Как проверить трансформатор тока
Их широко используют в энергетике и изготавливают разными конструкциями от маленьких моделей, размещаемых на электронных платах до метровых сооружений, устанавливаемых на железобетонные опоры.
Цель проверки — выявление работоспособности ТТ без оценки метрологических характеристик, определяющих класс точности и углового сдвига фаз между первичным и вторичными векторами токов.
Возможные неисправности. Трансформаторы выполняются автономными устройствами в изолированном корпусе с выводами для подключения к первичному оборудованию и вторичным устройствам. Ниже приведены основные причины неисправностей:
— повреждение изоляции корпуса; — повреждение магнитопровода; — повреждение обмоток: — обрывы; — ухудшение изоляции проводников, создающее межвитковые замыкания; — механические износы контактов и выводов.
Методы проверок. Для оценки состояния ТТ проводится визуальный осмотр и электрические проверки.
Визуальный внешний осмотр. Проводится в первую очередь и позволяет оценить:
— чистоту внешних поверхностей деталей; — появление сколов на изоляции; — состояние клеммников и болтовых соединений для подключения обмоток; — наличие внешних дефектов.
Проверка изоляции. (эксплуатация ТТ с нарушенной изоляцией не допускается!).
Испытания изоляции. На высоковольтном оборудовании трансформатор тока смонтирован в составе линии нагрузки, входит в нее конструктивно и подвергается совместным высоковольтным испытаниям отходящей линии специалистами службы изоляции. По результатам испытаний оборудование допускается в эксплуатацию.
Проверка состояния изоляции. К эксплуатации допускаются собранные токовые цепи с величиной изоляции 1 мОм.
Для ее замера используется мегаомметр с выходным напряжением, соответствующим требованиям документации на ТТ. Большинство высоковольтных устройств необходимо проверять прибором с выходным напряжением в 1000 вольт.
Итак, мегаомметром измеряют сопротивление изоляции между:
— корпусом и всеми обмотками; — каждой обмоткой и всеми остальными.
Работоспособность трансформатора тока можно оценить прямыми и косвенными методами.
1. Прямой метод проверки
Это, пожалуй наиболее проверенный способ, который по другому называют проверкой схемы под нагрузкой.
Используется штатная цепь включения ТТ в цепи первичного и вторичного оборудования или собирается новая цепь проверки, при которой ток от (0,2 до 1,0) номинальной величины пропускается по первичной обмотке трансформатора и замеряется во вторичной.
Численное выражение первичного тока делится на замеренный ток во вторичной обмотке. Полученное выражение определяет коэффициент трансформации, сравнивается с паспортными данными, что позволяет судить об исправности оборудования.
ТТ может содержать несколько вторичных обмоток. Все они, до начала испытаний, должны надежно подключаться к нагрузке или закорачиваться. В разомкнутой вторичной обмотке (при токе в первичной) возникает высокое напряжение в несколько киловольт, опасное для человека и оборудования.
Магнитопроводы многих высоковольтных трансформаторов нуждаются в заземлении. Для этого в их клеммной коробке оборудуется специальный зажим с маркировкой буквой “З”.
На практике часто есть ограничения по проверке ТТ под нагрузкой, связанные с условиями эксплуатации и безопасности. Поэтому используются другие способы.
2. Косвенные методы
Каждый из способов предоставляет часть информации о состоянии ТТ. Поэтому следует применять их в комплексе.
Определение достоверности маркировки выводов обмоток. Целостность обмоток и их вывода определяются “прозвонкой” (замером омических активных сопротивлений) с проверкой или нанесением маркировки. Выявление начал и концов обмоток осуществляется способом, позволяющим определить полярность.
Определение полярности выводов обмоток. Вначале ко вторичной обмотке ТТ подсоединяется миллиамперметр или вольтметр магнитоэлектрической системы с определенной полярностью на выводах.
Допускается использовать прибор с нулем в начале шкалы, однако, рекомендкеься посередине. Все остальные вторичные обмотки из соображений безопасности шунтируются.
При включении выключателя в первичной обмотке формируется импульс тока соответствующей полярности. Действует закон самоиндукции. При совпадении направления навивки в обмотках стрелка движется вправо и возвращается назад. Если прибор подключен с обратной полярностью, то стрелка будет двигаться влево.
При отключении выключателя у однополярных обмоток стрелка двигается импульсом влево, а в противном случае – вправо.
Аналогичным способом проверяется полярность подключения других обмоток.
Снятие характеристики намагничивания. Зависимость напряжения на контактах вторичных обмоток от проходящего по ним тока намагничивания называют вольтамперной характеристикой (ВАХ). Она свидетельствует о работе обмотки и магнитопровода ТТ, позволяет оценить их исправность.
С целью исключения влияния помех со стороны силового оборудования ВАХ снимают при разомкнутой цепи у первичной обмотки.
Для проверки характеристики требуется пропускать переменный ток различной величины через обмотку и замерять напряжение на ее входе. Это можно делать любым проверочным стендом с выходной мощностью, позволяющей нагружать обмотку до насыщения магнитопровода ТТ при котором кривая насыщения переходит в горизонтальное направление.
Данные замеров заносят в таблицу протокола. По ним методом аппроксимации вычерчивают графики.
Перед началом замеров и после них необходимо обязательно проводить размагничивание магнитопровода путем нескольких плавных увеличений токов в обмотке с последующим снижением до нуля.
Появление в обмотке короткозамкнутых витков уменьшает величину выходного напряжения в обмотке и снижает крутизну ВАХ. Поэтому, при первом использовании исправного трансформатора делают замеры и строят график, а при дальнейших проверках через определенное время контролируют состояние выходных параметров.
Источник
Обрыв вторичной обмотки трансформатора тока. К чему приводит?!
Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».
Несколько дней назад мне передали замечание, что на одном из фидеров перестал показывать амперметр, хотя нагрузка на фидере была, и причем не маленькая, около 30-50 (А).
Кстати, данная неисправность произошла в распределительном устройстве напряжением 10 (кВ) исполнения КСО.
Щитовой амперметр типа Э30 подключен через трансформатор тока ТПОЛ-10 с коэффициентом трансформации 150/5.
По приезду на подстанцию я обнаружил, что произошел обрыв провода на щитовом амперметре.
Амперметр установлен на дверце ячейки КСО и, видимо, в течение длительной эксплуатации произошло перегибание жилок гибкого проводника, что и привело к обрыву.
Напомню, что согласно ПУЭ, п.3.4.4, сечение токовых цепей должно быть не менее 2,5 кв.мм по меди или 4 кв.мм по алюминию. В моем случае применен медный гибкий провод ПВ-3 (ПуГВ) сечением 2,5 кв.мм.
В связи со случившейся ситуацией я и решил написать статью о том, что произойдет с трансформаторами тока при обрыве их вторичной цепи.
Во всех правилах, хоть в ПОТЭУ (п.42.2), хоть в ПТЭЭП (п.2.6.24), строго настрого запрещено размыкать вторичную цепь ТТ и об этом должны знать все без исключения.
К тому же об этом всегда напоминают в виде надписи «Внимание! Опасно! На разомкнутой обмотке напряжение», а то вдруг кто забудет!
А что же все таки произойдет с трансформатором тока при обрыве его вторичной цепи? Давайте разберемся!
Правда для этого нам необходимо рассмотреть принцип работы трансформатора тока и его устройство. Сильно вдаваться в подробности устройства ТТ я не буду, т.к. цель статьи заключается немного в другом, да и разновидностей ТТ в природе не мало. Если кому интересно, то могу рассказать об устройстве ТТ более подробнее на примере конкретного типа, но уже в другой своей публикации.
В общем, первичная обмотка трансформатора тока чаще всего состоит из одного витка или шины, которая подключена последовательно в силовую цепь, где необходимо измерять или контролировать ток.
Встречаются также и трансформаторы тока с многовитковой первичной обмоткой.
Вот например, трансформаторы тока ТПФМ-10 имеют многовитковую первичную обмотку. На данный момент таких ТТ на наших подстанциях осталось уже немного, т.к. мы с некоторой периодичностью заменяем их на более новые ТПОЛ-10.
Подробнее про классификацию трансформаторов тока читайте в моей отдельной статье (вот ссылочка).
Первичная обмотка (шина) имеет малое количество витков (чаще всего один) и большое сечение, соизмеримое с номинальным током силовой нагрузки.
Шина первичной обмотки проходит через магнитопровод, на котором намотана вторичная обмотка.
Вторичная обмотка имеет много витков и малое сечение, и всегда замыкается накоротко, либо через малое сопротивление подключенных к ней реле и различных приборов (Zн).
Сильно вдаваться в теорию я не буду, а попробую объяснить более по-простому.
При протекании тока в первичной обмотке трансформатора тока, по закону электромагнитной индукции возникает магнитный поток Ф1, который замыкается по магнитопроводу и пронизывает вторичную обмотку ТТ. В связи с этим, во вторичной обмотке ТТ наводится (индуцируется) ток I2 (при условии, что цепь замкнута), который образует магнитный поток Ф2, направленный встречно магнитному потоку Ф1. В итоге, в магнитопроводе образуется результирующий магнитный поток Фт, который называют основным или намагничивающим потоком.
Конструктора при проектировании рассчитывают сечение магнитопровода исходя из нормальной работы трансформатора тока, т.е. при его замкнутой вторичной обмотке. При нормальной работе трансформатора тока основной поток Фт не велик.
При разрыве вторичной обмотки ТТ произойдет следующее.
Во-первых, значительно увеличится основной магнитный поток Фт в магнитопроводе, что вызовет его нагрев. Это произойдет из-за того, что во вторичной обмотке не будет тока, а значит не возникнет встречного магнитного потока Ф2, который скомпенсирует магнитный поток Ф1 от первичной обмотки.
Во-вторых, на выводах вторичной обмотки наведется напряжение, соизмеримое с несколькими киловольтами.
Согласно закону сохранения энергии, мощность с генератора (первичная обмотка трансформатора тока в нашем случае) равна мощности, которую мы снимаем со вторичной обмотки с учетом потерь в меди и стали. В итоге, это выражение можно записать в таком виде :
Для простоты и наглядности не будем учитывать потери в меди и стали:
Запишем мощности вышеприведенного выражения через токи и напряжения:
А теперь представим, что тока I2 у нас не стало. Соответственно, выражение примет следующий вид:
У обычных трансформаторов напряжения при изменении вторичного тока I2 всегда изменяется ток в первичной обмотке I1 из-за наличия большого количества витков. А вот у трансформатора тока первичная обмотка имеет всего один виток, а изменить первичный ток I1 никак не возможно, потому что он является частью силовой цепи, где мы и контролируем его.
Поэтому, «U1·I1» является как бы константой (неизменной величиной) и для сохранения передаваемой мощности из первичной обмотки во вторичную в значительной степени увеличивается напряжение на вторичной обмотке до нескольких киловольт. В нормальном режиме на вторичной обмотке напряжение составляет буквально несколько вольт, а то и меньше (зависит от нагрузки).
На самом деле напряжение на первичной обмотке (напряжение падения на витке или шине) тоже немного изменяется, но это настолько малая величина, что ей можно смело пренебречь.
- Повышенное напряжение на выводах вторичной обмотки может привести к повреждению подключенных к ней устройств, в особенности это касается полупроводниковых приборов и различной электроники.
- Повышенное напряжение может привести к межвитковому замыканию вторичной обмотки или пробою ее на корпус, соответственно, выходу трансформатора тока из строя.
- Также повышенное напряжение опасно в плане поражения обслуживающего персонала электрическим током в случае ошибочного или самопроизвольного разрыва вторичных цепей ТТ.
Ну коль такая ситуация с обрывом токовых цепей ТТ фазы С у меня случилась на подстанции, то я и решил воспользоваться ситуацией, и измерить напряжение на разомкнутой вторичной обмотке.
Напряжение между выводами ТТ (421 и 410) составило 34,2 (В). Как видите, ничего критического нет и это далеко не киловольты. Тем не менее нужно учесть то, что во время измерения первичный ток ТТ составлял 30% от номинального. При номинальном же токе напряжение на разомкнутой обмотке будет гораздо и гораздо больше и не исключено, что там наведутся киловольты!
Кстати, из-за насыщения магнитопровода напряжение на разомкнутой вторичной обмотке имеет несинусоидальную форму с резкими и острыми пиками.
В общем, решил фидер в ремонт не выводить. Установил на токовом клеммнике закоротку и произвел переподключение амперметра.
Перезачистил оба конца, опрессовал их изолированными наконечниками и подключил к амперметру. Готово.
Снял закоротку с клеммника и проверил показания амперметра. Как видите, теперь амперметр показывает ток нагрузки данного присоединения.
Вот еще один пример разрыва вторичной цепи ТТ из моей практики.
При проведении пуско-наладочных работ в одном из торговых центров я обнаружил, что монтажники забыли закоротить трансформатор тока на фазе А.
И уже по традиции, рекомендую посмотреть видеоролик по материалам данной статьи:
Дополнение. Рекомендую посмотреть видео про еще один случай обрыва вторичной цепи ТТ:
Запомните главное и золотое Правило! Трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания, т.е. его вторичная обмотка должна быть всегда замкнута накоротко или через малое сопротивление подключенных к ней устройств и приборов.
Источник