Государственный стандарт СССР ГОСТ 20243-74* (СТ СЭВ 4493-84) "Трансформаторы силовые. Методы испытаний на стойкость при коротком замыкании" (введен в действие постановлением Госстандарта СССР от 8 октября 1974 г. N 2310)

Power transformers. Methods of short circuit tests

Дата введения 1 января 1976 г.

Взамен ГОСТ 3484-65 в части разд. 8

Настоящий стандарт распространяется на силовые однофазные трансформаторы мощностью от 4 кВ x A и выше и трехфазные мощностью от 6,3 кВ x А и выше и устанавливает методы испытаний на стойкость при КЗ.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4493-84 и Публикации МЭК 76-5 (1976).

(Измененная редакция, Изм. N 2).

1. Исходные материалы

1.1. До начала испытаний для составления программы испытаний должна использоваться следующая техническая документация на испытуемый трансформатор:

а) паспорт;

б) расчет трансформатора, включающий основные расчетные данные трансформатора, расчеты осевых и радиальных усилий КЗ (радиальных - только для трансформаторов мощностью более 2500 кВ x А), расчеты на прочность основных узлов прессующей конструкции;

в) чертежи:

активной части с узлом прессовки,

монтажа обмоток,

принципиальной электрической схемы,

монтажа трансформатора;

г) технические условия - в части требований к стойкости при КЗ;

д) расчет устойчивости и прочности крепления трансформатора на железнодорожной платформе и сборочный чертеж установки и крепления трансформатора на железнодорожной платформе или автотранспорте;

е) данные о технологической обработке обмоток.

1.2. Программа испытаний должна иметь следующие разделы:

а) анализ расчетных данных и предварительное заключение о прочности конструкции, выполняемые разработчиком;

б) обоснование выбора режимов КЗ, на соответствие которым проводятся испытания, и основные параметры режимов, определяемые согласно п. 3.3 ГОСТ 11677-85 и техническим условиям на данный трансформатор;

в) расчет параметров КЗ во всех режимах испытаний: наибольших значений установившихся токов КЗ, наибольших значений ударных токов КЗ во всех обмотках, полных сопротивлений КЗ со стороны питания трансформатора - для выбора схем испытаний на испытательном стенде;

г) силовые и измерительные схемы испытаний;

д) перечень контрольных обмеров и вспомогательных испытаний;

е) порядок проведения испытаний: очередность режимов испытаний и фаз при однофазных испытаниях.

Программа должна составляться организацией, проводящей испытания, согласовываться с разработчиком и утверждаться заводом-изготовителем.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. Режимы испытаний

2.1. В каждом из режимов КЗ, указанных в программе испытаний, трансформатор должен подвергаться пяти зачетным КЗ: одному - при полностью включенных витках обмоток, участвующих в этом режиме, и четырем - в режиме, соответствующем ответвлениям обмоток по программе испытаний (п. 1.2б).

Если после пяти зачетных КЗ данные вспомогательных испытаний и контрольных обмеров (разд. 5), данные осциллограмм с записью процессов КЗ или иные данные ставят под сомнение вопрос о положительном результате испытаний на стойкость при КЗ, то по согласованию с представителем завода-изготовителя, присутствующим на испытаниях, допускается провести шестой зачетный опыт КЗ.

2.2. Длительность зачетных опытов короткого замыкания должна находиться в пределах от 0,5 до 1 с. Если испытательная установка не позволяет обеспечить такую длительность, то для трансформаторов мощностью более 40000 кВ x А эта длительность может быть снижена до 0,2 с.

Термическую стойкость трансформатора при коротком замыкании необходимо определять расчетным путем. Методика расчета приведена в обязательном приложении.

Термическую стойкость трансформатора при коротком замыкании допускается подтверждать путем увеличения длительности пятого зачетного опыта до длительности термического короткого замыкания t_k если это предусмотрено программой испытаний и допускается испытательной установкой.

(Измененная редакция, Изм. N 2).

2.3. Число режимов испытаний (для каждой обмотки трансформатора), как правило, не должно превышать одного, чтобы не ужесточать этих испытаний. Если программой испытаний предусмотрены два или более режимов испытаний, то испытание обмотки более чем в одном режиме допускается при условии, что ток КЗ в любой ее части равен наибольшему току КЗ для этой части только в одном из режимов, а в других не превышает 80% этого тока.

2.4. Последовательность режимов испытаний должна выбираться соответственно ожидаемому увеличению расчетных усилий.

2.5. В трансформаторах со схемой соединения зигзаг, имеющих два режима испытаний, три зачетных опыта КЗ производят в однофазном режиме путем замыкания накоротко линейного вывода поочередно каждой из фаз с нулем при трехфазном питании со стороны высшего напряжения и четыре трехфазных КЗ производят в режиме, указанном в программе испытаний.

2.6. Для трехфазных трансформаторов, имеющих два и более режимов испытаний, а также для трансформаторов мощностью более 1600 кВ x А с целью получения большего объема информации о прочности конструкции предпочтительны однофазные испытания на стойкость при КЗ.

Однофазные испытания трехфазного трансформатора проводят с использованием двух других фаз по схемам чертежа. Допускаются однофазные испытания без использования двух других фаз, т.е. рассматривается каждая фаза как отдельный трансформатор. В этом случае обмотки соседних фаз должны быть замкнуты накоротко, а соединения обмоток в треугольник должны быть разомкнуты.

3. Общие указания по проведению испытаний

3.1. Трансформатор, предварительно замкнутый накоротко с одной стороны, включают с другой стороны на напряжение промышленной частоты, обеспечивающее наибольший установившийся ток КЗ, заданный программой испытаний.

Допускается также проводить испытания на стойкость при КЗ путем замыкания накоротко обмотки предварительно возбужденного трансформатора. В этом случае напряжение питания на холостом ходу, необходимое для получения расчетного значения наибольшего установившегося тока КЗ (п. 1б, в), после замыкания накоротко трансформатора, не должно быть больше 120% от номинального (максимальная длительность перевозбуждения - 1 мин).

Если у предварительно замкнутого трансформатора на напряжение включается внутренняя обмотка, то должны быть приняты меры, исключающие насыщение магнитной системы.

Величина наибольшего установившегося тока КЗ должна быть выдержана с точностью +-10% от расчетного значения, определяемого п. 1б, в.

3.2. При испытаниях однофазных трансформаторов момент включения на КЗ должен соответствовать в пяти зачетных КЗ такой величине апериодической составляющей в токе КЗ, которая обеспечивает наибольший ударный ток КЗ.

При трехфазных испытаниях наибольшая апериодическая составляющая обеспечивается в средней фазе трехфазного трансформатора во всех пяти зачетных КЗ.

Величина наибольшего ударного тока КЗ должна быть выдержана с точностью +-5% от расчетного значения, определяемого п. 1б, в.

3.3. Наладочные опыты КЗ в целях проверки силовых и измерительных схем должны производиться при сниженных значениях ударного тока КЗ, не превышающих 80% от величины наибольшего ударного тока КЗ.

3.4. Трансформатор испытывают после предварительного нагрева одним из методов, изложенных в разд. 9 ГОСТ 3484-77, с таким расчетом, чтобы в конце пятого зачетного опыта температура обмоток достигла предельно допустимого значения.

Допускается проводить испытания без предварительного нагрева, если расчетами показано, что механические напряжения в проводах при максимально возможной для данного трансформатора температуре меньше предельно допустимых.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

3.5. Допускается испытывать масляный трансформатор без бака - на воздухе, если он имеет обмотку с фазным напряжением, не превышающим 25 кВ.

В этом случае все остальные обмотки с фазными напряжениями более 25 кВ в процессе испытаний должны быть замкнуты накоротко и заземлены.

3.6. Испытания должны проводиться в следующем порядке:

ревизия активной части в соответствии с разд. 4;

вспомогательные испытания и контрольные обмеры по п. 5.1;

наладочные и зачетные опыты КЗ в соответствии с требованиями разд. 3 и п.п. 5.2, 5.3;

вспомогательные испытания и контрольные обмеры после зачетных опытов КЗ по п. 5.4;

ревизия и разборка активной части в соответствии с разд. 6.

3.7. При испытаниях должны быть приняты меры, обеспечивающие безопасность их проведения.

4. Ревизия активной части трансформатора перед испытаниями

4.1. До испытаний производят ревизию активной части, при которой проверяют качество изготовления, соответствие геометрических размеров обмоток и деталей прессующей конструкции чертежам, а также соответствие опорных площадей обмоток расчетным. Кроме того, производят проверку соответствия фактической запрессовки обмоток расчетным значениям с помощью тарированных ключей или тензометрических датчиков. При этом допускается допрессовка обмоток до расчетного значения усилия прессовки.

5. Вспомогательные испытания и контрольные обмеры

5.1. До испытаний на стойкость при КЗ проводят вспомогательные испытания и контрольные обмеры в следующем порядке:

а) Определение сопротивлений изоляции всех обмоток по методике разд. 8 ГОСТ 3484-77 и проверка электрической прочности изоляции обмоток приложенным напряжением промышленной частоты, не превышающим 0,8 U_исп по ГОСТ 1516.1-76 с предварительной проверкой электрической прочности масла.

При испытаниях без бака электрическая прочность изоляции обмоток с фазным напряжением до 25 кВ включительно должна проверяться приложенным напряжением, равным 1,2 U_н (U_н - номинальное фазное напряжение).

Изоляция обмоток с фазным напряжением более 25 кВ должна проверяться только путем измерения сопротивления с помощью мегомметра.

б) Определение потерь КЗ Р_к, напряжения КЗ U_к для всех режимов испытаний по методике разд. 6 ГОСТ 3484-77 и фазных сопротивлений КЗ с использованием измерительных приборов класса точности 0,2.

в) Определение потерь ХХР_о и тока XXi_о по методике разд. 5 ГОСТ 3484-77.

Для контроля состояния каждой фазы в трехфазных трансформаторах дополнительно должны проводиться однофазные опыты XX при пониженном напряжении.

г) Обмеры распределения поперечного поля рассеяния вдоль одной или нескольких доступных образующих обмоток (одновременно с испытаниями по подпункту б)

д) Обмеры фазных индуктивностей XX, например, мостом переменного тока, и сопротивлений обмоток постоянному току.

е) Обмеры импульсным методом (снятие нормограмм).

Примечание. Требования, изложенные в подпунктах г, д, е, являются факультативными.

5.2. В процессе испытаний на стойкость при КЗ производят осциллографическую запись напряжения и тока на входной стороне, тока в короткозамкнутой обмотке, усилий, действующих на опоры, кривых изменения шума и вибрации трансформатора с помощью специальной аппаратуры.

Примечание. Требования в части записи кривых изменения усилий КЗ, шума и вибрации являются факультативными.

5.1, 5.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

5.3. После каждого зачетного опыта производят:

а) осмотр активной части трансформатора (при испытаниях без бака);

б) контрольный опыт XX или измерение индуктивности XX мостом переменного тока, при этом ввиду возможных витковых замыканий опыт XX производят при плавном подъеме напряжения питания;

в) определение сопротивления КЗ измерительными приборами класса точности 0,2;

г) снятие дефектограмм с помощью обмеров импульсным методом;

д) проверку изменения запрессовки обмоток.

Примечание. Подпрессовка обмоток между зачетными опытами не допускается.

В ходе испытаний по согласованию между представителями организаций, участвующих в испытаниях, допускается при отсутствии каких-либо признаков повреждений не выполнять измерения по подпунктам б, в, г, д.

5.4. По окончании испытаний на данной фазе в каждом из выбранных режимов, а также в случае появления деформаций обмоток или электрических повреждений, обнаруженных при обмерах и испытаниях по п.п. 5.2 и 5.3, повторяют вспомогательные испытания и контрольные обмеры по п. 5.1, но в следующем порядке: е, а, в, б, г, д.

При пофазных испытаниях допускается выполнять вспомогательные испытания и контрольные обмеры по подпунктам а, г, д после окончания всех испытаний на стойкость при КЗ.

5.5. Если после проведения одного из опытов КЗ появились остаточные деформации или изменения в кривых тока, напряжения, шума или вибрации на осциллограмме процесса КЗ, то должны проводиться обмеры по п. 5.4. Испытания могут быть продолжены, если при сравнении результатов испытаний и обмеров по п.п. 5.1 и 5.4 отсутствуют отклонения, а остаточные деформации не выходят за пределы допусков, оговоренных в п. 8.1.

6. Ревизия и разборка активной части после испытаний

6.1. По окончании испытаний после выполнения вспомогательных испытаний и контрольных обмеров по п. 5.4 следует произвести повторную ревизию активной части испытуемого трансформатора аналогично разд. 4 настоящего стандарта и разборку активной части со снятием обмоток и фотографированием всех деформаций и разрушений.

При положительных результатах испытаний на стойкость при КЗ, подтвержденных данными осциллограмм КЗ, вспомогательных и контрольных обмеров по п. 5.4, в случае выполнения при ревизии требований п. 8.1 допускается не производить разборку активной части:

трансформаторов мощностью до 1600 кВ x А включительно;

трансформаторов мощностью свыше 1600 кВ x A - если при разборке активной части опытного образца не было обнаружено каких-либо повреждений или остаточных деформаций.

В случае проведения трехфазных испытаний на стойкость при КЗ должна производиться разборка фазы, подвергавшейся воздействию наибольшего ударного тока КЗ. Если разборка этой фазы не выявила повреждений, то допускается не производить разборку двух других фаз трансформатора, подвергавшихся воздействию меньших ударных токов КЗ. При наличии повреждений - две другие фазы должны быть разобраны.

6.2. При неудовлетворительных результатах испытаний на стойкость при КЗ повторные испытания допускается проводить только после устранения обнаруженных при испытаниях дефектов конструкции.

7. Проверка электрической прочности изоляции после динамических испытаний

7.1. Если вспомогательные испытания, контрольные обмеры (разд. 5), ревизия после динамических испытаний (разд. 6) не обнаружили каких-либо электрических повреждений или остаточных деформаций и, в соответствии с разд. 6, разборка трансформатора не требуется, то должно проводиться испытание изоляции напряжением, равным 0,8 U_исп, и испытание внутренней изоляции индуктированным напряжением повышенной частоты по ГОСТ 1516.1-76.

7.2. Если трансформатор подвергался испытаниям на стойкость при КЗ без бака, то испытание изоляции следует проводить по ГОСТ 1516.1-76 полным испытательным напряжением на заводе-изготовителе при условии соответствующей обработки активной части трансформатора после ее длительного пребывания на воздухе.

В случае отрицательного результата испытаний изоляции активную часть следует подвергать разборке для выявления причин повреждений.

8. Оценка результатов испытаний

8.1. Трансформатор считают выдержавшим испытания на стойкость при КЗ, если:

а) при ревизии или разборке активной части после испытаний не обнаружены сползание витков, осевые или радиальные деформации отдельных катушек, деформации из-за поворота обмоток, смещения или расслоения деталей ярмовой изоляции, остаточные деформации прессующей конструкции (колец, домкратов, ярмовых балок, прессующих шпилек), остаточные деформации отводов и ошиновки, снижение усилий запрессовки обмоток;

б) сравнение результатов всех измерений по разд. 5 до и после испытаний не указывает на появление каких-либо электрических повреждений или внутренних деформаций;

в) трансформатор выдержал испытания электрической прочности изоляции обмоток и внутренней изоляции по разд. 7.

8.2. Допускается положительная оценка результатов испытаний:

для трансформаторов мощностью до 1600 кВ x А включительно при наличии остаточных смещений обмоток в осевом направлении и остаточных деформаций ярмовых балок, не превышающих для трансформаторов мощностью до 250 кВ x А 3 мм и для трансформаторов мощностью до 1600 кВ x А 5 мм;

для трансформаторов мощностью более 1600 кВ x A при наличии радиальных деформаций в пределах технологических допусков, осевых прогибов катушек, не превышающих 2-3 мм, смещений столбов дистанционных прокладок без существенной потери площади опоры, снижения усилия прессовки в процессе зачетных опытов не более чем на 40% от первоначального уровня перед испытаниями.

8.3. Трансформатор, подвергнутый шестому КЗ по п. 2.1, считают выдержавшим испытания, если он удовлетворяет требованиям п. 8.1, причем деформация и усилие прессовки обмоток не изменялись по сравнению с состоянием после пятого КЗ.

9. Оформление результатов испытаний

9.1. По результатам испытаний на стойкость при КЗ организация, проводившая испытания, должна составить протокол. В этом протоколе или в приложениях к нему должны быть приведены:

а) паспортные данные трансформатора и краткое описание его конструкции;

б) утвержденная программа испытаний;

в) результаты ревизии активной части трансформатора перед испытаниями;

г) данные вспомогательных испытаний и контрольных обмеров, описание хода испытаний, данные обработки осциллограмм зачетных КЗ и копии осциллограмм зачетных КЗ;

д) результаты ревизии и разборки активной части трансформатора с подробным описанием повреждений, если они имеются;

е) оценка результатов испытаний:

9.2. Оценка результатов испытаний должна содержать:

а) сравнение результатов испытаний с расчетными данными;

б) заключение об итогах динамических испытаний с четким выводом: выдержал или нет трансформатор испытания, если трансформатор не выдержал испытаний, то должны быть указаны основные причины повреждения, например, слабость узла конструкции, неудовлетворительная технология, низкое качество изготовления, ошибки в расчетах и пр.;

в) рекомендации по устранению обнаруженных недостатков и доведению конструкции до состояния, обеспечивающего необходимую стойкость при КЗ.