ООО НПП «ЭЛЕКТРОМАШ» г. Новочеркасск, к.т.н. Исаев К.Н., Мусаев М.М., Сидорченко И.А
Для достижения высокой производительности и гибкости при проведении испытаний трансформаторов испытательная станция разбита на две части (Пост №1 и Пост №2), что позволяет проводить отдельные виды испытаний параллельно. На рисунке 1. представлена структурная схема испытательной станции.
Рисунок 1
Где: ПК – персональный компьютер,
PLC – программируемый логический контроллер (ПЛК),
M4122Rs – цифровой мегомметр для измерения сопротивления изоляции,
ОМ – ИОМ-100/20 – трансформатор испытательный для испытания изоляции,
ИРН – индукционный регулятор напряжения для плавной регулировки напряжения,
КИСО — комплекс измерения сопротивления обмоток постоянному току,
M4185 – цифровой ВАФ для определения группы соединений обмоток,
СПЧ – преобразователь частоты для испытания межвитковой изоляции индуктированным напряжением,
Фильтр – фильтр для СПЧ, для подавления высокочастотных гармоник,
ВВИ трансформатор – высоковольтный трансформатор для испытания межвитковой изоляции,
КЗ – короткозамыкатель для проведения опыта короткого замыкания,
DM2436ABB – цифровой измеритель тока, напряжения, частоты, мощности, для определения правильности подключения испытуемого трансформатора и измерения тока, напряжения, мощности цепи, потерь короткого замыкания, холостого тока.
ВВ коммутатор – высоковольтный коммутатор для проведения переключений в автоматическом режиме.
НВ коммутатор — низковольтный коммутатор для проведения переключений в автоматическом режиме.
Пост №1 позволяет производить
— измерения сопротивления обмоток постоянному току,
— сопротивления изоляции обмоток и коэффициента абсорбции,
— коэффициента трансформации и группы соединений обмоток.
Пост №2 позволяет производить
— испытание электрической прочности изоляции испытательным напряжением промышленной частоты,
— испытание межвитковой изоляции обмоток индуктированным напряжением повышенной частоты,
— определение тока и потерь холостого хода,
— определение напряжения и потерь короткого замыкания,
— измерение сопротивления нулевой последовательности,
— измерение гармонического состава тока холостого хода (до 19 гармоники тока),
— проведение опыта короткого замыкания в продолжительном режиме (до 12 часов) на номинальном токе ВН испытуемого трансформатора мощностью до 4000кВА (35кВ),
— измерение КПД трансформатора.
На посту №2 применен прибор M4122RS для дополнительной проверки сопротивления изоляции перед началом высоковольтных испытаний. При необходимости он может быть исключен из комплекта поставки.
Установленное на станции оборудование позволяет производить приемо-сдаточные испытания трансформаторов со следующими техническими характеристиками:
— мощность 25-4000кВА;
— схема соединения Y/Yн — 0; Yн/Y — 0; Yн/D — 11; Y/Zн – 11; D/Yн – 11; D/D — 0; Y/D — 11;
— напряжение ВН 0.38÷35кВ;
-напряжение НН 0.2÷10кВ*
*Опыт холостого хода проводится при напряжении не выше 700 В. В случае, если номинальное напряжение обмотки НН находится выше этого значения, опыт проводится при пониженном напряжении (700 В) с последующим пересчетом полученных результатов.
Присоединение испытуемого трансформатора производится вручную один раз перед проведением всех испытаний. Подключения к трансформатору будут выполнены через гибкие соединительные кабели, подводимые сверху к испытываемому трансформатору и соединенные с системой шинопроводов. Рекомендуемое расположение оборудования приведено на рисунке 2.
Рисунок 2
Испытательные поля разработаны с элементами блокировок для безопасности, функциональные возможности блокировок обеспечиваются блоками управления. При установке соответствующего ограждения, дверных контактов, и т.д. испытательная станция будет выполнять требования безопасности, применяемые для высоковольтных испытательных лабораторий согласно МЭК 60204-1:2005. В случае аварии системы электропитания испытательная станция будет автоматически выключена. После того, как электропитание восстановится, система возвратиться в «безопасное» состояние.
ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ
Каждый пост испытательной станции управляется персональным компьютером и программируемым логическим контроллером (ПЛК). Общий ход испытания управляется отдельным персональным компьютером, связанным с персональными компьютерами постов локальной сетью (рисунок 1). Программное обеспечение испытательной станции допускает как полное дистанционное управление ходом испытаний, так и запуск отдельных видов испытаний. Подсоединение к объекту испытания, должно выполняться вручную. Интерфейс Пользователя выполнен на русском языке, так же как справочные сообщения и сообщения об ошибках (исключая сообщения об ошибках, связанные с программным обеспечением системы WindowsMicrosoft).
Оба испытательных поста имеют управляющий компьютер, который связан с Главным компьютером через HUB (концентратор) Ethernet. Главный Компьютер собирает все результаты испытаний и формирует в соответствии с этими результатами протокол испытаний, который сохраняется на энергонезависимом носителе для формирования базы данных испытаний.
Работа испытательной станции может выполняться как с помощью ручных запросов, так и посредством полуавтоматического режима. Это означает, что могут запускаться отдельные виды испытаний (могут быть сняты одиночные измерения), но все действия производятся через персональные компьютеры постов посредством пользовательских интерфейсов на русском языке.
В полуавтоматическом процессе программное обеспечение имеет предварительно запрограммированные последовательности испытаний в соответствии с ГОСТ 11677-85, ГОСТ 52719-2007, ГОСТ 22756-77, ГОСТ 183-74 (имеется возможность задать свою последовательность испытаний, отличную от ГОСТ). Пользователю в ходе работы будут даваться пошаговые подсказки по управлению общим ходом процесса испытаний. Новые последовательности испытания могут быть добавлены заказчиком.
Пользовательский интерфейс, разработан главным образом в стиле программ фирмы Microsoft (Office), использует иконки и диалоговые окна для работы оператора. Результаты и протокол испытаний будут сохранены на энергонезависимом носителе (типа CD—ROM) согласно серийному номеру трансформатора, а протокол испытаний может быть распечатан автоматически. Протоколы испытаний трансформатора сохраняются в файлах формата XLS (MicrosoftExcel).
Независимо от режма работы испытательной станции ручной или полуавтоматический подключение испытательного трансформатора осуществляется в ручную однократно.
ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ СТАНЦИЕЙ
- · Испытательная станция обеспечивает выходные напряжение и ток в соответствии с техническими требованиями.
- · Управление переключениями измерительной схемы.
- · Визуальный контроль хода испытания в режиме реального времени.
- · Выдача информации о неисправностях в случае выходов из строя.
- · Отображение измеряемых параметров .
- · Аварийное выключения системы электропитания в случае срабатывания системы блокировки.
- · Снятие показаний приборов и вычисление требуемых величин.
- · Проведение автоматического расчета и настройка параметров испытания исходя из вводных данных объекта испытаний.
- · Проведение переключений в схеме соединений и управления станции.
- · Запись и сохранение параметров испытания.
- · Обеспечение системой помощи пользователю на русском языке.
- · Запись результатов испытаний, печать и сохранение отчета испытаний.
Основные функции компьютеров отдельных постов:
Два рабочих компьютера: Каждое рабочее место состоит из индустриального компьютера, монитора, клавиатуры, мыши и блока управления. Каждый блок управления оборудован аварийным выключателем для аварийного выключения испытательной системы.
Компьютеры рабочих мест соединены в локальную сеть.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Программное обеспечение для испытательных постов установлено на персональном компьютере индустриального исполнения с плоским экраном, клавиатурой и мышью. Программное обеспечение работает под Windows.
В ходе работы пользователю в первую очередь предлагается заполнить паспорт испытуемого трансформатора, то есть данные с заводской таблички (тип, серийный номер, данные предъявительских и приемо-сдаточных испытаний на заводе-изготовителе).
Далее пользователю необходимо определить перечень проводимых испытаний из предлагаемого списка меню.
Далее, проверив защитную автоматику испытательная станция приступает к процессу выполнения испытаний. Ход выполнения и текущие результаты отображаются на экранах мониторов соответствующих постов. После проведения всего перечня испытаний на экранах мониторов постов и центрального управляющего персонального компьютера будут представлены результаты испытаний.
Так же после окончания цикла испытаний становиться доступна база данных по всем проведенным испытаниям на этой испытательной станции различных трансформаторов .
Все испытания и измерения представлены в соответствии со стандартом МЭК 60076 и ГОСТ.
ОБОРУДОВАНИЕ
Принципиальная схема испытательной станции, представленная на рисунке 3, состоит из следующих составных частей:
Рисунок 3
ШКАФ КОНТРОЛЬНО СИЛОВОЙ (ШНН)
Входное напряжение трехфазное 50Гц., В Выходное напряжение трехфазное 50Гц, В Выходное напряжение трехфазное 400Гц, В Выходное напряжение постоянное, В Класс защиты по электробезопасности Технические характеристики измерительных приборов: Цифровой мегаомметр М4122RS: — точность измерения, % — диапазон измеряемых сопротивлений, кОм — номинальное испытательное напряжение, В — максимальный ток, мА — интерфейс Цифровой измеритель DM2436ABB: — класс точности — скорость измерения, изм./сек — время установления показаний, мсек — интерфейс Цифровой измеритель M4185RS: — точность измерения, % — скорость измерения, изм./сек — время установления показаний, мсек — интерфейс | 380 до 760 (до 350А) 760(60А) 2500 (5mA) IP00
5 10 – 1100х106 500, 1000, 2500 1 RS-485
0,15 3 менее 300 RS-485
1 3 менее 600 RS-485 |
ШКАФ СИЛОВОЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ (ШВН)
Выходное напряжение однофазное, В Выходное напряжение трехфазное 50Гц, В Выходой ток, А Тип контакторов Рабочее давление в пневмосистеме, атм. Класс защиты по электробезопасности | 35000 до 760 до 200 пневматический 6 – 12 IP00 |
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ СПЧ
Входное напряжение трехфазное 50Гц, В Выходное напряжение трехфазное 400Гц, В Мощность преобразователя частоты, кВт | 380 (65А) 400 (60А) 30 |
ТРАНСФОРМАТОР ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ИОМ-100/20
Мощность, кВА Напряжение высокой стороны, В Напряжение низкой стороны, В Число фаз, шт. Частота, Гц Тип установки | 20 100000 (0,2А) 220 (90А) 1 50 внутренняя |
КОНТАКТОР ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ
Номинальное рабочее напряжение, В Номинальный рабочий ток, А Число полюсов, шт. Привод контактора Рабочее давление в пневмосистеме, атм. Тип установки | 400 3000 3 пневматический 6 – 12 стойка |
ИНДУКЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР ИР
(источник переменного тока)
ИР1 Мощность нагрузки, кВА Напряжение сети, В Пределы регулирования напряжения нагрузки, В Ток нагрузки, Число фаз | 400 380 0 – 760 350 3 |
ИР2 Мощность нагрузки, кВА Напряжение сети, В Пределы регулирования напряжения нагрузки, В Ток нагрузки, Число фаз | 40 380 0 – 760 50 3 |
ИР3 Мощность нагрузки, кВА Напряжение сети, В Пределы регулирования напряжения нагрузки, В Ток нагрузки, Число фаз | 160 380 0 – 760 200 3 |
При монтаже оборудования необходимо руководствоваться схемой размещения, представленной на рисунке 4 и состоящей из следующих позиций:
Позиция 1: Шкаф контрольно силовой
Обеспечивает подачу питающего напряжение на испытательную станцию, производит низковольтную коммутацию между элементами станции, а также выполняет функцию по обеспечению защиты измерительной и коммутационной аппаратуры станции.
Микропроцессорный блок входящий в состав шкафа включает в себе программно-логический контроллер (PLC) фирмы OMRON и необходимые модули согласования с измерительными приборами и исполнительными устройствами.
Блок измерения сопротивления обмоток предназначен для измерения сопротивления постоянному току обмоток . Благодаря новой методике измерения, разработанной в НПП Электромаш удалось значительно сократить время требуемое на достижение насыщения сердечника и тем самым значительно уменьшить общее время измерения.
Блок измерения коэффициента трансформации измеряет коэффициент трансформации и автоматически определяет группу соединения обмоток .
Измеритель сопротивления изоляции — автоматический измерительный прибор для испытания и анализа состояния высоковольтной изоляции. Он обеспечивает измерение сопротивления изоляции обмотки и производит вычисление коэффициента абсорбции .
Все измерительные приборы встроены в миниатюрную стендовую стойку. Подсоединение измерительных кабелей к пультам управления осуществляется с задней стороны стойки.
Позиция 2: Шкаф силовой высоковольтный
Обеспечивает подачу напряжения и его регулировку при проведении испытаний для измерения потерь ХХ, потерь КЗ, а также при испытании повышенным индуцированным напряжением. Группа высоковольтных контакторов с пневмоприводом обеспечивает сборку схемы в процессе испытаний.
Микропроцессорный блок входящий в состав шкафа включает в себе программно-логический контроллер (PLC) фирмы OMRON и необходимые модули согласования с измерительными приборами и исполнительными устройствами.
Рисунок 4
Позиция 3: Индукционный регулятор
ИР1 (пост2) – обеспечивает подачу напряжения и его плавное регулирование на нагрузке при проведении испытания электрической прочности изоляции, измерение потерь КЗ и ХХ.
ИР2 (пост2) – обеспечивает подачу напряжения и его плавное регулирование на нагрузке при проведение испытания межвитковой изоляции повышенным индуцированным напряжением
ИР3 (пост1) – обеспечивает подачу напряжения и его плавное регулирование на нагрузке при проведение измерения коэффициента трансформации, определения группы соединений обмоток.
Позиция 4: Трансформатор ИОМ-100/20
Трансформатор испытательный однофазный масляный ИОМ-100/20предназначен для испытания изоляции приложенным напряжением переменного тока частоты 50 Гц.
Трансформатор рассчитан для эксплуатации в помещениях при рабочих значениях температуры воздуха не выше +40° С и не ниже -20° С на высоте установки над уровнем моря не более 1000 м.
Для обеспечения отключения питания трансформатора при превышении тока в первичной или во вторичной цепи трансформатора предусмотрена быстродействующая защита в схема управления станции.
Позиция 5: Короткозамыкатель пневматичсекий
Производит закорачивание обмотки низкого напряжения для всего диапазона испытываемых трансформаторов. Использование пневматического привода позволяет заметно уменьшить габарит контактора и уменьшить переходное сопротивление контактов.
Позиция 6: Преобразователь частоты
Использование полупроводникового преобразователя частоты позволяет сократить время запуска, время измерения и упростить систему управления. Малые габариты позволяют уменьшить площадь размещения и сократить время монтажа. Использование входного фильтра снижает до допустимого уровня помехи наводимые преобразователем в сети. Выходной фильтр преобразует дискретную форму напряжения ШИМ до уровня, максимально близкого к гармоническому.
Позиция 7,8: Пульты управления – Пост1,Пост2
Пульт управления Пост 1 позволяет производить управление процессом задания и проведением измерением сопротивления обмоток, коэффициента трансформации и сопротивления изоляции.
Пульт управления Пост2 позволяет производить управление процессом задания и проведением испытаний (испытание электрической прочности изоляции, опыт холостого хода, опыт короткого замыкания, испытание межвитковой изоляции)
— Приемо-сдаточные испытания на заводе-изготовителе
В соответствии с ISO9001 испытательная станция и все её компоненты проходят испытания на НПП «ЭЛЕКТРОМАШ» в рамках схемы гарантии качества компании производителя. Все испытания производятся в соответствие с применяемыми стандартами и техническими требованиями производителя.
Испытания производятся в соответствии с графиком работы определенным производителем по программе предоставленной заказчику примерно за один месяц до проведения испытаний.
Время проведения заводских приемо-сдаточных испытаний — три рабочих дня.
Объектами испытания будут выступать:
— 400 кВА трансформатор 10 кВ / 0.4 кВ (uk = 4.5%)
— 1000 кВА трансформатор 10 кВ / 0.4 кВ (uk = 5,5%)
— 100 кВА трансформатор 10 кВ / 0.4 кВ (uk = 4,5%)
РОССИЯ, 346428, г. Новочеркасск Ростовской обл., ул. Михайловская 164 а; а/я 145
т/ф. (863-5) 22-53-50; 22-53-51, 22-53-71; Е-mail: elmash@novoch.ru; http://www.electromash.com/