Меню Закрыть

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ПОТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

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.

Cтруктурная 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.

Рекомендуемое расположение оборудования

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 CDROM) 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:

Принципиальная схема испытательной станции

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.

Шкаф силовой высоковольтный

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%)

 ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СТЕНД  ДЛЯ ПОТОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

          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/