кт отличается в √3, (корень из трех раз). А это означает, что в протоколе испытаний обязательно указывается какие, фазные или линейные напряжения измерялись при определении Кт.

Коэффициент трансформации определяется, как отношение большей величины напряжения к меньшему значению.

Таким образом. Величина Кт вычисляется путем деления значения ЭДС обмоток исследуемого трансформатора: ЭДС первичной на ЭДС вторичной обмотки. То есть определяется отношением количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичной.

Цели и функциональность определения коэффициента трансформации

Коэффициент трансформации измеряется для силовых и измерительных трансформаторов, однако, несмотря на внешнее сходство целей и задачи, назначение измерения различное.

Задачи измерения k для силового трансформатора

Основная задача определения коэффициента трансформации для силового трансформатора с тремя обмотками убедиться в правильности работы РПН, соответсвия числа витков обмотки положениям устройства регулировки под нагрузкой (РПН) или устройства переключения без возбуждения (ПБВ)

Однако при совместном измерении фазового угла между обмотками, k позволяет оценить качество работы силового трансформатора и выявить межвитковое короткое замыкание или присутствие обрывов в электрической цепи.

Задачи проверки k для измерительного трансформатора

Цель измерения k для измерительных трансформаторов, в принципе таже самая, что и для силового трансформатора. Выявляются отклонения значений напряжения и тока со спецификацией, определяются внутренние неполадки: обрыв цепи или наличие кз.

Главная задача измерения коэффициента трансформации – это определить функциональность измерительного трансформатора после повреждений произошедших в системе, и для проверки оборудования в процессе промышленного производства, во время приемочных испытаний и при пусконаладке.

Выявление погрешности в значении коэффициента трансформации по сравнению с прошлыми замерами помогут выявить возможные сбои в работе релейной защиты и предотвратить ошибочную оценку величин напряжения и тока во всей системе.

Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторов

Для трехобмоточных трансформаторов коэффициентом трансформации является отношение напряжений обмоток ВН/СН, ВН/НН и СН/НН.

В процесс испытания трехобмоточного трансформатора достаточно измерить Кт для двух пар обмоток, у которых напряжение короткого замыкания имеет наименьшее значение.

При испытании трансформатора с расщепленной вторичной обмоткой вычисляют Кт первичной обмотки с каждой из частей расщепленной обмотки. Для одной из частей расщепленной обмотки определяется k на всех ступенях РПН при одном из положений ПБВ, а также в одном из положений РПН в остальных положениях ПБВ. Для остальных частей расщепленной обмотки проверяется Кт только в одном положении РПН и в одном положении ПБВ.

Особенности процесса и методика измерения

ГОСТ 3484.1 — 88 указывает на измерение коэффициента трансформации с помощью метода моста переменного тока, как на более предпочтительное, но на практике чаще применяют методику двух вольтметров, которая также используется во время приемосдаточных испытаний.

На одну из обмоток подают напряжение и измеряют его одним из вольтметров. Другим прибором в это же время производят измерение напряжение на другой обмотке. В измерениях применяются вольтметры класса точности не ниже 0,2.

Порядок применения на практике метода двух вольтметров для измерения коэффициента трансформации

• Обесточить трансформатор.
• Перевести трансформатор в режим холостого хода, отключив нагрузку в нагрузочной цепи.
• К выводам обеих обмоток подключить вольтметры соответствующего класса точности.
• К обмотке более высокого напряжения подключить питание. Напряжение питания не должно превышать номинальное, но и не должно быть ниже 1% от номинального.
• Снять показания вольтметров.
• Произвести расчёт Кт по формуле, приведенной выше.

Особенности метода двух вольтметров

Вольтметр на стороне подводимого напряжения допускается присоединять к питающим проводам. Это не должно повлиять на достоверность измерений (ввиду падения напряжения в питающем кабеле).

При измерении Кт сопротивление проводов в цепи измерения должно составлять не более 0,001 внутреннего сопротивления вольтметра.

Величина подводимого к трансформатору напряжения выбирается из условий удобства измерений, но не выше номинального напряжения трансформатора и не менее 0,1% от номинального.

Особенности измерения k для измерительного трансформатора цифровыми приборами

При определении коэффициента трансформации для измерительных трансформаторов (ИТ) объектом измерения служат: трансформатор тока (ТТ) или трансформатор напряжения (ТН) с нагрузкой и без нее.

Особенности измерения

1. Если к измерительному трансформатору не подключена нагрузка, вторичную обмотку ТТ следует закоротить, а вторичную обмотку ТН — разомкнуть.
2. Проверочный сигнал подается на высокую или низкую сторону. Все измерения выполняются на противоположной стороне трансформатора.
3. Способ подачи напряжения на вторичную обмотку подходит для измерения коэффициента трансформации по соотношению витков, погрешности k и полной погрешности. Коэффициент трансформации для трансформаторов тока можно измерить с помощью подачи сигналов на вторичную обмотку.
4. Для правильного расчета коэффициента трансформации по соотношению витков требуется учесть падение напряжения на сопротивление вторичной обмотки.
5. С помощью точных пофазных измерений можно выявить КЗ в магнитной цепи (что особенно важно на этапе изготовления оборудования).

Для чего измеряется коэффициент трансформации

Измерения обязательны для проверки:

• вторичного напряжения;
• тока намагничивания;
• индуцированного напряжения на первичной обмотке.

Для емкостных ТН отдельно измеряются:

• коэффициенты емкостного делителя
• коэффициента трансформации индуктивного промежуточного ТН.

Благодаря измерениям можно точно определить, где случилось отклонение в значениях или возникла неисправность: в емкостном делителе или в электромагнитной цепи.

Если во время измерений получились спорные и сомнительные результаты желательно произвести дополнительную проверку измерительных трансформаторов. С помощью современных цифровых приборов, предназначенных для измерения коэффициента трансформации можно использовать метод моделирования.

По этому методу измерительные трансформаторы моделируются с использованием их эквивалентных схем. На основе всех измеренных и выявленных параметров схемы рассчитываются необходимые значения ИТ, такие как точность, коэффициент трансформации и полярность.

Современные цифровые приборы для измерения коэффициента трансформации

Благодаря точным и портативным приборам испытания измерительных трансформаторов можно проводить как в лаборатории, так и на месте эксплуатации. Применение специальных измерительных приборов допускает использование как однофазного, ткак и трехфазного источника питания.

Испытательное напряжение подается на каждую фазу обмотки и измеряется на высоковольтной и соответствующей низковольтной обмотке, но от стороны ВН к стороне НН. Это делается для того чтобы избежать опасного напряжения на вводах для измерения.

При использовании приборов на результаты измерения влияют:

• Намагниченность сердечника
• Отсутствие подключения к заземлению

Для этого, перед измерениями убеждаются, что размагничивание сердечника выполнено, а обмотки заземлены должным образом.

В случае использования трехфазного источника — это измерение производится для всех трех фаз одновременно. Выполняется измерение напряжения на сторонах ВН и НН и вычисляется коэффициент трансформации в зависимости от группы соединений трансформатора.

Преимущества использования цифровых устройств для измерения коэффициента трансформации

1. Получение k непосредственно при подключении трехфазного измерительного устройства без расчетов значительно экономит время испытательных мероприятий.
2. Достигается сокращение времени на испытания за счет того, что измерительные схемы, определения группы соединения обмоток и схемы измерения коэффициента трансформации однофазных и трехфазных (для трехфазного возбуждения) трансформаторов одинаковы, что позволяет совмещать эти измерения без дополнительных затрат времени.
3. Революционная методика, которая используется в устройствах, позволяет проводить целый ряд измерений на трансформаторе, включая трёхфазное изменение коэффициента трансформации.
4. Приборы имеют встроенное и внешнее программное обеспечение, которое служит для управления интерфейсом и обеспечивает нормальное функционирование устройства.

Работа и интерфес управления почти всех измерителей, за некоторыми отличиями, в целом характерен для большинства приборов.

Принцип действия современных измерителей коэффициента трансформации

Работа приборов основана на одновременном измерении напряжения, на входе и выходе трансформатора. От внутреннего источника питания измерителя подается напряжение на вход (первичную обмотку) проверяемого трансформатора и фиксирует индуцируемое напряжение на вторичной обмотке, на выходе. Полученное отношение напряжений прямо пропорционально коэффициенту трансформации. Есть инновационные дополнения, например, измерители производителя Omikron, они кроме стандартных схем измерения могут моделировать поведение трансформатора.

Почти все устройства представляют собой измерительный комплекс, который делает замер испытательного тока (тока возбуждения), определяют полярность обмоток, отображают процент отклонения полученного коэффициента трансформации от номинального значения.

Разновидности измерителей коэффициента трансформации

Приборов по измерению коэффициента трансформации существует множество модификаций, которые получили распространение в Российской Федерации. Вот некоторые модели от ведущих мировых и российских производителей.

• Измеритель трехфазный СА540
• Цифровой измеритель коэффициента трансформации C.A 8510 Chauvin Arnoux
• Трехфазные измерители коэффициента трансформации трансформатора TRI-PHASE, TRF-250A, ATRT-03 S2 | Vanguard Instruments
• CPC 100, CT Analyzer, VOTANO 100, COMPANO 100 от производителя OMICRON
• Измерители коэффициента трансформации DTR 8510
• Измеритель параметров силовых трансформаторов К540-3
• Трехфазный измеритель коэффициента трансформации Megger TTRU3
• Коэффициент-1 Измеритель коэффициента трансформации
• TRT63. Измеритель коэффициента трансформации
• Комплекс РЕТОМ-21

Трехфазное выходное напряжение экономит ценное время во время испытания.

К дополнительным возможностям цифровых устройств и их достоинствам относятся:

• подача проверочных сигналов мощностью до 2 кА и 12 кВ
• использование приборов для прямого и непрямого метода испытаний, в первом случае подача сигнала осуществляется на первичную обмотку, во втором на вторичную обмотку
• возможность проводить испытания нестандартных измерительных трансформаторов по международному стандарту IEC 61850
• комплексная оценка точности измерений
• определение первоначальных параметров трансформатора, которые должны содержаться в паспортной табличке, если эти данные невозможно прочесть
• гарантированная безопасность испытаний благодаря применению низковольтных проверочных сигналов
• высокая точность измерений (0,05-0,2 %), то есть для трансформаторов тока различного класса точности, от использования только в релейных цепях, для цепей измерения или для учета электроэнергии.

Коэффициент трансформации относится к наиболее важным параметрам трансформатора, таким как номинальная мощность, коэффициент полезного действия, падение напряжения.

Рабочий пример. Протокол испытания силовых трансформаторов

В протоколе проверки силового трансформатора приведен перечень основных испытаний, которые произведены нами в процессе профилактических испытаний электроустановки. В список диагностических мероприятий по проверки трансформатора собственных нужд напряжением 10/04кВ входят следующие:

• Измерения характеристик изоляции.
• Испытания повышенным напряжением промышленной частоты.
• Измерение сопротивления изоляции обмоток постоянному току.
• Проверка коэффициента трансформации.
• Измерение тока и потерь холостого хода при малом напряжении.

Результаты проверки сведены в единую таблицу, в которой также указаны нормативные документы, требованиями которых мы руководствуемся.

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 U_вых соответствующий требованиям техдокументации на ТТ. Для большинства существующих высоковольтных устройств проверку сопротивления изоляции следует проводить прибором с U_вых 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.

Проверка коэффициента трансформации, методы и приборы для его измерения

Зачем измеряют коэффициент трансформации, методы и приборы для его измерения

Измерение и расчет коэффициента трансформации (Кт) – это функциональное действие, которое не может применяться для определения точности согласно международным стандартам.

В ГОСТ 16110-82: дано определение: «коэффициент трансформации принимают равным отношению напряжений на зажимах двух обмоток трансформатора в режиме холостого хода». Измерение производится без подключенной нагрузки.

Зачем нужно измерять коэффициент трансформации

Проверка коэффициента трансформации позволяет определить правильность числа витков обмоток трансформатора, на всех регулировочных ответветвлениях обмоток и на всех трех фазах.

Совместно с измернием угла сдвига между обмотками измерние коэффициента трансформации поможет выявить сбои в работе трансформатора, определить наличие межвиткого замыкания иои обрыва в цепи.

Полезная информация о коэффициенте трансформации

Проверка коэффициента трансформации позволяет определить правильность числа витков обмоток трансформатора, на всех регулировочных ответветвлениях обмоток и на всех трех фазах.

Коэффициент трансформации для трехобмоточного трансформатора бывает трех соотношений напряжения: высшего и низшего, высшего и среднего, среднего и низшего.

Для фазного и линейного напряжения трехфазного трансформатора, Кт отличается в √3, (корень из трех раз). А это означает, что в протоколе испытаний обязательно указывается какие, фазные или линейные напряжения измерялись при определении Кт.

Коэффициент трансформации определяется, как отношение большей величины напряжения к меньшему значению.

Таким образом. Величина Кт вычисляется путем деления значения ЭДС обмоток исследуемого трансформатора: ЭДС первичной на ЭДС вторичной обмотки. То есть определяется отношением количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичной.

Цели и функциональность определения коэффициента трансформации

Коэффициент трансформации измеряется для силовых и измерительных трансформаторов, однако, несмотря на внешнее сходство целей и задачи, назначение измерения различное.

Задачи измерения k для силового трансформатора

Основная задача определения коэффициента трансформации для силового трансформатора с тремя обмотками убедиться в правильности работы РПН, соответсвия числа витков обмотки положениям устройства регулировки под нагрузкой (РПН) или устройства переключения без возбуждения (ПБВ)

Однако при совместном измерении фазового угла между обмотками, k позволяет оценить качество работы силового трансформатора и выявить межвитковое короткое замыкание или присутствие обрывов в электрической цепи.

Задачи проверки k для измерительного трансформатора

Цель измерения k для измерительных трансформаторов, в принципе таже самая, что и для силового трансформатора. Выявляются отклонения значений напряжения и тока со спецификацией, определяются внутренние неполадки: обрыв цепи или наличие кз.

Главная задача измерения коэффициента трансформации – это определить функциональность измерительного трансформатора после повреждений произошедших в системе, и для проверки оборудования в процессе промышленного производства, во время приемочных испытаний и при пусконаладке.

Выявление погрешности в значении коэффициента трансформации по сравнению с прошлыми замерами помогут выявить возможные сбои в работе релейной защиты и предотвратить ошибочную оценку величин напряжения и тока во всей системе.

Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторов

Для трехобмоточных трансформаторов коэффициентом трансформации является отношение напряжений обмоток ВН/СН, ВН/НН и СН/НН.

В процесс испытания трехобмоточного трансформатора достаточно измерить Кт для двух пар обмоток, у которых напряжение короткого замыкания имеет наименьшее значение.

При испытании трансформатора с расщепленной вторичной обмоткой вычисляют Кт первичной обмотки с каждой из частей расщепленной обмотки. Для одной из частей расщепленной обмотки определяется k на всех ступенях РПН при одном из положений ПБВ, а также в одном из положений РПН в остальных положениях ПБВ. Для остальных частей расщепленной обмотки проверяется Кт только в одном положении РПН и в одном положении ПБВ.

Особенности процесса и методика измерения

ГОСТ 3484.1 — 88 указывает на измерение коэффициента трансформации с помощью метода моста переменного тока, как на более предпочтительное, но на практике чаще применяют методику двух вольтметров, которая также используется во время приемосдаточных испытаний.

На одну из обмоток подают напряжение и измеряют его одним из вольтметров. Другим прибором в это же время производят измерение напряжение на другой обмотке. В измерениях применяются вольтметры класса точности не ниже 0,2.

Порядок применения на практике метода двух вольтметров для измерения коэффициента трансформации

• Обесточить трансформатор.
• Перевести трансформатор в режим холостого хода, отключив нагрузку в нагрузочной цепи.
• К выводам обеих обмоток подключить вольтметры соответствующего класса точности.
• К обмотке более высокого напряжения подключить питание. Напряжение питания не должно превышать номинальное, но и не должно быть ниже 1% от номинального.
• Снять показания вольтметров.
• Произвести расчёт Кт по формуле, приведенной выше.

Особенности метода двух вольтметров

Вольтметр на стороне подводимого напряжения допускается присоединять к питающим проводам. Это не должно повлиять на достоверность измерений (ввиду падения напряжения в питающем кабеле).

При измерении Кт сопротивление проводов в цепи измерения должно составлять не более 0,001 внутреннего сопротивления вольтметра.

Величина подводимого к трансформатору напряжения выбирается из условий удобства измерений, но не выше номинального напряжения трансформатора и не менее 0,1% от номинального.

Особенности измерения k для измерительного трансформатора цифровыми приборами

При определении коэффициента трансформации для измерительных трансформаторов (ИТ) объектом измерения служат: трансформатор тока (ТТ) или трансформатор напряжения (ТН) с нагрузкой и без нее.

Особенности измерения

1. Если к измерительному трансформатору не подключена нагрузка, вторичную обмотку ТТ следует закоротить, а вторичную обмотку ТН — разомкнуть.
2. Проверочный сигнал подается на высокую или низкую сторону. Все измерения выполняются на противоположной стороне трансформатора.
3. Способ подачи напряжения на вторичную обмотку подходит для измерения коэффициента трансформации по соотношению витков, погрешности k и полной погрешности. Коэффициент трансформации для трансформаторов тока можно измерить с помощью подачи сигналов на вторичную обмотку.
4. Для правильного расчета коэффициента трансформации по соотношению витков требуется учесть падение напряжения на сопротивление вторичной обмотки.
5. С помощью точных пофазных измерений можно выявить КЗ в магнитной цепи (что особенно важно на этапе изготовления оборудования).

Для чего измеряется коэффициент трансформации

Измерения обязательны для проверки:

• вторичного напряжения;
• тока намагничивания;
• индуцированного напряжения на первичной обмотке.

Для емкостных ТН отдельно измеряются:

• коэффициенты емкостного делителя
• коэффициента трансформации индуктивного промежуточного ТН.

Благодаря измерениям можно точно определить, где случилось отклонение в значениях или возникла неисправность: в емкостном делителе или в электромагнитной цепи.

Если во время измерений получились спорные и сомнительные результаты желательно произвести дополнительную проверку измерительных трансформаторов. С помощью современных цифровых приборов, предназначенных для измерения коэффициента трансформации можно использовать метод моделирования.

По этому методу измерительные трансформаторы моделируются с использованием их эквивалентных схем. На основе всех измеренных и выявленных параметров схемы рассчитываются необходимые значения ИТ, такие как точность, коэффициент трансформации и полярность.

Современные цифровые приборы для измерения коэффициента трансформации

Благодаря точным и портативным приборам испытания измерительных трансформаторов можно проводить как в лаборатории, так и на месте эксплуатации. Применение специальных измерительных приборов допускает использование как однофазного, ткак и трехфазного источника питания.

Испытательное напряжение подается на каждую фазу обмотки и измеряется на высоковольтной и соответствующей низковольтной обмотке, но от стороны ВН к стороне НН. Это делается для того чтобы избежать опасного напряжения на вводах для измерения.

При использовании приборов на результаты измерения влияют:

• Намагниченность сердечника
• Отсутствие подключения к заземлению

Для этого, перед измерениями убеждаются, что размагничивание сердечника выполнено, а обмотки заземлены должным образом.

В случае использования трехфазного источника — это измерение производится для всех трех фаз одновременно. Выполняется измерение напряжения на сторонах ВН и НН и вычисляется коэффициент трансформации в зависимости от группы соединений трансформатора.

Преимущества использования цифровых устройств для измерения коэффициента трансформации

1. Получение k непосредственно при подключении трехфазного измерительного устройства без расчетов значительно экономит время испытательных мероприятий.
2. Достигается сокращение времени на испытания за счет того, что измерительные схемы, определения группы соединения обмоток и схемы измерения коэффициента трансформации однофазных и трехфазных (для трехфазного возбуждения) трансформаторов одинаковы, что позволяет совмещать эти измерения без дополнительных затрат времени.
3. Революционная методика, которая используется в устройствах, позволяет проводить целый ряд измерений на трансформаторе, включая трёхфазное изменение коэффициента трансформации.
4. Приборы имеют встроенное и внешнее программное обеспечение, которое служит для управления интерфейсом и обеспечивает нормальное функционирование устройства.

Работа и интерфес управления почти всех измерителей, за некоторыми отличиями, в целом характерен для большинства приборов.

Принцип действия современных измерителей коэффициента трансформации

Работа приборов основана на одновременном измерении напряжения, на входе и выходе трансформатора. От внутреннего источника питания измерителя подается напряжение на вход (первичную обмотку) проверяемого трансформатора и фиксирует индуцируемое напряжение на вторичной обмотке, на выходе. Полученное отношение напряжений прямо пропорционально коэффициенту трансформации. Есть инновационные дополнения, например, измерители производителя Omikron, они кроме стандартных схем измерения могут моделировать поведение трансформатора.

Почти все устройства представляют собой измерительный комплекс, который делает замер испытательного тока (тока возбуждения), определяют полярность обмоток, отображают процент отклонения полученного коэффициента трансформации от номинального значения.

Разновидности измерителей коэффициента трансформации

Приборов по измерению коэффициента трансформации существует множество модификаций, которые получили распространение в Российской Федерации. Вот некоторые модели от ведущих мировых и российских производителей.

• Измеритель трехфазный СА540
• Цифровой измеритель коэффициента трансформации C.A 8510 Chauvin Arnoux
• Трехфазные измерители коэффициента трансформации трансформатора TRI-PHASE, TRF-250A, ATRT-03 S2 | Vanguard Instruments
• CPC 100, CT Analyzer, VOTANO 100, COMPANO 100 от производителя OMICRON
• Измерители коэффициента трансформации DTR 8510
• Измеритель параметров силовых трансформаторов К540-3
• Трехфазный измеритель коэффициента трансформации Megger TTRU3
• Коэффициент-1 Измеритель коэффициента трансформации
• TRT63. Измеритель коэффициента трансформации
• Комплекс РЕТОМ-21

Трехфазное выходное напряжение экономит ценное время во время испытания.

К дополнительным возможностям цифровых устройств и их достоинствам относятся:

• подача проверочных сигналов мощностью до 2 кА и 12 кВ
• использование приборов для прямого и непрямого метода испытаний, в первом случае подача сигнала осуществляется на первичную обмотку, во втором на вторичную обмотку
• возможность проводить испытания нестандартных измерительных трансформаторов по международному стандарту IEC 61850
• комплексная оценка точности измерений
• определение первоначальных параметров трансформатора, которые должны содержаться в паспортной табличке, если эти данные невозможно прочесть
• гарантированная безопасность испытаний благодаря применению низковольтных проверочных сигналов
• высокая точность измерений (0,05-0,2 %), то есть для трансформаторов тока различного класса точности, от использования только в релейных цепях, для цепей измерения или для учета электроэнергии.

Коэффициент трансформации относится к наиболее важным параметрам трансформатора, таким как номинальная мощность, коэффициент полезного действия, падение напряжения.

Рабочий пример. Протокол испытания силовых трансформаторов

В протоколе проверки силового трансформатора приведен перечень основных испытаний, которые произведены нами в процессе профилактических испытаний электроустановки. В список диагностических мероприятий по проверки трансформатора собственных нужд напряжением 10/04кВ входят следующие:

• Измерения характеристик изоляции.
• Испытания повышенным напряжением промышленной частоты.
• Измерение сопротивления изоляции обмоток постоянному току.
• Проверка коэффициента трансформации.
• Измерение тока и потерь холостого хода при малом напряжении.

Результаты проверки сведены в единую таблицу, в которой также указаны нормативные документы, требованиями которых мы руководствуемся.