Проверка трансформаторов напряжения

Проверка маркировки и правильности сборки схемы вторичных цепей.

Для уменьшения числа отключений жил кабелей рекомендуется следующий порядок работ. После внешнего осмотра отключаются кабели от выводов вторичных обмоток трансформаторов напряжения и проводятся испытания - определение однополярных выводов (при необходимости) и сопротивления КЗ. Затем снимают заземления и, не подключая кабели к трансформатору, проверяют схему и маркировку вторичных цепей, измеряют сопротивления изоляции, испытывают электрическую прочность изоляции, определяют сопротивления вторичных цепей, проверяют автоматические выключатели и вспомогательную аппаратуру. После этого к трансформатору подключают кабели и полностью восстанавливают разобранную схему вторичных цепей по заранее проверенной маркировке.
Выполненная маркировка должна полностью совпадать с маркировкой на монтажных и принципиальных схемах. При необходимости (в зависимости от местных условий) в схемы или в выполненную маркировку вносятся исправления.
Особое внимание следует обратить на маркировку кабелей с жилами большого сечения и различных шин, для которых обычно применяемые для вторичных цепей бирки непригодны. В зависимости от местных условий маркировку наносят устойчивой краской непосредственно на изоляцию жилы, или на шину, или же на пластинки из токонепроводящих водостойких материалов (текстолита, гетинакса, оргстекла и т. п.), привязываемые к жилам и шинам.
Одновременно с проверкой маркировки жил необходимо проверить и сверить с кабельным журналом маркировку кабелей.
Проверку маркировки производят по всем цепям от выводов вторичных обмоток трансформаторов напряжения до зажимов выводов панелей релейной защиты, автоматики, измерительных приборов, реле-повторителей или шинок на щите.

Проверка правильности монтажа схемы переключения цепей с одного трансформатора напряжения на другой.

Надежность работы вспомогательных контактов необходимо проверять многократным включением и отключением разъединителя. Тяги между валом вспомогательных контактов и валом разъединителя
должны регулироваться так, чтобы при отключении разъединителя вспомогательные контакты размыкались, как только его ножи выйдут из губок. При включении разъединителя вспомогательные контакты должны замыкаться, когда нож подходит к губкам, но еще не касается их. Дополнительно проверяется, что ход ножа в губках обеспечивает достаточный запас по углу поворота вала вспомогательных контактов на замыкание с учетом возможных отклонений от отрегулированного положения.
При наладке цепей напряжения трансформатора подают оперативный ток на вспомогательные контакты разъединителей и проверяют правильность работы реле-повторителей при всех положениях разъединителей.

Измерение сопротивления изоляции вторичных цепей трансформаторов напряжения

Измерение сопротивления изоляции вторичных цепей трансформаторов напряжения необходимо производить мегаомметром на 1000 В. В соответствии с «Объемом и нормами испытаний электрооборудования» сопротивление изоляции относительно земли должно быть не менее 1 МОм для полной схемы вторичных цепей каждого трансформатора. Обмотки трансформатора при этом подключают к вторичным цепям.
Сопротивление изоляции относительно земли следует определять для полностью собранной схемы с подключенными обмотками трансформатора напряжения, со всеми включенными реле и приборами, при всех положениях аппаратов, переключающих цепи напряжения с одного трансформатора на другой.

Испытание электрической прочности изоляции вторичных цепей

Испытание электрической прочности изоляции вторичных цепей трансформаторов напряжения также следует проводить согласно «Объему и нормам испытания электрооборудования».
При испытаниях изоляции вторичных цепей трансформаторов напряжения у реле и измерительных приборов, у которых обмотки тока и напряжения расположены на одном каркасе, токовые обмотки отключают от своих цепей и соединяют временно с обмотками напряжения.
На время указанных испытаний кабели отключают от шин щита или панелей устройств защиты и автоматики. После испытания схема полностью восстанавливается, и должно быть повторно проверено сопротивление изоляции полностью собранной схемы относительно земли.

Измерение сопротивления вторичных цепей.

Перед измерениями необходимо отключить заземляющие провода от вторичных цепей и восстановить заземления после окончания измерений.
Измерения следует производить методом амперметра и вольтметра на переменном токе (рис. 1). Вызвано это тем, что индуктивное сопротивление кабелей больших сечений, особенно медных, соизмеримо с активным. Например, активное сопротивление медного кабеля сечением 95 мм2 примерно равно 0,2 Ом/км, а индуктивное - 0,08 Ом/км, или около 40 % активного. Кроме того, велико индуктивное сопротивление расцепителей автоматических выключателей. Место установки закоротки выбирается по местным условиям. Все вторичные цепи целесообразно разбить на несколько участков и измерять сопротивления по участкам, например, от трансформатора напряжения до шинок щита управления, от шинок до панелей и т. д.

Рис. 1. Схема измерения сопротивления вторичных цепей трансформатора напряжения
Основное требование следующее. В измеряемую цепь должны входить все составные элементы схемы: переходные сопротивления контактов, кабели, расцепители выключателей, предохранители, шинки, рубильники, вспомогательные контакты. Это вызвано тем, что по сравнению с сопротивлением жил кабелей сопротивление этих элементов велико, а расчетная чувствительность защиты от КЗ в этих цепях часто бывает недостаточной.
Для цепей обмоток, соединенных в звезду, следует измерять сопротивления каждой пары фаз и каждой фазы и нулевого провода. По этим данным вычисляется среднее значение сопротивления каждой фазы и нулевого провода. Для цепей разомкнутого треугольника следует измерять попарно сопротивления между жилами НИ, ФК, НК, ИФ  и вычислять среднее сопротивление каждой жилы. Следует учитывать, что часто применяются четырехжильные кабели с разным сечением жил.
Класс точности приборов должен быть не ниже 0,5.

Проверка трансформаторов напряжения рабочим напряжением.

Проверку совпадения маркировки вторичных цепей с обозначениями фаз первичной стороны рекомендуется производить пофазной подачей напряжения на каждую фазу. Если на первичной стороне имеются однополюсные разъединители или предохранители, (например, в КРУ и КРУН 6-10 кВ), то пофазная подача напряжения выполняется с их помощью. При трехполюсных разъединителях и отсутствии предохранителей (РУ напряжением 35 кВ и выше) проверка совпадения маркировки выполняется с помощью векторных диаграмм.
В некоторых случаях вместо нормального рабочего напряжения эту проверку удобнее выполнить подачей на первичные обмотки напряжения от постороннего источника, например от сети 380 В. Для трансформаторов типа НДЕ это напряжение следует подавать на трансформаторное устройство. При такой подаче напряжения надо заранее подсчитать значение вторичного напряжения и подобрать вольтметр на малые пределы измерения.
Для трансформаторов напряжения генераторов все проверки рабочим напряжением необходимо производить при подъеме напряжения с нуля.
Вольтметром должны быть измерены напряжения на всех кабелях, приходящих от трансформаторов на сборку выводов, по его показаниям определена фаза, находящаяся под напряжением, и сверены между собой ее обозначения на первичной и вторичной сторонах. При необходимости маркировка исправляется.
После проверки маркировки вольтметром должны быть измерены напряжения всех вторичных обмоток трансформаторов, выведенных на сборку или в ящик. При правильном включении вторичных обмоток в звезду с нулем все линейные напряжения равны между собой, все фазные напряжения равны между собой и в √2 раз меньше линейных. При правильном включении вторичных обмоток в разомкнутый треугольник равны между собой все фазные (они же линейные) напряжения. Напряжение на выводах разомкнутого треугольника должно быть равно нулю, практически же оно обычно составляет несколько вольт (напряжение небаланса).
Фазоуказателем, например, ФУ-2, должно быть проверено чередование фаз. Заземленная фаза в подключается к выводу В или П фазоуказателя; к выводам А и С подключаются соответственно фазы а и с; если диск фазоуказателя вращается правильно (по стрелке на диске), то чередование фаз - А, В, С в соответствии с обозначениями выводов фазоуказателя.
Наиболее часто встречающиеся ошибки в схемах соединений и способы определения их по показаниям вольтметра показаны в табл. 1. К классу точности вольтметра особые требования не предъявляются, удобнее пользоваться универсальными приборами.
Таблица 1 Проверка правильности сборки схем трансформаторов напряжения

Следует учитывать, что при неправильной сборке схемы, например, разомкнутого треугольника, вольтметр может оказаться под напряжением примерно 200 В. Поэтому все измерения надо начинать на пределе измерения 300 В и лишь при правильно собранной схеме переходить на меньшие пределы измерений.
Значительное напряжение на выводах разомкнутого треугольника при правильной сборке схемы может быть вызвано следующими причинами:
несимметрией первичных фазных напряжений. Определяется по вторичным фазным напряжениям обмоток, включенных по схеме звезды. Необходимо учитывать, что в сетях с изолированной нейтралью несимметрия первичных фазных напряжений за счет неодинаковой емкости относительно земли разных фаз и отсутствия транспозиции может быть очень велика;
насыщением стали сердечников трансформаторов напряжения, которое определяется осциллоскопом по форме кривой напряжения небаланса. Обычно проявляется при первичном напряжении, превышающем номинальное напряжение трансформатора. При насыщении стали в напряжении небаланса преобладают третьи гармонические составляющие;
различными наводками от посторонних магнитных полей.
Наводки обычно появляются лишь при значительной нагрузке соседних присоединений. Они определяются по осциллоскопу и измерением небаланса двумя вольтметрами: с большим сопротивлением (не менее 1000 Ом на 1 В шкалы) и малым. Из-за малой мощности наводок напряжение небаланса от них при измерении вольтметром с большим сопротивлением значительно выше, чем при измерении низкоомным вольтметром. Поэтому измерение напряжения небаланса рекомендуется производить низкоомным вольтметром.
Обычно при подключении нормальной нагрузки небаланс от наводок резко уменьшается. Устранение причин появления небаланса, как правило, невозможно; определение его производится для учета значения и причины его появления при настройке уставок релейной защиты, например защиты от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью.
После проверки схемы соединений обмоток трансформатора напряжения необходимо построить потенциальную диаграмму схемы разомкнутого треугольника. Для этого у однофазных трехобмоточных трансформаторов напряжения должны быть вольтметром измерены напряжения между всеми фазами и нулем обмотки, соединенной в звезду, и каждым выводом разомкнутого треугольника. Для этого необходимо объединить в одной точке обмотки, соединенные в звезду и разомкнутый треугольник. Обычно это обеспечивается заземлениями вторичных обмоток.

Рис. 25. Построение потенциальной диаграммы обмоток трансформаторов напряжения, соединенных в разомкнутый треугольник
В произвольном масштабе (удобен масштаб 1 В = 1 мм) строится диаграмма напряжений обмоток, соединенных в звезду. На диаграмме совмещаются заземленные точки обеих обмоток.
Из концов векторов звезды радиусом в принятом масштабе, равным измеренному напряжению между этим выводом и выводами разомкнутого треугольника, проводятся дуги. Точка их пересечения является началом векторов напряжений обмоток, соединенных в разомкнутый треугольник. Пример построения этой диаграммы приведен на рис. 25. Для остальных выводов построение выполняется аналогично.
Для построения достаточно двух измерений, третье - контрольное. Возможны случаи, когда из-за ошибок в измерении первичного напряжения и прочих причин три дуги не пересекаются в одной точке, а образуют треугольник. В этом случае за начало вектора принимается центр треугольника. По потенциальной диаграмме проверяется правильность сборки схемы разомкнутого треугольника.
Д ля трехфазных трансформаторов напряжения построение такой диаграммы невозможно, положение вектора 3U0 для них определяется имитацией однофазного замыкания на землю.
После построения потенциальной диаграммы обязательно определяется действующее значение и положение вектора 3U0 имитацией однофазного замыкания на землю. Необходимо убедиться в том, что сумма векторов напряжения U, и U , однофазных трансформаторов напряжения в нормальном режиме U совпадает с вектором 3U0 при замыкании на землю фазы А.
Поскольку при проверке направленных защит от замыканий на землю невозможно создать реальное замыкание на землю вместо действительного напряжения 3 UQ к реле направления мощности, пи- 84
тающихся от однофазных трансформаторов напряжения, временно подается напряжение U . Для этого от реле отключается вывод Н, а вместо него подключается вывод И.
Для защит, питающихся от трехфазных трансформаторов напряжения, такой способ проверки невозможен, для их проверки напряжение 3 U0 создается имитацией однофазного замыкания на землю.
Имитация однофазного замыкания на землю обязательна для всех трансформаторов напряжения, от которых питаются направленные защиты от замыканий на землю. Для трехфазных трансформаторов это единственный способ проверки правильности сборки цепей 3 U0. Для однофазных трансформаторов не все ошибки в сборке схемы разомкнутого треугольника обнаруживаются снятием и построением потенциальной диаграммы.
Для однофазных трехобмоточных трансформаторов напряжения имитацию однофазного замыкания следует выполнять отключением от вывода хд и соединением с выводом ад конца кабеля от фазы А к сборке зажимов (рис. 2, а). Затем на все фазы трансформаторов подается нормальное напряжение, снимается и строится потенциальная диаграмма (рис. 3, а).
Для трехфазных трансформаторов этот способ неприменим, поэтому для них имитацию однофазного замыкания следует выполнять отключением и замыканием на землю одной фазы с первичной стороны.

Рис. 2. Способы создания 3 U0  в нормальном режиме для трансформаторов напряжения: а - однофазных; б-трехфазных с однофазными сердечниками; в  -  трехфазных с пятистержневым сердечником

Рис. 3. Векторные диаграммы трансформаторов напряжения:
а-однофазных; б-трехфазных с однофазными сердечниками; в-трехфазных с пятистержневым сердечником
Для трехфазных трансформаторов с однофазными сердечниками вывод А отключается от шин и замыкается на землю (см. рис. 2, б), после чего на трансформатор подается трехфазное напряжение, снимается и строится потенциальная диаграмма (см. рис. 3, б).
Для трехфазных трансформаторов напряжения с пятистержневым сердечником отключается и замыкается на землю расположенная на среднем стержне фаза В (см. рис. 2, в). Это необходимо для симметричного распределения по стержням сердечника магнитных потоков оставшихся фаз. Затем подается трехфазное напряжение на трансформатор, снимается и строится диаграмма (см. рис. 3, в). Во всех случаях потенциальная диаграмма 3 U0 снимается и строится относительно всех оставшихся под напряжением фаз и нуля обмоток, соединенных в звезду.
Трехфазные трансформаторы напряжения обычно применяются в сетях с изолированной нейтралью, поэтому при имитации замыкания на землю напряжение 3 UQ будет значительно меньше напряжения, равного 100 В, возникающего при действительном замыкании на землю. Такое же значение 3 U0 будет и у однофазных трансформаторов напряжения для сети с изолированной нейтралью при имитации однофазного замыкания на землю.
При последующем профилактическом контроле и восстановлении под рабочим напряжением необходимо измерять все фазные и линейные напряжения и напряжение 3 U0 (напряжение небаланса) и проверять чередование фаз. Если заменялись кабели или переразделывались кабельные воронки и концевые разделки, то проверку следует производить в объеме нового включения.

Проведение опыта КЗ во вторичных цепях

Проведение опыта КЗ во вторичных цепях трансформаторов напряжения обязательно для всех трансформаторов, особенно типа НДЕ.
Эти испытания рекомендуется проводить с осциллографированием тока КЗ для трансформаторов напряжения крупных электростанций и подстанций 110-330 кВ, где защита вторичных цепей от КЗ часто работает на пределе чувствительности.
Проверка работы автоматических выключателей и предохранителей опытом КЗ без осциллографирования, но с измерением тока КЗ обязательна для всех трансформаторов всех напряжений.
Опыт КЗ должен производиться по специальной программе, составляемой для каждого случая с учетом конкретной схемы каждого трансформатора и местных условий.

Выбор схемы включения осциллографа, согласование схемы пуска осциллографа с моментом КЗ, подбор резисторов и шунтов производятся по заводской документации на осциллографы и местным условиям и указываются в программе.
Место КЗ должно быть в конце участка сети, защищаемого данным выключателем или предохранителем. Выбирается такой вид КЗ, при котором ток наименьший.
Включение на КЗ производится дополнительным автоматическим выключателем, желательно с дистанционным управлением; должно быть обеспечено отключение КЗ на случай отказа проверяемого выключателя или предохранителя.

Проверка отстройки автоматических выключателей

Проверка отстройки автоматических выключателей от зарядного тока линии и пусковых токов нагрузки обязательна для трансформаторов напряжения, подключенных к линиям электропередачи, кроме проверки чувствительности автоматических выключателей. Для этой проверки требуется несколько раз включать и отключать линию, поэтому она должна производиться по специальной программе, составляемой и утверждаемой в установленном порядке. При этих опытах обязательно осциллографирование емкостного тока линии. По осциллограмме оценивается запас в отстройке расцепителей выключателя от емкостного тока. Способы осциллографирования, согласование пуска и остановки осциллографа с включением и отключением линии определяются местными условиями и указываются в программе.
У всех автоматических выключателей необходимо проверять отстройку максимальной нагрузки трансформатора напряжения от пусковых токов. Для этого после подачи напряжения на трансформатор переводится вся возможная нагрузка, в том числе и та, для которой данный трансформатор является резервным. Несколько раз рубильником или проверяемым выключателем включается полная нагрузка трансформатора. Выключатель не должен отключаться. Для ответственных объектов желательно осциллографировать пусковые токи нагрузки, для остальных обязательно хотя бы приблизительно измерять пусковой ток амперметром, например с помощью измерительных клещей во всех фазах. Это вызвано тем, что многие приборы и реле, питающиеся от трансформаторов напряжения, имеют малое сопротивление при отпущенном якоре (сердечнике) и, соответственно, - значительный пусковой ток. После установки якоря (сердечника) в рабочее положение сопротивление значительно увеличивается, а ток уменьшается. Рекомендуемое испытание имитирует близкое КЗ в первичной сети и перевод нагрузки с одного трансформатора на другой в аварийных условиях.

Оформление результатов проверки.

По результатам проверки оформляется паспорт-протокол на каждый трехфазный трансформатор или группу однофазных трансформаторов. Должны быть выверены монтажные и принципиальные схемы, укомплектован альбом схем в соответствии с требованием ПТЭ, а также тщательно выверен текст инструкции по обслуживанию трансформаторов напряжения и их вторичных цепей для оперативного персонала, при необходимости вносятся дополнения с учетом местных условий.
Оперативный персонал должен быть обучен всем операциям с трансформаторами напряжения и аппаратурой его вторичных цепей непосредственно на месте установки аппаратов, пользованию инструкцией.
Необходимо сделать запись в журнале релейной защиты о готовности ввода трансформатора напряжения в нормальную эксплуатацию.