2.7. Схемы включения испытательных трансформаторов

При проведении испытаний электрооборудования в ряде случаев требуется применение ИТр весьма большой мощности. Рассмотрим случаи, когда параметры испытаний могут быть выдержаны при меньших мощностях ИТр.

А) Емкость ИО имеет большую величину. В этом случае потребляется большая реактивная мощность (см. формулу 2.3). Для снижения потребляемой мощности можно применить компенсирующую индуктивность, включенную параллельно емкостной нагрузке. Потребляемая мощность в режиме резонанса тока может быть значительно снижена до величины, соответствующей потерям холостого хода ИТр:

,

(2.4)

где - емкость ИО, - компенсирующая индуктивность, - реактивные проводимости ИО и компенсирующей индуктивности.

Схемы включения приведены на рис. 2.5. Величину компенсирующей индуктивности можно увеличить, если ее включить через промежуточный трансформатор (рис. 2.5 Б).

А Б

Рис. 2.5. Схемы включения компенсирующей индуктивности для снижения потребления реактивной мощности ИТр.

А – прямое включение; Б - включение через промежуточный трансформатор.

Рассмотрим тот же пример с турбогенератором мощностью 60 МВА с емкостью изоляции . Было показано, что мощность испытательного трансформатора должна быть 49 кВА при . Определим величину L_к для испытаний этого турбогенератора, чтобы использовать ИТр мощностью 5 кВА, т. е.:

(2.5)

Из (2.5) можно рассчитать индуктивность: Значение индуктивности весьма велико, поэтому необходимо использовать соленоид со стальным сердечником или использовать промежуточный трансформатор.

Б) При испытаниях нагрузка имеет большие предразрядные токи. Это имеет место при определении мокроразрядных характеристик изоляторов, при испытаниях загрязненной изоляции, а также изоляции, имеющей утечку. В этом случае ограниченная мощность ИТр также создает трудности при проведении испытаний, поскольку нагрузка эквивалентируется не только емкостью, но и параллельным ей сопротивлением. Поскольку ИТр имеют большие коэффициенты трансформации, у них велика индуктивность рассеяния ( ), на которой при протекании тока падает значительное напряжение. Это следует из схемы замещения ИТр (рисунок 2.6). Индуктивность рассеяния и сопротивление ИО образуют делитель напряжения, причем за счет того, что на внутреннем сопротивлении ИТр, т.е. на падает большое напряжение, может случиться так, что на нагрузке напряжение не поднять до требуемой величины.

Рис. 2.6. Схема замещения ИТр с нагрузкой, имеющей большие предразрядные токи.

L_S1 , L_S2 – индуктивности рассеяния первичной и вторичной обмоток ( L_S1 << L_S2 );

L_ - индуктивность намагничивания ИТр.

Для получения требуемого напряжения в условиях протекания больших предразрядных токов предложена схема с продольной емкостной компенсацией индуктивного сопротивления (рисунок 2.7). Последовательно с ИТр включается емкость (С_К).

Рис. 2.7. Схема с продольной емкостной компенсацией индуктивности рассеяния ИТр.

Если добиться полного резонанса напряжения, т. е.:

,

(2.6)

сумма падений напряжений на L_S2 и С_К будет стремиться к нулю и все напряжение будет прикладываться к ИО. Величина L_S2 ИТр имеет большие значения – десятки Генри. Так при L_S2 =20 Гн при резонансе величина компенсирующей емкости должна быть равна . При пробое нагрузки для исключения режима короткого замыкания конденсатор шунтирован искровым промежутком, который настроен на пробой при токе I_ном . Тогда при пробое нагрузки величину тока ограничивает L_S2.

В) Схема получения на выходе ИТр высокого напряжения переменного тока без высших гармоник на нелинейных нагрузках. С этой целью в схему испытаний вводятся элементы, создающие резонанс на промышленной частоте. Такими элементами являются регулируемый дроссель L_др и резонансная емкость С_р. Схема приведена на рисунке 2.8А . Схема замещения такой системы приведена на рисунке 2.8Б.

Рис. 2.8. Схема получения напряжения на нелинейной нагрузке.

Условием резонанса является соотношение:

, где , 50 Гц.

(2.7)

Регулировкой индуктивности дросселя обеспечивается это соотношение.

В этом случае реактивное сопротивление цепи, состоящей из этих элементов, ровно нулю и влияние нелинейной индуктивности практически отсутствует, что исключает в токе нагрузки высшие гармоники. На нелинейной нагрузке, в качестве которой можно рассмотреть нелинейный ограничитель перенапряжений (ОПН), будет формироваться синусоидальное напряжение промышленной частоты, при этом только первая гармоника. Такие испытания ОПН необходимы при определении параметров ОПН: полного тока через ОПН ( ) и его активной ( ) и реактивной ( ) составляющих. Схема замещения ОПН приведена на рисунке 2.9.

Рис. 2.9. Схема замещения ОПН.

Индуктивность рассеяния L_S2 ИТр имеет большие значения по той причине, что обмотки ВН удалены от сердечника за счет больших размеров изоляции. Показано, что L_S2 негативно влияет на работу ИТр. Если выполнить вторичную обмотку ИТр с выведенной средней точкой, которая заземлена на сердечник и бак, а концы обмотки вывести через проходные изоляторы, значение L_S2 может быть значительно снижено. Эксплуатация такого ИТр сопряжена с тем, что нагрузка (ИО) должна быть изолирована от земли (рисунок 2.10).

Рис. 2.10. Схема подключения ИТр со средней точкой ВН, выведенной на заземленный сердечник и бак, к изолированной нагрузке (ИО).