Разработка методики испытания трансформатора тока 10 кВ с использованием измерительного комплекса «Уран-1» и «Уран-2»

Документация по нормам испытания электрооборудования регламентирует необходимость определения характеристик трансформатора тока (ТТ) при вводе в эксплуатацию, после восстановительного или капитального ремонта электрооборудования, а также при периодическом технологическом обслуживании ТТ, которое проводится не реже, чем 1 раз в 8 лет.

В ходе испытаний ТТ определяется сопротивление вторичных обмоток постоянному току, полярность выводов первичной и вторичной обмоток, коэффициент трансформации, погрешности преобразования, тока вольтамперная характеристика (ВАХ).

Представленную ниже методику проводили с использованием испытательного комплекса «Уран-1» и «Уран-2» на трансформаторе тока ТОЛ-СЗЩ с параметрами, представленными в таблице.

Таблица

Параметры испытуемого ТТ

Целостность обмоток и отсутствие межобмоточных замыканий производится с помощью мультиметра и мегомметра.

Определение полярности выводов можно проводить несколькими способами:

• способ гальванометра;
• с помощью РЕТОМ-21;
• с помощью ВАФ.

Ввиду отсутствия оборудования, рассмотрим способ гальванометра.

Для применения данного метода необходимо использовать источник постоянного тока, ключ и стелечный амперметр. Схема подключения для определения полярности выводов трансформатора тока представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема подключения ТТ для определения полярности выводов

В качестве источника постоянного тока можно использовать элементы питания напряжением от 0,5 до 2 Вв зависимости от коэффициента трансформации. В качестве измерительного прибора можно применить миллиамперметр от 10 до 100 мА.

Подключим положительный полюс «+» батарейки к началу первичной обмотки Л1, а отрицательный полюс «-» – к концу первичной обмотки Л2. Миллиамперметр подключаем плюсом «+» к началу первой вторичной обмотки 1и1, а минусом «-» к концу первой вторичной обмотки 1и2. При этом выводы второй вторичной обмотки 2и1-2и2 заворачиваются между собой.

В качестве источника постоянного напряжения используем УРАН 1 и УРАН 2. При этом клеммы подключаем к тыльной стороне нагрузочного блока к разъёмам «Фазы ток», а на лицевой стороне регулировочного блока тумблером «режимы работы» выбираем значение «=U».

Теперь кратковременно подаем питание и следим за стрелкой миллиамперметра.

Суть данного способа определения полярности ТТ сводится к следующему. Необходимо подобрать такое включение трансформатора тока, чтобы при замыкании первичной цепи стрелка миллиамперметра отклонялась вправо.

В таком случае выводы первичной и вторичной обмоток, присоединенные к «+» батарейки и «+» миллиамперметра будут однополярными, т. е. при протекании тока по первичной цепи от Л1 к Л2, ток во вторичной цепи будет протекать от 1и1 к 1и2 или 2и1 к 2и2.

Следующим этапом определяем коэффициент трансформации трансформатора тока. Для этого на регулировочном блоке с тыльной стороны на клеммы сеть 220 В подаем напряжение величиной 220 В с частотой 50 Гц.

На нагрузочный блок с тыльной стороны подключаем первичную обмотку Л1-Л2 ТТ на клеммы «Фазы тока» при этом можно задействовать следующие комбинации: АВ, ВС, АС, АN, ВN, СN. При этом начало первичной обмотки Л1 необходимо подключать к первой букве выбранной комбинации. В нашем случае взята комбинация АС. После подключения выбранной комбинации необходимо переключить тумблер на лицевой стороне на выбранную комбинацию. Пример подключения и лицевая сторона нагрузочного блока представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Пример подключения нагрузочного блока

Первую вторичную обмотку 1и1-1и2 подключаем к миллиамперметру, а вторую вторичную обмотку 2и1-2и2 закорачиваем.

На лицевой стороне регулировочного блока выбираем тумблером «Режим работы» выбираем переменный ток.

Производим включение за счет перевода тумблера «Сеть» из положения «Выкл.» в положение 220 В. Точность регулировки выбирается тумблером «Предел регулировки, В».

По завершению настройки и включения Урана 1 и Урана 2 нажимаем кнопку «Тест» и поднимаем ток до 5 А вращением ручки «Регулирования U,I» по часовой стрелки. Лицевая сторона регулировочного блока представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Лицевая сторона регулировочного блока

По достижению 5 А снимаем показания токов на вторичной обмотке с миллиамперметра.

Схема подключения трансформатора тока для определения коэффициента трансформации представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Схема подключения ТТ

В нашем случае ток на первой вторичной обмотке равен 0,083 А. Для определения коэффициента трансформации используем следующее выражение:

(1)

Где:

I_Л1-Л2 – ток первичной обмотки, А;

I_1и1-1и2 – ток вторичной обмотки, А.

На второй вторичной обмотки ток равен 0,084 А. Аналогично определяем коэффициент трансформации и получаем значение 59,88.

В связи с тем, что паспортный коэффициент трансформации равен 300/5, а именно 60, то определим погрешность:

Определяем погрешность преобразования для первой вторичной обмотки в процентах при помощи выражения:

, (2)

Аналогично определяем для второй вторичной обмотки.

Вывод: коэффициент трансформации первой вторичной обмотки больше на 0,65%, а на второй вторичной меньше на 0,2% чем паспортное значение, что соответствует требованиям (согласно нормативной документации, разница полученного коэффициента трансформации и паспортного значения может составлять не более 2%).

Отметим, что коэффициент трансформации ТТ так же, как у ТН, не является строго постоянной величиной и из-за погрешностей может отличаться от номинального значения. Погрешности ТТ зависят главным образом от кратности первичного тока по отношению к номинальному току первичной обмотки и от нагрузки, подключенной к вторичной обмотке. При увеличении сопротивления нагрузки или тока выше определенных значений погрешность возрастает и ТТ переходит в другой класс точности.

Для измерительных приборов погрешность относится к зоне нагрузочных токов. Эта погрешность именуется классом точности и может быть равна 0,2; 0,5; 1,0; 3,0%.

Последний этап проверки испытания трансформатора тока – снятие вольтамперных характеристик (ВАХ).

Вольтамперная характеристика представляет собой зависимость напряжения, подаваемого на вторичную обмотку, от тока намагничивания. Она отличается от характеристики намагничивания за счет падения напряжения в сопротивлении от тока и идет выше, так как напряжение подается на зажимы вторичной обмотки и при снятии характеристики больше, чем ЭДС.

Вольтамперные характеристики являются основными для оценки исправности обмоток трансформатора тока.

Наиболее вероятные витковые замыкания не выявляются другими простыми способами и сравнительно легко обнаруживаются по изменению вольтамперной характеристики. Примеры возможных ВАХ представлены графиком на рисунке 5.

Рис. 5. Изменения вольтамперных характеристик при витковых замыканиях

На первом графике (а – встроенный трансформатор тока ТНМ110 600/5) кривые 1 – исправный трансформатор; 2 – замкнуты два витка.

На втором графике (б – шинный трансформатор тока ТШВ20 10000/5) кривые 1 – исправный трансформатор тока; 2 – замкнут один виток; 3 – замкнуты пять витков.

Следует иметь в виду, что витковые замыкания представляют большую опасность для трансформаторов тока, поскольку через короткозамкнутые витки (или виток) протекает большой ток, вызывающий значительный местный нагрев обмотки, который может привести к перегоранию провода и обрыву вторичной цепи.

Для снятия ВАХ ТТ на нагрузочный блок с тыльной стороны подключаем первую вторичную обмотку 1и1-1и2 на клеммы «Фазы тока» при закороченной второй вторичной обмотки. При таком подключении можно задействовать следующие комбинации: АВ, ВС, АС, АN, ВN, СN. При этом начало первичной обмотки 1и1 необходимо подключать к первой букве выбранной комбинации.

В нашем случае взята комбинация АС. После подключения выбранной комбинации необходимо переключить тумблер на лицевой стороне на выбранную комбинацию. Первичная обмотка при данном подключении остаётся разомкнутой.

На лицевой стороне регулировочного блока выбираем тумблером «Режим работы» выбираем переменный ток. Производим включение за счет перевода тумблера «Сеть» из положения «Выкл.» в положение 220 В.

Точность регулировки выбирается тумблером «Предел регулировки, В». По завершению настройки и включения нажимаем кнопку «Тест» и регулируем ток вращением ручки «Регулирования U,I» почасовой стрелки.

Пример подключения и лицевая сторона нагрузочного и регулировочного блока представлена на рисунке 6.

Рис. 6. Пример подключения и лицевая сторона блоков

Стоит отметить, что перед началом снятия ВАХ необходимо произвести размагничивание трансформатора тока, для этого необходимо на источнике плавно и медленно повысить ток до 5А и опустить до 0. Данную операцию необходимо произвести 3 раза.

Схема подключения трансформатора тока для снятия ВАХ представлена на рисунке 7.

Рис. 7. Схема подключения трансформатора тока для снятия ВАХ

Для построения вольтамперной характеристики трансформатора тока необходимо построить снять показания для 10–12 точек, при этом токовые значения откладываются по оси абсцисс (х), а значения напряжения по оси ординат (у).

Стоит отметить, что шаг напряжения выбираем произвольно, а показания снимаются с измерительных приборов, расположенных на лицевой стороне регулировочного блока.

После снятия измерений с первой вторичной обмотки необходимо произвести подобные измерения со второй вторичной обмотки. Затем можно приступить к построению ВАХ.

В нашем случае для первой вторичной обмотки мы получили вольтамперную характеристику, представленную на рисунке 8.

Рис. 8. Вольтамперная характеристика первой вторичной обмотки трансформатора тока ТОЛ-СЗЩ

Как видно с вольтамперной характеристики первая вторичная обмотка трансформатора тока ТОЛ-СЗЩ в исправном состоянии.

ВАХ второй вторичной обмотки представлена на рисунке 9.

Рис. 9. Вольтамперная характеристика второй вторичной обмотки трансформатора тока ТОЛ-СЗЩ

Как видно с вольтамперной характеристики вторая вторичная обмотка трансформатора тока ТОЛ-СЗЩ в исправном состоянии.

Стоит отметить, что измерение с помощью мегаомметра необходимо проводить в перчатках стоя на диэлектрическом коврике.

Перед каждым включением Уран 1, Уран 2 на регулировочном блоке необходимо ручку «Регулирования U,I» выкручивать полностью против часов стрелки.

Так же после каждого измерения необходимо снять заряд с клеем трансформатора проводом заземление в диэлектрических перчатках.