Метод взаимной нагрузки трансформаторов

Испытания электрических машин под нагрузкой

Электрические машины и трансформаторы под нагрузкой ис­пытывают на нагревание, надежность, а также для определения лх энергетических характеристик, при настройке коммутации и ее проверке в машинах постоянного тока и коллекторных маши­нах переменного тока. В соответствии с ГОСТ 25000—81 при ис­пытаниях используются методы непосредственной или косвенной нагрузки. При методе непосредственной нагрузки испытания про­водятся в номинальном режиме работы, который не отличается от работы в реальных условиях. Метод непосредственной нагрузки может быть реализован тремя способами: без отдачи и с отдачей энергии в сеть, а также путем взаимной нагрузки.

Метод непосредственной нагрузки электрических машин и трансформаторов без отдачи энергии в сеть

В качестве нагрузки трансформаторов и электрических машин, работающих в режиме генератора, используются проволочные, жидкостные или ламповые нагрузочные реостаты. В этом случае вся отдаваемая ими электрическая энергия поглощается в нагру­зочных реостатах. Регулирование нагрузки осуществляется путем изменения сопротивления нагрузочных реостатов или путем регу­лирования напряжения генераторов. Испытания в этом режиме проводятся либо для генераторов и трансформаторов небольшой мощности (до 10 кВ-А), либо для генераторов специальных ти­пов, которые не могут работать совместно с электрическими дви­гателями. Нагрузка трансформаторов с масляным охлаждением может осуществляться и в режиме короткого замыкания так, что­бы потери в его обмотках были равны сумме номинальных потерь короткого замыкания и холостого хода.

Нагрузочные реостаты могут быть регулируемыми или нерегули­руемыми Отметим, что нецелесообразно использовать жидкостные реостаты на постоянном токе из-за электролиза жидкости, оседа­ния на контактах продуктов электролиза и разъедания контакт­ных поверхностей. Что касается индуктивной нагрузки, то ее можно обеспечить с помощью регулируемых реакторов или машин пере­менного тока, работающих в режиме холостого хода. В зависимости от мощности нагрузки может применяться естественное воздушное, форсированное воздушное или жидкостное охлаждение нагрузочных устройств.

Нагрузка электрических машин, работающих в режиме двига­теля, осуществляется в этом случае с помощью тормозов различ­ного типа.

Метод непосредственной нагрузки электрических машин и трансформаторов с отдачей энергии в сеть

Реализация этого метода требует, как правило, многократного преобразования энергии и сложного комплекта испытательного обо­рудования. Поэтому его применение экономически оправдано при испытаниях электрических машин средней и большой мощности.

Метод взаимной нагрузки электрических машин и трансформаторов

При испытаниях по этому методу две одинаковые электриче­ские машины соединяются между собой механически и электри­чески и подключаются к внешнему источнику энергии. Одна из машин работает в режиме генератора и отдает всю вырабатыва­емую электрическую энергию другой машине, которая работает в режиме двигателя и расходует всю свою механическую энергию на вращение цервой машины. При взаимной нагрузке двух одина­ковых трансформаторов они включаются параллельно, а их пер­вичные обмотки соединены с общим источником питания или сетью.

Метод косвенной нагрузки электрических машин

При использовании этого метода в машине искусственно со­здается тепловой режим, соответствующий работе в номинальных условиях, что достигается путем чередования режимов холостого хода и короткого замыкания. Этот способ нагрузки может быть рекомендован при проведении испытаний машин постоянного тока и синхронных машин.

Источник

Описание метода взаимной нагрузки для испытания ТЭД

Испытания ТЭД в том числе снятие электромеханических характеристик проводят на стендах, работающих по экономному методу взаимной нагрузки. Схема стенда приведена на рис.1.

Суть метода основано на свойстве обратимости электрических машин постоянного тока: любая электрическая машина может работать в режиме двигателя или генератора. На стенде устанавливают два испытуемых однотипных двигателя, один из которых Д работает в режиме двигателя, а второй Г — в режиме генератора. Обе электрические машины взаимно нагружаются друг на друга (механические, с помощью муфт, и электрические). Потери, возникающие в контуре взаимной нагрузки, покрываются из сети через асинхронный двигатель АД, вращающий генераторы линейный ЯГ и вольтодобавочный ВДГ. Отметим, что каждый из генераторов может быть подключен к „своему» АД.

Рис.1 Схема метода взаимной нагрузки для испытания ТЭД.

Из внешней сети стенд потребляет только, то количество энергии, которая необходимо для покрытия потерь в электрических машинах, что на много меньше мощности испытуемого двигателя.

Требуемый режим работы двигателя Д по напряжению и току нагрузки устанавливается посредствам главного регулирования двух токов: возбуждения (R_лг и R_вдг — регулировочные резисторы цепи возбуждения ЛГ и ВДГ). Линейный генератор ЛГ предназначен для регулирования напряжения подводимого к Д, а следовательно частоты вращения его якоря. Он выравнивает баланс моментов между Д и Г, и компенсирует магнитные, механические и часть добавочных потерь обеих машин Д и Г.

Вольтодобавочный генератор ВДГ включен последовательно с Г и предназначен для регулирования тока нагрузки Д . Он выравнивает баланс напряжений между Д и Г, и компенсирует электрические и часть добавочных потерь.

Такие испытательные стенды широко используются на заводе-изготовителе ТЭД, ремонтных заводах и в локомотивных депо.

С развитием полупроводниковой технике в схеме стенда взаимной нагрузки произошли важные изменения: в замен ЛГ и ВДГ использованы более экономичные и менее инерционные тиристорные трехфазные мостовые выпрямители В1 и В2. (Рис. 2). Такие выпрямители обладают малыми пульсациями выпрямленного напряжения и обеспечивают надежную коммутацию машин постоянного тока Д и Г. Управление работой выпрямителей осуществляется системами управления СУ1 и СУ2. Требуемый режим работы стенда устанавливается посредством регулирования угла отпирания тиристоров.

Рис.2. Схема стенда взаимной нагрузки с использованием выпрямителей.

Источник

Метод взаимной нагрузки трансформаторов

ГОСТ 3484.2-88*
______________________
* Обозначение стандарта.
Измененная редакция, Изм. N 1.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Power transformers.
Heating tests

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством электротехнической промышленности СССР

В.В.Боднар, канд. техн. наук (руководитель темы); В.Ф.Иванков, канд. техн. наук; Е.А.Юрченко

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30.08.88 N 3051

3. Срок первой проверки — 1994 г.; периодичность проверки — 5 лет.

4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5019-85

5. Стандарт полностью соответствует международному стандарту МЭК 76-2-76

6. ВЗАМЕН ГОСТ 3484-77 в части испытаний на нагрев

7. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 27.12.91 N 2197 с 01.07.92

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 4, 1992 год

Настоящий стандарт распространяется на силовые трансформаторы общего назначения по ГОСТ 11677-85 и устанавливает объем, условия и методы испытания на нагрев, а также требования к измерению температур элементов трансформаторов и окружающей среды.

Методы испытаний, установленные настоящим стандартом, применяют также для специальных трансформаторов, если это предусмотрено стандартами или техническими условиями на эти трансформаторы.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. ОБЪЕМ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

1.1. Испытания заключаются в нагреве трансформатора одним из методов в соответствии с разд.2 и измерении превышения температур его элементов над температурой охлаждающей среды с целью проверки их соответствия нормам нагрева.

1.2. При испытании на нагрев определяют превышения температур обмоток, а для масляных трансформаторов, кроме того, и верхних слоев масла над температурой охлаждающей среды при номинальных условиях по нагреву и охлаждению.

Необходимость измерения превышения температуры поверхности магнитной системы, места установки термопар и датчиков для измерений определяет разработчик трансформатора.

В трехфазных трансформаторах, имеющих номинальную мощность 125 МВ·А и более, и однофазных, имеющих мощность 63 МВ·А и более, следует определять также превышения температур элементов металлоконструкций. Объем и методику этих измерений определяет разработчик трансформатора. Необходимость измерения превышений температур элементов металлоконструкций трансформаторов, имеющих мощности ниже указанных, также определяет разработчик трансформатора.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.3. За номинальные условия охлаждения принимают такие, которые соответствуют нормальным условиям работы трансформатора при следующих факторах внешней среды:

температура охлаждающего воздуха — от 10 до 40 °С, абсолютная погрешность ее определения — в пределах ±1 °С;

температура охлаждающей воды у входа в охладитель — от 5 до 33 °С, абсолютная погрешность ее определения — в пределах ±1 °С;

относительная влажность воздуха — от 45 до 80%, при температуре охлаждающего воздуха выше 30 °С относительная влажность не должна быть выше 70%, абсолютная погрешность ее определения — в пределах ±5%;

атмосферное давление — от 84,0 до 106,7 кПа (630-800 мм рт.ст.), абсолютная погрешность его определения — в пределах ±0,666 кПа (5 мм рт.ст.);

высота установки над уровнем моря — не более 1000 м, кроме трансформаторов класса напряжения 750-1150 кВ, для которых — не более 500 м, абсолютная погрешность ее определения — в пределах ±50 м;

воздействия дождя, ветра, солнечной или другой тепловой радиации отсутствуют.

1.4. За номинальные условия по нагреву принимают такие, при которых потери в трансформаторе равны сумме потерь короткого замыкания , измеренных в опыте короткого замыкания на основном ответвлении и приведенных в соответствии с ГОСТ 3484.1-88 к номинальному току и расчетной температуре , и холостого хода , измеренных в опыте холостого хода при номинальном напряжении .

Результаты испытаний распространяются на все последующие трансформаторы этого типа, имеющие потери не более 1,1 (), а результаты, приведенные к нормированной стандартом или техническими условиями на отдельные типы трансформаторов сумме потерь короткого замыкания и холостого хода (без допуска), распространяются на все трансформаторы этого типа, имеющие потери не выше 1,1.

При испытании трансформаторов по п.2.3 допускается за номинальные условия по нагреву принимать такие, при которых потери в трансформаторе равны сумме потерь (без допуска).

Результаты испытаний распространяются на все трансформаторы этого типа, имеющие потери не выше 1,1

().

1.5. Для трансформаторов, заполненных маслом, допускается превышение температуры верхних слоев масла определять при потерях меньших, чем , но равных не менее 80% этого значения, а при мощности трансформатора выше 250 МВ·А по согласованию между изготовителем и потребителем при потерях в трансформаторе, равных не менее 60% () (в указанных случаях полученное при испытаниях превышение температуры следует приводить к номинальным условиям по п.1.4).

1.6. Определение превышений температуры каждой из обмоток и элементов металлоконструкций следует проводить в условиях, при которых токи в обмотках испытуемого трансформатора равны номинальным, а отклонение частоты от номинальной в пределах ±2%.

Допускается превышение температуры каждой из обмоток и элементов металлоконструкций определять при токах в обмотках, отличных от номинальных, но равных не менее 90% и не более 110% номинального; при мощности трансформатора выше 250 MB·A по согласованию между изготовителем и потребителями при токах не менее 75% номинального; для трансформаторов, заполненных маслом, — при токах, обеспечивающих суммарные потери .

Во всех случаях, когда токи в обмотках отличаются от номинального, полученные результаты следует приводить к номинальным условиям.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.7. Определение превышения температуры поверхности магнитной системы следует проводить в условиях, когда к одной из обмоток подведено практически симметричное и синусоидальное номинальное напряжение при частоте, которая не должна отличаться от номинальной более чем ±1%.

2. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА НАГРЕВ

2.1. Метод непосредственной нагрузки

К одной из обмоток трансформатора подводят номинальное напряжение, вторую подключают к соответствующей нагрузке так, чтобы в ней установился номинальный ток. Контроль теплового режима в процессе испытаний осуществляют путем измерения тока на стороне нагрузки и подведенного напряжения.

2.2. Метод взаимной нагрузки

Испытуемый трансформатор 1 соединяют в соответствии с черт.1 параллельно со вспомогательным трансформатором 2 мощностью не менее мощности испытуемого. Предпочтительно, чтобы номинальные напряжения и группы соединения обоих трансформаторов были одинаковыми. В контур обмоток высшего или низшего напряжения включают промежуточный трансформатор 3 мощностью не менее (2)% мощности испытуемого трансформатора, а класс его напряжения и допустимый ток обмоток должны соответствовать тому контуру параллельно включенных обмоток, в который он включен ( — коэффициент, учитывающий падение напряжения на трансформаторе 3; — напряжение короткого замыкания).

1 — испытуемый трансформатор; 2 — вспомогательный трансформатор; 3 — промежуточный трансформатор

К параллельно включенным трансформаторам подводят номинальное напряжение испытуемого трансформатора, а напряжение, подводимое к промежуточному трансформатору 3, регулируют так, чтобы в обмотке испытуемого трансформатора 1, соединенной непосредственно с трансформатором 2, установился номинальный ток. Контроль теплового режима в процессе испытаний осуществляют путем измерения подведенного напряжения и токов в обмотках испытуемого трансформатора (без прямого измерения потерь).

Если напряжения обоих источников тока не синхронны, то необходимо, чтобы частота источника, питающего трансформатор 3, отличалась на 2-4 Гц от частоты другого источника для исключения влияния биений на показания приборов.

При испытании трансформаторов и автотрансформаторов с большим числом ответвлений для создания необходимого циркулирующего тока допускается не вводить в контур обмоток трансформатор 3, а включать обмотки на разные ответвления, если при этом выполняются допустимые условия по п.1.6.

Допускается напряжение розбаланса получать путем включения параллельно с трансформатором 1 вспомогательного трансформатора 2 с коэффициентом трансформации, группой соединения, отличными от трансформатора 1.

2.3. Метод короткого замыкания и холостого хода

2.3.1. В испытуемом трансформаторе одну из обмоток замыкают накоротко при помощи закорачивающего устройства с сечением не менее сечения закорачиваемой обмотки. Оставляя остальные обмотки разомкнутыми, ко второй обмотке подводят напряжение, частота которого не должна выходить за пределы ±2% номинальной, и регулируют его так, чтобы в обмотке установился ток, при котором потери в трансформаторе были бы равны суммарным потерям по п.1.4. Контроль теплового режима в процессе испытаний допускается осуществлять путем измерения тока (без прямого измерения потерь), при этом устанавливают ток , рассчитываемый по формуле

, (1)

где — суммарные потери по п.1.4.

2.3.2. При испытаниях методом короткого замыкания и холостого хода превышение температуры поверхности магнитной системы следует определять в опыте холостого хода в соответствии с пп.1.7; 1.4.

В трансформаторах с принудительной циркуляцией воздуха и масла (в том числе с направленным движением масла) оставляют работающими насосы группы холостого хода, обеспечивающие движение масла в баке трансформатора. При этом рекомендуется оставлять работающей такую часть вентиляторов системы охлаждения, при которой можно получить температуру масла, примерно равную полученной при нагреве в опыте короткого замыкания.

2.3.3. Для масляных трансформаторов, испытуемых методом короткого замыкания и холостого хода, при определении превышений температуры обмоток, элементов металлоконструкций, поверхности магнитной системы в результаты испытаний следует вносить поправки в соответствии с разд.5. Эти поправки обусловлены различием средней температуры масла, температуры масла вблизи элементов металлоконструкций и верхних слоев масла в опыте короткого замыкания при суммарных потерях и в опытах короткого замыкания при номинальном токе, и в опытах холостого хода — при номинальном напряжении или при нормированных потерях .

2.4. Метод условной нагрузки (по согласованию между изготовителем и потребителем)

2.4.1. Метод допускается применять для испытания сухих защищенных и незащищенных трансформаторов мощностью выше 1000 кВ·А с естественным воздушным охлаждением, если располагают только одним испытуемым трансформатором или если применение методов непосредственной нагрузки или взаимной нагрузки ограничено возможностями испытательной установки.

Источник