а) Классификация
Применительно к заводским программам выпуска трансформаторов от 1-го до 6-го габаритов измерительные пульты распределяются на пульты общего назначения, универсальные и специализированные.
Измерительные пульты общего назначения служат для следующих испытаний:
Пульт 1—для определения коэффициента трансформации, проверки группы соединения обмоток и для измерения активной мощности (потерь холостого хода и короткого замыкания) при малом напряжении и малом токе.
Пульт 2 — для измерения характеристик изоляции обмоток.
Пульт 3 — для измерения сопротивления обмоток постоянному току.
Пульт 4 — для нагрева трансформаторов постоянным током в обмотках.
Пульт 5 — для испытания изоляции обмоток приложенным напряжением 50 Гц.
Универсальные или специализированные пульты по габаритам трансформаторов или по видам испытаний имеют следующее назначение:
Пульт 1 — универсальный: для опытов холостого хода и короткого замыкания и для испытания изоляции индуктированным напряжением, определение коэффициента трансформации и группы трансформаторов 1—2-го габаритов на стационарном рабочем месте.
Пульт 2 — специализированный комплект пультов для отдельных операций по испытаниям трансформаторов 1—2-го габаритов на участках пульсирующего конвейера. Пульты комплекта отличаются от приведенных выше большей автоматизацией переключений или выполнением их с испытательного пульта дистанционно.
Пульт 3 — для опытов холостого хода и короткого замыкания и для испытания изоляции индуктированным напряжением трансформаторов 3—6-го габаритов.
б) Схемы пультов общего назначения
Пульт 1. На рис. 8-19 показана схема пульта для определения коэффициента трансформации, проверки группы соединения обмоток и для измерения потерь холостого хода и короткого замыкания испытываемого трансформатора при малом напряжении и малом токе.
Пульт применяется при промежуточных испытаниях активной части и контрольных испытаниях собранных трансформаторов.
Рис. 8-19. Схема пульта № 1 для измерения коэффициента трансформации, группы соединения обмоток и активной мощности (потерь) трансформатора при малом напряжении.
ИТ — испытуемый трансформатор; 1—2ТТ1 — трансформаторы тока типа ТК-10, класса 0,5, 100/5 а; 1ТТ2 — трансформатор тока типа И-54 класса 0,2; 1—2ТН — трансформаторы напряжения типа И-510 класса 0,1; V1-2 — вольтметры типа Э-59/1; V3 — вольтметр; W — ваттметр малокосинусный типа Д-542/3; 1—2А1 — амперметр щитовой типа Э-30; 1А2 — амперметр типа Э-59/4; Ηz — частотомер Д-506/1; В — сухой элемент на напряжение 4—5 в; 1КУ — универсальный пакетный ключ типа КФ-444555/ПIV-8с; 2КУ — то же КФ-5555/ПIV-8с; 3 — 4,6КУ — то же КФ-44/ПIV-8с; 5КУ — то же КФ-4444/ПIV-8с; 7КУ — то же КФ-8884/ПIV-8с; 8КУ — то же ΚΦ-4444/ΠIV-8c; 1 — 3П1, 1 — 6П2; 1 — 3П3 — предохранители; 1РП — промежуточное реле типа ЭП-41/33Б, шунтирующее добавочное сопротивление 1 — 3R1, 1 — 3R1 — защитное добавочное сопротивление вольтметра V2; — добавочное сопротивление к ваттметру W; 1—2КБ — измерительные кабели; 1— 3ПМ — магнитные пускатели; П — перемычка.
Измерение коэффициента трансформации производится методом двух вольтметров при возбуждении испытываемого трансформатора от синхронного генератора низкого напряжения через распределительный щит РЩ. Напряжение на обмотке НН измеряют вольтметром V1, а на обмотке ВН — вольтметром V2. При напряжении, превышающем предел измерения вольтметра V2, его включают через трансформатор напряжения.
При непосредственном включении вольтметра V2 для его защиты от ошибочного включения на высокое напряжение в схеме предусмотрены добавочные сопротивления 1—3R1, которые при помощи контактов 1РП реле шунтируются, если измеряемое напряжение не превышает 150 в.
Велич ина добавочного сопротивления должна быть такой, чтобы при неправильном выборе пределов измерения напряжение на вольтметре 1% не превышало 150 в.
При промежуточных испытаниях активной части трансформатора измерение коэффициента трансформации производится пофазно. Если испытываемая обмотка имеет параллельные ветви (АХ и А'Х' на рис. 8-19), то правильность количества витков в параллельных ветвях проверяют методом встречного включения при помощи вольтметра V3. Для этого отводы X и X' обмотки замыкают перемычкой П и при возбуждении трансформатора со стороны НН вольтметром V3 измеряют разность напряжений на отводах А и А' испытываемой обмотки. Если число витков в параллельных ветвях обмотки одинаково, то измеряемое напряжение будет равно нулю. Отклонение стрелки вольтметра 1% означает неравенство витков в параллельных ветвях, которое должно быть устранено.
Чтобы избежать ошибки при измерениях вследствие плохих контактов, собранную схему проверяют включением в цепь аккумуляторной батареи Б на 4—5 в. При этом испытываемый трансформатор должен быть отключен от источника переменного тока.
При хороших контактах в собранной схеме вольтметр 1% покажет напряжение батареи. Если контакты плохие, вольтметр показаний давать не будет.
Измерение потерь и тока при малом напряжении производится пофазно ваттметром W и амперметром, включенными на фазу а. Приборы включаются в силовую цепь непосредственно или через трансформатор тока 1ТТ2 контакторами 2ПМ или 3ПМ. Сопротивление R2 служит для увеличения предела измерения ваттметра W по напряжению.
Испытываемый трансформатор подключается со стороны НН к шинам питания при помощи кабеля. Измерительный кабель 1КБ служит для подключения обмотки ВН к трансформаторам напряжения 1—2ТН или к добавочным сопротивлениям 1—3Ri для непосредственного измерения напряжений вольтметром V2.
Назначения ключей 1—7КУ, служащих для переключения приборов, ясны из схемы на рис. 8-19. Для измерения коэффициента трансформации и проверки группы соединения обмоток вместо метода двух вольтметров предпочтительно применять более точный и удобный в работе мост переменного тока, например, типа WMUT100 (ГДР).
Измерение на мосте производится по компенсационной схеме (рис. 8-20).
Обмотка ВН испытываемого трансформатора (класса напряжения до 110 кВ) и мост питаются напряжением 220 в однофазного тока. Возникающее при этом напряжение на обмотке НН трансформатора компенсируется на мосте регулируемым напряжением соответственно коэффициенту трансформации испытываемого трансформатора. Погрешность коэффициента трансформации трансформатора определяется по величине и знаку процентным изменением возбуждающего напряжения на мосте. Отклонение коэффициента трансформации от номинального при напряжении возбуждения 220 в и номинальном напряжении обмотки ВН до 110 кВ измеряется с погрешностью не более 0,1%, а при номинальном напряжении до 220 кВ — с погрешностью не более 0,2 %.
Трансформаторы с номинальным напряжением выше 35 кВ и большим напряжением короткого замыкания возбуждаются напряжением 2 200 в. Для этого в комплект моста входят:
возбуждающий трансформатор типа РЕ5/3, 2 200 в, 5 кВА;
два промежуточных измерительных трансформатора типа UZN0,5, 2 200/220 в, 1 ва в классе 0,1 при 10—100% номинального напряжения.
Для испытания трансформаторов с номинальным напряжением обмотки ВН от 22 до 220 в в комплект входит промежуточный измерительный трансформатор типа UZN0,5, 220/22 в, 15 ва, класса 0,1.
Питание моста производится от сети 220 в однофазного тока. Собственное потребление моста составляет 10 ва, при мощности на возбуждение испытываемого трансформатора — 3,5 кВА. Габаритные размеры моста — 645X490X175 (высота) мм. Вес около 30 кг.
Рис. 8-20. Схемы внешних включений моста типа WMUT для измерений коэффициента трансформации и группы соединений при испытании в зависимости от коэффициента трансформации и номинального напряжения обмотки ВН испытываемого трансформатора.
ИТ — испытываемый трансформатор; М — мост-измеритель; ВТ — возбуждающий трансформатор; ПТ — измерительный трансформатор типа UZN 0,5.
Схемы а — трехфазных ... до 110 кВ, К=1—100
Схемы б — трехфазных . . . выше 110 кВ, К—1—<10
Схемы в —трехфазных . . . 110—220 кВ, К=10—1 000 и 2,2—410 Кв, К=100—1 000
Схемы г — однофазных . . . 110—220 кВ, К=1—10
Схемы д — однофазных . . . 110—220 кВ, К=10—1 000 и 2,2—110 кВ, К=100—1 000
Мост без дополнительных приставок позволяет измерять коэффициент трансформации однофазных и трехфазных трансформаторов с номинальным напряжением ВН от 0,220 до 110 кВ и коэффициентом трансформации 1— 100. С дополнительными приставками пределы измерения моста 1—1000 — при испытании трансформаторов с номинальным напряжением ВН от 2,2 до 220 кВ и 1—10 — при испытании трансформаторов с номинальным напряжением ВН от 22 до 220 в.
При ошибочном включении или неправильном выборе группы соединения обмоток срабатывает схема защиты моста. Колебания напряжения в сети не нарушают измерения. Для испытания мост устанавливается в горизонтальном положении.
Пульт 2. Элементная схема пульта для измерения характеристик изоляции показана на рис. 8-21. Измерение емкости и tg δ обмоток испытываемого трансформатора производится мостом М в комплекте с эталонным конденсатором CN по перевернутой схеме при испытательном напряжении до 10 кВ. Сопротивление изоляции обмоток измеряется мегомметром МΩ с испытательным напряжением 1 000—2 500 в в зависимости от класса напряжения обмотки испытываемого трансформатора.
Мост М с эталонным конденсатором CN, трансформатор высокого напряжения Т и автотрансформаторы 1—2АТ устанавливаются в пульте. Напряжение от моста М и мегомметра МΩ подается на испытываемый трансформатор одним экранированным кабелем высокого напряжения ЭК, подключение которого производится переключающей штангой ПШ.
Включением кнопки управления 1К включается промежуточное реле 1РП, подающее питание на схему моста. Защита моста М осуществляется при помощи реле максимального тока РТ, при срабатывании которого включается промежуточное реле 3РП, блок-контакт которого разрывает цепь питания реле 1РП.
Включением кнопки управления 2К включается реле 2РП, подающее питание на схему мегомметра.
Звуковой сигнал разрешения выхода на испытываемый трансформатор от электрозвонка ЭЗ подается нажатием кнопки управления ЗК. Включение секундомера ЭС для контроля времени при измерении сопротивления изоляции производится выключателем ВК. Блок-контакты БК привода переключающей штанги ПШ предназначены для блокировки и сигнализации положения последней.
Пульт 3. Элементная схема пульта для измерения сопротивления обмоток постоянному току приведена на рис. 8-22.
Измерения па пульте производятся по методу вольтметра и амперметра. Постоянный ток на измеряемую обмотку трансформатора подается от аккумуляторной батареи Б на 12—15 а емкостью 200 а-ч или более. Включение питания на измеряемую обмотку производится магнитными пускателями 1— —2ПМ. которые устанавливаются вместо контакторов постоянного тока.
Рис. 8-21. Схема пульта 2 для измерений характеристик изоляции.
М — мост типа МД-16; CN — эталонный конденсатор; ΜΩ — мегомметр типа МС-06; Т — трансформатор типа ΗΟΜ-10; 1 — 2АТ — автотрансформатор типа АОС-0,3, 220/127 в; РТ — реле максимального тока типа ЭТ-523/2; ПШ — переключатель направления; 1—3РП — промежуточное реле типа ЭП-41-Б; ЭЗ — электрозвонок типа ЭД-3; ЭС — электросекундомер.
По условиям нагрузки такая замена возможна. Установка магнитных пускателей проще в отношении их получения и замены.
Рабочие контакты магнитных пускателей 1—2ПМ соединены между собой параллельно. Два магнитных пускателя устанавливаются для того, чтобы подгорание рабочих контактов в момент отключения тока происходило только на одном магнитном пускателе. По схеме управления видно, что магнитный пускатель 1ПМ включается первым после нажатия кнопки управления 1К, а магнитный пускатель 2ПМ включается после замыкания блок-контакта магнитного пускателя 1ПМ. Отключение питания происходит в обратном порядке: магнитный пускатель 2ПМ отключается без разрыва тока нажатием кнопки управления 2К, а магнитный пускатель 1ПМ, разрывающий ток, отключается после размыкания блок-контакта магнитного пускателя 2ПМ. Следовательно, подгорание рабочих контактов магнитных пускателей будет происходить только на одном магнитном пускателе 1ПМ.
Для измерения тока в схему включен амперметр А. Величина тока при измерении зависит от сопротивления обмоток трансформатора. Ток при измерениях устанавливают от 1 до 20 а.
Регулировка тока осуществляется ползунковыми реостатами R1—R3 соответственно на 70, 60 и 5 ом. Цепь напряжения включается промежуточным реле РП непосредственно к испытываемой обмотке трансформатора в момент измерения напряжения. Измерение производится многопредельным вольтметром V. Переключение пределов измерения вольтметра производится ключом КУ. Для защиты вольтметра V от повреждения при внезапном отключении магнитных пускателей 1—2ПМ, а также при неправильном выборе предела измерения напряжения параллельно вольтметру V включены встречно два диода Д (типа Д-215).
Кнопкой управления 4К включается электрозвонок ЭЗ для подачи сигнала, после которого производят необходимые переключения на испытываемом трансформаторе.
Рис. 8-22. Схема пульта 3 общего назначения для измерения сопротивления обмоток постоянному току.
Б — батарея аккумуляторная 12—15 в; ВС — выпрямительное устройство; А — амперметр типа М-104/1; V — вольтметр типа Μ-106/1; Д — диод полупроводниковый типа Д-215; R1—R3 — реостаты ползунковые на 70, 60 и 5 ом; 1 — 2ПМ — пускатели магнитные типа ПА-211; 1РП — промежуточное реле типа ЭП-41/15; ЭЗ — электрозвонок.
Пульт 4. На рис. 8-23 показана элементная схема пульта управления нагревом трансформаторов постоянным током. Установка для нагрева состоит из силового щита 1Щ, куда подается питание из машинного зала, и пульта управления нагревом. Силовая часть схемы рассмотрена в гл. 4 и 10.
На пульте сосредоточены измерительные приборы и управление нагревом. Для измерения температуры верхних слоев масла трансформаторов на пульте установлен логометр Л магнитоэлектрической системы со шкалой 0—100° С. Медные термометры сопротивления ТС, включаются в измерительную цепь логометра через переключатель ПТ, на испытываемых трансформаторах. Питание измерительных цепей логометра постоянным током производится через выпрямительную установку ВУ.
Напряжение и ток нагрузки измеряются вольтметрами 1—2V со шкалой 0—500 в и амперметрами 1—2А со шкалой 0—1 000 а, установленными на пульте.
Пульт 5. На рис. 8-24 приведена элементная схема пульта для испытания изоляции приложенным напряжением 50 Гц обмоток трансформаторов класса напряжения до 35 кВ включительно.
Схема предусматривает установку двух испытательных трансформаторов Т1 и Т2 типа ОМ-33/35 и ИОМ-100/100. Для регулирования испытательного напряжения применяется автотрансформатор АТ типа АОМК-100/0,5.
Включение испытательных трансформаторов на испытываемый объект ИТ производится блокированными переключающими штангами специального исполнения. Нормальным положением переключающих штанг 1ПШ и 2ПШ считается то, при котором обмотки ВН трансформаторов Τ1 и Т2 заземлены.
Рис. 8-23. Схема пульта управления нагревом трансформаторов постоянным током.
1—2Р — рубильники; 1—2АГП — автомат гашения поля; ШС — шунтирующие сопротивления автоматов гашения поля; Л — логометр типа Лпр-53; ВУ — выпрямительная установка типа ИСП-2; ПТ — переключатель медных термометров сопротивления типа ПМТ на 6 положений; ТС — термометр сопротивления типа ЭТМ.
Включение трансформаторов Τ1 и Т2 со стороны НН производится взаимно сблокированными контакторами 2—3КТ. Так же взаимно сблокированы цепи переключения штанг 1—2ПШ. Блокировка их осуществляется при помощи промежуточных реле 6—9РП и блок- контактов 1—4КСА таким образом, что при отключении питания трансформаторов Т1 и Τ2 переключающие штанги 1—2ПШ становятся в нормальное положение.
Амплитудный вольтметр V2, установленный в пульте, с емкостным делителем напряжения ДН, установленным на испытательном поле, позволяет измерять амплитудные значения испытательных напряжений до 100 кВ при частоте 50 Гц непосредственно на испытываемой обмотке. С применением амплитудного вольтметра V2 с емкостным делителем напряжения отпадает необходимость градуировки вольтметра шаровым разрядником при контрольных испытаниях.
Амплитудный вольтметр состоит из электронного блока и стрелочного измерителя. В качестве стрелочного измерителя может быть использован микроамперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения 100 мка и внутренним сопротивлением до 3 ком, класса 1,5.
Емкостный делитель напряжения имеет коэффициент деления по напряжению, равный 1 000. Для защиты обслуживающего персонала в емкостном делителе ДН устанавливается пробивной предохранитель напряжения ПП на 350 в. Питание электронного блока от сети 220 в, 50 Гц.
При работе с амплитудным вольтметром рекомендуется проверять прибор не реже 1 раза в 4 мес. по шаровому разряднику.
Риc. 8-24. Схемы силовая и управления для испытания изоляции повышенным напряжением до 100 кВ.
ИГ — испытываемый трансформатор; ТТ1-2 — трансформаторы тока; ДН — делитель напряжения; АТ— регулировочный автотрансформатор; 1-11РП — промежуточные реле типа ЭП-41/Б; V1 — вольтметр типа Э-59/1; V2 — амплитудный вольтметр; А — амперметр Э-30; РТ — реле максимального тока типа ЭТ-523/6; 1-4ΚН — катушки электромагнитного привода штанг; 1-4КСА — блок-контакты штанг 1ПШ, 2ПШ', ВК — конечный выключатели сервомоторного привода СМ; Б — блок-контакт блокировки безопасности поля.
Наблюдение за током нагрузки во время испытания в целях фиксации возможных частичных пробоев изоляции производится на стороне НН трансформаторов Т1 и Т2 амперметром А. Защита испытательных трансформаторов во время пробоя изоляции или перекрытая на «землю» осуществляется при помощи реле максимального тока РТ. При срабатывании реле РТ включается промежуточное реле 5РП. Один нормально-закрытый контакт РТ, включенный в цепь управления контактором 1КТ, размыкается, а другой замыкает цепь включения промежуточного реле 2РП. После срабатывания 2РП включается сервомоторный привод СМ автотрансформатора АТ и производит снижение напряжения автотрансформатора АТ до нуля. То же самое происходит и после отключения контакторов 2—3КТ, одновременно с которыми отключаются промежуточные реле 3—4РП.
Регулировка напряжения на автотрансформаторе АТ осуществляется ключом 1КУ в цепи промежуточных реле 1—2РП, подающих питание на сервомоторный привод СМ подвижной катушки автотрансформатора АТ. Сигнал о конце испытания дается кнопкой 4К2, включающей электрозвонок ЭЗ. Для контроля времени длительности приложения испытательного напряжения включается электросекундомер ЭС.
Схемы универсальных и специализированных пультов
Универсальный пульт 1. На рис. 8-25,а приведена силовая схема универсального пульта для испытания трансформаторов 1—2-го габаритов на стационарных местах с размещением испытательного агрегата 50/100 Гц непосредственно на испытательной станции.
С пульта производят следующие испытания: испытание изоляции приложенным напряжением 50 Гц, определение коэффициента трансформации и проверка группы соединения обмоток, измерение активной мощности и испытание изоляции обмоток индуктированным напряжением при частоте 100 Гц.
Рис. 8-26. Силовая и элементная схемы пульта для определения коэффициента трансформации и проверки группы соединений на конвейере.
ЭГ — электронный группомер; 1V, 2V — вольтметры типа Д-533/7.
Для испытания изоляции приложенным напряжением 50 Гц в схему включены испытательные трансформаторы Τ1 и T2. В отличие от схемы рис. 8-24 питание трансформаторов Т1 и Т2 производится от синхронного генератора Г при работе на первой скорости с частотой 50 Гц. Испытание изоляции обмоток трансформатора ИТ напряжением повышенной частоты производится от того же генератора при работе его на второй скорости с частотой 100 Гц.
Для измерения тока на генераторе в схему включены трансформаторы тока 1—2ТТ1.
На рис. 8-25,б показана элементарная схема измерения, а на рис. 8-25,в, схема цепей управления коммутационными аппаратами. На этой схеме видно, что контакторы 1—2КТ1 и 1—2КТ2 можно включить только при замкнутых контактах реле блокировки безопасности 1РБ, которое включается при правильно собранной силовой схеме пульта и блок-контакта БД, который замыкается при закрытых дверях поля.
Контакторы 1—2КТ и 1—2КТ2 взаимно сблокированы, а также сблокированы между собой переключающие штанги трансформаторов Τ1 и Т2. Блокировка переключающих штанг осуществляется промежуточными реле 7—10РП и блок-контактами 1—4КСА.
Для определения группы соединений обмоток испытываемого трансформатора применяется электронный группомер с непосредственным отсчетом группы (рис. 8-25,б,г). Потребляемая мощность группомера не более 20 вт от сети переменного тока 127 или 220 в.
Стрелочный измеритель группомера имеет две шкалы. При возбуждении испытываемого трансформатора со стороны НН отсчет производится по верхней шкале, а при питании со стороны ВН — по нижней шкале.
Определение группы соединения обмоток трансформатора ИТ производится при измерении коэффициента трансформации вольтметрами V1 и V2. Зажимы 1—2 и 3—4 группомера подключаются параллельно вольтметрам V1 и V2 при помощи промежуточных реле 1—2РП, причем включение этих реле должно производиться в следующем порядке: первым должно включаться реле 1РП, а после — 2РП. Включение производится кнопкой управления 9К только для снятия показания на стрелочном измерителе группомера.
