Разработка испытательного стенда блока трансформаторов токаБТТ60-ПМ

1 2

---

Содержание

Введение 5
Техническое задание 7
1 Выбор элементов схемы и ее описание 8
1.1. Анализ научно-технической литературы по теме дипломной работы 8
1.2. Технические данные стенда и условия эксплуатации 12
1.3. Выбор элементной базы для разработки стенда 19
2 Разработка структурной и принципиальной схем стенда 21
2.1.
себестоимости изделия 43
5. Охрана труда и техника безопасности 45
5.1. Общие требования безопасности 45
5.2. Требования безопасности до начала работы 47
5.3. Требования безопасности во время работы 48
5.4. Требования безопасности в аварийных ситуациях 51
5.5. Требования безопасности по окончании работ 52
5.6. Технические меры защиты от поражения электрическим током при работе на стенде 53
Заключение 55
Список использованных источников 56

ВВЕДЕНИЕ

Трансформаторы тока широко применяются при транспортировке электроэнергии на большие расстояния, для распределения между приемниками. Они отличаются тем, что предназначены для выпрямительных, стабилизирующих, сигнальных, усиливающих, контрольных узлов, на станциях и объектах, производящих электричество. Именно поэтому к их точности и подключению требования чрезвычайно высокие — даже ничтожные отклонения значимые.
Трансформаторы тока применяют:
• в промышленной, производственной энергетике, в релейных узлах подстанций, распределительных конструкциях, мощных электроустановках;
• для замеров и в приборах, осуществляющих данную функцию. Ставят в узлы учета (коммерческого, бытового);
• для контроля высоких величин, при подсоединении учетных устройств, электросчетчиков.

Задача измерительного трансформатора тока состоит в преобразовании величины, создавая возможность подсоединять вольтметр, амперметр, другой измеритель, не боясь, что он перегорит от чрезмерной нагрузки. При этом получают максимально точные, достоверные данные измерений. Другими словами, ТТ изолирует подключаемое устройство не только для замеров, но и любой другой по потребности, от высоких мощностей Разработка структурной схемы и описание ее работы 21
2.2. Описание и принцип работы схемы электрической принципиальной 27
3 Специальная часть 29
3.1. Разработка программного обеспечения для стенда 29
3.2. Методика проверки стенда на работоспособность 31
3.3. Характерные неисправности и методы их устранения 35
3.4. Составление инструкции по лабораторной работе 37
4. Экономическая часть 40
4.1. Организационные расчёты 40
4.2. Определение расхода и стоимости основных материалов и комплектующих изделий 41
4.3. Калькуляция.

Трансформатор тока — это электротехнический или электромагнитный инструмент, который предназначен для изменения тока с больших величин на меньшие (то есть на более удобные для его эксплуатации). Для эффективного использования защитных систем линий электропередач необходим ее тотальный контроль. К слову, данный контроль осуществляется не с помощью простого трансформатора, а благодаря трансформатору тока, который способен отслеживать и регулировать величину тока первичных и вторичных обмоток.
Измерительный трансформатор тока представляет собой повышающий трансформатор, предназначенный для преобразования тока большой величины до значения, удобного для измерения. Первичной обмоткой трансформатора тока является проводник с измеряемым переменным током, а ко вторичной подключаются измерительные приборы. Ток, протекающий во вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке. Число витков во вторичной обмотке берётся с таким расчётом, чтобы рабочий ток в ней равнялся 5А (или в конструкциях, встроенных в мультиметры — единицы миллиампер).
Трансформаторы тока широко используются как для измерения электрического тока, так и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем. Помимо своего основного назначения (расширение пределов измерения приборов) трансформаторы тока защищают приборы от разрушительного действия токов короткого замыкания. Трансформаторы тока применяются также для измерений тока (даже небольшой величины) в установках высокого напряжения, часто достигающего сотен киловольт. Непосредственное измерение (без ТТ) означает опасность прикосновения к амперметру, т.е. к находящемуся под высоким напряжением проводу.
К ТТ предъявляются высокие требования по точности. ТТ выполняют с одной, двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для питания устройств РЗиА, другая, более точная для подключения средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).

Техническое задание
1.1 Название работы: «Разработка испытательного стенда блока трансформаторов тока БТТ-60ПМ».
1.2 Шифр: ИСТ-60.
1.3 Основание для выполнения проекта: задание кафедры.
1.4 Разработчик: Кафедра КиПР.
1.5 Исполнитель: студент гр.Б17-071-51з Хайруллин.И.Р
1.7 Изготовитель: кафедра КиПР.
2 Исходные данные к проекту
2.1 Показатели назначения:
модуль используется как подсистема стенда для проведения лабораторных работ по дисциплине «Информационные и измерительные системы», и должен выполнять следующие функции в составе системы:
— измерять токи вторичных обмоток блока трансформаторов тока БТТ-ПМ;
— получать и передавать данные на персональный компьютер.
2.2 Основные системные требования и характеристики ИСТ-60:
— должен обеспечивать измерение тока со вторичных обмоток блока трансформаторов тока;
— должен обеспечивать передачу данных на персональный компьютер через USB порт.
2.3 Основные технические характеристики системы:
-напряжение питания модуля, В………………………..…………12;
-номинальный ток, мА не более…………………………………..25;
-номинальная частота, Гц…………………………………………400;
-диапазон рабочей температуры, °С……………………….+5…+60;

1. Выбор элементов схемы и ее описание

1.1. Анализ научно-технической литературы

Анализ публикаций по теме испытательного стендов блока трансформаторов тока [2-4] показал, что методики измерения параметров трансформаторов тока разнообразны и имеет множество способов. При этом общая картина измерения параметров остаётся неизменной. (Рисунок 1)

Рисунок 1. Система измерения параметров трансформаторов тока
Здесь ИТ–источник питания, ТТ–трансформатор тока, Наг.-нагрузка, УИ – устройства измеряющие параметры.
Проанализируем аналоги, выбираем прототип[1] модулю ИСТ-60 по следующим техническим параметрам:
использование современной элементной базы;
автоматическое измерение характеристик;
аналог предназначен для учебного процесса.

Структура первого аналога [1] изображенная на рисунке 1 наиболее подходящий вариант. По техническим параметрам аналог служить для того чтоб студенты в учебном процессе могли изучать параметры и характеристики трансформаторов тока. Аналог разработан с использованием современной элементной базы и позволяет автоматически измерять параметры ТТ.
Рисунок 2. Структурная схема лабораторного стенда
Недостатком аналога является не возможность вывода данных на ПК, вместо этого вся информация выводиться на мониторе осциллографа, все ЭРЭ соединены на беспаечной макетной платы, которая подходить только на стадии разработок.
Второй аналог [2] изображен на рисунке 1, используются в промышленности, и обеспечивает дистанционно управлять процессом измерения метрологических характеристик трансформаторов тока на месте их эксплуатации, повышении чувствительности и точности измерения. Сущность аналога заключается в применении малогабаритных прецизионных преобразователей тока для измерения реакции поверяемого трансформатора тока на тестовые токовые воздействия, а также в использовании оригинального алгоритма обработки результатов измерения и дистанционном управлении процессом поверки.

Рисунок 3. Измеритель метрологических характеристик трансформаторов тока
Недостатком этого варианта исполнения является то, что прецизионные компараторы, рассчитанные на большие уровни токов, имеют большие габариты и вес. Тем самым не подходит нам по техническим параметрам.
Третий аналог [3] представляет собой стенд контроля подключения трехфазных счетчиков электрической энергии к трансформаторам тока, изображенный на рисунке 2

Рисунок 4. Стенд контроля подключения трехфазных счетчиков электрической энергии к трансформаторам тока
Данный аналог автоматизирован на измерения параметров, и предназначено для подготовки обслуживающего персонала распределительных подстанций и работников Энергонадзор.
Аналога содержать первый, второй и третий изолирующий трансформатор, первый, второй и третий усилитель-ограничитель, входы которых подключены к вторичным обмоткам соответствующих изолирующих трансформаторов.
Недостатком данного устройства является невозможность наглядной демонстрации зависимости показаний от правильного или ошибочного включения вторичных обмоток трансформаторов тока.
Изучив достоинства и недостатки, выбираем прототип по первому аналогу [1] .
Техническим решением выбранного в качестве прототипа является расширение функциональных возможностей за счет добавления МК в качестве УУ и передачи всех параметров на ПК.
Структура модуля представляется в следующем: это будет один единый блок с источником питания и подключенным к нему персональным компьютером. Питание блока осуществляется от портативного источника питания. На персональном компьютере установлена программа для отображения данных на экране монитора. Все элементы модуля ИСТ-60 будить собраны на печатную плату. Сама ПП будить смонтирована в корпус РЭА.
Структура работы модуля ИСТ-60 представлена на рисунке 2.

Рисунок 5. Структура работы модуля ИСТ-60
Сопоставительный анализ заявленного модуля с прототипом показывает, что предлагаемое решение отличается наличием Персонального компьютера (ПК) и Устройства управления (УУ) на базе МК.

1.2. Технические данные стенда и условия эксплуатации

Источникам электроэнергии стенда (рисунок1) являются генератор ГТ-60ПЧ6А переменного трех- фазного тока с номинальным напряжением Uн = 200/115 В стабилизированной частоты f = 400 Гц.
Синхронный генератор приводится во вращение от ротора электродвигателя через соединительную муфту которая предохраняет от разрушения при заклинивании генератора и больших ударных нагрузках путем расцепление ротора электродвигателя от генератора.

Рисунок 6. Компоновочная схема испытательного стенда «Блока трансформаторов тока БТТ60-ПМ»
Бесконтактный трехфазный синхронный генератор ГТ-60ПЧ6А состоит[1] из трех генераторов: основного генератора, возбудителя и под возбудителя, объединенных конструктивно в одном корпусе. Генератор представляет собой синхронную машину с трехфазной рабочей обмоткой, расположенной на статоре.
Обмотка возбуждения генератора wв.г, расположенная на восьми полюсном роторе(рисунок 2), питается от возбудителя.

Рисунок 7. Электрическая схема генератора ГТ-6ОПЧ6А
Возбудитель является также трехфазным синхронным генератором с неподвижной обмоткой возбуждения wв.в и вращающейся трехфазной обмоткой якоря.
Якорь возбудителя находится на одном валу с ротором синхронного генератора. Ток возбудителя выпрямляется трехфазным кремниевым выпрямителем В2, вращающимся вместе с ротором. Обмотка возбуждения wв.в возбудителя питается от под возбудителя. Под возбудителем служит маломощный синхронный генератор с неподвижной трехфазной обмоткой и возбуждением от постоянных магнитов, закрепленных на общем валу машины. Ток под возбудителя выпрямляется неподвижным кремниевым выпрямителем В1. Отсутствие контактно-щеточных узлов обеспечивает высокую надежность бесконтактных генераторов. Кроме того, при своей работе они не создают высокочастотных помех. Внешний вид генератора представлен на рисунке 3.

Рисунок 8. Генератор ГТ-6ОПЧ6А: 1 — клеммная панель; 2 — штепсельный разъем; 3 — коробка; 4 — вентиляционные окна; 5 — шлицевой вал; 6 — корпус
Основные технические данные генератора ГТ-6ОПЧ6А: номинальная мощность — 60 кВ*А, номинальное напряжение — 208/120 В, нами нальный ток—166,7 А, номинальная частота вращения — 6000 об/мин, диапазон частот вращения — 5700—6300 об/мин, номинальная частота переменного тока 400 Гц, коэффициент мощности — 0,8+4 1, к. п. д. при номинальной нагрузке — не менее 0,87 напряжение холостого хода возбудителя при частоте вращения 6000 об/мин— (40-2) В, длительный ток возбудителя — не более 2,5 А.
Внешний вид блока трансформаторов тока БТТ60-ПМ представлен на рисунке 9.

Рисунок 9. Внешний вид блока трансформаторов тока БТТ-60ПМ.
Принцип работы трансформатора тока.
Под действием переменного напряжения [2] U1 источника в первичной обмотке возникает первичный ток I1. Этот ток, замыкаясь по фидеру первичной обмотки, создает переменную магнитодвижущую силу (МДС) в магнитной цепи трансформатора. Под действием МДС возникает переменное магнитное поле. При этом магнитный поток Ф, замыкаясь по ферро магнитному сердечнику, пронизывает витки вторичных обмоток. Согласно закону электромагнитной индукции переменный магнитный поток Ф, пронизывая витки обмоток, индуктирует в каждом из них ЭДС индукции е. Положительное направление ЭДС одного витка е соотносится с направлением магнитного потока как обозначено на рисунке5.

Рисунок 10. Электромагнитная схема трансформатора
При этом ее величина определяется скоростью изменения магнитного
потока:
(1)
Тогда в первичной обмотке с числом витков w1 создается ЭДС индукции E1, пропорциональная числу витков w 1:
(2)
а во вторичной обмотке с числом витков w2 создается ЭДС E2, пропорциональная числу витков w2:
(3)
Вторичная ЭДС E2 определяет напряжение на зажимах вторичной обмотки U2, к которой подключен приемник, и ток приемника (вторичный ток) I2.
Таким образом, приемник потребляет от трансформатора электрическую энергию.
Соотношение по величине между первичным и вторичным напряжениями называется коэффициентом трансформации:
(4)
Для того, чтобы определить это соотношение запишем уравнения по II закону Кирхгофа для электрических контуров первичной и вторичной цепей, обозначенных на рисунке5 пунктиром.
(5)
(6)
Уравнения (5), (6) называют уравнениями электрического состояния трансформатора. Исходя из этих уравнений и с учетом (2) , (3), коэффициент трансформации
(7)
т.е. коэффициент трансформации определяется соотношением числа витков первичной и вторичной обмоток.
Если число витков вторичной обмотки меньше, чем в первичной (w 2 < w 1), вторичное напряжение меньше первичного (U 2 < U 1) , коэффициент трансформации kТ>1, и такой трансформатор называют понижающим трансформатором.
Если число витков вторичной обмотки больше, чем в первичной (w 2 > w 1), вторичное напряжение больше первичного (U 2 > U 1), коэффициент трансформации kТ<1, и такой трансформатор называют повышающим трансформатором.
Трансформатор с одинаковым числом витков в обеих обмотках обладает коэффициентом трансформации kТ=1. Такой трансформатор называют разделительным.
Таким образом, трансформатор посредством магнитной связи двух обмоток в магнитной цепи преобразует электрическую энергию источника с напряжением U 1 в электрическую энергию, отдаваемую приемнику с напряжением U 2.
При этом вторичное напряжение
(8)
Таким образом, блок трансформатор тока БТТ60-ПМ, имеющий номинальное первичное напряжение U1ном = 208В, число витков первичной обмотки w 1 = 1 витка и число витков вторичной обмотки w 2 = 25 витков, обладает коэффициентом трансформации kТ = 1 / 25 =0,04 (повышающий трансформатор) и создает вторичное напряжение
U 2 = 208 / 0,04 = 5200В.
Исходя из уравнения (8) вторичная обмотка трансформатора тока должна быть закорочена при включенном первичном токе.

1.3. Выбор элементной базы для разработки стенда

По итогу анализа научно-технической литературы, принято решение построить на базе МК модуль для измерения параметров вторичных обмоток трансформаторов тока БТТ60-ПМ, для приема и передачи сигналов на ПК
Главным элементом модуля является МК имеющий достаточно высокий вычислительный потенциал, позволяющий на одной микросхеме получить функциональное устройство небольших размеров, с низким энергопотреблением.
Работа модуля представляется следующим образом: при включенном первичном токе на вторичной обмотки трансформатора тока образуется ЭДС самоиндукции. Полученное переменное напряжение выпрямляется, фильтруется и сигнал поступает на аналоговый вход МК со своим специализированным программным обеспечением и от него по USB порту на ПК.

2. Разработка структурной и принципиальной схем стенда

2.1. Разработка структурной схемы и описание ее работы

Показатели назначения:
модуль используется как подсистема стенда для проведения лабораторных работ по дисциплине «Информационные и измерительные системы», и должен выполнять следующие функции в составе системы:
— измерять токи вторичных обмоток блока трансформаторов тока БТТ-ПМ;
— получать и передавать данные на персональный компьютер.
Основные системные требования и характеристики ИСТ-60:
— должен обеспечивать измерение тока со вторичных обмоток блока трансформаторов тока;
— должен обеспечивать передачу данных на персональный компьютер через USB порт.
Основные технические характеристики системы:
-напряжение питания модуля, В………………………..…………12;
-номинальный ток, мА не более…………………………………..25;
-номинальная частота, Гц…………………………………………400;
-диапазон рабочей температуры, °С……………………….+5…+60;
Вариант испытательного стенда показан на рисунке 11.
Структурная схема представлена на рисунке 12.

Рисунок 11. Структурная схема испытательного стенда блока трансформаторов тока БТТ60-ПМ
Стенд предназначен для проведения автоматизированных испытаний силовых трехфазных трансформаторов общего назначения согласно требованиям ГОСТ 3484.1, ГОСТ 22756, ГОСТ 21023-, ГОСТ 3484.3. Область применения комплексного стенда проверки трансформаторов КСПТ: приемо-сдаточные и приемочные испытания при выпуске трансформаторов из производства и после ремонта, испытания в процессе эксплуатации, тестирование трансформаторов во время ввода подстанций в эксплуатацию и их обслуживании
Область применения комплексного стенда проверки трансформаторов КСПТ: приемо-сдаточные и приемочные испытания при выпуске трансформаторов из производства и после ремонта, испытания в процессе эксплуатации, тестирование трансформаторов во время ввода подстанций в эксплуатацию и их обслуживании, проверка при монтаже и обслуживании электроустановок на месте их эксплуатации на предприятиях электроэнергетики, а так же других отраслей промышленности. Стенд производит испытание в одно подключение, однако возможно конвейерное исполнение.
Стенд должен обеспечивать проведение следующих видов испытаний:
— проверка коэффициента трансформации (ГОСТ 3484.1);
— проверка группы соединения обмоток (ГОСТ 3484.1);
— измерение сопротивления обмоток постоянному току (ГОСТ 3484.1);
— измерение потерь и тока холостого хода (ГОСТ 3484.1);
и напряжения короткого замыкания (ГОСТ 3484.1);
— измерение сопротивления изоляции обмоток (ГОСТ 3484.3);
— испытания электрической прочности изоляции напряжением промышленной частоты (ГОСТ 22756), в том числе испытания индуктированным напряжением межвитковой изоляции;
Изделие изготавливается в климатическом исполнении УХЛ 4 по ГОСТ 15150 и работоспособно при воздействии окружающей среды с температурой от + 10°С до + 40°С, относительной влажности воздуха до 80 % при +25°С и атмосферном давлении от 84 до 106,7 кПа.
Максимальная мощность испытуемого трансформатора 4000 кВА.
Технические характеристики стенда
Максимальное напряжение испытуемого трансформатора 10 кВ (35 кВ под заказ).
Максимальная потребляемая мощность не более 50 кВА.
Габаритные размеры Стенда после монтажа не должны превышать 6000х9000х3000 мм (длина х ширина х высота).
Общая масса Стенда не более 4000 кг
Время установления рабочего режима не более 5 мин.
Время выполнения полной программы испытаний не более 50 мин
Продолжительность непрерывной работы не менее 8 ч.
Питание Стенда должно осуществляться от трехфазной промышленной сети переменного тока напряжением 220В ± 10 % (для электронного блока и средств измерений), 380В ± 10 % (для силовой части Стенда) и частотой 50 ± 0,2Гц.
Метрологические характеристики Стенда приведены в таблице 1 и соответствуют метрологическим характеристикам входящих в его состав средств измерений.

Таблица 1. Метрологические характеристики стенда

 

(тип P003.09.06 25-650В, 200А);
— система блокировок и сигнализации;
Кроме того, в состав стенда входят повышающий трансформатор типа ИОМ-100, высокочастотный преобразователь типа MITSUBISHI, фильтр электромагнитной совместимости (ФЭС), компенсатор реактивной мощности, сетевые шнуры для подключения электронного блока к персональному компьютеру.
К Стенду прилагается диск с программным обеспечением, а так же следующая эксплуатационная документация: настоящее Руководство по эксплуатации, Паспорт на Стенд, Паспорта на оборудование входящее в состав Стенда, Программа и Методика аттестации Стенда.
Описание ступеней защиты Стенда.
Первая ступень защиты:
Схема соединений катушек контакторов, их дополнительных контактов и концевых выключателей дверей не позволяет собрать схему, опасную для испытываемого оборудования и персонала (нельзя одновременно включить коммутаторы, предназначенные для разных опытов).Токовые отсечки защищают оборудование и испытуемый объект от перегрузок и коротких замыканий.
Вторая ступень защиты:
Эта ступень защиты дублирует по функциям первую, но собрана на логических микросхемах. Она дает сигнал на отключение главных контакторов при превышении измеряемых величин над уставками.
Схема работает таким образом, что управляющие сигналы нельзя подать одновременно на коммутаторы, отвечающие за разные опыты.
Третья ступень защиты.
Микропроцессор комплекса ведет все опыты и контролирует измеряемые величины, при их превышении над уставками подаётся сигнал на отключение.
Программное обеспечение для ПК выполнено таким образом, что прежде чем провести тот или иной опыт, оператор должен выполнить ряд мероприятий, направленных на обеспечение безопасности персонала и испытуемого объекта.

Рисунок 12. Испытательный стенд для контроля трансформаторов тока и напряжения. 1 – переключатель числа витков, 2 – первичный виток, 3 – зажимы для переключения обмоток, 4 – регулятор «число витков», 5 – Регулятор «фаза», 6 — индикатор

2.2. Описание и принцип работы схемы электрической принципиальной

Блок трансформаторов тока БТТ-60ПМ.
Блок БТТ-60ПМ состоит из четырех тороидальных трансформаторов Тр1,Тр2,Тр3,Тр4, трех П-образных трансформаторов тока, соединенных в общий блок У1, и блока У2 из трех диодов. Схема электрическая принципиальная изображена на рисунке 13.

Рисунок 13. Схема электрическая принципиальная блока БТТ60-ПМ
Блок БТТ-60ПМ [3] предназначен для защиты генератора и его фидера от тока короткого замыкания, а также для питания схемы при параллельной работе генератора ГТ60ПЧ6А.
Три трансформатора в блоке БТТ-60ПМ совместно с тремя трансформаторами тока, расположенными на генераторе, осуществляют защиту от коротких замыканий на генераторе и его фидере до блока БТТ-60ПМ. Исполнительным органом является реле Р1 в блоке БЗУ-376СП, которое включает реле Р5 аварийного отключения генератора.
Так как три трансформатора тока в блоке БТТ-60ПМ включены встречно с трансформаторами тока, расположенными на генераторе, поэтому при нормальной работе релеР1 в блоке БЗУ-376СП обесточено и по нему протекает лишь незначительный ток небаланса (рисунок 14).
При коротких замыканиях баланс напряжений нарушается и через выпрямитель Д1-Д3 срабатывает реле Р1.
Первичной обмоткой всех трансформаторов является фидер генератора.

Рисунок 14. Принцип действия блока БТТ60-ПМ

3. Специальная часть

3.1. Разработка программного обеспечения для стенда

Технические и программные особенности стенда
• Практическая реализация модульной структуры технических средств системы, когда гибкий набор функционально дополняющих друг друга диагностических модулей позволяет оперативно создавать систему мониторинга трансформатора любой сложности.
• Единое многоуровневое программное обеспечение INVA, реализующее функции мониторинга и автоматизированной диагностики. Элементы этого ПО устанавливаются в первичных модулях мониторинга, в АРМ трансформатора, АРМ подстанции, АРМ территориального энергетического предприятия. Иерархическая структура ПО INVA позволяет комплексно решать задачи управления эксплуатацией трансформаторов.
• Наличие в программном обеспечении INVA системы TDM набора эффективных экспертных алгоритмов, позволяющих проводить углубленную оценку технического состояния контролируемого трансформатора.
Модульная структура технических средств, основанная на общей информационной шине, что позволяет оперативно создавать системы мониторинга и диагностики с необходимыми свойствами. Это позволяет минимизировать экономические затраты на организацию диагностического мониторинга.
Кроме модулей системы TDM в состав комплексной системы мониторинга могут быть включены любые приборы регистрации и контроля параметров масла и растворенных газов и других дополнительных диагностических параметров.
В зависимости от требований технического задания для конкретного контролируемого трансформатора в состав системы TDM могут входить до 20 диагностических модулей, к которым может быть подключено до 100 первичных датчиков различного типа, измеряющих различные технологические параметры работы.
По итогам работы диагностических алгоритмов в программе INVA рассчитывается единый коэффициент текущего технического состояния трансформатора. Этот коэффициент комплексно отражает состояние трансформатора, поэтому его максимально удобно использовать в системах управления эксплуатацией высоковольтного оборудования более высокого уровня.

Рисунок 15 . Расчет коэффициентов для настройки блока трансформаторов
Коэффициент текущего технического состояния Kттс не следует путать с широко применяемым и нормированным в настоящее время индексом технического состояния Итс. Индекс технического состояния оборудования описывает состояние оборудования в условиях полного жизненного цикла оборудования, который обычно включает в себя несколько межремонтных периодов.
Эти два коэффициента описывают разные аспекты текущего технического состояния оборудования, их значения на момент проведения измерений и контроля состояния обычно не совпадают и достаточно слабо коррелируют друг с другом, как это показано на рисунке.
Коэффициент технического состояния оборудования изменяется в пределах одного межремонтного цикла, а индекс технического состояния обычно монотонно уменьшается, незначительно изменяясь при возникновении и устранении дефектных состояний.

3.2. Методика проверки стенда на работоспособность

В связи со сложностью и взаимосвязанностью процессов в трансформаторе итоговая диагностическая процедура является многопараметрической, комплексной, поэтому выполняется в программном обеспечении на нескольких алгоритмических уровнях и в несколько этапов.
• Оперативная параметрическая оценка состояния трансформатора в основном производится в диагностических модулях TDM и частично в АРМ трансформатора (подстанции). Такая оценка проводится на основании сравнения измеренных величин с пороговыми значениями критических параметров трансформатора, для которых существуют эти значения.
• Экспертная оценка состояния трансформатора и диагностика дефектов.
Для формирования комплексных диагностических заключений в экспертной программе используются сложные диагностические модели, в которых характерные параметры используются от нескольких диагностических моделей отдельных подсистем трансформатора.
Диагностические заключения по несвязанным подсистемам контролируемого трансформатора ранжируются по интенсивности развития выявленных дефектов, по степени их опасности для эксплуатации оборудования. Такие дефекты приводятся в виде простого списка.
На формирование комплексных диагностических заключений оказывают влияние дополнительные встроенные модели: для определения наиболее нагретой точки обмотки, оценка эффективности работы системы охлаждения, комплексного влагосодержания в масле и в твердой изоляции, и т. д.
Параметрическая диагностика основана на контроле значений критических параметров трансформатора, для которых имеются нормативные пороги состояния. Параметрическая диагностика строится на анализе трех значений критических параметров:
• Текущие установившиеся значения критических параметров.
• Скачок критических параметров, отражающий быстрые изменения состояния трансформатора.
• Тренд изменения критических параметров, отражающий медленные изменения технического состояния трансформатора.
Диагностика на основе встроенных математических моделей предназначена для выявления дефектных и предаварийных состояний контролируемого трансформатора при помощи экспертных алгоритмов. Эта диагностика выполняется с использованием адаптированных к системе TDM эффективных экспертных алгоритмов, реализованных в программном обеспечении системы мониторинга, расположенных на уровнях обработки информации II, III и IV.

Таблица 2 . Функции диагностики блока трансформаторов

3.3. Характерные неисправности и методы их устранения

Неисправность электрического характера очень распространены во всей промышленности, и считается, что они вызывают от 75 до 85% известных отказов.
Следовательно, для обслуживающего персонала важно умение диагностировать и исправлять неисправности в электрическом оборудовании.
Коммутационные устройства могут вызывать множество проблем электрического характера, с которыми сталкиваются обслуживающие механики. Они используются для управления определенными нагрузками в системе.
Эти устройства должны проверяться на наличие двух неисправностей:
Первая, контакты и исполнительный механизм вышел из строя.
Вторая: катушка, замыкающая контакты, повреждена.
Первым шагом в поиске неисправности в каком-либо элементе является понимание его функционирования и назначения.
Контакты и исполнительный механизм — состоит из контактных групп и катушки, при включении которые должны образовать хороший электрический контакт.
Одна из часто встречающихся в контактах проблема состоит в неисправности их коммутационных элементов.
Контакты могут выгореть, покрыться коррозией, или замыкать. Контакты со следами выгорания, коррозией могут вызывать падение напряжения.
Характерные неисправности, причины их появления и способы их устранения приведены в таблице 3.

Таблица 3. Неисправности блока трансформаторов.

3.4. Составление инструкции по лабораторной работе

Цель работы:
— Изучить устройство трансформатора и приобрести практические навыки в сборке схемы при опытном исследовании холостого хода и короткого замыкания.
План работы:
— Ознакомиться со стендом и записать его паспортные данные и данные измерительных приборов.
— Определить коэффициент трансформации.
— Произвести опыт холостого хода и построить зависимость:
тока холостого хода от напряжения на первичных зажимах,
Ix = f(Ul),
мощности при холостом ходе от первичного напряжения,
Px = f(Ui),
— найти значения тока холостого хода Ix, cosφ x ,
— найти потери холостого хода Рх при номинальном напряжении UН;
— найти соотношение между активной и реактивной составляющими тока холостого хода,
— Определить отношение Iх/IIн и Рх/Рн,
— Произвести опыт короткого замыкания,
— Определить напряжение короткого замыкания трансформатора и построить зависимость процентного изменения напряжения трансформатора:
А) от тока нагрузки U% = f (12 ) cosφ2 = 0,8;
Б) от cosφ2; U% = f (cosφ2) при I2 = I2н.
— Построить кривую зависимости к. п. д. трансформатора от полезной мощности ƞ = f ( Р2) при cosφ2 = 0,8.
— Определить нагрузку трансформатора, при которой наступает максимум к. п. д.
— Главные выводы и заключение.
Описание работ:
Для выполнения опытов холостого хода и короткого замыкания собирается соответствующая схема.
В этих схемах для понижения напряжения, подводимого к испытуемому трансформатору, и плавного понижения его используется автотрансформатор ( Латр ), с которым необходимо ознакомиться и установить то положение ротора, при котором напряжение на выходных зажимах наименьшие.
В схеме опыта холостого хода от автотрансформатора присоединяются зажимы обмоток низшего напряжения (НН).
Обмотка высшего напряжения (ВН) остается разомкнутой.
Измерительные приборы амперметр, ваттметр и вольтметр включаются так, чтобы они измеряли ток, мощность и напряжение одной фазы.
В схеме опыта короткого замыкания одна из обмоток замкнута накоротко, а к другой подведено такое понижение напряжение, чтобы токи в обмотках не превышали номинальных.
Понижение напряжение во многих случаях удобнее подводить к обмотке ВН, а НН замкнуть накоротко.
Замыкать обмотку следует очень надежно, короткими проводами большого сечения и не ставить в цепь ее амперметр.
При сборке схем необходимо обратить особое внимание на надежность всех соединений обмоток трансформатора.

---

1 2