Jak zkontrolovat stav výkonového transformátoru?

Výkonový transformátor je zařízení, které umožňuje převádět střídavé napětí v elektrických sítích. Jedním z hlavních úkolů kontroly a testování výkonových transformátorů je předcházet poruchám, vyhledávat problémy a stanovit přijatelné lhůty pro používání zařízení. Právě testy budou schopny poskytnout objektivní posouzení výkonu, nákladů na údržbu a bezpečnosti napájecího systému.

Důvody kontrol a požadavky na inspektory

Situace, ve kterých se provádí testování výkonového transformátoru, se dělí do dvou kategorií: po opravě a preventivní.

V prvním případě mluvíme o kontrole výkonu transformátoru po generální opravě. Preventivním testováním rozumíme kontrolu, jejímž účelem je odhalit různé závady. Děje se tak, aby se předešlo poruchám a možným nouzovým situacím.

Odborník odpovědný za proces testování je zároveň povinen dodržovat normy a předpisy přijaté státem. Zde je jejich seznam:

1. GOST R 56738-2015;

2. Pravidla pro technický provoz spotřebitelských elektrických instalací (PTEEP);

3. Pravidla pro elektrické instalace.

PTEEP je hlavním dokumentem, který upravuje pravidla pro testování při spuštění i během používání zařízení.

Zkušební práce na transformátorech smí provádět skupina minimálně dvou specialistů, přičemž sám zkoušející musí mít skupinu elektrické bezpečnosti minimálně IV a jeho asistent(ci) musí mít III. Při provádění této činnosti je nutné mít ochranné prostředky, jako je přenosné uzemnění, informační plakáty, dielektrická obuv a rukavice.

Přípravné práce před kontrolou transformátoru

Před zahájením práce musíte zkontrolovat vnější plášť transformátoru, zda není poškozen, ujistěte se, že nádrže jsou neporušené, zkontrolujte uzemnění zařízení a hladinu oleje. Izolační vlastnosti se měří minimálně dvanáct hodin po nalití oleje, při izolační teplotě minimálně 10 stupňů Celsia.

Test se skládá z několika bodů, po jejichž absolvování bude možné posoudit výkon tohoto zařízení. Kontrola začíná zkouškou transformátorového oleje, která se provádí jednou ročně. Nejprve byste měli zkontrolovat bod vzplanutí, který určuje úroveň odpařování. To zase ovlivňuje kvalitu samotného oleje: čím vyšší je úroveň těkavosti, tím horší je složení a tím vyšší je riziko výbuchu.

Následuje kontrola opačné charakteristiky – zamrzání. Tento indikátor umožňuje pochopit, při jakých maximálních teplotách pod nulou může zařízení pracovat.

Třetí fází testování oleje je stanovení kyselosti. Výsledkem je hladina draslíku (louhu) potřebná k neutralizaci volných kyselin v jednom gramu oleje.

Do hlavního seznamu je třeba přidat test dielektrické pevnosti. Provádí se výpočtem průrazného napětí. K tomu použijte dvě elektrody umístěné v porcelánové nádobě ve vzdálenosti 2.5 mm. Testy se provádějí šestkrát. Poté, kromě prvního, vypočítejte průměr zbývajících pěti. Ukazatele čerstvého oleje by měly být na úrovni 30 kV, pokud se toto číslo sníží, lze soudit, že je olej kontaminován např. plyny, vlákny nebo jinými nečistotami.

Kontrolují také tečnu dielektrických ztrát, přítomnost nečistot, barvu a obsah vlhkosti a plynu v oleji. V prvním případě je účelem zkoušky stanovit dielektrické a izolační vlastnosti kapaliny. Barva pomáhá určovat kvalitu, protože její změny mohou naznačovat vliv elektrického pole, teploty nebo různých škodlivin. Ve všech popsaných případech se barva místo světlé změní na zakalenou. Přítomnost nečistot bude indikovat přítomnost cizích částic v oleji: čím více jich je, tím rychlejší je doba opotřebení.

Zbývající stávající kontroly oleje nejsou povinné, ale spíše pomocné. Jedná se o hustotu-viskozitu, obsah síry atd.

Kontrola oleje je důležitým a povinným procesem při obecné kontrole transformátorů, na kterém do značné míry závisí další provoz zařízení.

Kontrola napájecího transformátoru

Po otestování výkonu oleje musíte přistoupit přímo ke kontrole samotného transformátoru, která zahrnuje kroky uvedené níže.

Izolační odpor

Před měřením je nutné propojit svorky vinutí se stejným napětím a zbývající vinutí s nádrží uzemnit. To pomůže stanovit hodnotu odporu, integritu izolace a nepřítomnost zemního spojení. A také určit koeficient absorpce, který pomůže identifikovat úroveň vlhkosti zařízení a zabránit zkratům v důsledku jeho přebytku.

Výpočty se provádějí pomocí megaohmmetru 2500 V. Nejprve se zkontrolují R60 a R15, kde R60 je indikátor izolačního odporu 60 sekund po přivedení proudu a R15 po 15 sekundách. Poměr R60 k R15 se nazývá absorpční koeficient (AC), udává úroveň vlhkosti v izolaci. Pokud je izolace suchá, je tato hodnota výrazně vyšší než jednota, pokud je vlhká, blíží se jednotce.

V tomto případě se KA nového vybavení musí lišit o více než 20 % (směrem k nižší hodnotě) od pasových údajů a při teplotách 10-30 stupňů nesmí být nižší než 1.3.

Před testováním jsou všechna vinutí uzemněna po dobu pěti minut a mezi testy – alespoň po dobu dvou.

Tg d, kontrola vinutí a jejich odporu

Pro kontrolu izolačních podmínek se měří tangens dielektrické ztráty (tg d). Měření se provádí za účasti střídavých můstků pomocí inverzního obvodu při napětí 10 kV. Čím vyšší je hodnota tg b, tím nižší je stav izolační vrstvy.

Testování vinutí transformátoru trvá 60 sekund a je prováděno externím zdrojem střídavého proudu o vysokém napětí. Napětí potřebné pro testování závisí na izolační třídě testovaného vinutí. Pokud v instalaci není vhodné napětí, testy se neprovádějí. Pokud je napětí vinutí 35 kV nebo nižší, lze tuto zkoušku nahradit zkouškou usměrněným napětím s přihlédnutím ke svodovému proudu.

Testování vinutí transformátoru trvá minutu a provádí se externím zdrojem střídavého proudu při vysokém napětí. Napětí potřebné pro testování závisí na izolační třídě testovaného vinutí. Pokud v instalaci není vhodné napětí, testy se neprovádějí. Pokud je napětí vinutí 35 kV nebo nižší, lze tuto zkoušku nahradit zkouškou usměrněným napětím s přihlédnutím ke svodovému proudu.

Kontrola odporu vinutí při změně stejnosměrné hodnoty se provádí na všech větvích, pouze pokud není v pasu zařízení uvedeno jinak. U třífázových transformátorů by se naměřené hodnoty odporu na stejných větvích různých fází neměly lišit o více než dvě procenta za předpokladu, že teplota během měření je stejná. Kromě toho musí ve všech fázích existovat vzor změn odporu v souladu s polohami spínačů. V případě, že je tento nesoulad způsobený konstrukčními vlastnostmi zařízení velký a je to uvedeno v pasu transformátoru, je třeba vycházet z přípustných nesrovnalostí uvedených v dokumentech.

Transformační poměr, ukazatele ztrát a další provedené testy

XX a zkratové ztráty výkonových transformátorů TM a TMG s napětím 10/0,4 kV

Výpočet transformačního poměru se provádí za účelem analýzy správnosti připojení jednotlivých větví vinutí k přepínačům, jakož i shody skutečných indikátorů a pasových. Toto měření se provádí pomocí dvou voltmetrů, procházejících napětím vinutím transformátoru a pomocí zařízení pro výpočet vstupu a napětí na plášti druhého vinutí.

Kontrola výkonu a ztrát el. To se provádí za účelem zjištění, jaké změny jsou způsobeny zbytkovou magnetizací magnetického obvodu.

Přípustná úroveň ztrát v transformátorech

Sem můžete zařadit všechny další možné testy, které jsou neméně důležité, ale zároveň jednoduché a srozumitelné natolik, že je lze popsat samostatně. Tento:

• kontroly chladicího systému;
• různé spínače;
• fázování zařízení;
• zátěžový test systému pomocí uměle vyvolaného zkratu atp.

Samostatně je třeba poznamenat, že při novém spouštění transformátoru se kontrolují sekundární obvody transformátorů napětí, včetně kontroly transformátoru vysokého napětí.

Frekvence kontroly transformátoru

Z důvodu různé životnosti a opotřebení součástí je stav transformátorů kontrolován v různých intervalech. Takže například plánovaná kontrola vinutí probíhá podle GOST jednou ročně, zatímco transformační poměr se vypočítává jednou za šest let. Kontrola transformátorového oleje, vzhledem k tomu, že podle jeho stavu můžete zjistit celkový obraz o provozu zařízení, je jednou ročně. Na základě indikátorů analýzy oleje odborníci určují potřebu testovat další části a sestavy systému.

Celková výkonnost systému se kontroluje jednou za čtyři roky. V případě suchého transformátoru je frekvence kontrol šest let.

Můžeme konstatovat, že načasování kontroly transformátorů se liší v závislosti na typu samotné kontroly, ale má frekvenci jednoho až šesti let, samozřejmě bez zohlednění havarijních situací. Z důvodu zvýšené nebezpečnosti práce a požadované úrovně znalostí k jejímu provádění provádějí revizní práce transformátorů výhradně odborníci. V Moskvě takovou práci provádějí specialisté z inženýrského centra ProfEnergia.

Transformátory jsou široce používány v rádiové elektronice. Jsou to měniče střídavého napětí a na rozdíl od jiných rádiových prvků zřídka selhávají. Chcete-li určit jejich provozuschopnost, musíte vědět, jak testovat transformátor pomocí multimetru. Tato metoda je poměrně jednoduchá a musíte pochopit princip fungování transformátoru a jeho hlavní charakteristiky.

Základní informace o transformátorech

K převodu jmenovitého střídavého napětí se používají speciální elektrické stroje – transformátory.

Transformátor je elektromagnetické zařízení určené k přeměně střídavého napětí a proudu jedné velikosti na střídavý proud a napětí jiné velikosti.

Zařízení a princip činnosti

Používá se ve všech schématech napájení spotřebitelů a také pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti. Konstrukce transformátoru je poměrně primitivní:

1. Feromagnetické jádro je vyrobeno z feromagnetického materiálu a nazývá se magnetické jádro. Feromagnetika jsou látky, které mají spontánní magnetizaci, parametry (atomy mají konstantní spin nebo orbitální magnetické momenty) se velmi liší v důsledku magnetického pole a teploty.
2. Vinutí: primární (je připojeno síťové napětí) a sekundární (napájení spotřebiče nebo skupiny spotřebičů). Sekundární vinutí může být více než 2.
3. Pro výkonové transformátory se používají další komponenty: chladiče, plynová relé, indikátory teploty, absorbéry vlhkosti, proudové transformátory, ochranné systémy a kontinuální regenerace oleje.

Princip činnosti je založen na tom, že vodič je ve střídavém elektrickém poli. Když vodič pohybuje např. solenoidem (cívka s jádrem), může se na jeho svorkách ubírat napětí, které závisí přímo úměrně na počtu závitů. Tento přístup je implementován v transformátoru, ale nepohybuje se vodič, ale elektrické pole tvořené střídavým proudem. Pohybuje se po magnetickém obvodu vyrobeném z feromagnetu. Feromagnetic je speciální slitina ideální pro výrobu transformátorů. Základní materiály pro jádra:

1. Elektroocel obsahuje velký hmotnostní podíl křemíku (Si) a za vysoké teploty se kombinuje s uhlíkem, jehož hmotnostní podíl není větší než 1 %. Feromagnetické vlastnosti nejsou jasně vyjádřeny a dochází ke ztrátám vířivými proudy (Foucaultovy proudy). Ztráty rostou přímo úměrně s rostoucí frekvencí. K vyřešení tohoto problému se do uhlíkové oceli (E42, E43, E320, E330, E340, E350, E360) přidává Si. Zkratka E42 znamená: E – elektroocel obsahující 4% – Si s 2% magnetickými ztrátami.
2. Permalloy je druh slitiny a jejími součástmi jsou nikl a železo. Tento druh se vyznačuje vysokou hodnotou magnetické permeability. Používá se v transformátorech s nízkým výkonem.

Při protékání proudu primárním vinutím (I) se v jeho závitech vytváří magnetický tok F, který se šíří podél magnetického obvodu do vinutí II, v důsledku čehož v něm vzniká EMF (elektromotorická síla). Zařízení může pracovat ve 2 režimech: zátěž a volnoběh.

Transformační koeficient a jeho výpočet

Transformační poměr (k) je velmi důležitou charakteristikou. Díky němu můžete identifikovat poruchy. Transformační poměr je hodnota udávající poměr počtu závitů vinutí I k počtu závitů vinutí II. Podle k jsou transformátory:

1. Klesající (k > 1).
2. Zvyšování (k < 1).

Je snadné jej najít a k tomu je třeba zjistit poměr napětí každého z vinutí. Pokud existuje více než 2 vinutí, výpočet se provede pro každé z nich. Pro přesné určení k potřebujete použít 2 voltmetry, protože napětí v síti se může měnit a tyto změny je třeba sledovat. Musíte použít pouze napětí uvedené ve specifikacích. k se určuje několika způsoby:

Podle pasu, který uvádí všechny parametry zařízení (napájecí napětí, transformační poměr, průřez vodiče na vinutí, počet závitů, typ magnetického obvodu, rozměry).

1. Metoda výpočtu.
2. Pomocí Scheringova mostu.
3. Použití speciálního vybavení (například UIKT-3).

Výpočet k není obtížný a existuje řada vzorců, které vám to umožňují. Není třeba brát v úvahu ztráty magnetického obvodu použitého při výrobě v továrně. Výzkum ukázal vztah mezi magnetickým jádrem (železnou rudou) a k. Chcete-li zlepšit účinnost transformátoru, potřebujete snížit magnetické ztráty:

1. Použití speciálních slitin pro magnetické jádro (redukce tloušťky a speciální zpracování).
2. Snížení počtu závitů při použití tlustého drátu a při vysokých frekvencích poskytuje velký průřez prostor pro tvorbu vířivých proudů.

Pro tyto účely se používá amorfní ocel. Má ale také omezení zvané magnetostrikce (změna geometrických rozměrů materiálu pod vlivem elektromagnetického pole). Touto technologií je možné získat plechy na železnou rudu o tloušťce setin milimetrů.

Výpočtové vzorce

Pokud neexistuje vhodná dokumentace, musíte provést výpočty sami. V každém konkrétním případě se metody výpočtu liší. Základní vzorce pro výpočet k:

1. Bez zohlednění možných chyb: k = U1 / U2 = n1 / n2, kde U1 a U2 jsou U na vinutích I a II, n1 a n2 jsou počet závitů na vinutích I a II.
2. Při zohlednění chyb: k = U1 / U2 = (e * n1 + I1 * R1) / (e * n2 + I2 * R2), kde U1 a U2 jsou napětí na vinutích I a II; n1 a n2 – počet závitů na vinutí I a II; e – EMF (elektromotorická síla) v každém ze závitů vinutí; I1 a I2 – proudové síly vinutí I a II; R1 a R2 jsou odpory pro I a II.
3. Podle známých výkonů při paralelním zapojení vinutí: kz = Z1 / Z2 = ku * ku, kde kz – k ve výkonu, Z1 a Z2 – výkon na primárním a sekundárním vinutí, ku – k v napětí (k = U1 / U2).
4. Pro proudy při zapojení vinutí do série: k = I1 / I2 = n2 / n1. Při zohlednění výsledného proudu naprázdno (ztrátový proud Io): I1 * n1 = I2 * n2 + Io.

Kontrola stavu

Transformátory se používají hlavně v napájecích zdrojích. Navinutí a výroba samotného transformátoru od začátku je náročný úkol a ne každý to zvládne. Proto se jako základ bere hotový a modernizuje se změnou počtu závitů sekundárního vinutí. Poruchy hlavního transformátoru:

1. Rozbití závěrů.
2. Poškození magnetického obvodu.
3. Selhání izolace.
4. Spalování při zkratu.

Diagnostika začíná vizuálním vyšetřením. Počáteční diagnostika zahrnuje kontrolu svorek transformátoru, jeho zuhelnatělých cívek a integrity magnetického obvodu.

Pokud jsou přívody opotřebené, je nutné je vyčistit, v některých případech, pokud jsou rozbité, transformátor rozebrat, zapájet a prozvonit zkoušečkou.

Pokud je magnetický obvod poškozen, musíte jej vyměnit nebo zjistit z referenčních knih podobný obvod pro konkrétní model, protože jej nelze opravit. Jednotlivé desky lze vyměnit.

V případě zkratu je nutné provést diagnostiku provozuschopnosti pomocí měřicích přístrojů (kontrola transformátoru multimetrem).

Při porušení izolace dochází ke kontaktu mezi závity vinutí nebo na krytu. Je poměrně obtížné tuto poruchu určit. Pro tohle musíte udělat následující:

1. Přepněte zařízení do režimu měření odporu.
2. Jedna sonda by měla být na krytu a druhá by měla být postupně připojena ke každé svorce transformátoru.
3. Ve všech případech by zařízení mělo ukazovat nekonečno, což naznačuje nepřítomnost zkratu na krytu.
4. Bez ohledu na údaje přístroje existuje porucha na krytu a je nutné kompletně rozebrat transformátor a dokonce rozvinout jeho vinutí, aby se zjistila příčina.

Chcete-li hledat zkratované závity, musíte určit, kde je vinutí I (vstup) a kde je vinutí II (výstup) na neznámém transformátoru. Pro tohle Měli byste použít následující algoritmus:

1. Zjistěte odpor primárního vinutí 220V transformátoru pomocí multimetrového měření v režimu „odpor“. Je nutné zaznamenávat hodnoty zařízení. Vyberte vinutí s nejvyšším odporem.
2. Vezměte 50W žárovku a zapojte ji do série s tímto vinutím.
3. Zapojte na 5-7 sekund.

Poté vypněte a zkontrolujte zahřívání vinutí. Pokud nedojde k znatelnému nárůstu teploty, pak začněte hledat zkratované otáčky. Jak zkontrolovat transformátor na mezizávitový zkrat: musíte použít megohmetr při napětí 1000 V. Při měření průrazu izolace je třeba zazvonit svorky pouzdra a vinutí, stejně jako vinutí, která jsou na sobě nezávislá, například terminály I a II.

Je nutné určit transformační koeficient a porovnat jej s dokladem. Pokud se shodují, transformátor funguje.

Existují dva další způsoby ověření:

1. Přímé – zahrnuje testování pod zátěží. K jeho realizaci je nutné sestavit silový obvod vinutí I a II. Změřením aktuálních hodnot ve vinutí a poté pomocí vzorců (4) určete k a porovnejte je s údaji z pasu.
2. Nepřímé metody. Zahrnuje: kontrolu polarity svorek vinutí, stanovení magnetizačních charakteristik (málo používané). Polarita se zjišťuje pomocí voltmetru nebo ampérmetru magnetoelektrického provedení s určením polarity na výstupu. Když se šipka odchýlí doprava, polarity se shodují.

Kontrola pulzního transformátoru je poměrně složitá a zvládne ji pouze zkušený radioamatér. Existuje mnoho způsobů, jak ověřit provozuschopnost pulzních generátorů.

Transformátor lze tedy snadno zkontrolovat pomocí multimetru se znalostí hlavních funkcí a testovacího algoritmu. K tomu je třeba zjistit typ transformátoru, najít k němu dokumentaci a vypočítat transformační poměr. Kromě toho je nutné provést vizuální kontrolu zařízení.