Испытание трансформаторов малой и средней мощности - Испытание прочности изоляции приложенным напряжением

4. ИСПЫТАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ ПРИЛОЖЕННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ
После проверки состояния изоляции трансформатора путем определения электрической прочности масла и измерения сопротивления изоляции можно приступить к испытанию изоляции обмоток приложенным (повышенным) напряжением (или, как говорят, «на пробой»).
Необходимость испытания трансформаторов повышенным напряжением диктуется, с одной стороны, тем, что проверка изоляции трансформатора номинальным напряжением недостаточна, так как для нормальной долголетней работы необходимо обеспечить некоторый запас его электрической прочности, а с другой стороны, во время эксплуатации возможны кратковременные повышения напряжения, вызываемые коммутационными перенапряжениями при включениях и отключениях трансформаторов, линий передач и других элементов схемы, а также атмосферными явлениями.
Испытание производят при частоте 50 Гц в продолжение 1 мин.
Величина испытательного напряжения зависит от класса изоляции трансформатора и определяется ГОСТ 1516-42.
Величины испытательных напряжений для силовых трансформаторов, заполненных маслом, приводятся в табл. 3-2.
Для силовых трансформаторов с естественным воздушным охлаждением (сухих) величина испытательного напряжения стандартом не оговаривается и установлена заводскими инструкциями.

В табл. 3-3 приведены величины испытательных напряжений для трансформаторов с естественным воздушным охлаждением класса изоляции до 16 кВ, принятые на МТЗ.
Таблица 3-3

В табл. 3-2 и 3-3 указаны действующие (эффективные) течения испытательных напряжений. Они распространяются на трансформаторы, вновь изготовленные или прошедшие капитальный ремонт с заменой обмоток и изоляции. При вводе в эксплуатацию и после ремонта (в процессе эксплуатации) без смены обмоток величина испытательного напряжения должна составлять 76% указанной в таблицах.
При типовых испытаниях трансформаторов согласно ГОСТ 1516-42 (испытание электрической прочности изоляции производится в нагретом состоянии (не менее 55° С) и в последние 10 сек величина испытательного напряжения повышается на 5%.
Величины испытательных напряжений трансформаторов специальных (исполнений указываются в технических условиях.
Принципиальная схема испытания показана на рис. 3-16. Схема состоит из испытательного трансформатора 1, в цепь первичной обмотки которого включены вольтметр 2 и амперметр 3. Между испытательным трансформатором 1 и испытуемым 4 включается активное сопротивление 5 для ограничения величины тока при пробое изоляции.
При испытании вводы испытуемой обмотки трансформатора 4 замыкают накоротко и подключают к испытательному трансформатору. Вводы другой обмотки также
замыкают накоротко и вместе с баком трансформатора или магнитопроводом у трансформаторов с естественным воздушным охлаждением (сухих) заземляют. Напряжение к первичной обмотке испытательного трансформатора подводится от генератора переменного тока с регулируемым возбуждением или от регулировочного автотрансформатора.

Рис. 3-16. Схема испытания изоляции приложенным напряжением.
I — испытательный трансформатор; 2 — вольтметр; 3 — амперметр; 4 — крышка испытуемого трансформатора; 5 — токоограничивающее сопротивление.
Напряжение поднимают плавно и величину его устанавливают по вольтметру 2, исходя из коэффициента трансформации испытательного трансформатора 1. Подводимое напряжение будет равно:
(3-2)
где U1 — напряжение по вольтметру, в,
Uисп — испытательное напряжение, в,
К — коэффициент трансформации испытательного трансформатора.
Так, например, если номинальное напряжение обмотки ВН испытательного трансформатора 36 000 в, а обмотки НН 200 в, то для получения испытательного напряжения 25 000 в к первичной обмотке испытательного трансформатора следует подвести напряжение устанавливаемое по вольтметру 2.

Для удобства испытателей может быть составлена таблица для всех часто повторяющихся испытательных напряжений с указанием в одной графе величины испытательного напряжения, а в другой — напряжения, которое следует подвести к обмотке НН испытательного трансформатора.
Для испытательного трансформатора с напряжением 36 000/200 в приводится табл. 3-4.
Таблица 3-4

Такой метод измерения напряжения для трансформаторов малой и средней мощности класса напряжения до 35 кВ является достаточно точным. При испытательных напряжениях, превышающих 100 кВ, или трансформаторов со значительной емкостью, которая может исказить и завысить коэффициент трансформации испытательного трансформатора, измерять испытательное напряжение следует непосредственно на стороне ВН при помощи шаровых разрядников. Метод этого измерения будет описан далее.
При пробое изоляции испытуемого трансформатора вторичная обмотка испытательного трансформатора окажется замкнутой накоротко (через землю) и приборы, включенные в цепь его первичной обмотки, покажут увеличение тока и снижение напряжения.
Повреждение в испытуемом трансформаторе проявляется потрескиванием и разрядами внутри трансформатора и выделением дыма из пробки расширителя или из дыхательной пробки на крышке у трансформаторов с масляным охлаждением, не имеющих расширителя. Поэтому при испытании изоляции пробка на крышке или расширителе должна быть открыта и трансформатор следует прослушивать с соблюдением всех правил техники безопасности.
В некоторых случаях в трансформаторе при испытании изоляции возможны потрескивания, не связанные с повреждением или дефектом изоляции. Так, при испытании изоляции возможны слабые разряды из-за того, что какая- нибудь металлическая деталь в трансформаторе не заземлена. Такие потрескивания носят характер групповых или отдельных слабых разрядов с перерывами в продолжение всего времени испытания.

Возможны отдельные разряды в первой половине минуты, которые потом превращаются. Они могут быть вызваны находящимся в масле или изоляции воздухом. В подобных случаях трансформатору следует дать дополнительный отстой в продолжение 10—12 ч. Хорошо удаляется воздух путем прогрева трансформатора методом короткого замыкания или постоянным током. Применяется также метод «электрического успокоения» для удаления воздуха. К трансформатору подводят напряжение 70—80% испытательного и выдерживают 1 мин. После перерыва в 3— 4 мин поднимают напряжение до 80—90% и тоже выдерживают 1 мин. Так, постепенно напряжение доводят до полного испытательного.
Перерыв между 90% и полным испытательным напряжением следует довести до 5—7 мин.
Трансформатор считается выдержавшим испытание, если в процессе испытания не наблюдалось пробоя или частичных разрядов, определяемых по звуку, выделению газа и дыма или по показаниям прибора.
При пробое трансформатор подлежит разборке для выявления дефектов или повреждений изоляции и выполнения соответствующего ремонта. Но до разборки трансформатора следует, по возможности, определить характер и место пробоя. При этом можно руководствоваться следующим:

1. Повторно поднять напряжение и проверить, снижается ли пробивное напряжение. Снижение пробивного напряжения указывает на пробой твердой изоляции. Сохранение величины пробивного напряжения указывает на пробой масляного промежутка.

2. При пробое твердой изоляции звук удара глухой, при пробое масляного промежутка — звонкий.

3. До разборки трансформатора следует проверить, не пробит ли изолятор.

Для этого некоторое время (20— 30 сек) поддерживают напряжение, при котором происходит пробой, и после отключения напряжения рукой на ощупь проверяют, не нагрелся ли какой-нибудь изолятор и фланец, в который он заармирован. Нагрев указывает на пробой изолятора.
После разборки (выемки из бака) выемная часть трансформатора тщательно осматривается; при этом необходимо проверить состояние отводов, деревянных деталей, крепящих отводы переключателя, и ярмовой изоляции.
Если осмотром повреждение не обнаружено, то выемную часть следует опять опустить в бак с маслом и испытать его без крышки, наблюдая с безопасного расстояния за зеркалом масла, и установить место выделения пузырей и дыма, по которым определяется дефектная фаза.
После этого выемная часть трансформатора разбирается до обнаружения поврежденного места. Когда обнаружено место повреждения, необходимо установить причину пробоя и принять решение о ремонте. Весьма существенно правильно определить причину повреждения, так как от этого зависит правильность принимаемых решений по ремонту и изжитию этого вида брака в дальнейшем.
Пробой трансформатора при испытании может произойти вследствие:
во-первых, недостаточного расстояния или неправильного выбора соотношения изоляций с неодинаковыми диэлектрическими постоянными, что может создать чрезмерную напряженность поля на каком-либо участке;
во-вторых, нарушения технологического процесса, неправильного выполнения изоляции, вогнутости стенок бака внутрь и связанного с этим уменьшения изоляционного расстояния от токоведущих частей до бака, нарушения правильного режима сушки, загрязненности;
в-третьих, низкого качества примененных изоляционных материалов.
При выборе оборудования для испытания изоляции приложенным напряжением следует исходить из следующих основных положений:

1. Мощность испытательного трансформатора выбирают из такого расчета, чтобы поминальный ток вторичной обмотки испытательного трансформатора был около 1 а, т. е. если наибольшее испытательное (напряжение 25 кВ, то мощность испытательного трансформатора должна быть около 25 кВА, если 35 кВ, то около 35 кВА.
2. Подъем напряжения должен быть плавный, поэтому источник питания должен обеспечить плавное регулирование напряжения, начиная от 25—30% полного испытательного напряжения.
3. Форма кривой напряжения должна быть практически синусоидальной при частоте 50 Гц.

Исходя из этого, может быть рекомендовано следующее основное оборудование.

Таблица 3-5

Испытательный трансформатор:

Рис. 3-17. Схема испытательного трансформатора типа ОМ-33/35.
а)        Для испытания трансформаторов класса изоляции до 10 кВ наиболее удобным является трансформатор типа ОМ-33/35 мощностью 35 кВА с напряжением обмотки НН 200 в, а ВН с напряжением, указанным в табл. 3-5, схема трансформатора приводится на рис. 3-17.

Рис. 3-18. Испытательный трансформатор типа ИОМ-100/100
Ступени напряжения на стороне ВН переключают на вводах НН переключателем или соответствующей перестановкой концов питающего кабеля.
б) Для испытания трансформаторов класса изоляции 15 и 35 кВ может быть применен трансформатор типа ИОМ-100/100 мощностью 100 кВА, напряжением ВН — 100 кВ и НН — 200 или 380 в (рис. 3-18).
Для регулирования напряжения при отсутствии генератора можно применить регулировочный автотрансформатор типа АОСК-25/0,5, приключаемый к сети и позволяющий плавно регулировать напряжение от 0 до 220 или 380 в. Приводной механизм для регулирования напряжения приводится в движение или от руки специальной рукояткой, или дистанционно трехфазным электродвигателем 220/380 в, установленным на верхней плите регулировочного автотрансформатора.