Передвижная установка для диагностики силовых распределительных трансформаторов

Полезная модель относится к средствам диагностики силовых распределительных трансформаторов 6-10 кВ мощностью 63-2500 кВА и предназначена для использования в местах их эксплуатации при проведении профилактики и энергоаудита, а также при вводе в эксплуатацию новых силовых трансформаторов с целью контроля соответствия фактических значений потерь холостого хода и потерь короткого замыкания требуемому классу энергоэффективности.
Уровень техники
Действующий ГОСТ 3484.1-88 «Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний» стандартизирует проведение опыта короткого замыкания (с измерением активных потерь и напряжения короткого замыкания при токе в диапазоне от 0,25 номинального до номинального) и опыта холостого хода (с измерением активных потерь и тока холостого хода при номинальном напряжении) в ходе испытаний и диагностики силовых трансформаторов.
Кроме того, п. 6.3.3 СТО 34.01-3.2-011-2017 ПАО «Россети» рекомендует измерять потери холостого хода и короткого замыкания вводимых в эксплуатацию трансформаторов после их установки на месте эксплуатации для контроля соответствия фактических значений потерь холостого хода и потерь короткого замыкания требуемому классу энергоэффективности. Для выполнения указанных рекомендаций измерение потерь холостого хода трансформаторов должно проводиться врежимах приемочных испытаний (п. 6.1.7 ГОСТ 3484.1-88), т.е. не менее чем в пяти точках в диапазоне напряжений от 80 до 110% номинального, в том числе при номинальном напряжении питаемой обмотки трансформатора.
Известна выбранная в качестве прототипа установка для диагностики силовых трансформаторов в местах их эксплуатации (передвижная установка) [RU 103191 от 19.10.2010], содержащая смонтированные на шасси транспортного средства:
- автономный генератор трехфазного напряжения промышленной частоты;
- блок трансформаторов тока;
- измерительный блок, выполненный с возможностью индикации действующих значений измеряемых токов и напряжений трехфазной цепи, среднего значения измеряемых напряжений, их частоты и суммарной трехфазной активной мощности.
При этом установка снабжена трехфазным кабелем для соединения ее выходов с вводами диагностируемого трансформатора, а измерительный блок снабжен входами для соединения с выходами установки и с выводами вторичных цепей трансформаторов тока.
Эта передвижная установка специально оборудована для автономного оперативного измерения в местах эксплуатации параметров холостого хода силовых трансформаторов в режиме номинального напряжения.
Недостаток прототипа - ограниченные функциональные возможности передвижной установки.
Задача полезной модели - устранение указанного недостатка.
Раскрытие существа полезной модели
Предметом полезной модели является установка для диагностики
силовых трансформаторов в местах их эксплуатации, содержащая смонтированные на шасси транспортного средства автономный генератор трехфазного напряжения промышленной частоты, блок трансформаторов тока, измерительный блок, выполненный с возможностью индикации действующих значений измеряемых токов и напряжений трехфазной цепи, среднего значения измеряемых напряжений, их частоты и суммарной трехфазной активной мощности, при этом установка снабжена трехфазным кабелем для соединения ее выходов с вводами диагностируемого трансформатора, а измерительный блок снабжен входами для соединения с выходами установки и с выводами вторичных цепей трансформаторов тока, отличающаяся тем, что на шасси транспортного средства смонтирован регулятор трехфазного напряжения, выполненный с возможностью формирования выходного напряжения, превышающего его входное напряжение, по меньшей мере, на 10%, автономный генератор выполнен с возможностью генерации токов превышающих, по меньшей мере, в три раза паспортное значение тока холостого хода диагностируемого силового трансформатора, при этом регулятор снабжен входами для соединения с выходами автономного генератора, и выходными клеммами, предназначенными для соединения через первичные цепи трансформаторов тока с выходами установки.
По сравнению с прототипом это дополнительно позволяет:
- измерять потери и напряжения короткого замыкания, устанавливая ток в диапазоне от 0,25 номинального до номинального (в соответствии с требованием п. 5.2.1 ГОСТ 3484.1-88);
- измерять потери холостого хода не менее чем в пяти точках в диапазоне напряжений от 80 до 110% номинального для контроля соответствия фактических значений потерь вводимых в эксплуатацию силовых трансформаторов требуемому классу энергоэффективности (в соответствии с рекомендацией п. 6.3.3 СТО 34.01 -3.2-011 -2017 ПАО «Россети»);
- измерять ухудшившиеся за время эксплуатации параметры холостого хода (повышенные ток, потери мощности) и определять возможность дальнейшей эксплуатации силовых трансформаторов в конце срока их службы в том числе с проведением мероприятий по снижению потерь электроэнергии.
Технический результат полезной модели - расширенные функциональные возможности передвижной установки, позволяющие на местах эксплуатации силовых трансформаторов измерять, в соответствии с действующими нормативными документами, параметры холостого хода и короткого замыкания силовых трансформаторов, меняющиеся в течение их жизненного цикла (от ввода в эксплуатацию до окончания срока службы).
Осуществление полезной модели
На фигуре показана установка, содержащее смонтированное (жестко закрепленное) на шасси 1 транспортного средства следующее оборудование:
- автономный, например, дизельный генератор 2 трехфазного напряжения промышленной частоты,
- блок измерительных трансформаторов 3 тока,
- измерительный блок 4,
- регулятор 5 трехфазного напряжения.
Блок 4 обеспечивает измерения с погрешностью не более 0,2% и индикацию действующих значений измеряемых токов и напряжений трехфазной цепи, среднего значения измеряемых напряжений, их частоты и суммарной трехфазной активной мощности. В качестве блока 4 может быть применен, например измеритель параметров силовых трансформаторов СЭИТ-4М-К540, выпускаемый ООО «Челэнергоприбор», г. Челябинск.
Генератор 2 обеспечивает возможность генерации трехфазной системы переменных напряжений, в которой отношение каждого из линейных напряжений к своему среднему значению и к среднему арифметическому трех линейных напряжений системы лежит в пределах 1,10-1,12 и 0,97-1,03 соответственно. Номинальное значение линейных напряжений генератора 2 совпадает с номинальным значением линейного напряжения низковольтной обмотки диагностируемого силового трансформатора 6 (например, 400 В).
Частота выходного напряжения генератора 2 может быть установлена (изменением частоты вращения дизельного двигателя) равной номинальному значению промышленной частоты 50 Гц с точностью ±1%.
Для того, чтобы измерять ухудшившиеся за время эксплуатации параметры холостого хода (повышенные ток и потери мощности) автономный генератор 2 выполнен более мощным, чем в прототипе, - с возможностью генерации токов, превышающих, по меньшей мере, в три раза паспортное значение тока холостого хода диагностируемого трансформатора 7.
В качестве генератора 2 может быть применен, например, дизель-генератор DCA-60ESK, выпускаемый японской фирмой DENYO Co., Ltd.
Измерительные трансформаторы 3 тока имеют класс точности 0,2% или 0,1%.
Измерение параметров холостого хода или короткого замыкания силового трансформатора 6 с помощью предлагаемой установки производят следующим образом.
Шасси 1 располагают на безопасном расстоянии от силового трансформатора 6, который может эксплуатироваться, например, в составе высоковольтной трансформаторной подстанции. Необходимое удаление (несколько десятков метров) обеспечивается кабелем 7, которым соединяют выходы установки с выводами низковольтной трехфазной обмотки трансформатора 6 при измерении параметров холостого хода или с выводами высоковольтной трехфазной обмотки трансформатора 6 при измерении параметров короткого замыкания. В последнем случае выводы низковольтной обмотки трансформатора 6 соединяют между собой (закорачивают).
Кабель 7 подключают к выводам соответствующей обмотки трансформатора 6 после отключения (или расшиновки) его других обмоток и наложения необходимых заземлений.
Соединяют оборудование установки по схеме, показанной на фигуре. Электропитание блока 4 осуществляют напряжением 220 В от одной из фаз генератора 2.
После запуска и необходимого прогрева дизельного двигателя устанавливают, регулируя скорость вращения двигателя, частоту выходного напряжения генератора 2, равной 50 Гц, и через регулятор 5 и первичные цепи трансформаторов 3 подают напряжение на низковольтные выводы трансформатора 6. Требуемую величину подаваемого напряжения устанавливают с помощью регулятора 5.
С помощью блока 4 измеряют выходную частоту генератора 2, значения трех подаваемых на трансформатор 6 фазных напряжений, их среднее значение. Эти величины контролируют на соответствие требованиям ГОСТ 3484.1-88.
Затем с помощью блока 4 измеряют токи холостого хода или напряжения короткого замыкания, мощности потерь для каждой фазы и суммарную мощность потерь трансформатора 6.
При измерении параметров холостого хода блок 4 может (как и в прототипе) не производить контроль требований ГОСТ 3484.1-88 по степени синусоидальности напряжений (отношения действующего значения к среднему) и степени симметричности трехфазной системы испытательных напряжений (их отклонения от среднеарифметического значения), поскольку используемый генератор 2 вырабатывает трехфазное напряжение, соответствующее этим требованиям.
Измерение параметров короткого замыкания силового трансформатора 6 производят, установив с помощью регулятора 5 ток в высоковольтной обмотке трансформатора 6 в пределах от 0,25 до 1,0 номинального значения.
Результаты выполненных измерений заносят в протокол.
При вводе в эксплуатацию трансформатора 6 проводят измерение потерь холостого хода в целях контроля соответствия фактических значений потерь вводимого в эксплуатацию трансформатора 6 соответствующему классу энергоэффективности (согласно рекомендации п. 6.3.3 СТО 34.01-3.2-011-2017 ПАО «Россети»). Эти измерения производят не менее чем в пяти точках в диапазоне напряжений от 80 до 110% номинального, в том числе при номинальном напряжении питаемой обмотки трансформатора. Требуемые напряжения устанавливают на трансформаторе 6 с помощью регулятора 5, который для этого выполнен (например, в виде регулируемого автотрансформатора) с возможностью формирования выходного напряжения, превышающего не менее, чем на 10% его входное напряжение.
Величины потерь и токов холостого хода силового трансформатора в процессе эксплуатации могут существенно возрастать по отношению к первоначальному значению, указанному в заводском паспорте, например, из-за старения шихтованного магнитопровода. При этом эксплуатация трансформатора допускается до определенных значений указанных параметров, которые необходимо периодически контролировать.
Благодаря тому, что генератор 2 выполнен с возможностью генерации токов, превышающих, по меньшей мере, в три раза паспортное значение тока холостого хода наиболее мощного трансформатора, для диагностики которого предназначена установка, она позволяет контролировать диагностические параметры холостого хода трансформаторов в течение всего цикла их эксплуатации, в том числе с истекшим сроком службы.
Таким образом, передвижная установка с заявляемой совокупностью признаков позволяет оперативно и достоверно производить в полном соответствии с действующим стандартом ГОСТ 3484.1-88 «Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний» измерения параметров холостого хода и параметров короткого замыкания силовых трансформаторов в местах их эксплуатации, а также выполнять рекомендации СТО 34.01-3.2-011-2017 ПАО «Россети», контролируя соответствие фактических значений потерь холостого хода и потерь короткого замыкания требуемому классу энергоэффективности при вводе силовых трансформаторов в эксплуатацию.