Измерение сопротивления обмоток трансформатора постоянному току

Определение настоящего электрического сопротивления помогают выявить потери в трансформаторе, то есть узнать величину потерь во время проведения опыта короткого замыкания и вычислить добавочные потери.

При измерении сопротивления выявляют качество соединений и паек в обмотках, определяют качество контактных соединений в устройствах ПБВ и РПН, отсутствие обрывов в обмотках, определяют соответствие сечения и удельного электрического сопротивления паспортным характеристикам.

Электрическое сопротивление измеряют на всех ответвлениях обмоток всех фаз трансформатора на (ВН, СН, НН).

Подробно с услугой «Испытания силового трансформатора» можно ознакомится на соответствующей странице.

Таким образом, измерение сопротивления обмоток постоянному току выполняют для того, чтобы проверить наличие повреждений в обмотках и в контактной системе. Например, в соединениях высоковольтного ввода с обмотками и в обмотках с переключателем ответвлений.

Благодаря измерению мы убеждаемся в необходимости ремонта трансформатора не вскрывая корпус переключателя ответвлений РПН или ПБВ.

  Применяя измерения сопротивления обмоток постоянному току можно выявить потенциально возможные повреждения не вскрывая корпуса трансформатора.

Что можно протестировать?

• Высоковольтные вводы
• Выводы
• Трансформатор тока
• Силовой трансформатор
• Изоляцию обмоток
• Сердечник

Если возникла производственная необходимость осуществить замер в межремонтный период, то измерение производят на действующем ответвлении. Незапланированное измерение постоянному току производят при комплексной проверке трансформатора в случае вероятного дефекта, на который указывают средства контроля в виде выпавшего блинкера релейных защит, например, газовой защиты. Измерение производится вместе:

• с анализом растворенных в масле газов;
• в случае химико-физического анализа масла;
• во время проверки дефектов, выявленных в ходе тепловизионного контроля
• при осмотре РПН или ПБВ.

Трансформаторы оборудованные РПН осматривают в процессе эксплуатации с периодичностью:

• 1 раз в 4 года трансформаторы напряжением 110 кВ и выше
• По графику периодического осмотра и решению собственника – трансформаторы напряжением 35 кВ.

Существует несколько непреложных правил, которые следует выполнять при измерении сопротивления постоянному току.

• Прежде чем измерять сопротивление обмотки, её следует зарядить до насыщения сердечника.
• Сопротивление определяют по результатам измерения тока и падения напряжения.
• При проверке обмоток с ответвлениями такие измерения следует выполнить для каждого ответвления отдельно, проводя, таким образом, одновремен­ное испытание состояния обмоток и переключателей РПН.
• Обычно пользуются одним из двух распространенных способов проведения испытания: статическим либо динамическим измерением сопротивления обмотки.

Схема №1. Метод падения напряжения

Схема №2. Мостовой метод измерения сопротивления постоянному току

Измерение сопротивления постоянному току выполняют тремя методами:

• косвенный метод падения напряжения, самый распространенный способ измерения метод вольтметра-амперметра
• метод непосредственной оценки или метод отклонений, наиболее быстрый, но менее точный по сравнению с нулевым методом, основывается на сравнении результатов и прошлыми проверками;
• нулевой или мостовой метод, наиболее высокоточный способ измерений.

Выбор способа зависит от ожидаемого результата измеряемого сопротивления и желаемой точности. Наиболее универсальным из косвенных методов является метод амперметра-вольтметра при протекании через контролируемый объект постоянного измерительного тока.

Заключение о правильности монтажа переключающих устройств делается по результатам измерений сопротивления постоянному току регулируемой обмотки на всех положениях и проверки коэффициента трансформации. Измерение сопротивлений производится по предоставленным схемам

  Переключающее устройство типа ПБВ имеет наибольшее сопротивление в первом положении. Во всех остальных положениях сопротивления должны быть меньше.

  Для проверки правильности сборки трехфазного переключающего устройства производится измерение сопротивления между фазами. При правильной сборке эти сопротивления должны быть одинаковыми.

Измерение производится по четырехпроводной схеме. Для измерения этим методом используем прибор омметр типа «ВИТОК». В устройстве предусмотрены защиты входных цепей от ЭДС самоиндукции и отбор тока, накопленного за счет индуктивности объекта испытания, после измерения.

Обмотки диагностируют для того, чтобы убедиться в отсутствии потенциальных повреждений в изоляции или наличии дефектов в контактных соединениях, например, высоковольтных вводов и обмоток, выводов обмотки с переключателем ответвлений и прочие

Измерение обмотки с заряженным насыщенным сердечником происходит с определением результатов измерения тока и падения напряжения DC.

Таб. №1. Величины измерения прибора и погрешности измерений

  При проверке обмоток с ответвлениями такие измерения следует выполнить для каждого ответвления отдельно, проводя, таким образом, одновременное испытание состояния обмоток и переключателей РПН и проверяя функциональность анцапфы.

Проще всего определить проблемы с обмоткой и переключателями РПН, выполнив статическое измерение сопротивления обмотки. При этом оценивается уровень сопротивления в каждом положении при последовательном переключении РПН. Затем результаты сравниваются с эталонными значениями, которые указаны произво­дителем в паспортной документации трансформатора.

Таб. №2. Эксплуатационные условия работы омметра

Динамическое измерение сопротивления проводят дополнительно для исследова­ния переходных процессов при переключении дивертерных РПН резистивного типа. Такое измерение позволяет оценить работу самого дивертерного переключателя. При переключении положений РПН во время измерения сопротивления обмоток значение постоянного тока временно повышается. Эти изменения записываются и анализируются.

Схема №1, №2. Мостовая схема и схема для мостового прибора с применением двойных проводов

Мостовая схема нужна для измерения наиболее малых сопротивлений, там где требуется точный замер сопротивлений величиной R = 0,00001 Ом.

В ГОСТ 3484.1-88 (СТ СЭВ 1070-78) «Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний» записано: «Измерения при помощи моста выполняют в соответствии с инструкцией на используемый измерительный мост постоянного тока. Измерение сопротивлений менее 0,0001 Ом следует выполнять при помощи двойного измерительного моста или другого метода, равноценного по точности».

Устройство соединяется специальными проводами, оснащенными зажимами типа «Крокодил» с контактами объекта измерения. Это так называемые специальные зажимы Кельвина. Они обеспечивают 4-х проводную схему измерений, позволяющую получить точные результаты измерения сопротивления. 

Особенность зажима «Крокодил» в том, от него отходит два провода которые соединены с обоими зажимными зубчатыми площадками. То есть зажать можно даже очень большой контакт с самого края, все равно соединение будет прочным и можно снимать данные.

По мостовой схеме работает прибор, мост Р 4833. При измерении малых величин сопротивлений появляется сопротивление проводов, которые используют для подключения объекта. Поэтому для того, чтобы они не влияли на измерения провода используют двойные. Тогда их погрешностью можно пренебречь.

Например, мост для измерения сопротивлений постоянному току Р4833, он уравновешивается вручную, следя за показаниями гальванометра.

Цифровые приборы работает несколько иначе, но принцип тот же самый. Точность измерений зависит от гальванометра и питающего тока. Гальванометр рекомендуется использовать с ценой деления шкалы порядка 1 * 10^-6.

  Следует помнить, при измерении малых величин сопротивлений на результат влияет, возникающее сопротивление проводов, которые используют для подключения объекта. Получение достоверных данных по такой схеме не всегда возможно. Для того чтобы сопротивление проводов не влияло на измерения их делают двойными. Тогда сопротивлением провода можно пренебречь. В этом случае измерение производится по следующей схеме.

В некоторых случаях, для повышения точности измерений провода калибруют, то есть их сопротивления известны прибору. В итоге это компенсируется на этапе производства прибора при выполнении его юстировки Такая схема называется четырехпроводная, но ей можно не пользоваться, когда сопротивления проводов не влияют на качество измерений.

Прибор С.А 10 для замера сопротивления постоянному току, соединяется с контактами для измерений специальными двойными проводами

Переключатель пределов измерений работает в различных диапазонах. Для выбора предусмотрены кнопки диапазонов.

• Еще в приборе предусмотрены кнопка памяти.
• Кнопка MEM запись в память.
• Кнопка MR чтения из памяти и кнопка очистки памяти.
• В режиме работы с памятью есть кнопки перемещения с возможность изменения полярности тока, который проходит через объект измерения
• Кнопка CLR очистка памяти
• Кнопка display возможность переключения из тока на напряжение. То есть попутно с идентификацией сопротивления прибор может показывать или напряжение, или ток.
• При удержании display свыше 2 сек прибор покажет время, которое проработает прибор при уровне зарядки его аккумуляторной батареи потому что расход энергии аккумулятора зависит от тока который протекает через него при измерении.

Работает прибор от встроенных аккумуляторов, которые заряжаются путем подключения в разъем обычного шнура с вилкой от сети.

Особенности измерений, которые обязательно учитывают

Прибор не любит, когда на измеряемом объекте появляется напряжение. Например, при более 7 В, он покажет наличие напряжения на дисплее и укажет на каких клеммах оно появилось.

При появлении напряжения более 7В прибор измерения проводить не будет. Может, элементарно перегореть предохранитель. При этом дисплей покажет сообщение и не будет готов к дальнейшим измерениям.

Предполагается также дальнейшее сообщение, которое показывает наличие воздействия посторонних шумов. При этом точность измерений не гарантируется.

  Однако это исключительные случаи, прибор функционирует и под воздействием серьезных электромагнитных помех.

• Включаем устройство.
• Выбираем предел
• Нажимаем измерение.

Точность измерения достигается за счет подбора пределов измерений. Это зависит от особенностей трансформатора. При подаче на трансформатор постоянного тока в нем происходит колебательный процесс. Который влияет на показатели.

Измерения производятся на достаточно серьезном токе. При этом выявляются многие дефекты. Во процессе измерения пользоваться переключением диапазонов нельзя.

  Получили результат. Остановили замер и переключили диапазон. Разрешением к переключениям является надпись hold на дисплее. Значит можно переключаться. Разрывать цепь при измерениях нельзя.

Анцапфа сухого трансформатора. Перемычка установлена в положении 2-5. Измерения происходят на фазах В и С. Записываем данные в таблицу. Например, 91,1 Ом.

После остановки измерения прибором. Переключаемся на другую обмотку.

• У нас другая комбинация фаз. Запускаем прибор. Показания выдаются так быстро насколько выше сопротивление.
• Измеряем. Записываем, переключаемся на другое положение.
• В идеале все показания должны быть идентичны.

  Обходим все положения переключателя анцапфы на всех фазах записываем результаты сопротивлений. После замеров высокой стороны получаем сопротивления с небольшим процентом отклонения.

  Вначале измеряем низкую сторону. Даже незначительные помехи, например, плохой контакт влияют на измерения, процент может быть выше, чем нужно.

  Дополнительно измеряем фазу с нулем. Таким образом отыщем причину расхождений в показателях найдем на какой фазе был не очень хороший контакт. Когда мы измеряем междуфазное сопротивление все равно касаемся нуля. Так как обмотки трансформатора соединены в звезду, то измерения на масляных трансформаторах выполняют на шпильках, на сухом трансформаторе как можно ближе к обмоткам

При подключении крокодила к шпильке получается более точный результат.

Полезная информация

По ПУЭ. ПТЭЭП приложение 3.2 «Силовые трансформаторы, автотрансформаторы и масляные реакторы». Проверяем возможность дальнейшей эксплуатации трансформатора. А по нормам правил определяем различие в результатах сопротивлений на разных фазах, они не должны отличаться более чем на  2%.

Показания измерений сопротивления постоянному току, формула расчета и паспортные данные трансформатора

  Вычисляем процент расхождения сопротивления различных обмоток на различных фазах. Для этого выбираем крайние, наиболее отличные друг от друга значения.

Получаем процент отклонений, который не должен превышать отклонение 2%, которые составляют разность между сопротивлениями отдельных обмоток трансформатора. Кроме тог эти значения не должны отличаться на 2% от данных завода изготовителя. Однако в этом случае учитываем температуру при которой происходит измерение.

Результаты измерения сопротивления обмоток постоянному току не должны более чем на 1 % отличаться от эталонного измерения. Кроме того, разница между фазами обычно составляет менее 2–3 %.

При сравнении результатов измерений сопротивления обмоток следует учитывать поправку на температуру. При проведении измерений обязательно поверенным пирометром или термометром, предназначенным для этого, измеряется температура окружающего воздуха и обмоток. Сведения о пирометре должны быть занесены в протокол.

Обычно эталонная температура 20 °C или 75 °C. Обнаруженные обрывы цепи можно перепроверить измерением коэффициента трансформации, а проблемы с контактами — анализом частотного отклика. При обеих этих неисправностях появляется точка нагрева, что может быть выявлено анализом газа.

Однако результаты газового анализа не являются однозначными и не могут использоваться для определения причины неполадки.

Во время измерения сопротивления обмоток постоянному току намагничивается сердечник трансформатора. Поэтому по завершении процедуры его рекомендуется размагнитить.

Формулы для приведения измеренных сопротивлений к определенной температуре

С помощью измерения сопротивления постоянному току обнаруживают  следующие неисправности в трансформаторе:

1. Плохой контакт на переключателе.
2. Обрыв или перемежающийся контакт в паяных соединениях
3. Обрыв одной или нескольких параллельных проводов обмоток со стороны низкого напряжения
4. Наличие в трансформаторных обмотках проводов различного сечения

Пример неисправности:

Трансформатор недавно был в аварии. Когда произвели измерения постоянному току выявили, что обмотки НН, которые соединены в треугольник, неисправны.

Обнаружили не симметрию линейных сопротивлений. Два сопротивления с одинаковыми значениями, а третье значительно меньше.

Нужно было определить неисправную фазу трансформатора, и фазное сопротивление этой обмотки. Также надо было найти сопротивление целых фаз.

Группа соединений обмоток было известна: У _н /Д-11, при которой обмотка НН соединена в треугольник. Определили k:

K=U₁ /U₂=U _{a – b} /U _{a – c} = 65/50 = 1,3

Известно U₁ = U _{a – b} = 65 мВ; U₂ = U _{a – c} 50 мВ; r_{a – c} = 0,0667 Ом

Фазное сопротивление r₁ равно:

r₁ = r _{a – c} (k+0.5) = 0.0667 (1.3+0.5) = 0.12 Ом

Фазное сопротивление r₂ равно:

r₂ = r ₁ / k = 0,12/1.3 = 0,0922 Ом

Таким образом мы выяснили, что обмотка НН фазы a имеет дефект, сопротивление этой обмотки на 23% меньше сопротивлений обмоток фаз b и c