Проверка трансформаторов тока с использованием комплекса РЕТОМ-21. Снятие вах трансформатора токаСнятие вольт-амперной характеристики (ВАХ) трансформаторов тока
При этом выводы первичной обмотки остаются разомкнутыми, а напряжение на вторичную обмотку подается от независимого источника с регулируемым выходом. Характеристики эти снимают как при приемо-сдаточных испытаниях, так и в процессе эксплуатации. Цель проверки: выявить возможные витковые замыкания во вторичной обмотке проверяемого трансформатора. Обычное измерение сопротивления этот дефект выявить не может, так как замыкание нескольких витков между собой изменяют общее сопротивление настолько незначительно, что это соизмеримо с погрешностью проведенных измерений. Проверка производится для всех трансформаторов тока без исключения: и на напряжение до 1000 В, и высоковольтных. При наличии у трансформатора нескольких обмоток, использующихся для разных целей (релейной защиты, измерения, учета электроэнергии) ВАХ снимается для каждой из них. Оборудование и схема для проверки вольт-амперной характеристики трансформаторов токаВ качестве регулируемого источника напряжения для снятия ВАХ используется лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), или устройства, содержащие его в своем составе. Напряжение должно быть абсолютно синусоидальным, поэтому тиристорные источники питания для испытаний непригодны. Для фиксации величин токов и напряжений потребуются лабораторный амперметр и вольтметр. При использовании встроенных в источник питания приборов важно учесть, что амперметр должен измерять среднеквадратичное значение, а вольтметр – средневыпрямленное.
Самым точным вариантом измерений является подключение измерительного комплекса непосредственно к выводам трансформатора тока. Но, если это невозможно, допускается вариант с использованием специальных токовых клемм на панелях ячейки с проверяемым трансформатором тока. Измерение с клеммников, находящихся на значительном удалении и соединенных с объектом измерения контрольными кабелями, недопустимо. В этом случае к сопротивлению обмотки добавляется сопротивление жил кабельной линии, соизмеримое с ней по величине. Проверить трансформатор тока на напряжение до 1000 В с помощью одного только ЛАТРа не представляется возможным. Слишком при малых напряжениях у них начинается горизонтальный участок характеристики, поэтому насыщение наступит уже при незначительном повороте рукоятки ЛАТРа. Поэтому между источником регулируемого напряжения и проверяемой обмоткой можно подключить разделительный трансформатор 220/36 В или любой другой. При этом предел регулирования расширяется. В целях безопасности в цепи подключения ЛАТРа к сети питающего напряжения должен быть защитный аппарат – автоматический выключатель. А также предусмотрена возможность создания видимого разрыва при переключениях между трансформаторами или их обмотками. Достаточно вилки, которая втыкается в розетку удлинителя, положение которой видно с границ рабочего места. Интересное видео о снятии ВАХ с ТТ с помощью ретома-21 смотрите ниже: Порядок снятия вольт-амперной характеристики (ВАХ)Перед подачей напряжения на испытательную установку рукоятка управления ЛАТРом должна находиться в крайнем положении, соответствующем нулевой величине напряжения на выходе. Затем, после включения питания, нужно размагнитить железо трансформатора. Для этого рукояткой управления ЛАТРом ток через обмотку несколько раз плавно увеличивают до номинальной величины и снова опускают до нуля. После этого начинается процесс снятия ВАХ.
Оптимальным является работа в бригаде из двух человек. Один поднимает напряжение и фиксирует ток амперметра в нормируемых точках. Второй при этом снимает показания с вольтметра и записывает в заранее заготовленную таблицу. Ток во вторичной обмотке нужно поднимать очень плавно. Когда начинается участок насыщения, малому приращению напряжения от источника будет соответствовать резкое увеличение тока. На этом этапе нормируемые точки для измерения легко проскочить. Возвращать ручку ЛАТРа назад с целью снять показания вольтметра поточнее нельзя. Нужно плавно сбросить напряжение до нуля и начать процесс сначала. Разрешается снимать не всю характеристику полностью, а ограничится для проверки лишь тремя ее точками. Поднимать напряжение на обмотке выше 1800 В не допускается. По достижении конечной точки для измерений напряжение ЛАТРа плавно уменьшают до нуля, после чего проверочную установку отключают от сети. Ещё одно интересносе видео о Ретоме 21 и снятии ВАХ с ТТ от профессионального энергетика: Анализ полученной характеристики ВАХПолученные данные сравниваются с характеристикой, снятой для данного трансформатора тока в заводских условиях. Допускается сравнение с ранее снятой характеристикой данной обмотки этого же трансформатора. При отсутствии каких-либо данных для сравнения анализ производится с использованием типовой характеристики для устройства того же типа, имеющего тот же коэффициент трансформации, класс точности и кратность насыщения. Все перечисленные характеристики оказывают влияние на полученную характеристику. Более того, у одинаковых трансформаторов тока не бывает абсолютно идентичных ВАХ. Влияние на это оказывает не только сопротивление вторичной обмотки, но и качество материала, из которого выполнен сердечник трансформатора. Отличаться полученная характеристика от вышеперечисленных не должна более, чем на 10%. Если полученный график расположен ниже образцового на большую величину, в подопытном образце присутствует витковое замыкание. Его нужно заменить исправным, или отказаться от установки, вернув на предприятие-изготовитель. Но перед этим еще раз проверьте правильность проведенных измерений: витковые замыкания в трансформаторах тока не такое уж и частое явление.
Проверка трансформаторов тока с использованием комплекса РЕТОМ-21 / Статьи / НПП «Динамика»Построение ВАХ трансформаторов токаПостроение вольт-амперной характеристики (ВАХ) является одним из важных этапов проверки трансформаторов тока (ТТ). Вольт-амперная характеристика представляет собой зависимость напряжения одной из вторичных обмоток от намагничивающего тока со стороны этой же или другой обмотки при XX на первичной обмотке ТТ (рисунок 1). Снятие ВАХ производится в пределах от нуля до нескольких кратностей тока начала насыщения магнитопровода трансформатора, при этом напряжение на вторичной обмотке не должно превышать 1800 В во избежание повреждений её изоляции. Снятая характеристика сопоставляется с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания исправных ТТ, однотипных с проверяемым, чаще всего с характеристиками ТТ других фаз того же присоединения. Основная задача построения ВАХ – определение передаточной характеристики ТТ, которая позволяет вычислить максимально допустимую нагрузку, подключаемую к вторичной обмотке трансформатора. При насыщении магнитопровода ТТ происходит значительное изменение формы сигнала, что может привести к большим погрешностям коэффициента передачи, при этом, чем выше ток, тем больше погрешность. Поэтому при расчете уставок устройств РЗиА, подключаемых к ТТ, необходимо знать, когда трансформатор работает на линейном участке ВАХ (участок a-b Рисунок 1), а когда – на участке, отклонение которого от линейного превышает 10% (участок b-c на рисунке 1) в момент наступления насыщения магнитопровода. На последнем участке ВАХ работа трансформатора не рекомендуется. Таким образом, максимальная нагрузка, подключаемая к вторичной обмотке ТТ, рассчитывается исходя из того, что трансформатор должен работать на линейном участке ВАХ.
Рис. 1. Типовая вольт-амперная характеристика ТТ При снятии вольт-амперной характеристики может быть выявлено наличие короткозамкнутых витков – одного из наиболее распространенных повреждений ТТ. Данный тип повреждения можно выявить по резкому снижению ВАХ и изменению ее крутизны. Необходимо отметить, что при проведении других проверок, например проверки коэффициента трансформации, это не обнаруживается. Следует выделить ряд требований, предъявляемых к испытательному оборудованию, применяемому для построения ВАХ трансформаторов: 1. Источник напряжения должен обладать высокой мощностью. Очевидно, что чем мощнее источник напряжения при снятии характеристики, тем стабильнее синусоидальность напряжения и достовернее результаты. В приборе РЕТОМ-21 применяется мощный источник напряжения U3, способный выдавать напряжение до 500 В мощностью до 3 кВА. При помощи данного источника можно проверять ТТ на напряжения от 0.4 до 35 кВ с напряжением насыщения магнитопровода до 500 В. Регулирование источника осуществляется при помощи ЛАТРа, выполненного из высококачественных материалов, что позволяет получать минимально возможные искажения формы сигнала. В 2010 году научно-производственное предприятие «Динамика» начало серийный выпуск блока РЕТ-ВАХ-2000, который пришел на смену ранее производимому блоку РЕТ-ВАХ. Новый блок значительно расширил возможности прибора РЕТОМ-21. С его помощью можно получать напряжения до 2000 В. Мощность, которую способен передавать блок составляет 2 кВА, что позволяет выдавать синусоидальный сигнал на трансформаторы тока на напряжение до 750 кВ. При этом необходимо учитывать, что собственное насыщение внутреннего трансформатора блока РЕТ-ВАХ-2000 происходит при напряжении 2100 В. Это означает, что на всем рабочем диапазоне напряжений блока не происходит искажения выходного сигнала. Данная особенность РЕТ-ВАХ-2000 исключает возникновение дополнительных погрешностей при построении ВАХ. Пример схемы подключения трансформатора тока к блоку РЕТ-ВАХ-2000 показан на рисунке 2.
Рис. 2. Схема подключения трансформатора тока к комплексу РЕТОМ-21 2. Измеритель должен реагировать на среднеквадратичные значения тока и напряжения. При снятии ВАХ в области насыщения магнитопровода трансформатора форма сигнала напряжения и тока искажается. Если в таких условиях в качестве измерителя использовать прибор, реагирующий на средневыпрямленное значение входных параметров, вольт-амперная характеристика оказывается завышенной из-за влияния формы сигнала на точность показаний. Приборы, реагирующие на среднеквадратичные значения (True RMS) лишены подобных недостатков. В приборе РЕТОМ-21 имеется возможность измерения среднеквадратичного (True RMS), средневыпрямленного и амплитудного значений токов и напряжений. Это позволяет строить ВАХ трансформаторов без дополнительных погрешностей, которые могут возникнуть из-за несинусоидальности измеряемого параметра. В приборе предусмотрена возможность пересчета токов и напряжений с учетом коэффициента трансформации блока РЕТ-ВАХ-2000, что позволяет отображать на экране измерителя реальные напряжение и ток, подаваемые на обмотку трансформатора. 3. Снятие ВАХ не должно влиять на дальнейшую работу ТТ. Если при снятии ВАХ ТТ прекратить подачу напряжения в точке синусоиды, отличной от нуля (рисунок 3), то на магнитопроводе трансформатора может появиться остаточное намагничивание.
Рис. 3. Некорректное отключение источника напряжения Наличие остаточного намагничивания (точка 1 на рисунке 4) может привести к некорректной работе трансформатора при последующей подаче тока.
Рис. 4. Петля гистерезиса магнитопровода ТТ Выдача сигналов в приборе РЕТОМ-21 построена таким образом, что источник напряжения прибора РЕТОМ-21 отключается при переходе через ноль синусоиды входного напряжения (рисунок 5), что в свою очередь исключает возможность появления остаточного намагничивания.
Рис. 5. Корректное отключение источника
Определение однополярных выводов первичной и вторичной обмотокПрибор РЕТОМ-21 можно использовать для определения полярности обмоток трансформатора. В начале проверки необходимо собрать схему, изображенную на рисунке 6.
Рис. 6. Схема подключения ТТ к прибору РЕТОМ-21 для определения полярности обмоток. На первичную обмотку трансформатора подается ток с источника I5, вторичная обмотка подключается к встроенному в прибор внешнему амперметру. С помощью фазометра определяется угол между токами первичной и вторичной обмоток. Если угол между двумя этими токами близок к нулю, то выбраны однополярные обмотки, если угол близок к 180 градусам – разнополярные. Для проверки полярности обмоток небольших ТТ также можно использовать вольтамперфазометр РЕТОМЕТР-М2.
Проверка коэффициента трансформации ТТВ зависимости от класса трансформатора измерение коэффициента трансформации может проводиться либо с использованием выхода U5 (максимальный ток до 750 А) прибора РЕТОМ-21 (рисунок 8)
Рис. 8. Схема подключения ТТ к выходу U5 для проверки коэффициента трансформации либо с помощью трансформатора тока РЕТ-3000, подключенного к источнику U6 (рисунок 9). В этом случае для измерения первичного тока используется блок РЕТ-ДТ, способный измерять токи до 30 кА.
Рис. 9. Схема подключения ТТ для проверки коэффициента трансформации
Испытание электрической прочности и сопротивления изоляцииИспытание электрической прочности и сопротивления изоляции можно проводить при помощи прибора РЕТОМ-6000, который выдает постоянное и переменное напряжение до 6 кВ. В данном приборе предусмотрена возможность измерения токов утечки, омического сопротивления изоляции, а также построения ВАХ трансформаторов тока. Таким образом, комплекс РЕТОМ-21 позволяет проводить полноценную проверку трансформаторов тока, предоставляя ряд преимуществ: – сокращаются трудозатраты и время проведения проверок; – возможность проверки любых ТТ; – возможность проверки ТТ без использования дополнительных вспомогательных приборов; – достоверность получаемых результатов. Список литературы1. РД 153-34.0-35.301-2002 Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения / Под общей ред. B.C. Буртакова, К.С. Дмитриева.— М.: СПО ОРГРЭС 2002 В.В. НикитинООО «НПП «Динамика»май 2011 dynamics.com.ru Особенности снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока / Статьи / НПП «Динамика»Типы измеренияПринципиальная схема снятия ВАХ выглядит следующим образом (рис. 1):
Рис. 1. Схема измерения ВАХ ТТ Испытания трансформаторов тока регламентируются следующими стандартами:
ГОСТ 7746-2001 [1] не относит снятие всей ВАХ к обязательной проверке ТТ, а регламентирует определение тока намагничивания вторичной обмотки, измеренного при приложении к ней напряжения, определяемого по специальной формуле. Согласно п. 9.8 ГОСТ 7746-2001 «Определение тока намагничивания вторичных обмоток», напряжение вторичной обмотки необходимо измерять вольтметром с основной погрешностью не ниже ±1%, реагирующим на среднее значение напряжения, и показания умножать на коэффициент формы для синусоидального сигнала, равного 1.11. Действующее значение тока намагничивания следует измерять амперметром с классом точности не ниже 1%. Согласно п. 7.4 «Снятие характеристики намагничивания» РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» [2] допускает как снятие ВАХ до начала насыщения (но не более 1800 В), так и снятие 3-х контрольных точек. Снятая характеристика (контрольные точки) сравнивается с типовой характеристикой намагничивания или характеристиками однотипных исправных ТТ. При этом допускается отличие от значений, измеренных на заводе-изготовителе или от измеренных на исправном ТТ, не более 10%. Согласно п. 3.7 «Снятие ВАХ» РД 153-34.0-35.301-2002 [3] для проверки отсутствия замыканий витков, которая проводится как при новом включении, так и во время профилактики ТТ, ток и напряжения при снятии характеристики могут фиксироваться приборами с любыми типами измерения, если повторные измерения при плановых проверках производятся в идентичных условиях. При первом включении сравниваются ВАХ, при плановых проверках допускается сравнение 1-2 точек ВАХ. Согласно тому же п. 3.7, если ВАХ снимается для последующего расчета погрешностей, то её необходимо снимать «при питании синусоидальным напряжением от мощного источника, используя приборы, реагирующие на среднее абсолютное значение напряжения и действующее значения тока». При невозможности обеспечить удовлетворительную синусоидальность напряжения в РД рекомендуется измерение напряжения вольтметром, реагирующим на среднее абсолютное значение напряжения UСР, а тока — амперметром, реагирующим на амплитуду намагничивающего тока I02макс. Характеристика ВАХ должна строиться в действующих значениях этих параметров. Получаемые характеристики будут не вполне соответствовать заводским типовым характеристикам намагничивания, но для проверки отсутствия замыкания витков они будут пригодны. Допустимый уровень напряженияСогласно ПУЭ п.1.8.17.14 «Нормы приемо-сдаточных испытаний. Измерительные трансформаторы тока. Снятие характеристик намагничивания» [4] характеристика снимается повышением напряжения на одной из вторичных обмоток до начала насыщения, но не выше 1800 В. При наличии у обмоток ответвлений характеристика снимается на рабочем ответвлении. Согласно РД 153-34.0-35.301-2002 при проверке ВАХ на ответвлении не следует поднимать напряжение на всей обмотке выше 1800 В, а наибольшее допустимое напряжение в этом случае определяется по выражению:
В РД также приводится пример снятия ВАХ ТТ 500/1000/1500/2000/1 на рабочем ответвлении 500/1, где согласно выражению (1) максимальное напряжение при снятии ВАХ составляет 450 В. Из вышесказанного можно сделать вывод, что наиболее рациональным решением является снятие характеристики намагничивания с использованием источника напряжения с мощностью, достаточной для обеспечения синусоидальности сигнала, с измерителем напряжения, реагирующим на среднее значение с последующим его приведением к действующему, и измерителем тока, реагирующим на действующее значение. Данный подход позволит применять полученную ВАХ, как для оценки наличия витковых замыканий, так и для расчета погрешностей. Класс точности измерителей должен быть не ниже класса 1. Допустимая погрешность при сравнении ВАХ – 10 %. Максимальное напряжение при снятии ВАХ должно определяться с помощью выражения (1). РазмагничиваниеСледующим важным моментом при снятии ВАХ является остаточная намагниченность силового трансформатора. Как известно, через трансформатор протекает синусоидальный ток, который создает магнитный поток, и величина этого потока и индукции меняются по петле намагничивания. При выводе трансформатора из работы, он может оказаться в намагниченном состоянии, если значение тока при отключении было близко к амплитуде тока. Также остаточная намагниченность возможна после измерения активного сопротивления обмотки ТТ. Поэтому перед каждой проверкой характеристики намагничивания необходимо проводить размагничивание ТТ. На рис. 2 представлены две характеристики намагничивания трансформатора тока 3000/5, полученные с использованием устройства РЕТОМ-25, где красным цветом обозначен график ВАХ ТТ сразу после измерения активного сопротивления обмотки, а синим цветом – ВАХ ТТ после размагничивания.
Рис. 2. Характеристика намагничивания трансформатора тока 3000/5 Оборудование и программа для снятия характеристик намагничиванияДля снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока любого класса напряжений могут быть использованы выпускаемые НПП «Динамика» устройства РЕТОМ-21 [5] и РЕТОМ-25[6] с максимальным уровнем напряжения 500 В и 250 В соответственно. Для расширения диапазона напряжения до допустимых 1800 В применяется блок РЕТ-ВАХ-2000. Измерители тока и напряжения обоих устройств разработаны таким образом, что позволяют измерять значения нескольких типов: амплитудное, среднее, действующее, а также 1,11*среднее и 0,77*амплитудное, которые были внедрены специально для снятия характеристик намагничивания ТТ согласно РД 153-34.0-35.301-2002. Пользователь самостоятельно может выбирать необходимый тип измерения. Также для устройств РЕТОМ-21 и РЕТОМ-25 доступна программа внешнего управления, которая позволяет автоматизировать процесс снятия ВАХ. Пользователю лишь необходимо выбрать схему подключения в соответствии с необходимым максимальным уровнем тока и напряжения. Всё остальное программа делает автоматически. При завершении снятия характеристики намагничивания, программа автоматически плавно снижает напряжение и тем самым размагничивает трансформатор тока. Скорость снижения напряжения была подобрана опытным путем таким образом, чтобы полностью размагнитить трансформатор. Убедиться в этом позволяет повторяемость характеристик при снятии ВАХ. ЗаключениеИспытательные устройства РЕТОМ-21 и РЕТОМ-25, в которых реализованы рассмотренные методики снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока, предоставляют возможность выбора типа измерения, что позволяет проводить построения вольт-амперных характеристик, как с целью проверки витковых замыканий, так и для использования данных в расчетах погрешностей, а применение внешнего программного обеспечения для снятия ВАХ с функцией автоматического размагничивания позволяет получить достоверные результаты. Литература:
dynamics.com.ru Не получается снять ВАХ ТТ! (Страница 1) — Трансформаторы тока (ТТ), напряжения (ТН) и их вторичные цепи — Советы бывалого релейщикаВсё! Проблема решена! Суть вот в чем: на источнике I3 ретом-21 есть несколько пределов, снятие ВАХ всегда производил на пределе "8 А, 250 В". При измерении данного ТТ напряжение поднял до 250 В, а ток не изменился, хотя ЛАТР выкрутил до конца. Сегодня источник I3 переключил на другой предел "4 А, 500 В", и при достижении напряжения 320 В ток начал уверенно расти. Таким образом мне удалось снять ВАХ до 5 А, а напряжение при токе 5 А оказалось около 410 В. ВСЕМ БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!)) Хотел бы сразу задать ещё один практический вопрос. У нас все ТТ с номинальным вторичным током 5 А. До какого значения тока достаточно снимать ВАХ. В соответствии с методикой нашего бывшего релейщика снимаю ВАХ при токе от 0,1 А до 5 А . В книгах пишут, что необходимо снять ВАХ хотя бы в начале насыщения. Однако у релейных обмоток, если я правильно понимаю, насыщение наступает при токах гораздо выше номинальных 5 А. Необходимо ли снимать ВАХ при больших токах или этого достаточно для оценки исправности ТТ? Как правило все измеренные мной ВАХ в графическом виде выглядят как на картинке, то есть присутствует область перегиба и почти горизонтальная часть характеристики. Ответ для rt40: Хотел бы подробнее уточнить правила снятия ВАХ, то есть нужно ли размыкать и разземлять другую вторичную обмотку. Беру инструкцию по проверке ТТ, используемых в схемах РЗА РД153-34.0-35.301-2002. В конце пункта 3.7 действительно указано: "При поверке ВАХ ТТ должны быть, как правило, полностью отсоединены от устройств релейной защиты и автоматики и разземлены." Однако, чуть раньше в этом же пункте указано: "При этом, когда проверяется ВАХ любой вторичной обмотки нижней ступени, остальные три вторичные обмотки трансформатора должны быть замкнуты на свою нагрузку." Это, конечно, написано относительно двухступенчатых ТТ. Однако, какая разница, мне не понятно.)) Дальше думаю головой: разные вторичные обмотки одного ТТ электрически не связаны, имеют разные магнитопроводы. Какое влияние может оказать замкнутая вторичная обмотка при снятии ВАХ другой обмотки? P.S.: я не хочу спорить, просто пытаюсь дойти до истины))))... www.rzia.ru Основные методы проверки трансформаторов токаОсновные методы проверки трансформаторов тока Проверка вольт-амперных характеристик. Вольт-амперная характеристика представляет собой зависимость напряжения U2 подаваемого на вторичную обмотку, от тока намагничивания. Она отличается от характеристики намагничивания за счет падения напряжения в сопротивлении z2 от тока и идет выше, так как U2 подается на зажимы вторичной обмотки и при снятии характеристики больше, чем Е2. Вольт-амперные характеристики являются основными для оценки исправности обмоток трансформатора тока. Наиболее вероятные витковые замыкания не выявляются другими простыми способами и сравнительно легко обнаруживаются по изменению вольт-амперной характеристики (рис. 29).
Рис. 29. Изменения вольт-амперных характеристик при витковых замыканиях: а – встроенный трансформатор тока ТНМ110 600/5; 1 – исправный трансформатор; 2 – замкнуты два витка; б – шинный трансформатор тока ТШВ20 10000/5; 1 – исправный трансформатор тока; 2 – замкнут один виток; 3 – замкнуты пять витков
Рис. 30. Вольт-амперные характеристики одного и того же трансформатора тока, снятые разными способами, и соответствующие им формы кривых тока намагничивания и напряженияU2. а – характеристики: 1 – снятая при синусоедальном токе намагничивания ; 2 – снятая при синусоедальном напряжении U2; б – кривые тока и напряжения при применении реостатной схемы; в – кривые тока намагничивания и напряжения при регулировании напряжения автотрансформатором Следует иметь в виду, что витковые замыкания представляют большую опасность для трансформаторов тока, поскольку через короткозамкнутые витки (или виток) протекает большой ток, вызывающий значительный местный нагрев обмотки, который может привести к перегоранию провода и обрыву вторичной цепи. Вольт-амперные характеристики получаются различными в зависимости от применяемых схем регулирования тока и типов измерительных приборов. На рис. 30, а показаны две вольт-амперные характеристики, полученные для одного и того же трансформатора тока разными способами: нижняя снята при регулировании напряжения автотрансформатором типа ЛАТР (рис. 31, б), а верхняя – при регулировании тока реостатом (рис. 31, а): приборы в обоих случаях были электродинамические, измеряющие действующие (эффективные) значения тока и напряжения. Значительное расхождение характеристик объясняется разной формой кривой тока и напряжения при их снятии. При регулировании напряжения автотрансформатором оно сохраняло синусоидальную форму (как в питающей сети), и при насыщении сердечника искажалась форма кривой тока намагничивания (рис. 30, в). Возникновение такой кривой тока было ранее объяснено ее построением на рис. 6. При регулировании тока реостатом, сопротивление которого значительно больше, сохранялась синусоидальная форма кривой тока намагничивания, поскольку напряжение питающей сети синусоидально. При этом, когда наступало насыщение сердечника из-за нелинейности вольт-амперной характеристики искажалась форма кривой напряжения (рис. 30,б).
Рис. 31. Схемы проверки вольт-амперных характеристик: а – с реостатом; б – с автотрансформатором; в – с двумя автотрансформаторами Рабочей характеристикой трансформатора тока при погрешности ниже 10%-ной является нижняя, полученная при синусоидальном напряжении. Поэтому следует отдавать предпочтение схеме с ЛАТР (рис. 31, б). Однако при этом далеко не всегда удается обеспечить синусоидальное напряжение вследствие искажения его формы из- за падения напряжения в подводящих питание проводах от несинусоидального тока намагничивания. Чтобы это падение напряжения не сказывалось, нужно подавать питание проводами очень большого сечения. Из-за искажений формы кривой напряжения снятые в разное время характеристики значительно отличаются одна от другой и их изменение не характеризует состояния трансформатора тока. Стабильность снимаемых вольт-амперных характеристик достигается при применении способа их проверки, предложенного инж. [3]. Этот способ заключается в применении выпрямительного вольтметра для измерения напряжения и амплитудного амперметра для измерения тока намагничивания. Выпрямительный вольтметр представляет собой магнитоэлектрический прибор, включенный через выпрямитель. Он измеряет среднее значение напряжения U2cр, которое можно представить как высоту прямоугольника с основанием, равным времени за полупериод, и имеющего площадь, равную площади ограниченной кривой напряжения за тот же полупериод (рис. 32).
Рис. 32. Среднее значение напряжения Из теории электротехники известно, что среднее значение э. д. с., наведенной магнитным потоком, независимо от формы кривой всегда пропорционально максимальному значению (амплитуде) этого магнитного потока. Этому же максимальному значению потока соответствует и амплитуда создающего его тока намагничивания. Поэтому измеряемые по рассматриваемому способу среднее значение напряжения U2 и амплитудное значение I характеризуют магнитное состояние сердечника в момент максимального значения магнитного потока. Снятые этим способом вольт-амперные характеристики при любой схеме регулирования тока всегда точно совпадают. Выпрямительный вольтметр и амплитудный амперметр градуируются при синусоидальной форме кривой напряжения и тока и на их шкалах наносятся действующие значения измеряемых величин. Поэтому при несинусоидальных напряжении и токе каждый из них показывает величину, соответствующую как бы эквивалентной синусоиде с такими же средним значением напряжения и максимальным значением тока. Вольт-амперная характеристика, снятая такими приборами, идет несколько ниже рабочей характеристики (кривая 2 на рис. 30, а), так как действующее значение тока эквивалентной синусоиды, отсчитанное по амплитудному амперметру, несколько больше действующего значения несинусоидального тока (рис. 30, в), соответствующего рабочей вольт-амперной характеристике. Однако для оценки исправности трансформатора тока это не имеет значения. Рекомендуемый метод дает существенные преимущества, когда отличие характеристики поврежденного трансформатора от исправного не очень значительно, что возможно при замыкании одного витка многовиткового трансформатора тока (рис. 29, б). Применение этого метода может оказаться затруднительным из-за отсутствия нужных приборов. Дело в том, что большинство выпрямительных вольтметров не пригодно для измерения среднего значения напряжения из-за использования в них нелинейной части характеристики выпрямителей, а амплитудные амперметры промышленностью не выпускаются. У каскадных трансформаторов тока (ТФНК-400, ТФНК-500) при новом включении снимаются вольт-амперные характеристики отдельно для верхней ступени и каждого сердечника нижней ступени. При полных проверках достаточно снимать вольт-амперные характеристики только, для сердечников нижней ступени, при этом неисправность верхней ступени обнаруживается. По вольт-амперным характеристикам, кроме исправности трансформаторов тока, можно также оценивать их соответствие 10%-ной кратности, указанной на щитке с техническими данными. Такую оценку можно сделать на основании сопоставления характеристики намагничивания, построенной по снятой вольт-амперной характеристике, с типовой. Типовые характеристики намагничивания для некоторых распространенных типов трансформаторов тока приведены в [Л. 4]. Построение характеристики намагничивания можно выполнить, вычитая в нескольких точках из U2 на вольт-амперной характеристике падение напряжения z2. Если типовая характеристика намагничивания пойдет выше полученной из вольт-амперной, то, учитывая, что ГОСТ на трансформаторы тока допускает снижение действительной 10%-ной кратности против установленной на 20%, типовую характеристику нужно понизить на 20%. Это понижение следует выполнить, как указано на рис. 34, уменьшая в нескольких точках на 20% Е2 и I0. Если эта пониженная характеристика тоже окажется выше построенной по вольт-амперной характеристике, то действительная 10%-ная кратность трансформатора тока ниже паспортной. Если действительная характеристика намагничивания совпадает с типовой (или с пониженной на 20%) или идет выше, то фактическая 10%-ная кратность соответствует паспортной. Сравнение с типовой характеристикой производят для трансформатора тока, имеющего самую низкую действительную характеристику из всех входящих в комплект, питающий устройство защиты. В большинстве случаев действительная характеристика
Рис. 34. Понижение на 20% типовой характеристики намагничивания оказывается не ниже типовой непониженной характеристики. При этом расчетную проверку трансформаторов тока на 10%- ную погрешность следует выполнять без применения понижающего на 20% коэффициента, т. е. считать d = 1. studfiles.net Проверка трансформаторов тока с использованием комплекса РЕТОМ-21 - Энергетика и промышленность России - № 19 (183) октябрь 2011 года - WWW.EPRUSSIA.RUГазета "Энергетика и промышленность России" | № 19 (183) октябрь 2011 года Устройства предназначены для проверки первичного и вторичного электрооборудования для электроэнергетики и других отраслей промышленности.В статье представлена методика проверки трансформаторов тока, составленная в соответствии с РД 153-34.0-35.301-2002, с использованием испытательного комплекса РЕТОМ-21, в состав которого входят прибор РЕТОМ-21, измерительно-трансформаторный блок РЕТ-ВАХ-2000, прибор для проверки электрической прочности изоляции РЕТОМ-6000, преобразователь измерительный РЕТ-ДТ, вольтамперфазометр РЕТОМЕТР-М2. Построение ВАХ трансформаторов тока (пункт 3.7 РД 153-34.0-35.301-2002) Построение вольт-амперной характеристики (ВАХ) является одним из важных этапов проверки трансформаторов тока (ТТ). ВАХ представляет собой зависимость напряжения одной из вторичных обмоток от намагничивающего тока со стороны этой же или другой обмотки при XX на первичной обмотке ТТ (рис. 1). Снятие ВАХ производится в пределах от нуля до нескольких кратностей тока начала насыщения магнитопровода ТТ, при этом напряжение на вторичной обмотке не должно превышать 1800 В. Снятая характеристика сопоставляется с типовой характеристикой намагничивания или с характеристиками намагничивания исправных ТТ, однотипных с проверяемым, чаще всего с характеристиками ТТ других фаз того же присоединения. Основная задача построения ВАХ – определение передаточной характеристики ТТ. При насыщении магнитопровода ТТ происходит значительное изменение формы сигнала, что может привести к большим погрешностям коэффициента передачи, при этом чем выше ток, тем больше погрешность. Поэтому при расчете уставок устройств РЗиА, подключаемых к ТТ, необходимо знать, когда ТТ работает на линейном участке ВАХ (участок a-b, рис. 1), а когда – на участке, отклонение которого от линейного превышает 10 процентов (участок b-c, рис. 1) в момент наступления насыщения магнитопровода. На последнем участке ВАХ длительная работа ТТ не рекомендуется. Снятие ВАХ позволяет определить максимальную нагрузку, которую можно подключить к вторичной обмотке ТТ, при этом он должен работать на линейном участке ВАХ. При снятии ВАХ может быть выявлено наличие короткозамкнутых витков – одного из наиболее распространенных повреждений ТТ. Данный тип повреждения можно выявить по резкому снижению ВАХ и изменению ее крутизны. При проведении других проверок, например при проверке коэффициента трансформации или измерении активного сопротивления вторичной обмотки, это не обнаруживается. Следует выделить ряд требований к испытательному оборудованию, применяемому для построения ВАХ ТТ. Во-первых, источник напряжения должен обладать большой мощностью. При снятии ВАХ необходим источник напряжения, который бы не изменял свой сигнал при изменении сопротивления нагрузки, так как полное сопротивление вторичной обмотки ТТ меняется в ходе проверки и зависит от тока, протекающего по ней. В приборе РЕТОМ-21 применяется мощный источник напряжения U3, способный выдавать напряжение до 500 В мощностью до 3 кВА. При помощи данного источника можно проверять ТТ на напряжения от 0.4 до 35 кВ с напряжением насыщения магнитопровода до 500 В. Регулирование источника осуществляется при помощи ЛАТРа, что позволяет получать минимально возможные искажения формы сигнала. В 2010 году НПП «Динамика» начало серийный выпуск измерительно-трансформаторного блока РЕТ-ВАХ-2000, который значительно расширил возможности прибора РЕТОМ-21. С его помощью можно получать напряжения до 2000 В. Номинальная мощность блока – 2 кВА, что позволяет подавать синусоидальный сигнал на обмотки ТТ напряжением до 750 кВ. При этом собственное насыщение внутреннего трансформатора РЕТ-ВАХ-2000 происходит при напряжении 2100 В. Это значит, что на всем его рабочем диапазоне напряжений не происходит искажения выходного сигнала. Данная особенность исключает возникновение погрешностей при построении ВАХ. Во-вторых, оборудование должно достоверно измерять сигналы любой формы. При снятии ВАХ в области насыщения магнитопровода ТТ форма сигнала напряжения и тока искажается. Если в качестве измерителя использовать прибор, реагирующий на средневыпрямленное значение входных параметров, ВАХ оказывается завышенной из‑за влияния формы сигнала на точность показаний. Приборы, реагирующие на среднеквадратичные значения, лишены подобных недостатков. В приборе РЕТОМ-21 имеется возможность измерения среднеквадратичного, средневыпрямленного и амплитудного значений токов и напряжений. Это позволяет строить ВАХ ТТ с учетом предпочтений потребителя и исключать дополнительные погрешности, появляющиеся из‑за искажения формы сигнала. В приборе предусмотрена возможность пересчета токов и напряжений с учетом коэффициента трансформации блока РЕТ-ВАХ-2000, что позволяет отображать на экране измерителя реальные напряжение и ток, подаваемые на обмотку ТТ. В-третьих, проверка ТТ не должна сказываться на последующей его работе. Если при снятии ВАХ ТТ прекратить подачу тестового сигнала в точке синусоиды, отличной от нуля (рис. 2), то магнитопровод останется в намагниченном состоянии. Наличие остаточного намагничивания может привести к некорректной работе ТТ при последующей подаче тока. Выдача сигналов в приборе РЕТОМ-21 построена таким образом, что источник напряжения прибора РЕТОМ-21 отключается при переходе через ноль синусоиды входного напряжения (рис. 3), что в свою очередь исключает возможность появления остаточного намагничивания. Благодаря такому режиму работы источника имеется возможность построения ВАХ при импульсной подаче напряжения на обмотку ТТ. При этом пользователь самостоятельно выбирает время выдачи сигнала и время паузы между импульсами. Определение однополярных выводов первичной и вторичной обмоток (пункт 3.6 РД 153-34.0-35.301-2002) Для определения полярности обмоток ТТ с помощью прибора РЕТОМ-21 на первичную обмотку подается ток с источника I5, вторичная обмотка подключается к встроенному в прибор внешнему амперметру (рис. 4). С помощью фазометра определяется угол между токами первичной и вторичной обмоток. Если угол между этими двумя токами близок к нулю, то выбраны однополярные обмотки, если угол близок к 180 градусам – разнополярные. Для проверки полярности обмоток небольших ТТ также можно использовать вольтамперфазометр РЕТОМЕТР-М2. Измерение активного сопротивления вторичной обмотки (пункт 3.8 РД 153‑34.0‑35.301‑2002) Для определения активного сопротивления постоянному току вторичной обмотки ТТ используется выход U4, позволяющий выдавать постоянный ток до 8 А (рис. 5). Для удобного получения результатов измерения сопротивлений в приборе РЕТОМ-21 предусмотрена функция подсчета сопротивлений разных типов: полного, активного, реактивного. Испытание электрической прочности и сопротивления изоляции (пункт 3.5 РД 153‑34.0‑35.301‑2002) Испытание электрической прочности и сопротивления изоляции можно проводить при помощи прибора РЕТОМ-6000, который выдает постоянное и переменное напряжение до 6 кВ. В данном приборе предусмотрена возможность измерения токов утечки, омического сопротивления изоляции, а также построения ВАХ ТТ. РЕТОМ-6000 позволяет производить проверку электрической прочности изоляции вторичной обмотки любых ТТ. Таким образом, для решения задачи диагностики трансформаторов тока НПП «Динамика» предлагает использовать универсальный испытательный комплекс РЕТОМ-21. С его помощью пользователь не только может провести полноценные проверки ТТ без использования каких‑либо вспомогательных приборов, но и будет уверен в достоверности и высокой точности полученных результатов, при этом время и трудозатраты, необходимые на проведение испытаний, сократятся в несколько раз. www.eprussia.ru Проверка КРУ 6-10 кВ с помощью комплекса РЕТОМ-21 / Статьи / НПП «Динамика»Комплектное распределительное устройство (КРУ) 6-10 кВ является самым распространенным элементом энергосистемы. В настоящее время выпускается широкая номенклатура шкафов КРУ, отличающихся друг от друга габаритами, типом встраиваемой аппаратуры, ее техническими характеристиками, а также ошиновками и конфигурацией вторичных цепей. В шкафы встраиваются выключатели высокого напряжения, штепсельные разъединители, трансформаторы тока и напряжения, предохранители высокого напряжения, разрядники, аппараты релейной защиты, приборы учета и измерения электроэнергии (рис. 1). Проверка ячеек КРУ – трудоемкая работа, поскольку каждая ячейка содержит как первичное, так и вторичное электрооборудование, для диагностики которых применяется целый спектр оборудования: высоковольтные испытательные устройства, измерительное оборудование с высоким классом точности, источники тока и напряжения с регулируемым углом и частотой. Высоковольтные испытания представляют собой отдельный класс проверок, для проведения которых применяются специализированные высоковольтные установки.
Как применить комплекс РЕТОМ-21, выпускаемый НПП «Динамика», для проверки ячеек КРУ рассмотрим ниже.
1. Проверка трансформаторов тока
Для всех типов ТТ, устанавливаемых в КРУ, выполняются следующие проверки: 1.1 Снятие характеристик намагничивания Эта проверка является одной из основных и наиболее важных проверок исправности трансформатора. Снятие вольт-амперной характеристики (ВАХ) намагничивания магнитопровода ТТ необходимо для выявления короткозамкнутых витков. Для построения ВАХ трансформатора с помощью РЕТОМ-21 используется источник U3 (I3), мощности которого достаточно для проведения проверок всех ТТ в ячейках 6-10 кВ. Процесс снятия ВАХ более подробно представлен в [1]. 1.2 Измерение коэффициента трансформации Для проведения данной проверки с помощью РЕТОМ-21 на первичную обмотку ТТ подается ток в диапазоне (0,5-1) Iном. Прибор РЕТОМ-21 способен выдать ток до 400 А, в случае необходимости применяется блок РЕТ-3000, позволяющий выдавать токи до 3,5 кА. 1.3 Измерение сопротивления обмоток постоянному току Проверка представляет собой диагностику вторичной обмотки ТТ с целью определения наличия КЗ-витков и проводится с помощью источника U4 прибора РЕТОМ-21 с учетом температуры окружающей среды. 1.4 Проверка цепей вторичной обмотки Данная проверка необходима для контроля согласованности трансформатора с его реальной нагрузкой. К РЕТОМ-21 подключают нагрузку и подают ток, равный номинальному. Затем с помощью встроенного в прибор измерителя определяют полное сопротивление нагрузки Z, которое сравнивают с допустимой нагрузкой трансформатора по переменному току. 1.5 Проверка полярности обмоток На первичную обмотку подается ток с источника U3 прибора РЕТОМ-21, затем замеряется ток во вторичной обмотке и измеряется фазовый сдвиг тока с помощью встроенного в прибор фазометра. При этом при подключении обмотки U3 важно соблюдать полярность.
2. Проверка измерительного трансформатора напряжения (ТН)
2.1 Измерение коэффициента трансформации и сопротивления обмоток постоянному току Методы проведения проверок ТН аналогичны методам, приведенным раннее для ТТ, с той лишь разницей, что вместо тока подается напряжение. При проверке коэффициента трансформации ТН вторичная обмотка трансформатора должна быть подключена к нагрузке. Выходное напряжение можно увеличить до 2000 В, используя блок РЕТ-ВАХ-2000. 2.2 Определение групп соединения обмоток С помощью РЕТОМ-21, используя источник переменного напряжения U2 (U3) и фазометр, данную проверку можно осуществить по более точной схеме, отказавшись от старой классической схемы с использованием гальванометра. 2.3 Измерение тока и потерь холостого хода Данные проверки проводятся в основном для силовых трансформаторов перед вводом в эксплуатацию или после капитального ремонта для определения качества внутренних соединений, сборки и характеристик «трансформаторного железа», но при необходимости могут проводиться и для измерительных ТН. Результаты измерений не должны отличаться от заводских (паспортных) более чем на 2% при равных температурных условиях.
3. Проверка вакуумных выключателей
Вакуумные выключатели предназначены для частых коммутационных операций в цепях переменного тока различного напряжения. На практике широкое распространение получили вакуумные выключатели на номинальное напряжение 6–10 кВ (номинальные токи 630, 1000, 1250 и 1600 А при номинальном токе отключения до 20 кА), характеризующиеся малым потреблением тока при включении и отключении, а также вакуумные контакторы на напряжение до 1 кВ, которые в настоящее время применяются в цепях управления электродвигателями. Для проверки выключателей выполняются следующие проверки: 3.1 Проверка минимального напряжения срабатывания электромагнитов управления Электромагниты управления должны срабатывать при напряжении включения, равного 0,85Uном и отключения - 0,7Uном соответственно. Для проведении проверки источник U4 прибора РЕТОМ-21 вместо штатного питания подключается к зажимам питания ШП (шинок питания электромагнитов управления, если таковые выполнены отдельно) или непосредственно на клеммы промежуточного реле управления электромагнитом включения выключателя. При этом контакт К2 необходимо подключить к контактам выключателя для фиксации параметров срабатывания. 3.2 Испытание выключателей многократным включением и отключением Проверка проводится путем подачи номинального напряжения на выводы электромагнитов управления. Для вакуумных выключателей необходимо провести от 3 до 5 циклов включения-отключения. Для автоматизации этого процесса используется выходное реле К3 прибора РЕТОМ-21. 3.3 Проверка состояния контактов Оценить состояние контактов вакуумных выключателей на основании внешнего осмотра невозможно, поэтому проверка проводится путём измерения сопротивления полюсов выключателей постоянному току, измеренное сопротивление затем сравнивается с нормируемым сопротивлением, приведенным в технической документации. Для проведения данной проверки с помощью РЕТОМ-21 выдается переменный ток и замеряется активная составляющая сопротивления. 3.4 Проверка временных характеристик Проверка проводится при номинальном напряжении оперативного тока. При этом время включения вакуумного выключателя колеблется в пределах 0,05 – 0,08 с, а время отключения – в пределах 0,05 – 0,07 с. При проведении проверки с помощью РЕТОМ-21 ток подается с источника U5, а временные параметры замеряются секундомером, встроенным в прибор.
4. Проверка микропроцессорных устройств РЗА
В настоящее время активно внедряются МП устройства РЗА, заменяя электромеханические панели. Рассмотрим особенности проверки наиболее часто встречающихся защит. 4.1 Проверка многоступенчатой максимальной токовой защиты (МТЗ) Проверка проводится в однофазном режиме, с источника U2 (U3) прибора РЕТОМ-21 на одну из фаз терминала подается ток, и по контакту К2 определяется срабатывание устройства. При необходимости выдачи большего тока, следует подключиться к источнику U3, перевести галетный переключатель в положение, соответствующее максимально выдаваемому току. В случае направленности защиты, канал напряжения подключается к источнику U2, и с помощью встроенного фазовращателя изменяется угол вектора напряжения относительно вектора тока. 4.2 Проверка защиты от замыкания на землю (ЗЗЗ) Проверка ЗЗЗ является одноступенчатой защитой, она аналогична проверке МТЗ и сводится к подаче тока РЕТОМ-21 в одну из фаз защиты. 4.3 Проверка защиты от обрыва фаз (ЗОФ Проверка проводится в однофазном режиме. При этом срабатывание происходит по току обратной последовательности, который в три раза меньше однофазного. Таким образом, чтобы определить истинный ток срабатывания, необходимо зафиксированный ток срабатывания разделить на три. 4.4 Проверка защит от повышенного напряжения (ЗПН) и минимального напряжения (ЗМН) Проверка проводится по одному из линейных напряжений АВ, ВС или СА, которое воспроизводится при подаче сигнала с источника U2 прибора РЕТОМ-21 на фазы А и В тестируемой защиты. 4.5 Проверка частотных защит Проверку частотных защит (например, РСГ-11) можно провести с помощью встроенного в РЕТОМ-21 генератора частоты, который позволяет выдавать частоту с шагом 0,001 Гц. Для определения времени срабатывания используется функция «Реверс», позволяющая мгновенно изменять частоту. Данная функция также позволяет определить временные параметры не только при изменениях частоты, но и фазы, и напряжения.
Помимо описанных проверок МП защит с помощью комплекса РЕТОМ-21 можно также проверять функции автоматики такие как УРОВ, АЧР, АПВ, АВР, дуговая защита. Например, проверить функцию АПВ можно с помощью выходного реле К3, имитирующего функцию РПВ и РПО, двух входных контактов К1 и К2 РЕТОМ-21, а также с помощью логических функций, заложенных в прибор. Таким образом, основной перечень проверок ячеек КРУ 6-10 кВ можно осуществить с помощью комплекса РЕТОМ-21, который позволяет заменить целый ряд приборов, обычно используемых для этих целей. Медяков Е.А. ООО «НПП «Динамика», г. Чебоксары сентябрь 2012 dynamics.com.ru | ||||
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
Одной из важнейших характеристик трансформатора тока является его характеристики намагничивания. Это зависимость напряжения на выводах вторичной обмотки от тока, протекающего по ней. Поэтому характеристику еще называют вольт-амперной (ВАХ).
Важен и порядок включения приборов в измерительную цепь. Амперметр должен измерять только ток непосредственно в проверяемой обмотке. Вольтметр подключается до него, ток через обмотку прибора не должен учитываться, чтобы не вносить в измерения дополнительную погрешность.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
.jpg)
(1)
