Испытание измерительных трансформаторов тока и напряжения

Измерительные трансформаторы тока и напряжения являются важным элементом систем управления при использовании электрической энергии на предприятиях промышленности и линиях электропередач. Их назначение – преобразование основных параметров электричества в величины, удобные для контрольных измерений стандартными приборами, оптимальные для работы релейных систем защиты и автоматики, безопасные для обслуживающего персонала. Трансформаторы тока используются совместно с амперметрами и их аналогами, оборудование для напряжения – с вольтметрами, реле, фазометрами. Принцип действия приборов состоит в разделении электроэнергии на цепи с высоким и низким напряжением или током. Конструкция измерительных трансформаторов традиционна для оборудования этого типа – замкнутый магнитопровод и две обмотки, первичная, подключаемая к цепи измеряемого тока или напряжения (ВН), и вторичная (НН), к которой присоединяются средства измерений. В то же время, существует множество видов таких трансформаторов, различающихся исполнением и компоновкой, классом точности, условиями применения. Принимая во внимание важность предназначения измерительных трансформаторов тока и напряжения, Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП) и Правила устройства электроустановок (ПУЭ 7) предусматривают необходимость периодических испытаний такого оборудования для проверки функциональности, точности выходных значений параметров электроэнергии и безопасности для обслуживающего персонала. Эта работа выполняется силами специально обученных и имеющих допуск по электробезопасности работников предприятий. При отсутствии такой возможности, для испытания измерительных трансформаторов можно воспользоваться услугами специализированных организаций, имеющих соответствующую лицензию и госаккредитацию. В Москве и Московской области – это строительная лаборатория «ТехЛабКонтроль».

Технические характеристики измерительных трансформаторов тока

Для приведения параметров электрического тока к значениям, удобным для анализа, используются трансформаторы нескольких типов. Их различает следующее:

• конструктивные особенности и компоновка – втулочные, опорные, шинные, разъемные, проходные, встроенные;
• установка – наружная или для закрытых и комплектных РУ;
• количество ступеней трансформации – одноступенчатые, каскадные;
• коэффициент трансформации;
• число вторичных обмоток.

Измерительные трансформаторы постоянного тока, включают в свой состав выпрямитель. Эти и некоторые другие, важные при выборе, характеристики указываются в маркировке оборудования. Основные технические характеристики измерительных трансформаторов тока:

• номинальный первичный и вторичный ток, коэффициент трансформации;
• класс точности, погрешность;
• нагрузка – сопротивление внешней цепи;
• электродинамическая, термическая стойкость.

Многообразие конструкций измерительных трансформаторов тока допускает возможность выбора оптимального варианта для конкретных условий применения – катушечные, одновитковые, многовитковые с литой изоляцией. Для больших токов используются электроустановки шинного типа, их электродинамическая стойкость определяется характеристиками шины. В зависимости от условий работы и обслуживаемого оборудования, для измерений могут использоваться трансформаторы в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией, встроенные системы или приборы специальной конструкции.

Технические характеристики измерительных трансформаторов напряжения

Трансформаторы, предназначенные для преобразования напряжения, характеризуются номинальными величинами первичного, вторичного напряжения (коэффициентом трансформации) и классом точности, зависящим от погрешности при наибольшей вторичной нагрузке. Конструктивные особенности данного оборудования определяются условиями применения. В установках с напряжением до 18 Кв используются одно- и трехфазные приборы, в высоковольтных – только однофазные. По особенностям исполнения, измерительные трансформаторы напряжения представлены сухими и маслонаполненными устройствами, с бумажно-масляной и литой изоляцией, с двумя и тремя обмотками, каскадного и емкостного типа. Схемы включения однофазных или двухфазных трансформаторов напряжения определяются их конструкцией, это может быть неполный треугольник, звезда-звезда, или иные для последующего подключения вольтметров, счетчиков, ваттметров.

Состав и порядок испытаний измерительных трансформаторов тока и напряжения

Для нормальной, безаварийной и безопасной эксплуатации электроустановок необходима периодическая проверка не только их состояния, но и оборудования, используемого при обследованиях. Сроки испытаний измерительных трансформаторов тока и напряжения зависят от условий эксплуатации и определяются их производителями. Своевременная проверка состояния приборов позволяет обезопасить процесс измерения тока и напряжения, избежать непредвиденных поломок и сбоев в работе.

Техника и методика испытаний измерительных трансформаторов тока и напряжения отличаются друг от друга, так и данное оборудование имеет различное назначения. Общим является начальный этап, это:

• проверка технической документации;
• визуальный осмотр – оценка состояния изоляторов, определение числа и мест заземления вторичных обмоток;
• проверка комплектности, состояния зажимов;
• оценка сухости трансформатора, проверка герметичности уплотнений;
• испытание сопротивления изоляции обмоток, первичной напряжением 2 Кв, вторичной – 1 Кв в течении одной минуты;
• испытание трансформаторного масла (в маслонаполненных системах).

Состав и принципы испытаний измерительных трансформаторов тока:

• Проверка полярности вторичных обмоток. Испытания проводятся методом импульсов постоянного тока с использованием гальванометра с контролем направления отклонения стрелки прибора.
• Проверка коэффициента трансформации. В ходе испытаний на первичную обмотку подается ток, близкий к номинальному, с проверкой трансформируемых значений на всех ответвлениях вторичных обмоток.
• Проверка маркировки выводов. Данные испытания предусматривают подачу напряжения на два любых ответвления с последующими замерами его величины между всеми остальными. Максимум будет на крайних выводах, между которыми существует полное число витков вторичной обмотки. Меняя ответвления с подачей на них напряжения, определяется фактическая маркировка выводов.
• Исследование характеристик намагничивания. Проверка этого параметра позволяет выявить наличие межвитковых замыканий – самого распространенного дефекта трансформаторов. При пробое в витках степень намагничивания снижается (по сравнению с типовой).

Состав и принципы испытаний измерительных трансформаторов напряжения:

• Измерение коэффициента трансформации. При проведении работ напряжение от лабораторного автотрансформатора подается на первичную обмотку проверяемого устройства, и проверяется на вторичной. Отношение показаний является коэффициентом трансформации.
• Измерение сопротивления изоляции обмоток постоянному току. Это необходимо для выявления некачественных соединений, контактов, паек в обмотках трансформаторов. Для проведения испытаний собирается схема, предусматривающая подачу постоянного тока и фиксацию изменения его параметров с помощью вольтметров, амперметров. Современные методы испытаний предусматривают использование универсальных приборов – мостов постоянного тока Р333, Р4833, ММВ.
• Определение полярности и группы соединения трёхфазных трансформаторов напряжения. Испытания проводятся с использованием источника питания (аккумулятора), гальванометра последовательной проверкой маркировки зажимов. Особенности методики заключаются в различии характера подключения источника питания (аккумулятора) к зажимам первичной обмотки и гальванометра – к вторичной при различных вариантах соединения обмоток низкого напряжения (звезда, треугольник).
• Измерение тока и потерь холостого хода. Данные испытания проводятся при номинальном напряжении на вторичной обмотке при надежном заземлении всех элементов трансформатора и позволяют определить расход энергии на создание магнитного потока и нагрев обмоток. Исследования проводятся методом сравнения результатов измерений электрических характеристик вольтметрами, амперметрами, универсальными приборами К-50, К-51.

Обработка данных, полученных при испытаниях, оформление результатов

Материалы, полученные в ходе испытаний измерительных трансформаторов тока и напряжения, подлежат сравнению с результатами заводских испытаний, паспортными данными и нормируемыми показателями. Для этого они фиксируются и систематизируются в виде записей в рабочей тетради, в них отражаются следующие данные:

• дата проверки;
• наименование трансформатора (тип, заводской номер);
• вид исследований;
• номинальные технические характеристики трансформатора;
• условия проведения испытаний (температура воздуха и обмоток, используемая схема и т.п.);
• полученные результаты.

Записи рабочей тетради подлежат хранению для возможности использования содержащихся в них данных при следующих проверках. Итоговым документом является подписанный официальными лицами протокол с выводами о фактическом состоянии испытанных измерительных трансформаторов тока и напряжения.