Pomiar przekładni transformatora na jego zewnętrznych zaciskach może dostarczyć wielu informacji o stanie technicznym urządzenia. Transformatory narażone są na wstrząsy i drgania mechaniczne. Problemy techniczne lub uszkodzenia są zazwyczaj skutkiem nieprawidłowości konstrukcji transformatora, wad produkcyjnych, transportu, pracy w niekorzystnym środowisku, przeciążenia lub nieprawidłowej obsługi. Pomiar biegunowości i przekładni uzwojeń transformatora pozwala ujawnić nieprawidłowe lub wadliwe połączenia oraz poważne niedopasowania lub przerwy w obwodach.
Pomiar przekładni transformatorów jest niezwykle istotny m.in. dla:
- Potwierdzenia specyfikacji technicznej transformatora
- Weryfikacji jakości procesu produkcyjnego
- Ustalenia bieżącego stanu technicznego i tendencji zmian
- Ustalenia czy transformator uległ awarii
Odchylenia wartości przekładni od spodziewanych wyliczonych wartości docelowych mogą wskazywać na:
- Wady fabryczne uzwojeń, takie jak:
- Nieprawidłowa liczba zwojów
- Nieprawidłowa biegunowość uzwojeń
- Błędna konfiguracja uzwojeń
- Wady izolacji
- Uszkodzenia izolacji skutkujące zwarciami zwojowymi
- Poważna awaria izolacji wewnątrz uzwojeń lub pomiędzy uzwojeniami i ziemią
- Wadliwy przełącznik zaczepów
- Nieprawidłowy montaż połączeń uzwojeń z przełącznikiem zaczepów
- Wysoka rezystancja połączeń
- Nieprawidłowe nastawienie przełącznika zaczepów
Często transformatory wyposażone są w przełączniki zaczepów. Zaczepy uzwojeń umożliwiają regulację napięcia transformatora poprzez zwiększenie lub zmniejszenie przekładni o ułamek procenta. Jeśli zmiana przekładni związana jest z ruchem mechanicznym styków z jednej pozycji na inną, takie przełączniki zaczepów wymagają również sprawdzenia podczas pomiarów przekładni.
Niezależnie od konfiguracji uzwojeń - gwiazdy, trójkąta czy zygzaka - pomiary zazwyczaj wykonywane są między poszczególnymi fazami a wyniki odnoszone do wartości zdefiniowanych na podstawie napięć, konfiguracji uzwojeń i grup połączeń.
Normy i definicje
Pomiary przekładni transformatorów opisane są w międzynarodowych normach, np. IEEE C57.12.90 - „Standardowe zasady pomiarów energetycznych transformatorów olejowych: sieciowych, rozdzielczych i przesuwników fazowych” oraz IEEE Std 62-1995 (nowy numer C57.152) „Diagnostyczne pomiary eksploatacyjne aparatury elektrycznej w elektroenergetyce. Część 1: Transformatory olejowe, przesuwniki fazowe i dławiki kompensacyjne”.
Zestawy pomiarowe TTR firmy Megger spełniają wymagania tych norm i przeprowadzają pomiary zgodnie z definicjami i w sposób określony we wspomnianych normach.
Pomiary przekładni transformatora
W przyrządach pomiarowych serii TTR firmy Megger metoda pomiaru przekładni oparta jest o normę IEEE C57.12.90. Podając określone napięcie na zaciski transformatora przyrząd wzbudza prąd w uzwojeniu pierwotnym i mierzy napięcie na odpowiadającym mu uzwojeniu wtórnym. Stosunek wartości obu napięć wyświetlany jest na ekranie przyrządu i porównywany z wartością oczekiwaną.
Tradycyjnie w branży elektrycznej, a także w przyrządach pomiarowych firmy Megger, zmierzoną przekładnię napięciową uznaje się za zmierzoną przekładnię zwojową. Wartość docelowa, czyli oczekiwana zmierzona wartość przekładni napięciowej jest obliczana na podstawie przekładni znamionowej i faktycznej konfiguracji uzwojeń transformatora. Współczynnik przeliczeniowy zależy od grupy połączeń transformatora a także – jeśli dotyczy – również od zastosowanego układu pomiarowego, łącznie z ewentualnym mostkowaniem zacisków w celu uzyskania wirtualnego zacisku neutralnego.
Przekladnia napięciowa a przekładnia znamionowa
W przypadku transformatorów jednofazowych a także transformatorów trójfazowych o standardowej grupie połączeń Yy i Dd, przekładnia zwojowa/napięciowa jest tożsama z przekładnią znamionową. Natomiast w przypadku grup połączeń Yd, Dy i niektórych konfiguracji typu zygzak bez wyprowadzonego punktu neutralnego, przekładnia napięciowa różni się od przekładni znamionowej. Aby przeliczyć przekładnię znamionową na przekładnię napięciową, należy zastosować mnożniki przedstawione w tabeli 2.
Przekładnia zwojowa a przekładnia napięciowa
Dla większości konfiguracji uzwojeń transformatorów przekładnia zwojowa jest tożsama ze zmierzoną przekładnią napięciową. Jednak dla niektórych układów połączeń stosunek liczby zwojów po obu stronach transformatora różni się od stosunku odpowiadających im napięć. Jeśli wymagane są wartości przekładni zwojowej, można je obliczyć z wartości przekładni napięciowych zmierzonych przyrządami TTR firmy Megger. Odpowiednie mnożniki podane są w tabeli 3.
Pomiar przekładni transformatora z przełącznikiem zaczepów
Jeśli uzwojenia transformatora mają zaczepy przeznaczone do regulacji napięcia poprzez zmianę liczby zwojów, przekładnia zwojowa określana jest dla liczby zwojów odpowiadających napięciu znamionowemu dla poszczególnych uzwojeń, do których odnoszą się charakterystyki robocze transformatora. Jeśli regulacja napięcia dokonywana jest za pomocą przełącznika zaczepów, przekładnię należy ustalić dla każdego zaczepu i dla pełnego uzwojenia.
Jeśli regulacja napięcia transformatora dokonywana jest za pośrednictwem podobciążeniowego przełącznika zaczepów (PPZ), przekładnię należy wyznaczyć dla każdego zaczepu, a jeśli po przeciwnej stronie napięcie regulowane jest poprzez zmianę zaczepów uzwojeń w stanie beznapięciowym, wówczas bezobciążeniowy przełącznik zaczepów (BPZ) należy ustawić w pozycji nominalnej lub pozycji włączającej maksymalną liczbę zwojów. Dodatkowo dla podobciążeniowego przełącznika zaczepów ustawionego w położeniu neutralnym należy wyznaczyć przekładnię dla wszystkich pozycji bezobciążeniwego przełącznika zaczepów.
Przyrządy do pomiaru przekładni transformatorów
Firma Megger oferuje urządzenia do wykonania pomiarów metodą nisko- i wysokonapięciową. W katalogu produktów Megger dostępnych jest kilka modeli mierzących przekładnię transformatora metodą niskonapięciową. Jeśli instrumenty te używane są zgodnie z instrukcją obsługi, zapewniają wygodny i dokładny pomiar przekładni i uchybu kątowego transformatorów energetycznych.
Przekładnię transformatora można również zmierzyć wysokonapięciowymi miernikami współczynnika strat dielektrycznych, takimi jak urządzenia serii Delta firmy Megger. W przypadku transformatorów energetycznych a także przekładników napięciowych metoda wysokonapięciową daje dobre rezultaty. Pomiary można wykonać napięciem do 12 kV. Dokładne procedury pomiarowe opisane są w instrukcjach obsługi poszczególnych przyrządów.
Wykonujesz pomiary transformatorów, ale sprzęt, na którym pracujesz już nie spełnia Twoich oczekiwań? Skorzystaj z programu wymiany Megger - ulepsz swój sprzęt pomiarowy, oszczędzając pieniądze!
Teksty źródłowe
1. IEEE C57.12.90 -2006 IEEE Standard Test Code for Liquid-Immersed Distribution, Power and Regulating Transformers (Standardowe zasady pomiarów energetycznych transformatorów olejowych: rozdzielczych, sieciowych i przesuwników fazowych)
2. IEEE 62-1995, IEEE Guide for Diagnostic Field Testing of Power Apparatus - Part 1: Oil Filled Power Transformers, Regulators and Reactors (Diagnostyczne pomiary eksploatacyjne aparatury elektrycznej w elektroenergetyce. Część 1: Transformatory olejowe, przesuwniki fazowe i dławiki kompensacyjne).