Рассмотрим подробнее некоторые виды испытаний.

Испытание трансформаторного масла. Масло подвергают испытанию на электрическую прочность (на пробой), на диэлектрические потери и химический анализ. Испытание трансформаторного масла на пробой производят в аппарате, представленном на рис. 12.20. В чистую сухую стеклянную посуду вместимостью не менее 0,5 л отбирают пробу масла из нижнего или специально предусмотренного крана в баке трансформатора. Затем масло заливают в стандартный разрядник маслопробойного аппарата, представляющий собой специальный фарфоровый сосуд У, в который вмонтированы два плоских электрода 2 и латунные токоведущие стержни 3. К ним подводится высокое напряжение от встроенного в аппарат повышающего регулировочного трансформатора.

Чтобы удалить из масла воздушные включения, перед пробоем ему дают отстояться в разряднике в течение 20 мин. Затем при помощи кабеля S с вилкой и рукоятки 9 маслопробойный аппарат включают в сеть переменного тока. Плавным движением рукоятки 4 повышают напряжение на электродах до пробоя. Одновременно наблюдают за стрелкой киловольтметра 5, показывающего напряжение, при котором происходит пробой.

Рис. 12.20. Аппарат для определения пробивного напряжения масла:

а — стандартный разрядник; б-внешний вид (1-фарфоровый сосуд; 2- плоский электрод; 3-токоведущий стержень; 4-рукоятка регулировочного трансформатора; 5-киловольтметр; 6 —отверстие с крышкой для разрядника; 7-сигнальная лампа; 8-кабель для включения в сеть; 9-рукоятка автомата включения; 10-клемма заземления)

Всего делают шесть пробоев с интервалами 10 мин. Первый пробой не учитывают. Среднее арифметическое пробивного напряжения остальных пяти пробоев принимают за пробивное напряжение масла. Пробивное напряжение должно соответствовать нормам (табл. 12.1), которые зависят от номинального напряжения трансформатора и вида масла.

Таблица 12.1

Отбирать пробы масла из трансформаторов, находящихся вне помещения, нужно, по возможности, летом в сухую погоду, зимой — в морозную. При внесении пробы в помещение в зимнее время не следует вскрывать посуду, пока масло не нагреется до комнатной температуры, иначе в посуде произойдет конденсация паров, что снизит электрическую прочность масла. Пробу отбирают очень тщательно, так чтобы в масло не попали механические примеси и влага. Прежде чем заполнить посуду для пробы, сливают 2...3 л масла и несколько раз ополаскивают ее. Заполненную посуду плотно закрывают притертой пробкой и лишь после этого масло отправляют на испытание.

Испытание трансформаторного масла на диэлектрические потери заключается в определении tgδ. Для эксплуатационного масла tgδ должен быть не более 1 % при температуре 20 °С и не более 7 % при 70 °С ; для свежего сухого масла при 20° С — 0,2... 0,4 % (в зависимости от сорта масла), при 70 °С — 1,5.-2,5%.

Химический анализ масла заключается в проверке соответствия его химических характеристик стандартным. Изменение той или иной характеристики масла свидетельствует о техническом состоянии трансформатора. Например, повышение кислотного числа, окисление или снижение температуры вспышки паров масла свидетельствует о его разложении в результате местного перегрева внутри трансформатора.

Химический анализ бывает полный и сокращенный. Обычно при ремонтах делают сокращенный химический анализ масла, в объем которого входят: определение кислотного числа, температуры вспышки паров, реакции водной вытяжки, содержания взвешенного угля и механических примесей; проверка прозрачности масла. Стандартом не допускается присутствие в масле механических примесей, водорастворимых кислот и щелочей.

Кислотное число показывает, какое количество миллиграммов едкого калия необходимо для нейтрализации кислот, содержащихся в 1 г масла при его подкислении. Для свежего сухого масла кислотное число должно быть не более 0,05, для эксплуатационного — не более 0,25. Температура вспышки паров масла должна быть не ниже 135 ºС. Допускается ее снижение не более чем на 5 °С от первоначальной. При полном химическом анализе масла производят, кроме того, проверку вязкости, стабильности, плотности, температуры застывания и др. Масло трансформаторов с азотной или пленочной защитой проверяют на влагосодержание и газосодержание. Влагосодержание по объему должно быть не более 0,001 %, газосодержание — 0,1 %.

Испытание электрической прочности изоляции состоит из комплекса следующих испытаний:

-определение пробивного напряжения масла или другого жидкого диэлектрика, которым заполнен трансформатор;

-измерение сопротивления изоляции обмоток;

-испытание внутренней изоляции напряжением промышленной частоты, приложенным от внешнего источника (в течение одной минуты);

-испытание повышенным напряжением, индуктированным в самом трансформаторе.

Испытательные напряжения превышают номинальные и зависят от условий эксплуатации. Трансформаторы, предназначенные для эксплуатации в электроустановках, подвергающихся воздействию грозовых перенапряжений при обычных мерах грозозащиты, испытываются по нормам для нормальной изоляции, а трансформаторы, предназначенные для эксплуатации в электроустановках, не подверженных воздействию грозовых перенапряжений, или при специальных мерах грозозащиты — по нормам для облегченной изоляции. Изоляция трансформатора до проведения испытаний подвергается обработке в соответствии с установленным технологическим процессом.

При испытании изоляции напряжением промышленной частоты, приложенным от внешнего источника, проверяется электрическая прочность главной изоляции (каждой обмотки по отношению к другим обмоткам, включая отводы и выводы, а также по отношению к баку и другим заземленным частям трансформатора).

Испытывают поочередно изоляцию каждой обмотки. Испытания проводят по схеме рис. 12.21. При этом испытательное напряжение прикладывается между испытываемой обмоткой, замкнутой накоротко, и заземленным баком. Все остальные вводы других обмоток соединяют между собой и заземляют вместе с баком и магнитной системой. Напряжение к первичной обмотке повышающего трансформатора подводят от генератора переменного тока с регулируемым возбуждением или от регулировочного автотрансформатора. Испытательное напряжение поднимают плавно и выдерживают в течение 1 мин. Возрастание тока и снижение напряжения, фиксируемые приборами, обычно указывают на наличие дефекта в изоляции испытываемого трансформатора. Повреждение в испытываемом трансформаторе проявляется в виде потрескивания и разрядов.

Рис. 12.21. Схема испытания изоляции обмотки ВН приложенным напряжением:

1 — регулировочный трансформатор; 2— вольтметр; 3 — амперметр; 4— испытательный трансформатор

Трансформатор считают выдержавшим испытания, если в процессе испытания не наблюдалось полного разряда (по звуку), разряда на защитном шаровом промежутке, выделения газа и дыма или изменения показаний приборов. Если при испытании отмечены разряды в баке, сопровождающиеся изменением режима в испытательной установке или появлением дыма, активная часть подлежит осмотру, а при необходимости разборке для выяснения и устранения причины разрядов или пробоя.

Продольная изоляция обмотки (изоляция между витками, катушками, слоями, фазами) испытывается повышенным напряжением, индуктированным в самом трансформаторе. Испытания проводят путем приложения к одной из обмоток двойного номинального напряжения этой обмотки при повышенной частоте (но не более 400 Гц)- Повышение частоты необходимо во избежание чрезмерного увеличения индукции и намагничивающего тока. Испытания проводят по схеме опыта холостого хода напряжением частоты не менее 2fном при продолжительности испытания 1 мин. (При более высоких частотах длительность уменьшается, но она не должна быть менее 15 с.)

Основным дефектом, который выявляется при таком испытании, является замыкание между витками или слоями обмотки, а также между отводами. Если имеются признаки дефекта, то важно до разборки трансформатора путем измерений токов и напряжений по фазам установить дефектную фазу. Затем эта фаза подвергается тщательному осмотру. Дефектное место обмотки можно определить индукционным методом или измерением электрического сопротивления.

Индукционный метод для нахождения короткозамкнутого витка основан на наличии электромагнитного поля вокруг короткозамкнутого витка, созданного в нем индуктированным током короткого замыкания. Поле вокруг остальных витков отсутствует. Наличие и положение короткозамкнутого витка обнаруживают особой катушкой, называемой искателем, к которой подключен чувствительный прибор. Измерительный аппарат состоит из искателя и указателя. Искатель представляет собой многовитковую катушку, насаженную на магнитопровод, состоящий из нескольких пластин электротехнической стали, и присоединенного к ней указательного прибора (рис. 12.22).

Напряжение в проверяемой обмотке индуктируется «питателем», который выполняется аналогично представленному на рис. 12.22, а искателю или представляет собой длинный стержень с намотанными по всей длине витками. Обмотка питателя подключается к сети (36, 127 или 220 В). Если проверяемая обмотка насажена на стержень магнитной системы, возбуждение осуществляется обычным путем (при подаче небольшого напряжения, безопасного для персонала). Перемещая искатель сначала вдоль обмотки, а затем в радиальном направлении, устанавливают место замыкания по наибольшему отклонению прибора.

Оценка состояния изоляции. Для оценки состояния изоляции трансформатора в процессе монтажа перед пуском, после ремонта и в процессе эксплуатации проводятся следующие испытания:

-измерение сопротивления изоляции обмоток через 60 с после приложения постоянного напряжения (R60")

-определение отношения значений сопротивлений изоляции, измеренных через 60 и 15 с после приложения к ним постоянного напряжения (определение коэффициента абсорции Кабс=R60"/R15");

-измерение угла диэлектрических потерь tgδ изоляции обмоток при приложении к ним переменного напряжения;

-измерение изоляционных характеристик масла: пробивного напряжения, угла диэлектрических потерь и влагосодержания масла;

-определение влагосодержания установленных внутри бака трансформатора образцов твердой изоляции ;

-определение отношения емкостей изоляции обмоток, измеренных при приложении напряжений частоты 2 и 50 Гц (С2/С50);

-измерение прироста абсорбционной емкости (∆С/С)

Рис. 12.22. Общий вид (а) и принципиальная схема (б) устройства для обнаружения короткозамкнутого витка:

1— указательный прибор; 2 — защитный кожух; 3— катушка; 4 — сердечник

Рис.12.23. Схема измерения сопротивления изоляции обмоток:

1-мегаомметр; 2-вводы ВН; 3-вводы НН; 4-бак трансформатора.

Оценка состояния изоляции производится на основании комплекса испытаний. Допустимые значения изоляционных характеристик для трансформаторов классов напряжения до 35 кВ и номинальной мощностью до 10 МВА приведены в табл. 3.1. Значения сопротивления изоляции R60" и отношения R60"/R15" позволяют выявить грубые дефекты в изоляции перед включением трансформатора под напряжение, возникшие, например, в результате местных загрязнений, увлажнения или повреждения изоляции. В сочетании с другими показателями эти характеристики позволяют оценить степень увлажнения изоляции.

Измерение сопротивления изоляции обмоток производится при температуре не ниже +10° С мегаомметром класса 1000 В в трансформаторах класса напряжения до 35 кВ и мощностью до 16 МВА, и класса 2500 В с пределами измерения 0... 10000 МОм — во всех остальных. При этом за температуру изоляции в масляных трансформаторах принимают температуру масла в верхних слоях, в сухих — температуру окружающего воздуха.

Измерения сопротивления изоляции для двухобмоточного трансформатора проводятся по следующей схеме: первое измерение между обмоткой ВН и баком при заземленной обмотке НН (сокращенная запись схемы измерения ВН—бак, НН); второе: НН — бак, ВН; третье - ВН + НН - бак (рис. 12.23).