Стартовая >> Оборудование >> Трансформаторы >> Практика >> Испытание трансформаторов малой и средней мощности

Методы измерения температур - Испытание трансформаторов малой и средней мощности

Оглавление
Испытание трансформаторов малой и средней мощности
Последовательность испытаний
Испытания в процессе сборки
Основные узлы трансформатора
Обмотки
Переключатели ответвлений
Испытание изоляции
Испытание прочности изоляции приложенным напряжением
Испытание прочности изоляции индуктированным напряжением
Проверка группы соединения обмоток
Методы проверки группы соединения обмоток трансформаторов
Дефекты, обнаруживаемые при определении группы соединения обмоток
Опыт холостого хода
Методы испытания на нагрев
Методы измерения температур
Измерение температуры термопарами
Организация работ на испытательной станции
Структура испытательной станции
Техника безопасности на испытательных станциях
Организационные мероприятия на испытательных станциях
Технические мероприятия на испытательных станциях
Оказание первой помощи, литература

При испытании на нагрев измеряют температуры охлаждающей среды, масла, магнитопровода и обмоток. Каждое из этих измерений имеет свои особенности. Независимо от метода измерение температуры должно всегда производиться очень тщательно, так как при тепловых расчетах трансформаторов температуры принимаются близкими к предельно допустимым. Поэтому ошибка в несколько градусов может привести или к неправильной отбраковке годного трансформатора или к выпуску трансформатора с повышенным нагревом.
Кроме того, ошибочные результаты измерения температур могут ввести в заблуждение расчетчиков и конструкторов, которые иногда вносят поправки в расчетные формулы нагрева на основании фактических результатов испытаний.

а) Измерение температуры охлаждающей среды

В зависимости от системы охлаждения трансформатора применяются различные методы измерения температуры охлаждающей среды. Для трансформаторов с естественным воздушным или масляным охлаждением за температуру охлаждающей среды принимается температура окружающего воздуха; с принудительным централизованным воздушным охлаждением (общий вентилятор) — температура воздуха, измеренная у всасывающего отверстия вентилятора; с водяным охлаждением масла — температура воды у входа ее в охладитель.
В трансформаторах мощностью до 5600 кВА система принудительного охлаждения не применяется, поэтому мы в этой книге остановимся лишь на методах измерения охлаждающей среды трансформаторов с естественным воздушным и масляным охлаждением, т. е. на методе измерения температуры окружающего воздуха βοκη.
При измерении температуры окружающего воздуха необходимо обеспечить два условия, исключающие ошибки при измерениях;

  1. Измеренная температура окружающего воздуха должна соответствовать не любой температуре, измеренной в произвольной точке помещения, где расположен трансформатор, а представлять среднюю температуру окружающего воздуха. Кроме того, на измеряемую температуру не должно влиять излучаемое трансформатором тепло. Поэтому измерять температуру окружающего воздуха надо не менее чем двумя или тремя термометрами, расположенными в разных точках вокруг трансформатора, на половине его высоты и на расстоянии 1—2 м от него.
  2. Термометры должны быть надежно защищены от кратковременных изменений температуры посторонними воздушными течениями и тепловыми излучениями. Для этого каждый термометр помещается в отдельный сосуд объемом не менее 200 см3, наполненный трансформаторным маслом.

Наиболее точно температура окружающего вое духа может быть определена измерением температуры верхних слоев масла какого-либо другого не находящегося под напряжением трансформатора, расположенного на расстоянии 1—2 м от испытуемого и имеющего с ним приблизительно одинаковые размеры и одинаковый объем масла.
Если наблюдение за обычным термометром затруднено даже при помощи бинокля, то измерение можно производить термопарами.
За температуру окружающего воздуха принимается среднее арифметическое значение температур, измеренных всеми установленными термометрами (или термопарами) через равные промежутки времени (30—60 мин) в течение последней четверти периода испытания, но не менее 3 ч до его окончания.

б) Измерение температуры масла

Температуру масла  испытуемого трансформатора измеряют термометром (или термопарой) в верхних слоях масла. Ввиду отвода крышкой трансформатора некоторого количества тепла от верхнего слоя масла, соприкасающегося с крышкой (рис. 9-1), термометр опускают в масло на глубину 100—120 мм ниже уровня крышки. Обычно термометр устанавливают в специальный карман на крышке трансформатора, который для лучшей теплопередачи предварительно заполняется маслом.
Превышение температуры масла над охлаждающей средой определяют как разность между температурой масла и температурой охлаждающей среды.
(9-18)

в) Измерение температуры магнитопровода

Температуру магнитопровода измеряют на поверхности верхнего ярма. У трансформаторов с масляным охлаждением измерение производят термопарами, установленными в трех точках, соответствующих центру сердечников (рис. 9-9). Ввиду возможных повреждений проводов термопар при вывозе их из-под крышки, в точках, представляющих наибольший интерес, устанавливают по две термопары. Термопары устанавливают между листами активной стали верхнего ярма на глубине 5—10 мм от поверхности. При установке и выводе термопар надо обратить особое внимание на достаточную удаленность их от токоведущих частей трансформатора, чтобы исключить всякую возможность пробоя на термопару и обезопасить работающий персонал.
У трансформаторов с воздушным охлаждением при небольшом (безопасном) напряжении температуру поверхности магнитопровода можно измерять термометром расширения, но при этом необходимо учитывать следующие обстоятельства.

м
Рис. 9-9. Расположение термопар в верхнем ярме магнитопровода.

 

  1. При наличии в местах установки термометров значительных электромагнитных полей, могущих наводить в ртути термометра вихревые токи, следует применять не ртутные термометры, а спиртовые.
  2. Для улучшения теплоотдачи между поверхностью, температуру которой измеряют, и термометром должен быть обеспечен надежный контакт. Для этого следует резервуар термометра, в котором находится ртуть или спирт, обернуть фольгой и обеспечить плотное соприкосновение его с поверхностью, температуру которой измеряют.
  3. Для того чтобы свести до минимума отвод тепла от термометра и влияние окружающей температуры, поверхность резервуара термометра, обернутую фольгой, не соприкасающуюся с поверхностью, температуру которой измеряют, надо защитить теплоизолирующим покровом (вата, войлок, асбест).

Из соображений безопасности к измерениям термометром следует прибегать только в крайних случаях и с соблюдением всех мер, обеспечивающих безопасность персонала.
Превышение температуры магнитопровода над окружающим воздухом определяют как разность между температурой магнитопровода и температурой окружающего воздуха.
(9-19)

г) Измерение температуры обмоток

Температуру масла и магнитопровода измеряют в продолжение всего времени испытания и по ней определяют установившийся тепловой режим. Температуру же обмоток в процессе испытания не измеряют, а определяют уже после отключения трансформатора при установившемся режиме.
Температуру обмоток непосредственно не измеряют, а определяют косвенным методом по изменению сопротивления обмоток измеренного перед включением трансформатора под нагрузку и после отключения его от источника тока.
Температура, определяемая измерением сопротивления обмотки, является ее средней температурой. При определении этим методом температуры обмоток трехфазного трансформатора измеряют сопротивления на вводах средней и одной из крайних фаз трансформатора.
Измерить сопротивление обмотки одновременно с отключением трансформатора практически невозможно, так как между моментом отключения трансформатора и измерением сопротивления проходит некоторый промежуток времени, хотя и небольшой (обычно от 50 сек до 2 мин), но все же достаточный для того, чтобы температура обмотки понизилась. Поэтому подготовка к измерению сопротивления должна обеспечить наименьший разрыв по времени между отключением трансформатора и измерением сопротивления. Однако и при этом условии измеренное сопротивление не является сопротивлением, которое имела обмотка в момент отключения трансформатора.
Температуру обмоток при установившемся режиме определяют следующим образом.
Время отключения трансформатора фиксируют секундомером.
После отключения трансформатора и отсоединения подводящих питание проводов быстро подключают провода установки для измерения сопротивления одной из обмоток и производят ряд измерений и т. д. в промежутки времени порядка 30—60 сек t1, t2, t3 и т. д. Измеряют таким образом в течение 10—12 мин, затем измерения прекращают , но измерительную установку не отключают. Через 15— 20 мин после отключения трансформатора производят последнее дополнительное измерение сопротивлений гп. Исходя из постоянной времени трансформатора, можно считать, что за это время (15—20 мин) температура обмотки сравняется с температурой масла и практически перестанет изменяться. Для определения температуры другой обмотки трансформатор надо включить под нагрузку повторно.

Рис. 9-10. Графическое определение сопротивления обмотки в момент отключения трансформатора.

Температуру обмотки определяют графической экстраполяцией. На оси абсцисс (рис. 9-10) откладывают отрезки времени, в которые производилось измерение, считая от момента отключения трансформатора, а на оси ординат — логарифмы разности сопротивлений, измеренных в моменты времени.
Нанеся на график соответствующие точки, проводят через них прямую АВ, которая продолжается до пересечения с осью ординат. Отсеченный продолжением прямой АВ отрезок на оси ординат представляет собой логарифм разности сопротивления обмотки в момент отключения трансформатора и сопротивления последнего отсчета. Масштаб графика выбирают таким, чтобы наклон прямой по отношению к оси абсцисс был 45—60°.
По значению lg определяют число и, зная по измерениям величину rп, вычисляют сопротивление r0 в момент отключения трансформатора.
Среднюю температуру обмотки при установившейся температуре в момент, предшествующий отключению трансформатора, вычисляют по формуле
(9-20)
где — температура обмотки, при которой перед началом испытания было измерено сопротивление rх.
Если трансформатор длительно находился в отключенном состоянии в условиях практически неизменной температуры окружающего воздуха, то за q принимают температуру окружающего воздуха, при котoрой было измерено rх.

Превышение температуры обмотки над окружающим воздухом определяют по формуле
(9-21)
Измерение сопротивления можно производить методом падения напряжения (вольтметр—амперметр) или мостовым.
Если измерение производят методом падения Напряжения, то удобнее измерять сопротивления (брать отсчеты по приборам) по времени (т. е. через каждые 15 или 30, или 60 сек). Если же измеряют мостовым методом, то удобнее брать отсчеты по компенсации моста, т. е. изменять сопротивление плеч моста и, дождавшись времени, когда стрелка гальванометра установится в нулевом положении, фиксировать время. При этом сопротивление плеч моста изменяют таким образом, чтобы отсчет снимался приблизительно каждые 30—60 сек.
Рассмотрим пример определения превышения температуры обмотки мри испытании на нагрев трансформатора мощностью 320 кВА.
Перед испытанием было измерено линейное сопротивление обмотки ВН rх — 5,024 Ом при q=20° С. Температура окружающего воздуха, измеренная по методике, изложенной в п. «а» настоящего раздела, была 25° С. Через несколько минут после отключения трансформатора при установившейся температуре были измерены следующие сопротивления, Ом:

После этих измерений был сделан перерыв без отключения измерительной установки и через 15 мин после отключения трансформатора измерено сопротивление 6,006 Ом. Затем подсчитана разность сопротивлений и определены логарифмы. Для удобства подсчетов величины измеренных сопротивлений умножаем на 1 000.
Таким путем подсчитывают все остальные точки, которые могут быть сведены в табл. 9-1.
Таблица 9-1



изме
рений

t

г х I 000

г-гn

lg (r - rn)

мин | сек

1

2

40

6 340

334

2,525

2

2

55

6 330

324

2,511

3

3

23

6 310

304

2,484

4

3

56

6 290

284

2,454

5

4

30

6 270

264

2,422

6

5

00

6 250

244

2,388

7

5

53

6 230

224

2,350

8

6

36

6 210

204

2,310

9

7

26

6 190

184

2,260

10

8

19

6 170

164

2,215

11

9

19

6 150

144

2,160

12

10

30

6 130

123

2,090


Рис. 9-11. График определения температуры обмотки.
В качестве вспомогательного допускается применение следующего метода определения температуры обмотки без графического построения.



 
« Испытание трансформаторного масла в распределительных сетях   Испытание трансформаторов на стойкость при внезапном коротком замыкании »
электрические сети