Физический смысл измерений параметров силовых трансформаторов.

[Vitaliy]

Здравствуйте! Поделитесь информацией о физическом смысле испытаний параметров силовых трансформаторов таких как: опыт холостого хода, опыт короткого замыкания, измерение омического сопротивления. Заранее спасибо!

[AlexZhuk]

Опыт холостого хода позволяет определить:

• коэффициент трансформации
• ток холостого хода
• потери в стали

Мощность, потребляемая трансформатором в режиме холостого хода практически равна мощности потерь в стали, что характеризует состояние его магнитопровода.

Опыт короткого замыкания позволяет определить мощность потерь в меди. По сути - состояние обмоток трансформатора, отсутствие витковых замыканий.

Измерение сопротивления обмоток постоянному току позволяет более простым путем определить

• наличие витковых замыканий
• состояние контактных соединений внутри трансформатора, в том числе - анцапфы

Подробно про этот вид испытаний я рассказывал в фильме Измерение сопротивления постоянному току обмоток трансформатора.
В качестве прибора для измерений использован СА-10 от производителя CHAUVIN ARNOUX

[Vitaliy]

Можете объяснить, какие выводы я должен сделать, сравнивая полученные результаты опытов при наладке с результатами, записанными в протоколе заводских испытаний, если показания этих трех опытов отличаются от заводских в большую или меньшую сторону, превышая нормы написанные в НТД?

[AlexZhuk]

сравнивая полученные результаты опытов при наладке с результатами, записанными в протоколе заводских испытаний, если показания этих трех опытов отличаются от заводских в большую или меньшую сторону

А можно конкретный пример? Я вот, например, точно знаю, что белорусские трансформаторы с заводскими протоколами по сопротивлению обмоток постоянному току всегда одинаковы с точностью до последнего знака. Но такого не бывает. Делаем выводы: протокол стандартный, даже если там и проводят измерения, то "в живую" никуда не заносят. Это не я один заметил, кто-то мне на канале комментарии про "Козловский завод" писал. У товарища выпало счастье много трансформаторов перемерить из города Минска, так все протоколы на них были практически одинаковы. Мало того, мы до сих пор гадаем, в каких точках измерялось у них сопротивление обмоток НН у сухого трансформатора.
Там так получается: если на вводе мерить, не открывая крышек трансформатора, то из-за разной длины шинопроводов сопротивление на фазах разное. В протоколе - разное, но абсолютно ничем не объяснимое. 
Мне попадался протокол заводской на ТН, в котором были указаны сопротивления постоянному току несуществующих у него обмоток.
Поэтому тут приходится делать поправку на ветер. Точнее: постоянно отвечать себе на вопрос, можно ли доверять данным производителя.
Что же касается эксплуатации, то и там возникают вопросы к старым (или наладочным) протоколам. Это отдельная щекотливая тема в плане "делали-не делали" или "чем они это делали"?
Поэтому хочется все-таки на живом примере рассмотреть суть вопроса. В общем случае - это целая диссертация.

[Vitaliy]

Конкретный пример - это тот самый "козловский" трансформатор)) По низкой омики отличатся от заводских на 7%, а по высокой всего лишь на 0,1%. Да, скорее всего дело в заводских протоколах. Но суть моего вопроса и была в том, чтобы в теории понимать, что происходит с трансформатор, если показания отличаются от заводских выше нормы.
Может это отдельная тема для фильма?

[AlexZhuk]

По низкой омики отличатся от заводских на 7%, а по высокой всего лишь на 0,1%.

Это у Вас по божески. У нас до 20% по низкой доходило, а заказчик потребовал сравнить именно с заводскими. Что мы ему там изобрели в итоге в протоколе - уже и не помню. В доверительной же беседе сообщили, что протокол этот, скорее всего, "липовый".
Поэтому с заводскими сравнивать очень не показательно. Там даже сопротивление изоляции иногда реально меньше, чем прибор показывает. Так что мы всегда сравниваем с предыдущими.
В сухом остатке, что может случиться:
- сопротивление изоляции снизилось (как правило, если ниже предусмотренных эксплуатационными нормами величин): трем изоляторы, перепроверяем, отключаем ошиновку - перепроверяем. Если дело в трансе - проверка масла на пробивное напряжение. Дело в масле - ремонт, замена масла. Локализовались до самого трансформатора... в ремонт. Но до такого редко доходило. Поскольку сопротивление изоляции измеряется вместе с ошиновкой до ближайшего коммутационного аппарата (нет смысла ее каждый год отключать), то снижение сопротивления в основном идет из-за состояния ее изоляторов. На моей практике до выбраковки трансформатора по этому параметру еще не было.
- сопротивление обмоток постоянному току. По стороне ВН обычно проблема с анцапфой. Тут много писать нечего, я очень подробно в фильме наговорил. Это очень важный момент, кстати.
По стороне НН - тут на тоненького. Иногда сам прибор не может померить толком и правильно. Ну, например с Р4833 мы в свое время намучились с маленькими величинами сопротивлений. Наш СА-10 работает точнее, но иногда тоже получается больше 2%. Тут надо подумать, как устроена обмотка конструктивно, на некоторых трансформаторах это нормальное явление. Если же ухудшение произошло по сравнению с протоколом предыдущей проверки (которому можно доверять), то заключение: ухудшение контактных соединений на шпильках стороны НН внутри трансформатора.
Все это при условии, что прибор подключается к самим шпилькам, не к гайкам, не к шине. Такие версии измерений дают заранее неадекватные результаты, поскольку добавляются переходные соединения от узла подключения шинопровода.
При этом неплохо бы еще тепловизором на работающий трансформатор поглядеть, или пирометром по выводам НН пробежаться под нагрузкой. Дефект подтверждается повышенной температурой дефектного узла.
Витковые замыкания в обмотках - штука в моей практике редкая. Ее придется подтвердить несколькими видами проверок, в том числе опытом КЗ, тепловизионным контролем, проверкой состояния масла (масло - это если возможно взять его на анализ). Ремонт трансформатора - процесс сложный и по силам не каждому.
Про опыты ХХ и КЗ ничего не скажу - честно: мало опыта в этом деле. Как-то штучно проводили и давно очень.

[Vitaliy]

Огромное спасибо за ответ!

[Андрей Ч.]

Добрый день!
  При больших сквозных токах замыкания на обмотки воздействуют
большие динамические усилия, которые способны изменить их положение на сердечнике. Опыт короткого замыкания
это укажет, если конечно есть заводские протоколы.

[AlexZhuk]

Но тут надо оговориться, что этот опыт обязателен для выполнения на трансформаторах мощностью 125 МВт и более.
ПУЭ:

ПТЭЭП:

А для остального вроде годится параметр Uk, %, нанесенный на шильдик трансформатора. Но не кисло бы знать, как они его измеряли и измеряли ли на самом деле.

[Tayfon]

Приветствую.
Измерение сопротивления обмоток.
Дефекты обычно наблюдаются в одной из фаз обмотки.
Наиболее частый случай, когда обмотки соединены в звезду  без вывода нейтрали (речь идёт о ВН обмотках). При изменении трёх межфазных сопротивлений два будут иметь одинаковые сопротивления, а одно - отличное. Дефектной следует считать обмотку фазы, участвующей в измерении двух одинаковых сопротивлений.

Измерение сопротивления изоляции обмоток.
Коэффициент абсорбции, характеризует степень увлажнения и загрязнения изоляции. Для сухой изоляции 1,5-2, для сильно увлажнённой близок к 1. Он сильно зависит от температуры, изменения должны проводится при 10-30 градусах Цельсия.
Согласно руководящим документам (и как выше сказал AlexZhuk) коэффициент абсорбции для трансформаторов не нормируется, и он не является браковочным, но при подсушке и сушке изоляции учитывается при комплексной оценке результатов измерений состояния изоляции.

[AlexZhuk]

Согласно руководящим документам (и как выше сказал AlexZhuk) коэффициент абсорбции для трансформаторов не нормируется, и он не является браковочным, но при подсушке и сушке изоляции учитывается при комплексной оценке результатов измерений состояния изоляции.

Я бы даже сказал так: поскольку измеренным значением сопротивления изоляции является значение, снятое после 60 секунд от начала измерений, то неплохо коэффициент просчитывать в любом случае, чисто для себя. Я так с сопротивлениями по НН делаю: в протокол надо междуфазное, а я дополнительно измеряю и между фазами и нулем. Чтобы потом, если что, можно было разобраться.

При изменении трёх межфазных сопротивлений два будут иметь одинаковые сопротивления...

У некоторых трансформаторов сопротивления обмоток конструктивно не могут быть сугубо одинаковыми. Да еще и входить в диапазон 2%.
Сторона НН у сухих трансформаторов Козловского завода (г.Минск) - наглядное тому подтверждение.
Тут надо приводить измеренные значения к заводской температуре и сравнивать с тем, что в паспорте написано. Но они, зараза, порой цифры пишут от балды (это точно проверено). Там, где большая величина - она у них меньше и наоборот. Правда, один зритель мне писал, что долго их долбал по этому поводу и додолбал: стали хотя бы правильно писать.
Но измеряют ли они эти значения на каждом трансформаторе на самом деле - спорный вопрос.

[Tayfon]

На счёт a-0 b-0 c-0 писал в старых протоколах, как не странно у них меньше разброс (более точно показывает наш микроометр 3242, а вот для a-b b-c c-a тяжело идет, не совсем понимаю то ли из за намагничивания то ли ещё что-то).
Такой интересный нюанс (при плановых испытаниях трансформаторов в подстанции) при измерении сопротивление изоляции измерения ВН - НН  и ВН - корпус проходят, а вот для измерение НН - корпус нужно полностью отсоединить трансформатор от заземления, что порой невозможно т.к. он стоит на металлическом основании (рельсы направляющие, металлический пол подстанции).

[AlexZhuk]

как не странно у них меньше разброс

что логично, так как при измерении между фазами разница по сопротивлениям суммируется.

нужно полностью отсоединить трансформатор от заземления

Обычно отсоединяем шину заземления непосредственно от вывода "0" трансформатора. Но изоляция у масляных трансформаторов, находящихся в эксплуатации, получается порядка десятков мегаом из-за присоединенных в нему шин РУ -0,4кВ до рубильника. Фарфор с годами не молодеет 
Кстати, заметил такую тенденцию: при измерении сопротивления изоляции шин РУВН новых вроде бы КТП никогда больше 100 МОм не получалось. Испытания выдерживают, но гигаомы там редко встретишь.

[Tayfon]

Очень завязано на температуре изменения изоляции, а так даже с килоомами включали трансформатор, и ничего до сих пор работают.

[AlexZhuk]

даже с килоомами включали трансформатор

Я был свидетелем, как с килоомами электродвигатели вклчюали. Да что там с килоомами - находящиеся под водой