Основні методи перевірки трансформаторів струму
Перевірка вольтамперних характеристик. Вольт-амперна характеристика являє собою залежність напруги U2 подається на вторинну обмотку, від струму намагнічування. Вона відрізняється від характеристики намагнічування за рахунок падіння напруги в опорі z2 від струму і йде вище, так як U2 подається на затискачі вторинної обмотки і при знятті характеристики більше, ніж Е2.
Вольт-амперні характеристики є основними для оцінки справності обмоток трансформатора струму. Найбільш ймовірні виткові замикання не виявляються іншими простими способами і порівняно легко виявляються по зміні вольт-амперної характеристики (рис. 29).
Мал. 29. Зміни вольтамперних характеристик при виткових замикань:
а - вбудований трансформатор струму ТНМ110 600/5; 1 - справний трансформатор; 2 - замкнуті два витка; б - шинний трансформатор струму ТШВ20 10000/5; 1 - справний трансформатор струму; 2 - замкнутий один виток;
3 - замкнуті п'ять витків
Мал. 30. Вольт-амперні характеристики одного і того ж трансформатора струму, зняті різними способами, і відповідні їм форми кривих струму намагнічування і напряженіяU2.
а - характеристики: 1 - знята при сінусоедальном струмі намагнічування; 2 - знята при сінусоедальном напрузі U2; б - криві струму і напруги при застосуванні реостатній схеми; в - криві струму намагнічування і напруги при регулюванні напруги автотрансформатором
Слід мати на увазі, що виткові замикання становлять велику небезпеку для трансформаторів струму, оскільки через короткозамкнені витки (або виток) протікає великий струм, що викликає значний місцевий нагрів обмотки, який може привести до перегорання дроти і обриву вторинному ланцюзі.
Вольт-амперні характеристики виходять різними в залежності від застосованих схем регулювання струму і типів вимірювальних приладів. На рис. 30, а показані дві вольт-амперні характеристики, отримані для одного і того ж трансформатора струму різними способами: нижня знята при регулюванні напруги автотрансформатором типу ЛАТР (рис. 31, б), а верхня - при регулюванні струму реостатом (рис. 31, а ): прилади в обох випадках були електродинамічні, що вимірюють діючі (ефективні) значення струму і напруги. Значна розбіжність характеристик пояснюється різною формою кривої струму і напруги при їх знятті. При регулюванні напруги автотрансформатором воно зберігало синусоїдальну форму (як в мережі живлення), і при насиченні сердечника спотворювалася форма кривої струму намагнічування (рис. 30, в). Виникнення такої кривої струму було раніше пояснено її побудовою на рис. 6. При регулюванні струму реостатом, опір якого значно більше, зберігалася сінусоі-далека форма кривої струму намагнічування, оскільки напруга мережі живлення синусоидально. При цьому, коли наставав насичена-ня сердечника через не-лінійності вольт-амперної характеристики позову-тулилася форма кривої на-напруги (рис. 30, б).
Мал. 31. Схеми перевірки вольтамперних характеристик:
а - з реостатом; б - з автотрансформатором; в - з двома автотрансформаторами
Робочої характери-стики трансформатора струму при похибки ні-же 10% -ної є нижня, отримана при синусоїдальній напрузі. Тому слід віддавати перевагу схемі з ЛАТР (рис. 31, б).
Однак при цьому далеко не завжди вдається забезпе-чити синусоидальное на-напруга внаслідок спотворення його форми через падіння напруги в підвідних харчування проводах від несинусоидального струму намагнічування. Щоб це падіння напруги не позначалося, потрібно подавати живлення проводами дуже великого перерізу. Через спотворень форми кривої напруги зняті в різний час характеристики значно відрізняються одна від одної і змінювати їх не характеризує перебуваючи-ня трансформатора струму.
Стабільність знімаються вольт-амперних характери-стик досягається при застосуванні способу їх перевірки, запропонованого інж. [3]. Цей спосіб за-лягає у застосуванні випрямного вольтметра для вимірювання напруги і амплітудного амперметра для вимірювання струму намагнічування. Випрямний вольтметр представляє собою електромагнітний прилад, включений через випрямляч. Він вимірює середнє значення напруги U2cр. яке можна пред-ставити як висоту прямокутника з основою, рав-ним часу за напівперіод, і має площу, рав-ву площі обмеженої кривою напруги за той же напівперіод (рис. 32).
Мал. 32. Середнє значення напруги
З теорії електротехніки відо-стно, що середнє значення е. д. з. наведеної магнітним потоком, що не-залежно від форми кривої завжди пропорційно максимального значення (амплітуді) цього маг-нітних потоку. Цьому ж максі-мінімальний значенням потоку відпо-ствует і амплітуда створює його струму намагнічування. Тому вимірювані по рассмат-Ріва способу середнє значення напруги U2 і амплітудне значення I характеризують магнітне со-стояння сердечника в момент максимального значення магнітного потоку. Зняті цим способом вольт-амперні характеристики при будь-якій схемі регулювання то-ка завжди точно збігаються.
Випрямний вольтметр і амплітудний ампер-метр градуюються при синусоїдальної формі кривої напруги і струму і на їх шкалах наносяться дію-щие значення вимірюваних величин. Тому при неси-нусоідальних напрузі і струмі кожен з них поки-показують величину, відповідну як би еквівалент-ної синусоїді з такими ж середнім значенням напруги-ня і максимальним значенням струму.
Вольт-амперна характеристика, знята такими при-борами, йде трохи нижче робочої характеристики (крива 2 на рис. 30, а), так як діюче значення струму еквівалентної синусоїди, відраховані за ампли-тудно амперметрі, трохи більше діючого значення несинусоидального струму (рис . 30, в), відповід-ного робочої вольт-амперної характеристики. Однак для оцінки справності трансформатора струму це не має значення.
Рекомендований метод дає істотні переваж-вин, коли відміну характеристики пошкодженого трансформатора від справного не дуже значне, що можливо при замиканні одного витка багатовитковому трансформатора струму (рис. 29, б).
Застосування цього методу може виявитися скрутним через відсутність потрібних приладів. Справа в тому, що блешні-ство випрямних вольтметрів не придатний-но для вимірювання середовищ-нього значення напря-вання через вико-вання в них нелінійної-ної частини характери-стики випрямлячів, а амплітудні ампер-метри промислово-стю не випускаються .
У каскадних трансформаторів струму (ТФНК-400, ТФНК-500) при новому включенні знімаються вольт-амперні характеристики окремо для верхнього ступеня і кожного сердечника нижній сходинці. При повних про-Вєрка досить знімати вольт-амперні характери-стики тільки, для сердечників нижній сходинці, при цьому несправність верхнього ступеня виявляється.
За вольт-амперних характеристиках, крім исправ-ності трансформаторів струму, можна також оцінювати їх відповідність 10% -ної кратності, зазначеної на щитку з технічними даними. Таку оцінку можна зробити на підставі зіставлення характеристики намагні-чування, побудованої за знятої вольт-амперної характе-ристики, з типовою. Типові характеристики намагнічені-вання для деяких поширених типів транс-форматорів струму наведені в [Л. 4]. Побудова характеристики намагнічування можна виконати, ви-читаючи в декількох точках з U2 на вольт-амперної ха-характеристиці падіння напруги z2.
Якщо типова характеристика намагнічування піде вище отриманої з вольт-амперної, то, з огляду на, що ГОСТ на трансформатори струму допускає зниження дей-ствительность 10% -ної кратності проти встановленої на 20%, типову характеристику потрібно знизити на 20%.
Це зниження слід виконати, як зазначено на рис. 34, зменшуючи в декількох точках на 20% Е2 і I0. Якщо ця знижена характеристика теж виявиться вище побудованої по вольт-амперної характеристики, то дійсна 10% -ва кратність трансформатора струму нижче паспортної.
Якщо дійсна характеристика намагнічування збігається з типовою (або зі зниженою на 20%) або йде вище, то фактична 10% -ва кратність со-відповідає паспорт-ної.
Порівняння з типо-вої характеристикою виробляють для транс-форматора струму, маю-ного найнижчу дійсну харак-теристику з усіх що входять у комплект, пі-тане пристрій за-щити. У більшості випадків дійсно відс-ва характеристика
Мал. 34. Зниження на 20% типовий характеристики намагнічування
виявляється не нижче типовий непоніженной характеристики.
При цьому розрахункову перевірку трансформаторів струму на 10% - ву похибка слід виконувати без застосування по-ніжа на 20% коефіцієнта, т. Е. Вважати d = 1.