а) Генераторы для опытов холостого хода и короткого замыкания
При расчете мощности испытательного генератора исходными данными являются следующие характеристики испытываемого трансформатора:
- ток холостого хода I0%;
- напряжение короткого замыкания uк %.
Характеристики I0% и uк% принимают с учетом допусков, предусмотренных стандартами на трансформаторы. Согласно ГОСТ 11677-65 на силовые трансформаторы (взамен ГОСТ 401-41) нормированы следующие допуски:
- ток холостого хода +30%;
б) напряжение короткого замыкания + 10%.
В большинстве случаев испытаний невозможно использовать генератор на полную мощность вследствие несовпадения параметров генератора (номинальные ток и напряжение) с параметрами подключенной к генератору нагрузки. Поэтому генератор выбирают с некоторым запасом мощности. Запас учитывается коэффициентом k, условно называемым «коэффициентом недоиспользования генератора по мощности».
Таким образом, мощность трехфазного генератора, требуемая для опыта холостого хода при номинальном напряжении, будет:
При определении мощности генератора для опыта холостого хода (табл. 6-3) следует принимать коэффициент
с учетом рекомендации § 6-1 для получения наименьших величин поправок на измеренные потери и ток холостого хода.
Мощность генератора, выбранная для опыта холостого хода при номинальном напряжении, будет с избытком достаточна для опыта короткого замыкания, так как по ГОСТ 3434-65 опыт короткого замыкания допускается производить при токе не менее 1/4 номинального. При контрольных испытаниях при условии включения приборов в цепь непосредственно, без измерительных трансформаторов, допускается производить опыт короткого замыкания при токе менее 1/4 номинального.
Рис. 6-3. Схема испытания на нагрев методом взаимной нагрузки.
Г1 и Г2 — генераторы, Т2 и Т2 испытуемый и вспомогательный трансформаторы с одинаковыми характеристиками; Т3 — вольтодобавочный трансформатор.
б) Генераторы для типового испытания на нагрев
Согласно ГОСТ 3484-65 испытания на нагрев трансформаторов производят одним из следующих методов:
1. Метод непосредственной нагрузки, который обычно применяют для малых трансформаторов и трансформаторов 1-го габарита — сухих или с жидкостным охлаждением мощностью примерно до 10 кВА.
- Метод взаимной нагрузки, принципиально допустимый для испытания трансформаторов всех мощностей с любой системой охлаждения, применяют практически для сухих и масляных трансформаторов 1— 3-го габаритов. Этот
метод неудобен для трансформаторов большой мощности 4—6-го габаритов.
3. Метод короткого замыкания, который пригоден для испытания трансформаторов любых мощностей с жидкостным охлаждением. Этот метод наиболее прост, не требует специальной схемы и поэтому является наиболее распространенным.
Для испытания на нагрев сухих трансформаторов по методу взаимной нагрузки (рис. 6-3) требуются два источника питания и вольтодобавочный трансформатор.
Генератор 1 должен иметь не менее чем двукратную мощность, требуемую для опыта холостого хода испытываемого трансформатора согласно (6-4), а генератор 2 и вольтодобавочный трансформатор Т3 должны обладать мощностью, не менее чем двукратная мощность короткого замыкания испытываемого трансформатора при номинальном токе согласно (6-5).
Пример. Определить мощности генераторов, требуемые для испытания на нагрев по методу взаимной нагрузки трехфазного сухого трансформатора (предельной мощности) типа ТС-1600/15 со следующими данными: Рп=1 600 кВА·, uк= 5,5%; I0=3,5%.
Решение. Мощность, требуемая от генератора 1, согласно (6-4) при u=1,3 будет:
Мощность, требуемая от генератора 2 и вольтодоба водного трансформатора Т3, согласно (6-5) равна: 
При испытании на нагрев по методу короткого замыкания одну из обмоток трансформатора, обычно низшего напряжения НН, замыкают накоротко, а другую питают от источника переменного тока 50 Гц. Напряжение регулируют так, чтобы активная мощность, потребляемая трансформатором, была равна сумме потерь холостого хода Р0 и короткого замыкания Рк. В этом случае ток нагрузки
Мощность генератора, требуемая согласно (6-5) для испытания на нагрев по методу короткого замыкания,
При расчетах мощности, требуемой для испытания на нагрев, иногда для упрощения или при отсутствии данных Рк и Р0 значение коэффициента Т для трансформаторов новых серий со сталью Э33ОА можно принимать в пределах 1,10—1,18 (высшее значение для трансформаторов мощностью 100 Μва и более).
Мощность генератора, предназначенного для типовых испытаний на нагрев, следует рассчитывать исходя из наиболее тяжелого типа выпускаемых трансформаторов.
Следовательно, для испытания на нагрев однофазного трансформатора в рассмотренном примере будет недостаточна совместная работа даже двух генераторов по 60 000 кВА. В подобных случаях, очевидно, следует применять оборудование для частичной компенсации индуктивной нагрузки испытываемого объекта при помощи конденсаторной батареи (см. § 6-6).
Конденсаторная батарея, включенная (непосредственно или через промежуточный трансформатор) параллельно с испытываемым объектом, может снизить индуктивную нагрузку испытательного генератора приблизительно на величину установленной мощности конденсаторной батареи. Так, в примере 1 конденсаторная батарея с установленной мощностью 60 000 кВА, включенная по трехфазной схеме, может снизить требуемую мощность испытательного генератора со 112 приблизительно до 60 тыс. кВА. Та же батарея, включенная по однофазной схеме при испытании трансформатора в примере 2, может снизить требуемую однофазную мощность генератора с 78 приблизительно до 25 тыс. кВА. Таким образом, при установке конденсаторной батареи 60 000 кВА требуемую мощность испытательных генераторов в примере 1 можно снизить вдвое, а в примере 2 — втрое.
Установка конденсаторной батареи будет необходима и в тех случаях, когда в производстве трансформаторов 6-го габарита предусматривается выпуск шунтирующих реакторов для линий передач 500 кВ и выше. Для типового испытания шунтирующих реакторов требуются источники питания мощностью не менее типовой мощности этих реакторов.
В табл. 6-3 приведены номинальные мощности трехфазных синхронных генераторов 50 Гц, требуемые для опыта холостого хода и для испытания на, нагрев масляных трансформаторов 1—6-го габаритов, предельных по мощности.
При массовом выпуске трансформаторов 1—2-го габаритов необходимо проводить опыт холостого хода без внесения поправок на форму кривой напряжения испытательного генератора. Этому требованию удовлетворяет коэффициент k=Р0/S0 и мощности синхронных генераторов, рекомендуемые в табл. 6-3.
Проведение опыта холостого хода трансформаторов 3—6-го габаритов без внесения поправок на форму кривой напряжения генератора требует применения испытательных генераторов весьма большой мощности. Учитывая указанное при сравнительно небольшом количественном выпуске таких трансформаторов (в табл. 6-3 для них рекомендуются сниженные значения коэффициента k), при которых мощности испытательных генераторов имеют приемлемые значения, требуется внесение поправок на форму их кривых напряжения.
г) Преобразовательные агрегаты 50 Гц
Испытательный агрегат обычно состоит из синхронного генератора, приводного электродвигателя и возбудительного генератора постоянного тока.
В качестве привода к испытательным генераторам применяют электродвигатели переменного или постоянного тока.
Для испытательных генераторов 50 Гц рекомендуется применять синхронные двигатели, которые обеспечивают проведение испытании при стандартной частоте тока.
В тех случаях, когда по условиям испытания допускается отклонение частоты в пределах ±5% от номинальной, например при испытании изоляции трансформаторов высоким напряжением, можно применять более дешевые и надежные асинхронные двигатели.
В качестве привода к испытательным генераторам, предназначенным для работы при частоте 50 и 100 Гц, применяют двухскоростные асинхронные двигатели или электродвигатели постоянного тока для регулирования частоты в широких пределах.
Агрегаты большой мощности (7 500 кВА и более) и двухскоростные снабжаются отдельным возбудительным агрегатом, агрегаты малой и средней мощности имеют возбудители на общем валу.
Рис. 6-4. Агрегат с синхронным генератором 750 кВА, 50 Гц, 6,3 кВ.
Г — генератор типа ГС-116/49-6; Д — двигатель типа ДС-1408-6.
Мощность на валу электродвигателя испытательного агрегата 50 Гц складывается из потерь в испытываемом трансформаторе предельной мощности, суммарных потерь в промежуточном трансформаторе и собственных потерь в генераторе.
Наибольшие потери в испытываемом трансформаторе будут при испытании его на нагрев суммарными потерями холостого хода и короткого замыкания (Р0+Рк).
Рис. 6-5. Агрегат с синхронным генератором ГСИ-30000-11 30 000 кВА, 50 Гц, 2X3,3 кВ.
Г — генератор типа ГСИ-30000-11; Д — двигатель типа ДСП-215/94-6.
Рис. 6-6. Агрегат с однофазным синхронным генератором 2 500 кВА, 50 Гц, 6,0 кВ.
Г — генератор типа ГСО 170/64-8; Д — двигатель типа ДС-140/39-8.
Таким образом, мощность на валу электродвигателя
Если от генератора предусматривается испытание на отключающую способность быстродействующих контакторов РПН по схеме на рис. 2-23,а, следует учитывать потери в нагрузочном сопротивлении 5 схемы испытания.
Агрегат, питающий установку высокого напряжения для испытания изоляции трансформаторов, должен иметь электродвигатель с мощностью на валу не менее 10% мощности короткого замыкания испытательной установки.
В большинстве случаев мощность приводного электродвигателя переменного тока, определяемая по условиям испытания, получается значительно меньше мощности, требуемой по условиям пуска агрегата. Поэтому мощность приводного двигателя к испытательному агрегату указывается заводом-изготовителем в технических условиях на агрегат.
В табл. 6-4 приведены технические характеристики трехфазных и однофазных преобразовательных агрегатов 50 Гц отечественного производства, применяемых на испытательных станциях трансформаторных заводов.
На рис. 6-4 даны габаритные размеры агрегата с трехфазным синхронным генератором 750 кВА, 6,3 кВ, а на рис. 6-5 показаны размеры агрегата с трехфазным синхронным компенсатором 30 000 кВА, 2X3,3 кВ.
Габаритный размер агрегата с однофазным синхронным генератором 2 500 кВА на 6 кВ дан на рис. 6-6.
