Урок 18

Тема 3.1: Испытание силовых трансформаторов K_тр, групп соединений.

Коэффициент трансформации обмоток трансформатора проверяется путем одновременного измерения напряжений обмотоквысшего и низшего напряжения по схемам рис. 5.3 при помощи вольтметров класса не ниже 0,5. Измерения производятся для всех обмоток на всех ответвлениях. Для трех-обмоточных трансформаторов допускается проверка коэффициента трансформации однофазным напряжением поочередно между двумя парами обмоток. Коэффициент трансформации проверяется следующим образом: к одной из обмоток, как правило ВН, подводится напряжение сети и измеряется одним вольтметром. Другим вольтметром измеряется напряжение другой обмотки. Отсчет по вольтметрам делается одновременно. У трехфазных трансформаторов коэффициент трансформации лучше измерять при трехфазном возбуждении четырьмя вольтметрами одного класса точности: одним вольтметром измеряется напряжение на обмотке ВН (после проверки симметричности линейных напряжений, питающих сети), а тремя вольтметрами измеряются одновременно напряжения на трех фазах другой обмотки или между фазами (при отсутствии выведенного нуля обмотки). Коэффициент трансформации подсчитывается как отношение напряжения обмотки ВН (напряжения питания) к напряжениям отдельных фаз.

При однофазной схеме питания трехфазных трансформаторов с обмотками, соединенными по схеме звезда - треугольник без выведенного нуля, для получения правильного результата фаза, на которой не производится измерение, закорачивается. В противном случаев результат измерения искажается из-за того, что, как показано на рисунках, в треугольнике проходят токи во всех трех обмотках. Коэффициент трансформации в этом случае определяется между фазными напряжениями:

где n _ф- фазный коэффициент трансформации, т. е. отношение фазного напряжения на стороне ВН к фазному напряжению на стороне НН.

От фазного коэффициента нетрудно перейти к обычно определяемому линейному:

Если трансформатор имеет нулевой вывод, благодаря которому возможно возбуждение одной фазы обмотки, то закорачивания обмотки не требуется, так как в этом случае остальные фазы обмотки со стороны треугольника не искажают результата измерения. И в этом случае измеряется фазный коэффициент трансформации:

Коэффициент трансформации, полученный при контрольных измерениях, не должен отличаться от заводских данных более чем на 2 %. По общей закономерности изменения сопротивления постоянному току и коэффициента трансформации делается вывод о состоянии переключателя. Для трансформаторов с регулировкой под напряжением допускается, кроме того, отличие в пределах значения ступени регулирования.

Одним из условий параллельной работы трансформаторов является идентичность групп соединения их обмоток, определяемых полярностью обмоток, схемой их соединений и чередованием фаз подаваемого на обмотки напряжения. В связи с этим одной из важных проверок трансформаторов является определение полярности обмоток у однофазных трансформаторов и групп соединения (в заводском исполнении) трехфазных трансформаторов.

При оценке групп соединения силовых трансформаторов исходят кроме принципа, заложенного в определение однополярности, из следующих основных предпосылок.

1. Выводы обмоток стороны высшего напряжения (ВН) обозначаются прежде всего прописными буквами А, В, С, X, Y, Z, а выводы обмоток низшего напряжения (НН) - строчными буквами а, б, с, х, у, z.

2. У обмоток, имеющих одинаковое направление намотки, все начала (определяемые однополярностью их) располагаются при изображении с одной стороны, а концы - с другой (рис. 5.4). У обмоток, имеющих разное направление намотки, начала и концы их располагаются с разных сторон (рис. 5.5).

3. Условно считается, что вектор первичного U _{A Х} и вторичного U_ax напряжений и соответствующие им ЭДС Е_АХ, Е_ах имеют одно и то же направление, если считать, что обе обмотки имеют одно и то же направление намотки, при этом положительному направлению обоих векторов соответствует обход обмоток от концов X, х к началу А, а. Если направления намотки разные, то положительному направлению вектора ЭДС соответствует обход обмотки высшего напряжения от конца X к началу А, вектор ЭДС обмотки низшего напряжения изображается противоположным ему на 180°.

4. Начало обмоток и нулевой вывод располагаются на крышках трансформаторов в последовательности ОАВС, oabc слева направо, если смотреть на них со стороны выводов ВН.

5. Обмотка ВН считается первичной, НН - вторичной.

6. Векторная диаграмма линейных и фазных напряжений первичного напряжения считается исходной и во всех случаях неизменной независимо от схемы соединения обмоток трансформатора и подключения его к сети. Чередование фаз сети согласно ГОСТ принимается А - В - С (рис. 5.6).

7. У трехфазных трансформаторов обмотки соединяются в основном в звезду (У) и в треугольник (Д). В зависимости от схемы соединения выводов для образования треугольника и от порядка подключения фаз напряженней сети к выводам возможно получение различных групп соединения. Группа соединения определяется сдвигом по фазе линейного или фазного напряжения обмотки НН по отношению к одноименному линейному или.фазному напряжению обмотки ВН. В зависимости от всех перечисленных факторов группы соединений трансформаторов могут отличаться друг от друга на n 30° (n -число в пределах 1-12). В связи с тем, что часовые деления циферблата часов составляют то же число, а угол между каждой парой часовых делений составляет также 30°, принято группы трансформаторов определять по часовой системе, считая вектор напряжения стороны ВН исходным и направленным на цифру 12. Вектор напряжения НН направляется при изображении группы на ту цифру циферблата часов, которая определяет группу. Первая группа означает, что вектор U _нн опережает одноименный вектор ВН на 30°, вторая группа - что вектор U _нн опережает на 60° и т. д.

В СССР выпускаются трансформаторы в основном двух групп-12 (У/У) и 11 (У/Д), но в зависимости от подсоединения обмоток их к фазам системы встречаются также группы 1, 5 и 7. Примеры различных групп соединения и соответствующие им векторные диаграммы показаны на рис. 5.7.

В практике наладочных работ приходится с учетом заводской маркировки и полярности определять группу соединения обмоток трансформатора на основании схемы соединения обмоток и, наоборот, задавать схему соединения обмоток по требуемой группе независимо от паспортных данных трансформатора. Для облегчения построения векторных диаграмм, на основе которых затем определяется группа, можно пользоваться следующим простым приемом. Например, нужно определить группу трансформатора для случая 6 (рис. 5.7) соединения обмоток. Напряжение (или ЭДС) обмоток ВН и НН стержня фазы А (аналогично В и С) могут или совпадать, или быть противоположными по фазе, так как обмотки располагаются на одном стержне магнитопровода. Определив предварительно полярность поляромером как для однофазных трансформаторов, убеждаемся в том, что Для случая 6 одноименные по фазам обмотки имеют противоположное направление намотки; В соответствии с этим на векторной диаграмме строим вектор ab, противоположный по фазе вектору А, вектор bс - вектору В и вектор са - вектору С на том основании, что со стороны треугольника линейные напряжения будут соответствовать по фазе фазному на стороне звезды.

Изобразив эти векторы, обозначают вершины треугольника, которые они составляют. Очевидно, вершины должны именоваться общими буквами, участвующими в наименовании двух соседних векторов (вершина сторон, образованных векторами ab и bс, должна называться b и т. д.). Построив в треугольнике звезду фазных напряжений, нетрудно теперь определить фазный вектор напряжения стороны НН и сравнить его с одноименным на циферблате часов. Угол между U_а и U_a в разбираемом случае составляет 210°. Значит, группа при данном соединении обмоток данной полярности обмоток и наименовании фаз будет седьмая.

Аналогично можно рассуждать, но только в обратном направлении, если необходимо соединить обмотки так, чтобы получить необходимую (заданную) группу.

Группу трансформаторов можно изменять, не делая никаких изменений в схеме соединения самих обмоток, только за счет циклической перестановки фаз напряжения со стороны ВН или НН. Очевидно, что если вместо фазы В на высокую сторону подсоединить фазу А, вместо С - фазу В, а вместо А - фазу С, то группа изменится по сравнению с исходной с седьмой на одиннадцатую. Аналогично группа изменится на третью, если еще раз произвести циклическую перестановку фаз (на фазу С подсоединить фазу А, на фазу А - фазу В, на фазу В - фазу С).

Непосредственная проверка группы соединения обмоток трехфазного трансформатора производится с помощью гальванометра (методом поляромера), ваттметра и фазометра или специально векторометром. С помощью гальванометра группы определяются следующим образом. На выводы А и В обмотки ВН подключается аккумуляторная батарея на 6 В через рубильник (рис. 5.8). К выводам ab, be, са поочередно подключается гальванометр с нулем посередине или магнитоэлектрический милливольтметр с полярностью, указанной на рисунке. При подключенном гальванометре определяется знак отклонения его в момент замыкания рубильника. Опыт повторяется при подаче питания на выводы ВС и АС. В зависимости от сочетания всех полученных знаков отклонения, записываемых в таблицу, и сравнения полученных результатов с таблицей определяется группа.

Метод поляромера прост и удобен, но требует тщательного выполнения. В некоторых случаях не очень четко определяется нулевое значение отклонения. В этом случае гальванометр следует выбрать грубее или снизить напряжение батареи, это исключит слишком сильный отброс стрелки прибора от упора, что часто вводит в заблуждение экспериментатора.

Непосредственно угол между вектором напряжения НН и ВН можно измерять фазометром или универсальным фазоуказателем типа Э-500/2. Фазометр подсоединяется по схеме, приведенной на рис. 5.9. По одному или двум (второй - для контроля) измерениям угла между U_аb и U_АВ, а также U_bc и U_bc (или U_ac и U_AC) определяется сразу группа (в соответствии с рис. 5.7).

Фазоуказатель подсоединяется по схеме рис. 5.10 через резистор R сопротивлением 20-30 Ом.