Проверка коэффициента трансформации, методы и приборы для его измерения

Измерение и расчет коэффициента трансформации (Кт) – это функциональное действие, которое не может применяться для определения точности согласно международным стандартам.

В ГОСТ 16110-82: дано определение: «коэффициент трансформации принимают равным отношению напряжений на зажимах двух обмоток трансформатора в режиме холостого хода». Измерение производится без подключенной нагрузки.

Зачем нужно измерять коэффициент трансформации

  Проверка коэффициента трансформации позволяет определить правильность числа витков обмоток трансформатора, на всех регулировочных ответветвлениях обмоток и на всех трех фазах.  

  Совместно с измернием угла сдвига между обмотками измерние коэффициента трансформации поможет выявить сбои в работе трансформатора, определить наличие межвиткого замыкания иои обрыва в цепи. 

Проверка коэффициента трансформации позволяет определить правильность числа витков обмоток трансформатора, на всех регулировочных ответветвлениях обмоток и на всех трех фазах.  

Коэффициент трансформации для трехобмоточного трансформатора бывает трех соотношений напряжения: высшего и низшего, высшего и среднего, среднего и низшего.

Для фазного и линейного напряжения трехфазного трансформатора, Кт отличается в √3, (корень из трех раз). А это означает, что в протоколе испытаний обязательно указывается какие, фазные или линейные напряжения измерялись при определении Кт.

  Коэффициент трансформации определяется, как отношение большей величины напряжения к меньшему значению.

Таким образом. Величина Кт вычисляется путем деления значения ЭДС обмоток исследуемого трансформатора: ЭДС первичной на ЭДС вторичной обмотки. То есть определяется отношением количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичной.

Коэффициент трансформации измеряется для силовых и измерительных трансформаторов, однако, несмотря на внешнее сходство целей и задачи, назначение измерения различное.

Задачи измерения k для силового трансформатора

Основная задача определения коэффициента трансформации для силового трансформатора с тремя обмотками убедиться в правильности работы РПН, соответсвия числа витков обмотки положениям устройства регулировки под нагрузкой (РПН) или устройства переключения без возбуждения (ПБВ)

Однако при совместном измерении фазового угла между обмотками, k позволяет оценить качество работы силового трансформатора и выявить межвитковое короткое замыкание или присутствие обрывов в электрической цепи.

Задачи проверки k для измерительного трансформатора

Цель измерения k для измерительных трансформаторов, в принципе таже самая, что и для силового трансформатора. Выявляются отклонения значений напряжения и тока со спецификацией, определяются внутренние неполадки: обрыв цепи или наличие кз.

Главная задача измерения коэффициента трансформации – это определить функциональность измерительного трансформатора после повреждений произошедших в системе, и для проверки оборудования в процессе промышленного производства, во время приемочных испытаний и при пусконаладке.

Выявление погрешности в значении коэффициента трансформации по сравнению с прошлыми замерами помогут выявить возможные сбои в работе релейной защиты и предотвратить ошибочную оценку величин напряжения и тока во всей системе.

Для трехобмоточных трансформаторов коэффициентом трансформации является отношение напряжений обмоток ВН/СН, ВН/НН и СН/НН.

В процесс испытания трехобмоточного трансформатора достаточно измерить Кт для двух пар обмоток, у которых напряжение короткого замыкания имеет наименьшее значение.

При испытании трансформатора с расщепленной вторичной обмоткой вычисляют Кт первичной обмотки с каждой из частей расщепленной обмотки. Для одной из частей расщепленной обмотки определяется k на всех ступенях РПН при одном из положений ПБВ, а также в одном из положений РПН в остальных положениях ПБВ. Для остальных частей расщепленной обмотки проверяется Кт только в одном положении РПН и в одном положении ПБВ.

Особенности процесса и методика измерения

ГОСТ 3484.1 - 88 указывает на измерение коэффициента трансформации с помощью метода моста переменного тока, как на более предпочтительное, но на практике чаще применяют методику двух вольтметров, которая также используется во время приемосдаточных испытаний.

На одну из обмоток подают напряжение и измеряют его одним из вольтметров. Другим прибором в это же время производят измерение напряжение на другой обмотке. В измерениях применяются вольтметры класса точности не ниже 0,2.

Порядок применения на практике метода двух вольтметров для измерения коэффициента трансформации

• Обесточить трансформатор.
• Перевести трансформатор в режим холостого хода, отключив нагрузку в нагрузочной цепи.
• К выводам обеих обмоток подключить вольтметры соответствующего класса точности. 
• К обмотке более высокого напряжения подключить питание. Напряжение питания не должно превышать номинальное, но и не должно быть ниже 1% от номинального.
• Снять показания вольтметров.
• Произвести расчёт Кт по формуле, приведенной выше.

Особенности метода двух вольтметров

  Вольтметр на стороне подводимого напряжения допускается присоединять к питающим проводам. Это не должно повлиять на достоверность измерений (ввиду падения напряжения в питающем кабеле).

  При измерении Кт сопротивление проводов в цепи измерения должно составлять не более 0,001 внутреннего сопротивления вольтметра.

  Величина подводимого к трансформатору напряжения выбирается из условий удобства измерений, но не выше номинального напряжения трансформатора и не менее 0,1% от номинального.

При определении коэффициента трансформации для измерительных трансформаторов (ИТ) объектом измерения служат: трансформатор тока (ТТ) или трансформатор напряжения (ТН) с нагрузкой и без нее.

Особенности измерения

1. Если к измерительному трансформатору не подключена нагрузка, вторичную обмотку ТТ следует закоротить, а вторичную обмотку ТН — разомкнуть.
2. Проверочный сигнал подается на высокую или низкую сторону. Все измерения выполняются на противоположной стороне трансформатора.
3. Способ подачи напряжения на вторичную обмотку подходит для измерения коэффициента трансформации по соотношению витков, погрешности k и полной погрешности. Коэффициент трансформации для трансформаторов тока можно измерить с помощью подачи сигналов на вторичную обмотку.
4. Для правильного расчета коэффициента трансформации по соотношению витков требуется учесть падение напряжения на сопротивление вторичной обмотки.
5. С помощью точных пофазных измерений можно выявить КЗ в магнитной цепи (что особенно важно на этапе изготовления оборудования).

Для чего измеряется коэффициент трансформации

Измерения обязательны для проверки:

• вторичного напряжения;
• тока намагничивания;
• индуцированного напряжения на первичной обмотке.

Для емкостных ТН отдельно измеряются:

• коэффициенты емкостного делителя
• коэффициента трансформации индуктивного промежуточного ТН.

  Благодаря измерениям можно точно определить, где случилось отклонение в значениях или возникла неисправность: в емкостном делителе или в электромагнитной цепи.

Если во время измерений получились спорные и сомнительные результаты желательно произвести дополнительную проверку измерительных трансформаторов. С помощью современных цифровых приборов, предназначенных для измерения коэффициента трансформации можно использовать метод моделирования.

По этому методу измерительные трансформаторы моделируются с использованием их эквивалентных схем. На основе всех измеренных и выявленных параметров схемы рассчитываются необходимые значения ИТ, такие как точность, коэффициент трансформации и полярность.