Испытание и контроль состояния изоляции обмоток силового трансформатора

Проверка состояния изоляции трансформатора – одна из главных причин проведения испытаний в профилактических целях.

Эксплуатационные негативные воздействия на изоляцию

В процессе работы трансформатора изоляция подвергается различным типам эксплуатационных воздействий:

• тепловое;
• механическое;
• электрическое.

  В результате можно наблюдать ускорение старения изоляции, связанное с изменениями в химических процессах, так как в изоляции возникают определенные дефекты, которые ослабляют изоляцию. К ним относятся:

• воздушные включения в жидком и твердом диэлектрике
• расслоения и разрывы структуры изоляции
• газовыделения
• нарушения вакуумировки
• возникновения частичных разрядов и пробоев.

Все эти факторы влияют на качество изоляции и требуют контроля, выявления в результате испытаний и последующего устранения. (подробно об услуге испытания силового трансформатора в разделе услуг).

Задача испытаний – убедиться в качестве изоляции и проверить изменения переходных сопротивлений.

Выполнение испытаний зависит от предположений в ухудшении качества изоляции.

Оценка состояния выполняется методом сравнения новых сведений, полученных в результате испытаний изоляции с предыдущими результатами и нормативными данными. Благодаря оценке делаются предположения и прогнозы по дальнейшей эксплуатации трансформатора и выбор типа ремонта: капитального или профилактического.

  Измерение емкости и тангенса угла диэлектрических потерь производится при частоте 50 – 60Гц, при  изменении напряжения и переменной частоте.

Рассмотрим подробнее. При частоте 50 – 60 Гц:

• В высоковольтным вводах - частичный пробой между уравнительными обкладками высовольтного ввода, трещины в бумажной изоляции, склеенной смолой, износ и влагу.
• В изоляции обомток - попадание влаги в твердую изоляцию, старение изоляции, загрязнение изоляционного масла,
• В обмотках: замыкание на землю, механическую деформацию в обмотках.
• В сердечнике - короткое зимыкание и механические деформации.

Тангенс угла при изменеии напряжения определяет частичные разряды в изоляции обмоток трансформатора в высоковольтных вводах также – ЧР и открытое и неисправное измерительное ответсвление.

Тангенс угла при переменной частоте

• в высоковольтных вводах: определение пробоя между обкладкми, износ изоляции, увлажненность, неисправные ответления.
• в изоляции - повышенную влажность, загрязненное масло.
• в обмотках и сердечнгике - механические повреждения короткое замыкание и плавающее заземление сердечника.

Измерение омического сопротивления обмоток постоянному току и проверка состояния РПН выявляет:

• В обмотках - междувитковое КЗ и короткое замыкание между самими обмотками, обрывы цепи в паралельных проводниках, проблемы в контактной системе и обрыв в электрической цепи.
• В переключателе ответветвлений - омическое оспротивление выявлет проблемы с контактами в переключателе ответвлений и в переключателе
• В РПН - обрыв цепи, короткозамкнутые витки, увеличенное контактное сопротивление
• В ПБВ - Проблемы с контактами
• Выводы - проблемы в контактной системе

Измерение коэффициента трансформации позволяет выявить КЗ между витками обмоток и самими обмотками. (более подробно о коэффициенте трансформации в статье на нашем сайте)

Измерение тока намагничивания:

• В РПН - проблемы с контактами в переключателе ответвлений и в переключателе, обрыв в электрической цепи, корткозамкнутые витки, увеличенное контактное сопротивление.
• В ПБВ - проблемы с контактами

Измерение импендакса КЗ и определение реактивного сопротивления утечки выявляет механические деформации внутри трансформатора, возможно, полученные при транспортировке.

Измерение чакстотной характеристики потерь рассеяния определяет в обмотке короткое обрыв цепи в параллельных проводниках и замыкание между ними.

До проведения испытаний трансформатор подвергается визуальному осмотру, затем производят действия по измерению сопротивления. Если трансформатор новый, долгое время стоял на сохранении или только после ремонта, в работе еще не участвовал, вычисляют коэффициент абсорбции, в соотвествии с ГОСТ 3484.3-88, делают измерения соппротивления изоляции и замер тангенса угла диэлектрических потерь. Только после этого выполняют высоковольтные испытания.

Измерение сопротивления изоляции выполняется с помощью мегомметра на напряжение 2500В с верхним пределом измерения не ниже 10000 МОм

Существует два типа проведения испытаний:

1. разрушительный;
2. неразрушительный (профилактический).

Разрушительный метод проведения испытаний изоляции

Действенным, но редким средством выявить состояние изоляции является приложение испытательного напряжения, характер которого схож с эксплуатационными воздействиями, но большими по величине. Подобные испытания являются разрушительным. Их применение допустимо лишь для трансформаторов, рассчитанных на величину напряжения до 35кВ. 

Причина кроется в дорогостоящем оборудовании и возможности возникновения дополнительных разрушений.

Благодаря проведению таких мероприятий определяется пригодность оборудования к дальнейшему использованию в работе. Они выполняются для определения

• параметров, характеризующих состояние изоляции (они способны измерить и спрогнозировать появление возможного отказа);
• оценка состояния эксплуатационной надежности изоляции.

Большое значение при проведении профилактических испытаний имеет опыт и квалификация сотрудников электролаборатории. Их умение точно и правильно определить, а впоследствии и сравнить полученные результаты с предыдущими является гарантом длительного рабочего периода трансформатора. Паспортные сведения и нормы стандартов лишь в косвенной мере несут информацию о возможности работы оборудования. Они являются лишь границами разброса величин контролируемого элемента.

Оценка степени ухудшения состояния изоляции производится по отклонению контролируемых характеристик от величин, полученных после проведения заводских испытаний. К ним относятся:

• методы контроля без отключения трансформатора, они способствуют накоплению сведений об испытании, важных для оценки надежности оборудования;
• использование устройств, позволяющих вести контроль над изменениями состояния изоляции в автоматическом режиме, путем установки соответствующих приборов и подключения к системе телемеханики;
• комплексная система включает контроль состояния изоляции и проверку результатов по итогам испытаний.

  Используя различные методы испытаний постоянным и переменным напряжением определяется отклонение значения отдельных элементов схемы от нормальных. Иными словами, они позволяют судить о состоянии и наличии дефектов в изоляции.

  Проведение испытаний на выявление тангенса угла диалектических потерь в изоляции выявляет:

• потери, обусловленные током проводимости во время подачи постоянного и переменного напряжения;
• потери, вызванные абсорбционными токами и дипольные потери;
• потери на ионизацию в газовых включениях в конструкциях с использованием электротехнической бумаги и картона, аналогичных с изоляцией кабельного типа.

Измерение сопротивления диэлектрической прочности изоляции обмоток производится между двумя электродами и определяется как частное от деления постоянной разности потенциалов между этими электродами на результирующий ток через изоляцию. Качество измерения зависит от внешних факторов, таких как температура, увлажнение и загрязнение.

Схема соединений обмоток трансформатора нормирована.

По окончании испытаний электролаборатория обязуется сформировать оформленные стандартным образом протоколы с заключением и рекомендациями по эксплуатации электрооборудования.

Протокол испытания силовых трансформаторов

После получения результатов специалисты электролаборатории обрабатывают их и производят вычисления.

В процессе обработки результатов вычисляют:

• ток холостого хода, полученную величину сравнивают с заводскими сведениями;
• сопротивление изоляции обмоток холостому ходу – значение, полученное после использования измерительного моста Р333;
• вычисляют соотношение сопротивления изоляции к температуре воздуха;
• вычисляют Ктр - не должен отличаться от установочных характеристик более чем на 2%;
• сопротивление короткого замыкания.

Результаты испытаний, полученные в итоге вычислений, включают в рабочий журнал и заполняют протокол испытаний.

  Итог оформления протокола – заключение по итогам испытаний и рекомендации по дальнейшей эксплуатации трансформаторов.