Проверка технического состояния контактов избирателей устройств РПН типа PC-3, PC-4, РС-9 при помощи миллиомметра МИКО-8

Техническое состояние силовых трансформаторов зависит, в числе прочего, от исправности переключаемых контактов и болтовых токоведущих соединений. Со временем поджимающие пружины контактов теряют свои упругие свойства, а в условиях постоянной вибрации и воздействия магнитных полей болтовые соединения склонны к самораскручиванию. Уменьшение силы поджатия контактных и ослабление болтовых соединений приводит к увеличению переходного сопротивления, нагреву и последующему выгоранию соединяемых деталей.

Один из способов контроля технического состояния трансформаторов — хроматографический анализ масла. Согласно РД 153-34.0-46.302-00 [1] с его помощью можно обнаружить две группы дефектов: перегрев токоведущих соединений и элементов конструкции, а также электрические разряды в масле. В то же время способ позволяет выявить только наличие перегрева, а не его местоположение.

Второй способ безразборного контроля технического состояния контактных соединений — проверка температурного распределения при помощи тепловизора. Согласно РД 153-34.0-20.363-99 [2] бак контактора содержит небольшой объем масла, поэтому нагрев его контактов можно обнаружить при помощи тепловизионного контроля. Зачастую результаты определения степени температурного перегрева контактов переключателя (контактов избирателя) оказываются некорректными, что обусловлено естественными тепловыми потоками, а также циркуляцией масла и затрудняет обнаружение некоторых проблем (рис. 1 и 2).

Третий способ контроля технического состояния контактов устройства РПН — измерение электрического сопротивления постоянному току обмоток трансформатора между вводами «фаза- ноль» или «фаза-фаза», что является обязательным при любом техническом обслуживании. При такой проверке критерием отсутствия дефектов является относительная разность сопротивления обмоток (контактных соединений), которая не должна превышать 2%.

Для оценки чувствительности третьего способа, рассмотрим пример: Трансформатор ТРДН-40000/110 с обмоткой ВН соединенной в звезду, в нуле которой смонтировано устройство РПН.

Сопротивление обмотки «фаза-ноль» трансформатора ТРДН-40000/110 ≈ 1,0 Ом, 2% от сопротивления составляет 0,02 Ом. Согласно [3] типовое сопротивление контактов избирателя составляет около 20 х 10^-6 Ом. Таким образом, измерение сопротивления обмотки «фаза-ноль» позволяет обнаружить изменение сопротивления контакта избирателя, которое отличается от нормы в 1000 раз. Именно такой способ контроля дает возможность обнаружить неисправные контакты переключаемого устройства.

Для повышения чувствительности третьего способа проверки рекомендуем выполнить ряд действий: вскрыть контактор устройства РПН и провести дополнительные измерения сопротивлений, например, с помощью миллиомметра МИКО-8 (рис. 3).

Основное отличие от традиционного подхода заключается в том, что измерительный ток прибора подается на контакт контактора (например, контакт Х31 фазы А) и снимается с соответствующего ввода трансформатора. Такая подача тока позволяет намагнитить магнитную систему трансформатора и тем самым уменьшить ее влияние на результаты измерений.

Для предотвращения падения напряжения на контакте избирателя, которое создается измерительным током МИКО-8, один из потенциальных зажимов измерительного кабеля присоединяется к зажиму Х31, второй — к контакту Х32. При таком присоединении продолжением одного потенциального кабеля является цепь: «кабель, соединяющий контактор с избирателем, — контакт избирателя — отвод трансформатора — часть регулировочной обмотки трансформатора». Миллиомметр МИКО-8 по потенциальному входу имеет большое сопротивление, поэтому сопротивление данной цепи на погрешность измерений практически не влияет.

Зачастую точное значение измеряемого сопротивления неизвестно, поэтому возникает вопрос о критерии исправности проверяемых контактов. Согласно рисунка 3 в измеряемую цепь входит сопротивление кабелей, которые соединяют избиратель с контактором и обмоткой трансформатора. Согласно рисунка 4 длина кабелей, соединяющих контакты избирателя с обмоткой для каждой фазы, разная. В связи с этим сравнивать полученные результаты измерений сопротивления между фазами некорректно. С другой стороны, одновременный отказ двух подвижных контактов избирателя (четного и нечетного) одной фазы — явление достаточно редкое, поэтому в данном случае необходимо сравнить электрическое сопротивление постоянному току четной и нечетной ветви устройства РПН каждой фазы в отдельности.

Для расчета чувствительности предлагаемого метода при максимальной длине кабеля (ι), соединяющего контакт избирателя с обмоткой трансформатора 5 м. Номинальный ток обмотки ВН (I), для которого была получена оценка чувствительности при измерении сопротивления «фаза-ноль», достигает 200 А. Плотность тока (А) медной обмотки масляных трансформаторов — 4,5 А/мм². Следовательно, сечение провода (S) — 44 мм² (1).

S = I/Δ (1)

Удельное сопротивление меди (р) составляет 0,018 Ом* мм²/м. Сопротивление проводника согласно закону Ома, вычисляется по формуле:

(2)

Подставив соответствующие значения в формулу (2), получаем результат — для выбранного трансформатора сопротивление кабеля (длина 5 м) составляет 2 мОм, 2% от полученного значения — 40 мкОм. Следовательно, при проверке состояния контактов избирателя РПН с подключением к контактам контактора чувствительность метода соизмерима с нормальным значением исправных контактов.

Рассмотренный способ проверки можно выполнить методом «амперметра-вольтметра», но такая процедура будет достаточно трудозатратна, поэтому целесообразнее использовать миллиомметр (омметр).

При выборе миллиомметра и проведении такого рода измерений, следует учитывать следующие положения:

• рассмотренный пример измерений сопротивления находится в диапазоне контроля микроомметров. Такие приборы широко представлены на рынке и чаще всего предназначены для измерений переходного сопротивления контактов, поэтому большинство из них применять для измерений по вышеописанной схеме нельзя, так как они не рассчитаны на измерение цепей с индуктивностью;
• нижний предел диапазона измерений прибора должен начинаться от 10 мкОм;
• для надежного определения технического состояния проверяемых контактов погрешность измерений прибора не должна превышать 0,5%;
• для уменьшения влияния на результаты измерений ЭДС самоиндукции, которая наводит «паразитное» напряжение на потенциальные измерительные цепи, через обмотку трансформатора должен протекать высокостабильный измерительный ток;
• для сокращения времени измерений, то есть для ускорения перемагничивания сердечника трансформатора, миллиомметр должен формировать достаточно большой измерительный ток и обладать высокой выходной мощностью.

Всем перечисленным требованиям отвечает миллиомметр МИКО-8, при помощи которого рассмотренная схема измерений была опробована на практике.

1. Прибор измеряет электрическое сопротивление постоянному току обмоток трансформаторов, электродвигателей, электромагнитов, кабелей и других цепей, содержащих индуктивность, а также электрическое сопротивление в безиндуктивных цепях.
2. Диапазон измерений сопротивления составляет 10 мкОм ÷ 10 кОм.
3. Пределы допускаемой основной погрешности измерений сопротивления не превышают ±0,1%.
4. Высокостабильный измерительный ток до 10 А.
5. Обеспечивает точное измерение маломощных и мощных сопротивлений путем регулировки выходной мощности прибора 0,3 Вт ÷ 62 Вт.

Список литературы:

1. РД 153-34.0-46.302-00. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле. Введ. 01.01.2001.
2. РД 153-34.0-20.363-99. Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ. Введ. 01.06.2000.
3. Якобсон И.А. Наладка быстродействующих переключающих устройств силовых трансформаторов. М., «Энергия», 1967. 96 с. с ил. (Б-ка электромонтера. Вып. 433).
4. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов. Учебное пособие для вузов. Изд. 4-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1976. 544с. с ил.