Механические испытания.
Переключатели ПБВ испытываются на специальном станке сборочного участка на прокручивание 50 циклами переключения, считая за один цикл переключение от первого до конечного положения переключателя и обратно. Механическое испытание переключающего устройства РПН производится в сборе с контактором и приводным механизмом на испытательном участке или на основной испытательной станции при 100 циклах переключений от электродвигателя приводного механизма.
Измерение нажатия контактов переключателей и контакторов производится по ГОСТ 2933-62 [Л. 5] после механических испытаний. Па некоторых типах переключателей, контакты которых недоступны в собранном устройстве, нажатие контактов допускается измерять до окончательной сборки устройства.
Испытанию электрической прочности изоляции подвергается изоляция каждого переключателя и контактора, прошедшего сушку, подтяжку и приемку отделом технического контроля завода.
Испытание производится переменным напряжением 50 Гц в течение 1 мин. Величины испытательных напряжений согласно инструкции Электрозавода даны в табл. 2-6 и 2-7.
Таблица 2-6
Контрольные испытания изоляции переключателей ПБВ
Испытанию подвергаются изоляционные промежутки и элементы изоляционных конструкций между всеми металлическими частями, находящимися при работе переключателя под разными потенциалами, т. е. промежутки:
- между соседними неподвижными контактами одной фазы и разных фаз (в трехфазных переключателях);
- между каждыми неподвижными и подвижными контактами;
- между фазами в трехфазных строенных переключателях, выполненных в виде трех однофазных;
- между контактной системой и заземленными частями;
- между половинами сдвоенных переключателей, а также между частями переключателей грубой и тонкой регулировки.
В контакторах испытываются изоляционные промежутки между фазами и между каждой фазой и корпусом. Испытательное напряжение соответствует классу напряжения переключателя.
Испытания производятся в трансформаторном масле с пробивным напряжением не менее 30 кВ. Переключатели ПБВ класса напряжения 150 кВ и выше, а также все переключатели РПН испытываются в нагретом до 80—90° С трансформаторном масле с предварительной выдержкой в нем до прекращения выделения пузырьков воздуха, но не менее 2 ч. Все остальные переключатели испытываются в ненагретом трансформаторном масле (комнатной температуры) с предварительной выдержкой в нем до прекращения выделения пузырьков воздуха.
Контрольные испытания изоляции переключателей РПН
Испытание изоляции переключателей 6 и 10 кВ допускается производить в воздухе; при этом испытательное напряжение относительно земли (по бакелитовой трубке) должно быть 15 и 25 кВ соответственно для классов напряжения 6 и 10 кВ.
Проверка настройки реактора согласно инструкции Электрозавода производится по величине измеряемого напряжения 50 Гц на концах x12—x13 при питании обмотки реактора номинальным током. Допускается питание током меньше номинального, но не менее 30% номинального. В этом случае измеренное напряжение приводят к номинальному току [Л. 16]. Проверка настройки трехфазных реакторов производится при испытании по схеме на рис. 2-20, б.
Испытание токоограничивающего реактора
Испытание токоограничивающего реактора после I сборки производится на участке промежуточных испытаний трансформаторов. В объем испытаний входят:
- испытание изоляции доступных стяжных шпилек магнитопровода;
- проверка настройки (регулировка зазоров);
- пофазное измерение потерь при малом напряжении (100 в, 50 Гц) для проверки отсутствия витковых замыканий в обмотке реактора.
Токоограничивающие реакторы имеют магнитопроводы стержневого типа с воздушными зазорами в стержнях. Зазоры требуются для увеличения магнитного сопротивления, т. е. для уменьшения реактивного сопротивления обмотки реактора. Зазоры служат также для настройки (регулирования) реактора на заданную индуктивность в процессе его сборки. Обмотка реактора состоит из двух параллельных цепей, соединяемых по автотрансформаторной схеме (рис. 2-20, а).
Для пофазного измерения потерь в реакторе при малом напряжении рекомендуется применять малокосинусные ваттметры.
Рис. 2-20. Схемы соединений при испытании трехфазного реактора к трансформатору с РПН.
а — схема соединений катушек и отводов обмотки стержня х; б — схема испытания при проверке правильности зазоров в стержнях магнитопровода.
Проверка последовательности действия контактов переключающего устройства в собранном виде производится на специальном стенде (Запорожский трансформаторный завод) или на основной испытательной станции (Электрозавод). Последовательность действия контактов проверяют путем снятия круговой диаграммы работы переключающего устройства методом сигнальных ламп или методом осциллографа. Метод сигнальных ламп применяют главным образом для переключающих устройств с токоограничивающими реакторами с медленно действующими контакторами, а метод осциллографа пригоден для всех переключающих устройств и в особенности для быстро действующих контакторов переключающих устройств с активными токоограничивающими сопротивлениями.
На переключающих устройствах с токоограничивающими реакторами, собранных на стенде или встроенных в трансформатор, круговую диаграмму совместной работы контактора и переключателя обычно снимают методом сигнальных ламп. Для переключающих устройств тяжелого типа (например, РНТ-18) рекомендуется применять метод осциллографа.
На переключающих устройствах с токоограничивающими сопротивлениями ввиду быстродействующего контактора снимают две диаграммы:
- анаграмму работы контактора с переключателем в зависимости от угла поворота вала, которая может сниматься методом сигнальных ламп или осциллографа;
- диаграмму работы контактов быстродействующего контактора в зависимости от времени, которая снимается осциллографом.
Диаграмма работы (круговая диаграмма) переключающего устройства, являясь основной его характеристикой, позволяет судить о правильности его сборки и зависит от тех зазоров, которые получились между отдельными деталями механизма. На круговую диаграмму могут повлиять и деформации в деталях устройства.
На рис. 2-21 показана в развернутом виде круговая диаграмма за один цикл, т. е. диаграмма последовательности переключения с одной ступени на другую и обратно. Круговая диаграмма показывает, при каких углах поворота главного вала происходит замыкание или размыкание контакторов Κ1 и К2, переключателей П1, П2 (см. рис. 2-17).
Заштрихованные участки диаграммы означают замкнутое состояние, а незаштрихованные - разомкнутое состояние контакторов и переключателей. Диаграмма прямого хода переключения несколько отличается от диаграммы обратного хода; они сдвинуты между собой.
Рис. 2-21. Круговая диаграмма переключающего устройства ΡΙΊΗ с контактором. т — одно из нормальных положений; m+1 — следующее нормальное положение; К — контактор; П — переключатель; Л1 и Л2 — зазоры; а — перекрытие.
Сдвиг вызван наличием зазоров в сочленениях механизма. Большие зазоры появляются в результате - плохой оборки или разболтанности переключающего механизма. Угол а между моментами размыкания контактора переключателя не должен быть меньше величины, указанной в инструкции.
Проверка приводного механизма.
Приводной механизм служит для дистанционного или автоматического управления переключающим устройством, обеспечивая срабатывание переключателя и контактора с требуемой скоростью и точностью остановки.
Электрическая часть приводного механизма состоит из электродвигателя переменного тока на 220/380 в (или постоянного тока на 220 в) и ряда пусковых и следящих аппаратов.
При контрольном испытании приводного механизма проверяются: четкость пуска, правильность направления вращения, правильность работы конечных выключателей и системы торможения, а также работа механизма при напряжении питания 80—110% номинального.
Проверка панели автоматики производится вместе с приводным механизмом, если по особому заказу поставка трансформатора с РПН предусмотрена вместе с дополнительным устройством для автоматической стабилизации напряжения.
Основной частью панели автоматики является реле регулирования напряжения (обычно типа РРН-46 Чебоксарского аппаратного завода), которое при повышении напряжения дает команду на включение приводного механизма в сторону понижения напряжения и наоборот.
При проверке панели автоматики к его соответствующим зажимам подводится регулируемое напряжение 100 в, 50 Гц, которое имитирует стабилизируемое напряжение. При этом проверяется правильность срабатывания аппаратуры (реле напряжения и реле времени) при изменении «стабилизируемого напряжения». Затем включается приводной механизм и проверяется правильность его работы при повышении и понижении «стабилизируемого напряжения».
в) Типовые испытания переключающих устройств
В программу типовых испытаний, кроме перечисленных в § 2-3,6 контрольных испытаний, входят:
- измерение переходного сопротивления контактов;
- измерение крутящего момента;
- испытание контакторов на отключающую способность;
- испытание электрической прочности изоляции импульсным напряжением;
- испытание на нагрев;
- испытание на устойчивость к токам короткого замыкания;
- испытание на механическую износоустойчивость.
Испытания по пп. 1—3 и 5—7 производят по методам, изложенным в ГОСТ 8008-63, а по п. 4 — согласно ГОСТ 1516-60.
Измерение переходных сопротивлений является вспомогательным и необходимо для контроля состояния контактов при испытаниях на устойчивость к токам короткого замыкания и на механическую износоустойчивость.
Измерения производят двойным мостом Томсона для измерения малых сопротивлений методом падения напряжения или микроомметром типа М246, имеющим пределы измерений: 100 и 1 000 мком, 10, 100 и 1 000 Мом. Метод микроом метра наиболее удобен при этих измерениях.
Измеряемое сопротивление подключается к прибору с помощью двух специальных щупов с пружинными контактами: один для подвода тока и второй для измерения падения напряжения. Прибор снабжается реле, отключающим питание при перегрузке от неправильно выбранных пределов измерения.
Измерение крутящего момента переключающего устройства производится при помощи рычага и динамометра следующим образом.
На валу, соединяющем переключающее устройство с его приводом, закрепляют рычаг, а к свободному концу его — динамометр. К динамометру прикладывают усилие в направлении, перпендикулярном к плечу рычага и валу. В момент трогания вала и во время вращения его до полного переключения отмечают показания динамометра.
Крутящий момент, кГ-м, подсчитывают как произведение наибольшего показания динамометра, кГ, на плечо рычага, м.
В табл. 2-4 указаны допускаемые величины крутящих моментов для переключателей ПБВ Электрозавода.
Испытание контактора на отключающую способность имеет целью установить, при каких значениях токов и восстанавливающихся напряжений дугогасительные контакты переключающего устройства могут погасить электрическую дугу.
Согласно ГОСТ 8008-63 испытание контактора на отключающую способность производят в сборе с трансформатором, а при отсутствии такой возможности это испытание допускается производить отдельно с помощью специальных электрических схем. В этом случае полностью собранный контактор с закрытой крышкой испытывают при токах и восстанавливающихся напряжениях контактов и в условиях гашения дуги, соответствующих наиболее тяжелым условиям работы, указанным в стандартах, или в утвержденных в установленном порядке технических условиях.
Контакторы, приводимые в действие приводом без пружин (работающие по схеме с токоограничивающим реактором), испытывают со своим приводом. Быстродействующие контакторы, приводимые в действие собственными пружинами, допускается испытывать с любым приводом.
Отключающую способность контакторов проверяют при нормальных режимах и при перегрузке, указанных в стандартах или в технических условиях на переключающее устройство. При этом для каждого режима работы отключающую способность определяют по результатам не менее 20 переключений в одну сторону с осциллографированием каждого переключения.
Во время испытания для каждого из контактов, разрывающих дугу, записывают на осциллограмме следующие значения: 1) ток; 2) падение напряжения на дуге; 3) восстанавливающееся напряжение.
Длительность горения дуги определяют по записи на осциллограмме падения напряжения на дуге.
На рис. 2-22 показана принципиальная схема основных электрических соединений, применяемая на Электрозаводе при испытании контакторов переключающих устройств с реактором. При испытании контакторы могут включаться по схеме как трехфазного, так и однофазного разрыва.
Суммарное реактивное сопротивление схемы на стороне нагрузки определяется согласно [Л. 16] как частное от деления заданного восстанавливающегося напряжения 50 Гц на контактах Uк испытуемого контактора на разрывной ток Iк.
При трехфазном испытании контактора суммарное реактивное сопротивление схемы
В переключающем устройстве с токоограничивающим реактором контактор отключает индуктивную нагрузку и мощность, необходимая для испытаний, является реактивной.
Отключающая способность контакторов трехфазных переключающих устройств типа РЫТ указана в табл. 2-5. Из этой таблицы видно, что для испытаний контакторов этих устройств на разрывную мощность могут быть использованы синхронные генераторы испытательных станций мощностью от 7 500 кВА и более.
Для пофазного испытания контакторов переключающих устройств, работающих но схеме с токоограничивающими активными сопротивлениями, согласно ГОСТ 8008-63 применяется одна из схем, показанных на рис. 2-23. Эти чемы имитируют реальный режим работы контактора переключающего устройства.
Рис. 2-22. Принципиальные схемы соединений при испытании контактора переключающих устройств с реактором.
Г — генератор синхронный трехфазный 7 500 кВА, 6,6 кВ, 50 Гц, В — выключатель; Р1 и Р2 — разъединители; X — реактор; ПТ — трансформатор промежуточный трехфазный 7 500 кВА, 2х1/6,6/2xl,9 кВ, фазное; КИ — контактор испытываемый.
Рис. 2-23. Принципиальные схемы пофазного испытания контакторов переключающих устройств с активными сопротивлениями.
а — схема с нагрузочным активным сопротивлением; б — схема с нагрузочным реактором.
U1 — напряжение на имитируемой главной части обмотки трансформатора; U2 — то же на имитируемой ступени регулирования обмотки трансформатора; Iн — имитируемый ток нагрузки трансформатора; 1 — промежуточный трансформатор; 2 — трансформатор напряжения; 3 — токоограничивающие сопротивления и контакты контактора; 4 — трансформатор тока; 5 — нагрузочное сопротивление; 6 — нагрузочный реактор.
По схеме на рис. 2-23,а напряжения U1 и U2 совпадают по фазе, а нагрузочный ток ограничивается активным сопротивлением 5. Недостатком этой схемы является значительная величина активной мощности, требуемой от испытательного генератора.
На испытательных станциях трансформаторов применяются синхронные генераторы для реактивной нагрузки (при cos φ≈0), т. е. с приводными электродвигателями, мощность которых в несколько раз меньше номинальной мощности генератора (см. гл. 6). Поэтому применение схемы на рис. 2-23,а может быть ограничено из-за недостаточной мощности приводных электродвигателей генераторов.
По схеме на рис. 2-23,б напряжения U1 и U2 сдвинуты по фазе на 90°, поэтому для испытаний требуется реактивная мощность, а для ограничения нагрузочного тока применяется реактор 6.
Схема на рис. 2-23,б* является более удобной в эксплуатации, так как для испытания требуется генератор меньшей мощности, а активная нагрузка имеет место только в виде кратковременного толчка небольшой величины в процессе переключения.
Сопротивление (ом) нагрузочного реактора 6 определяется по формуле
Расчеты показывают [Л. 16], что при испытании по схеме на рис. 2-23,б требуемая реактивная мощность будет значительно меньше, чем активная мощность, требуемая при испытании по схеме на рис. 2-23,а.
Испытание импульсным напряжением электрической прочности изоляции переключателей ПБВ и РПН производится по техническим инструкциям завода-изготовителя.
Условия испытания должны соответствовать тем воздействиям, которые могут быть на переключателе во время испытания импульсным напряжением изоляции трансформатора по ГОСТ 1516-60.
Заводы выполняют импульсные испытания только над первыми образцами переключателей.
Электрическая прочность изоляции переключателя в основном определяется напряжением, воздействующим на нее при импульсном испытании трансформатора полной волной 1,5/40 мксек, которое определяется по данным импульсных обмеров на трансформаторах [Л. 16].
Типовые испытания переключателей импульсным напряжением и напряжением промышленной частоты (50 Гц) доводят до пробоя изоляции. По результатам этих испытаний устанавливают испытательные напряжения для контрольных испытаний переключателей.
Испытательные напряжения 50 Гц для контрольных испытаний выбираются так, чтобы воздействие их было эквивалентно или еще более жестко, чем воздействие импульсных напряжений.
Для испытания переключателей применяют импульсные генераторы, предназначенные для испытаний трансформаторов.
Испытание на нагрев переключателя (контактора) производят с соблюдением требований ГОСТ 8024-56 [Л. 6] в условиях, максимально приближающихся к нормальным условиям охлаждения, и при наибольшем токе, на который рассчитано переключающее устройство для длительной работы.
Переключающие устройства, предназначенные для работы в трансформаторном масле, испытывают в баке без циркуляции масла при температуре не ниже +10° С независимо от вида масляного охлаждения трансформаторов, для которых они предназначены.
Испытания производят как до, так и после испытания на механическую износоустойчивость, без переделок и ремонта переключающего устройства.
Испытуемый переключатель (контактор) подключают к источнику питания такими же шинами (проводами), которые применяют при установке на трансформатор. При этом длина шин (проводов) должна быть не менее 1,5 м до контактного соединения. При испытании в масле эти шины (провода) должны на указанной длине находиться в масле. Превышения температур подвижных и неподвижных контактов (вблизи точек их соприкосновения) измеряют при помощи медно-константановых термопар.
Кроме того, измеряют температуру токоведущих деталей и температуру охлаждающей среды (определяемую как среднее арифметическое значение показаний нескольких термометров).
Испытание на нагрев производится от многоамперных низковольтных трансформаторов,, включенных на сеть 380 в через регулировочные автотрансформаторы.
Понизительные трансформаторы устанавливают на номинальные токи 500, 1 000 и 3 000 а и напряжением до 50 в.
Испытание на устойчивость к токам короткого замыкания имеет цель проверить термическую и динамическую устойчивость переключающего устройства.
* Для испытания по схеме на рис. 2-23,б требуется трехфазный промежуточный трансформатор со стандартной группой соединения обмоток Υ/Δ—11, а по схеме, рекомендованной ГОСТ 8008-63 (рис. 7), промежуточный трансформатор должен иметь нестандартную группу соединения обмоток Υ/Δ—7 или Υ/Δ—1. (Прим. ред).
Испытания производят при наибольшем значении установившегося тока короткого замыкания Iк трансформаторов, для которых предназначено переключающее устройство, но не более 25-кратного значения номинального тока Iн переключающего устройства.
Длительность протекания тока, сек, для масляных трансформаторов с медными и алюминиевыми обмотками определяют по формуле
Включение тока производят в ударном режиме. Испытание повторяют 10 раз с (пятиминутными интервалами. В двух из 10 включений бросок тока должен в 2,5 раза превосходить действующее значение испытательного тока. После этого испытания переключающее устройство (не производя переключения на другую ступень) подвергают испытанию на нагрев и измеряют переходное сопротивление контактов.
Подводимое напряжение должно обеспечить прохождение тока по испытательной цени с учетом ее омического и индуктивного сопротивления и размеров переключающего устройства. Если на испытательной установке предусматриваются работы только по переключающим устройствам, то для испытаний и исследований достаточно получать от понижающего трансформатора токи в пределах до 40 000 а при напряжении порядка 250 в, первичное напряжение трансформатора 6 000 или 10 000 в. Питание производится от испытательного генератора.
Испытание на механическую износоустойчивость производят без тока и напряжения в главной цепи с помощью собственного привода переключающего устройства. Частота переключений при испытании не нормируется. Число переключений для устройства РПН должно быть не менее 200 000.
После испытания у переключающего устройства измеряют нажатие контактов, переходное сопротивление, проверяют последовательность действия контактов и производят испытание на нагрев. Испытания переключающего устройства удобней проводить отдельно от трансформатора на специальном стенде (рис. 2-24).
Допускается узлы переключающего устройства, предназначенные для работы в трансформаторном масле, испытывать без масла. Однако в этом случае необходимо производить смазку трущихся поверхностей, что усложняет надзор, а в случае неправильной смазки приводит к ошибочным результатам. Поэтому узлы переключающего устройства при испытании на механическую износоустойчивость лучше помещать в среде, где они должны работать при эксплуатации.
Быстродействующие контакторы переключающих устройств с пружинными приводами испытываются только в масле.
Испытание контакторов на электрический износ контактов производится по схемам испытаний на отключающую способность, но при номинальном режиме по току.
Износ определяется путем осмотра и взвешивания контактов после испытания. При испытаниях производится такое количество переключений, при котором расход контактного материала составляет не менее 20—30% от предельно допустимого. При испытаниях определяется также предельно допустимая величина износа, при котором переключающее устройство может работать.
ГОСТ 11677-65 устанавливает для переключающих устройств РПН срок службы контактов, разрывающих ток при переключениях. Эти контакты должны выдержать число переключений не менее:
Для устройств с токоограничивающими реакторами 30 009
Для устройств с активными токоограничивающими сопротивлениями при номинальном токе свыше 100 а 40 000
То же, но при токе 100 а и менее.................................. 30. 000
