При
однофазных испытаниях на стойкость при КЗ трёхфазных трансформаторов с применением
эквивалентных схем для дефектографирования повреждения обычно измеряется
изменение входной индуктивности схемы — эквивалентной индуктивности.
Рассмотрен вопрос пересчёта эквивалентной индуктивности к индуктивности КЗ
испытываемой фазы и ошибки, связанные с таким пересчётом.
Ключевые слова: трёхфазные трансформатора,
однофазные испытания на стойкость при КЗ, эквивалентные схемы, фазная
индуктивность, эквивалентная индуктивность.
В настоящее время в РФ из-за нехватки испытательных мощностей остро
стоит проблема проведения испытаний на стойкость при КЗ высоковольтного
электрооборудования, особенно мощных силовых трансформаторов [1,2]. Последние
20 лет (до 2011 г.) трансформаторы мощностью более 2,5 МВА (при выпускаемой
номенклатуре до 630 МВ·А, в том числе
для атомных станций) практически не проходили полноценных приёмочных испытаний
(испытано всего 4 трансформатора 25—40 МВА). И это несмотря на то, что
стойкость при КЗ наряду с электрической прочностью и нагревом (потерями)
является одним из важнейших параметров, определяющих надёжность
трансформатора (особенно более 40 МВ·А)
и надёжность энергоснабжения потребителей в целом. Кроме того, повреждение
трансформатора при КЗ зачастую сопровождается взрывом, разливом масла и
пожаром, который практически достаточно сложно потушить. Это может нанести
непоправимый ущерб окружающей среде, жизни и здоровью людей. Повреждение
трансформатора обычно связано с длительным отключением электроснабжения, так
как его быстрая замена или ремонт (особенно мощного трансформатора)
затруднительны и могут занять много времени. Поэтому к тем относительно редким
испытаниям на стойкость при КЗ трансформаторов, предназначенных для
эксплуатации в РФ, которые проводятся на двух отечественных стендах (ВЭИ и НИЦ
ВВА), а в последнее время и на зарубежных стендах (Беховицы, Чехия; КЕМА,
Голландия; Чези, Италия; Бангалор, Индия и др.), должны быть предъявлены
высокие требования к качеству их проведения на всех этапах.
Важно грамотно составить программу испытаний с анализом расчёта всех
параметров стойкости при КЗ, выбрать режимы испытаний, провести сами
испытания. Но одним из самых ответственных этапов является последний этап —
оценка результатов испытаний в процессе испытаний и после их окончания.
Действительно, можно представить, что проведён очередной зачётный опыт
КЗ и следует сделать заключение, успешно ли трансформатор выдержал ток КЗ в
этом опыте или получил повреждение. Следует оперативно решить, продолжать
испытания или прекратить. Необходимо зафиксировать начало повреждения, не
допустить больших деформаций. Это важно и для определения причины повреждения,
и для того, чтобы сделать обоснованные рекомендации по усилению стойкости при
КЗ трансформатора, и для упрощения ремонта трансформатора, и для оценки
точности расчёта сил КЗ.
Когда закончены испытания, проведены все опыты КЗ (во всех режимах в
соответствии программой), то возникает проблема составления заключения,
выдержал ли трансформатор испытания, следует ли делать разборку и т.д. На этом
заключительном этапе наибольшую важность приобретают вопросы диагностики
состояния трансформатора, вопросы индикации повреждений.
В настоящее время разработано большое число различных методов
диагностики состояния трансформатора. Это анализ осциллограмм токов и
напряжения в опытах КЗ, изменения реактивных сопротивлений КЗ, метод
низковольтных импульсов и метод частотного анализа, анализ кривых шума,
вибраций, давления масла и др. Методы имеют различную степень информативности
и надёжности оценки, различную сложность (аппаратура, методы и техника
применения). Практически на стендах стремятся к применению одновременно
нескольких методов диагностики. Однако часто случается, что применяется один
наиболее простой метод — метод измерения реактивного сопротивления КЗ.
Контрольные испытания и оперативная диагностика непосредственно в
процессе испытаний трансформатора на стойкость при КЗ регламентируется [3—7]
как отечественными стандартами (в том числе и ГОСТ 20243-74. Трансформаторы
силовые. Методы испытаний на стойкость при коротком замыкании), так и
международными нормами (в том числе МЭК 60076-5:2006. Трансформаторы силовые.
Стойкость при коротком замыкании).
Стандарт РФ [5] требует контроля состояния каждой фазы в процессе
испытаний на стойкость при КЗ измерением фазных индуктивностей КЗ или фазных
сопротивлений КЗ (п.5.1,б,д).
Стандарт МЭК содержит аналогичные требования: для трёхфазных
трансформаторов реактивная составляющая сопротивления КЗ должна измеряться
«пофазно», либо прямым измерением фаза — нейтраль при соединении в звезду, либо
подходящим методом измерения для обмотки, соединённой треугольником [7
(п.4.2,7.3)].Стандарты предусматривают необходимость таких измерений после
каждого зачётного опыта и перед началом испытаний в следующем режиме.
Тем не менее, в последнее время часто встречаются протоколы испытаний
трансформаторов на стойкость при КЗ разных испытательных центров (в том числе
и зарубежных), в которых измерения реактивного сопротивления проводятся только
в схемах испытаний, а измерения фазных индуктивностей не проводятся. При
трёхфазных испытаниях измеряются линейные значения сопротивлений КЗ (или
линейные индуктивности КЗ LK). При однофазных схемах испытаний, эквивалентных трёхфазному КЗ (в
этих схемах задействованы все три фазы), измеряются только входные индуктивные
сопротивления КЗ схемы zк.экв (или индуктивности L к.экв). т.е. измерения фазных сопротивлений
КЗ и фазных индуктивностей часто не проводятся.
Основная причина этого заключается в том, что хтя измерений фазных
сопротивлений КЗ в эквивалентных схемах испытаний необходимо перебирать не
только измерительную, но и силовую схему. Для определения одного фазного
сопротивления приходится делать не одно, а три измерения. По результатам этих
измерений необходимо делать расчёты, что занимает много времени. А это
существенно увеличивает объём работы и время испытаний на стенде, а
следовательно, и стоимость испытаний.
Естественно, что проще провести измерение только одного входного
сопротивления эквивалентной схемы zк.экв (или индуктивности L к.экв).Такие «усечённые» измерения,
тем более без последующего определения расчётом фазных индуктивных
сопротивлений КЗ или индуктивностей КЗ (в процессе контрольных измерений после
окончания испытаний), могут приводить к ошибочным оценкам результатов
испытаний каждой фазы отдельно.
Список литературы
1.
Электродинамическая стойкость трансформаторов и реакторов при коротких
замыканиях / Составитель и научный редактор А.И. Лурье. М.: Знак, 2005.
2. Смите Р.П.П., Тэ
Паске Л.Х. (КЕМА) Испытания силовых трансформаторов большой мощности на
стойкость при КЗ (с комментариями Горшунова В.Ю., Лурье А.И. и Панибратца А.Н.)
// Энергоэксперт. 2009. №4(15). С. 104-114.
3. ГОСТ Р
52719-2007. Трансформаторы силовые. Общие технические условия (Power
Transformers. General specifications). M.: Изд-во Стандартинформ, 2007.
4. ГОСТ 11677-85.
Трансформаторы силовые. Общие технические условия (Power Transformers. General
specifications). M.: Изд-во стандартов. 1990.
5. ГОСТ 20243-74.
Трансформаторы силовые. Методы испытаний на стойкость при коротком замыкании.
6. Стандарт МЭК IEC
60076-1:2010. Трансформаторы силовые. Общие технические требования.
7. Стандарт МЭК 1ЕС
60076-5:2006. Трансформаторы силовые. Стойкость к короткому замыканию.
8. РТМ16.800.428-77,
РД 16.431-88. Руководящие технические материалы: Трансформаторы силовые.
Расчет электродинамической стойкости обмоток при коротком замыкании. М.:
Стандартэлектро, 1977, 1988.
9. Лурье А.И.,
Шлегель О.А., Измерение отклонения индуктивного сопротивления при
электродинамических испытаниях силовых трансформаторов // Электротехника. 1991.
№7.