Тест коэффициента трансформации (TTR) — почему он выявляет другую неисправность, чем анализ масла или реле Бухгольца

Руководство об анализе трансформаторного масла (BDV/DGA) и руководство о реле Бухгольца описывают способы обнаружения развивающейся проблемы в трансформаторе, который уже находится в эксплуатации. Эта статья рассматривает инструмент, применяемый именно до того, как трансформатор будет подключён под напряжение и нагрузку (при заводской приёмке, после транспортировки, после обслуживания или при периодической автономной проверке): тест коэффициента трансформации, обычно обозначаемый аббревиатурой TTR (Turns Ratio Test).

Что измеряет тест

Испытательный прибор TTR подаёт низкое, безопасное переменное испытательное напряжение (обычно от нескольких до нескольких десятков вольт, значительно ниже номинального рабочего напряжения) на обмотку с наибольшим числом витков и измеряет наведённое напряжение на соответствующей обмотке с другой стороны. Отношение обоих напряжений — коэффициент трансформации — должно соответствовать отношению числа витков между двумя обмотками, а значит, коэффициенту, указанному на паспортной табличке для соответствующей позиции отпайки.

Тест выполняется:

• Для каждой фазы (для трёхфазного трансформатора — три отдельных измерения, либо совместно с помощью трёхфазного испытательного прибора).
• Для каждой позиции отпайки трансформатора регулирования напряжения (см. также руководство о регулировочном трансформаторе (РПН)), поскольку каждая позиция отпайки должна давать немного отличающийся коэффициент трансформации, а сам механизм РПН можно с помощью этого теста проверить на корректную работу во всём диапазоне регулирования.

Что выявляет отклонение

Измеренный коэффициент трансформации, отклоняющийся от паспортного значения (при типичном допустимом пределе порядка 0,5% отклонения, хотя это может отличаться в зависимости от применяемого стандарта или производителя испытательного прибора), указывает на одну из следующих проблем:

• Короткозамкнутые витки внутри одной обмотки — распространённый внутренний вид отказа, который снижает эффективный коэффициент трансформации данной фазы и без этого теста может остаться незамеченным, пока трансформатор не перегреется или не сгорит под нагрузкой.
• Неправильно подключённый или неисправный переключатель отпаек — измеренное соотношение при конкретной позиции отпайки не соответствует тогда ожидаемому значению для этой позиции, что указывает на проблему контакта или неправильно установленный РПН.
• Обрыв соединения или плохое соединение внутри обмотки — вместо небольшого отклонения это часто даёт совершенно бесполезное или бесконечное показание.

Внимание: точный допустимый предел коэффициента трансформации, а также точное испытательное напряжение и процедура, следуют из соответствующего стандарта на изделие (например, IEC 60076-1) и рекомендаций производителя трансформатора — эта статья описывает принцип теста, а не универсальное числовое значение.

Почему TTR обнаруживает нечто иное, чем анализ масла или реле Бухгольца

Как анализ масла (BDV, DGA), так и реле Бухгольца обнаруживают проблему через побочный продукт развивающегося дефекта — сниженное пробивное напряжение масла, растворённые газы или выделяющиеся пузырьки газа. Эти методы работают только тогда, когда трансформатор действительно находится под напряжением и/или нагрузкой, а проблема уже активна некоторое время. TTR же измеряет электрическое свойство самой обмотки, полностью независимое от масла или условий эксплуатации, и благодаря этому может выявить уже существующую, скрытую проблему обмотки до того, как трансформатор когда-либо будет подключён под напряжение — например, сразу после изготовления, после транспортировки (где механические удары могут повредить витки) или после ремонта.

Практическое значение

TTR является стандартной частью заводской приёмо-сдаточной проверки (FAT) нового силового трансформатора, теста, выполняемого после транспортировки на место установки (чтобы исключить транспортные повреждения), и периодического автономного обслуживания, когда трансформатор в любом случае уже обесточен. В сочетании с измерением сопротивления обмотки и испытанием изоляции по индексу поляризации/DAR тест TTR даёт достаточно полную автономную картину электрического состояния обмотки, дополняющую методы на основе масла и газа, предназначенные специально для непрерывного мониторинга во время эксплуатации.

Частые ошибки

1. Рассмотрение TTR как замены анализа масла или реле Бухгольца — тест обнаруживает иной тип проблемы (геометрия/целостность обмотки) и в иной момент (до эксплуатации, а не непрерывно во время эксплуатации).
2. Тестирование только одной позиции отпайки вместо полного диапазона переключателя отпаек — проблема контакта на одной конкретной позиции может при этом быть пропущена.
3. Сравнение результатов теста с общим ожидаемым значением вместо фактического паспортного коэффициента для конкретной позиции отпайки данного конкретного трансформатора.
4. Отсутствие сохранения эталонного измерения первого (заводского или пускового) теста TTR — без надёжного базового значения последующее отклонение труднее однозначно интерпретировать как реальное изменение.

См. также

• Анализ трансформаторного масла (BDV/DGA)
• Реле Бухгольца — двухступенчатая газовая защита
• Регулировочный трансформатор (РПН) — переключатель отпаек и регулирование напряжения
• Группы соединений трансформатора при параллельной работе