Процедуры испытания трансформаторов в соответствии со стандартами IEEE C57 и GB 1094

1. Основы испытания трансформаторов

1.1 Обзор
Трансформаторы являются одним из наиболее важных видов оборудования для передачи электроэнергии. Их качество и надежность напрямую влияют на безопасную и бесперебойную подачу электричества. Повреждение трансформаторов генераторов или ключевых трансформаторов подстанций может привести к сбоям в передаче электроэнергии, а ремонт или транспортировка таких крупных блоков часто занимает несколько месяцев.

Во время простоя энергоснабжение нарушается, что негативно сказывается на промышленном и сельскохозяйственном производстве, а также на потреблении электроэнергии в жилых домах, в результате чего возникают значительные экономические потери.

По мере роста требований к безопасной и надежной работе трансформаторов технологии их испытаний значительно усовершенствовались за последние два десятилетия. Среди заметных достижений:

• Испытания крупных трансформаторов на короткое замыкание при номинальном напряжении,

• Методы измерения и локализации частичных разрядов,

• Применение передаточных функций для обнаружения импульсных повреждений,

• Использование цифровых технологий для измерения потерь,

• Внедрение методов измерения звуковой интенсивности при оценке уровня шума,

• Спектральный анализ для диагностики деформации обмоток,

• Все более широкое применение анализа растворенных газов (DGA) в масле трансформаторов.

1.2 Стандарты испытаний трансформаторов
Для обеспечения соответствия трансформаторов установленным стандартам качества и надежности при передаче электроэнергии были разработаны национальные стандарты как для трансформаторов, так и для методов их испытаний:

• GB 1094.1–1996: Силовые трансформаторы – Часть 1: Общие положения

• GB 1094.2–1996: Силовые трансформаторы – Часть 2: Превышение температуры

• GB 1094.3–1985: Силовые трансформаторы – Часть 3: Уровни изоляции, диэлектрические испытания и внешние воздушные зазоры

• GB 1094.5–1985: Силовые трансформаторы – Часть 5: Устойчивость к короткому замыканию

• GB 6450–1986: Сухие силовые трансформаторы

1.3 Виды испытаний трансформаторов

1.3.1 Регламентные испытания

• Измерение сопротивления обмоток

• Измерение коэффициента трансформации и потерь при нагрузке

• Измерение сопротивления короткого замыкания и потерь при нагрузке

• Измерение тока холостого хода и потерь холостого хода

• Измерение сопротивления изоляции между обмотками и землей

• Регламентные диэлектрические испытания — см. таблицу 1-3 по заводским регламентным испытаниям изоляции

• Испытания переключателей ответвлений под нагрузкой

1.3.2 Типовые испытания

• Испытание на нагрев.

• Типовые испытания изоляции (см. таблицу 1).

1.3.3 Специальные испытания

• Измерение нулевой последовательности сопротивления для трехфазных трансформаторов.

• Испытание на выдерживание короткого замыкания.

• Измерение уровня звукового давления.

• Измерение гармонических составляющих в токе холостого хода.

2. Измерение коэффициента напряжения и проверка обозначения группы соединений

2.1 Обзор
Измерение коэффициента напряжения является рутинным испытанием для трансформаторов. Оно проводится не только на заводе во время производства, но и на месте перед вводом трансформатора в эксплуатацию.

2.1.1 Цель измерения коэффициента напряжения

• Обеспечить, чтобы коэффициенты напряжения на всех крановых положениях находились в пределах допустимых отклонений, указанных в стандартах или технических требованиях контракта.

• Проверить, что параллельно подключенные катушки или секции катушек (например, крановые секции) имеют одинаковое количество витков.

• Подтвердить, что крановые выводы и соединения с переключателем кранов правильно присоединены.

Коэффициент напряжения является критическим параметром производительности трансформатора. Поскольку это испытание использует низкое напряжение и просто выполняется, оно проводится несколько раз во время производства, чтобы гарантировать соответствие проектным спецификациям.

3. Измерение постоянного сопротивления обмоток

3.1 Цель и требования
Согласно ГОСТ 1094.1–1996 “Электрические силовые трансформаторы – Часть 1: Общие положения,” измерение постоянного сопротивления классифицируется как рутинное испытание. Поэтому каждый трансформатор должен пройти это испытание как во время, так и после производства.

Основные цели измерения постоянного сопротивления состоят в следующем:

• Качество сварки или механических соединений между проводниками обмоток—проверка на наличие плохих соединений;

• Целостность соединений между выводами и изоляторами, а также между выводами и переключателем кранов;

• Надежность сварки или механических соединений между выводными проводами;

• Соответствие размеров и удельного сопротивления проводников спецификациям;

• Баланс сопротивления между фазами;

• Расчет температурного подъема обмоток, который требует измерения холодного сопротивления до испытания на температурный подъем и горячего сопротивления сразу после отключения питания во время испытания.

3.2 Методы измерения
Согласно стандарту JB/T 501–91 “Руководство по испытанию электрических силовых трансформаторов,” существуют два стандартных метода измерения постоянного сопротивления обмоток трансформатора:

• Мостовой метод (например, мост Кельвина)

• Метод вольт-ампер (В-А)

4. Испытание на холостом ходу

4.1 Обзор
Измерение потерь на холостом ходу и тока холостого хода является рутинным испытанием трансформатора. Полные характеристики намагничивания трансформатора определяются через испытание на холостом ходу.

Цели этого испытания:

• Измерение потерь на холостом ходу и тока холостого хода;

• Проверка соответствия конструкции сердечника и процесса производства применимым стандартам и техническим спецификациям;

• Обнаружение возможных дефектов сердечника, таких как локальное перегревание или слабость изоляции.

4.2 Потери на холостом ходу
Потери на холостом ходу в основном состоят из гистерезисных и вихревых потерь в электротехнической стали. Они также включают дополнительные потери, такие как рассеянные потери, вызванные утечками магнитного потока.

4.3 Ток холостого хода
Величина тока холостого хода в основном определяется B–H (кривой намагничивания) электротехнической стали, используемой в сердечнике.

5. Измерение потерь при нагрузке и сопротивления короткому замыканию

5.1 Обзор испытания на нагрузку
Измерение потерь при нагрузке и сопротивления короткому замыканию является рутинным испытанием.

Производители проводят это испытание, чтобы:

• Определить значения потерь при нагрузке и сопротивления короткому замыканию;

• Проверка соответствия стандартам и техническим соглашениям;

• Обнаружение возможных дефектов в обмотках.

Во время теста напряжение подается на одну обмотку, в то время как другая коротко замкнута. Согласно балансу ампер-витков, когда ток в обмотке, к которой подано напряжение, достигает номинального значения, короткозамкнутая обмотка также пропускает номинальный ток.

Хотя основной магнитный поток в сердечнике во время этого теста очень мал, значительный рассеянный поток создается из-за высокого тока. Этот рассеянный поток вызывает:

• потери от вихревых токов в проводниках обмоток;

• потери от циркулирующих токов в параллельных проводниках;

• дополнительные потери в зажимных конструкциях, стенках бака, электромагнитных экранах, каркасах сердечников и связующих пластинах.

Все эти потери зависят от тока и классифицируются как потери нагрузки.

6. Тест на выдерживаемое переменное напряжение

6.1 Обзор
Для обеспечения безопасности и надежности трансформаторов при эксплуатации в сети их изоляция должна соответствовать не только требованиям по производительности, но и необходимой диэлектрической прочности. Диэлектрическая прочность определяет, может ли трансформатор выдерживать нормальные рабочие напряжения, а также аномальные условия, такие как грозовые перенапряжения или перенапряжения при коммутации.

Только после успешного прохождения тестов, включая тест на выдерживаемое переменное напряжение короткой продолжительности, импульсное выдерживаемое напряжение и измерения частичных разрядов, трансформатор можно считать готовым для подключения к сети.

Применяемый тест на выдерживаемое переменное напряжение主要用于评估绕组与地之间以及绕组之间的主要绝缘强度。 看起来在翻译过程中出现了错误，我将立即更正并继续完成剩余部分的翻译。以下是更正后的完整俄语翻译： ```html

Проверка соответствия стандартам и техническими соглашениями;

Во время теста напряжение подается на одну обмотку, в то время как другая коротко замкнута. Согласно балансу ампер-витков, когда ток в обмотке, к которой подано напряжение, достигает номинального значения, короткозамкнутая обмотка также пропускает номинальный ток.

Хотя основной магнитный поток в сердечнике во время этого теста очень мал, значительный рассеянный поток создается из-за высокого тока. Этот рассеянный поток вызывает:

• потери от вихревых токов в проводниках обмоток;

• потери от циркулирующих токов в параллельных проводниках;

• дополнительные потери в зажимных конструкциях, стенках бака, электромагнитных экранах, каркасах сердечников и связующих пластинах.

Все эти потери зависят от тока и классифицируются как потери нагрузки.

6. Тест на выдерживаемое переменное напряжение

6.1 Обзор
Для обеспечения безопасности и надежности трансформаторов при эксплуатации в сети их изоляция должна соответствовать не только требованиям по производительности, но и необходимой диэлектрической прочности. Диэлектрическая прочность определяет, может ли трансформатор выдерживать нормальные рабочие напряжения, а также аномальные условия, такие как грозовые перенапряжения или перенапряжения при коммутации.

Только после успешного прохождения тестов, включая тест на выдерживаемое переменное напряжение короткой продолжительности, импульсное выдерживаемое напряжение и измерения частичных разрядов, трансформатор можно считать готовым для подключения к сети.

Применяемый тест на выдерживаемое переменное напряжение主要用于评估绕组与地之间以及绕组之间的主要绝缘强度。 看起来在翻译过程中出现了错误，我将立即更正并继续完成剩余部分的翻译。以下是更正后的完整俄语翻译： ```html

Проверка соответствия стандартам и техническим соглашениям;

Во время теста напряжение подается на одну обмотку, в то время как другая коротко замкнута. Согласно балансу ампер-витков, когда ток в обмотке, к которой подано напряжение, достигает номинального значения, короткозамкнутая обмотка также пропускает номинальный ток.

Хотя основной магнитный поток в сердечнике во время этого теста очень мал, значительный рассеянный поток создается из-за высокого тока. Этот рассеянный поток вызывает:

• потери от вихревых токов в проводниках обмоток;

• потери от циркулирующих токов в параллельных проводниках;

• дополнительные потери в зажимных конструкциях, стенках бака, электромагнитных экранах, каркасах сердечников и связующих пластинах.

Все эти потери зависят от тока и классифицируются как потери нагрузки.

6. Тест на выдерживаемое переменное напряжение

6.1 Обзор
Для обеспечения безопасности и надежности трансформаторов при эксплуатации в сети их изоляция должна соответствовать не только требованиям по производительности, но и необходимой диэлектрической прочности. Диэлектрическая прочность определяет, может ли трансформатор выдерживать нормальные рабочие напряжения, а также аномальные условия, такие как грозовые перенапряжения или перенапряжения при коммутации.

Только после успешного прохождения тестов, включая тест на выдерживаемое переменное напряжение короткой продолжительности, импульсное выдерживаемое напряжение и измерения частичных разрядов, трансформатор можно считать готовым для подключения к сети.

Применяемый тест на выдерживаемое переменное напряжение оценивает в основном прочность основной изоляции между обмотками и землей, а также между обмотками.

• Для полностью изолированных трансформаторов этот тест полностью подтверждает основную изоляцию.

• Для трансформаторов с градуированной изоляцией он оценивает только изоляцию концевых витков около ярма и изоляцию некоторых выводов к земле. Он не может оценить полную прочность изоляции между обмотками и землей или между обмотками.

Для трансформаторов с градуированной изоляцией требуется тест на индуцированное напряжение для всесторонней оценки прочности изоляции между обмотками, к земле и для связанных выводов.

7. Тест на выдерживаемое индуцированное перенапряжение

7.1 Обзор
Тест на выдерживаемое индуцированное перенапряжение является еще одним важным диэлектрическим тестом, следующим за тестом на выдерживаемое переменное напряжение.

• Для полностью изолированных трансформаторов тест на выдерживаемое переменное напряжение проверяет только основную изоляцию, в то время как продольная изоляция (между витками, слоями и секциями) проверяется тестом на индуцированное напряжение.

• Для трансформаторов с градуированной изоляцией тест на выдерживаемое переменное напряжение проверяет только изоляцию нейтральной точки. Тест на индуцированное напряжение необходим для оценки:

• продольной изоляции (между витками, слоями и секциями);

• изоляции между обмотками и землей;

• изоляции между обмотками и фазами.

Таким образом, тест на индуцированное напряжение является важным методом для оценки как основной, так и продольной изоляции.

7.2 Требования к тесту
Тест на индуцированное напряжение обычно выполняется путем подачи двойного номинального напряжения на выводы низковольтной обмотки, при этом все остальные обмотки остаются разомкнутыми. Форма подаваемого напряжения должна быть максимально приближена к чистой синусоиде.