Мобильные испытательные установки серии МИВН для поверки измерительных трансформаторов напряжения классов 35–750 кВ




Page 1


background image







Page 2


background image

98

ДИАГНОСТИКА

И МОНИТОРИНГ

Мобильные испытательные 
установки серии МИВН для поверки 
измерительных трансформаторов 
напряжения классов 35–750 кВ

В

 

настоящее

 

время

 

поверка

 

трансформаторов

 

напряжения

 (

ТН

класса

 

напряжения

 

35–750 

кВ

 

на

 

месте

 

эксплуатации

 

затруднена

 

ввиду

 

отсутствия

 

необходимых

 

для

 

этого

 

источников

 

высокого

 

напряжения

Эта

 

проблема

 

решена

 

путем

 

использования

 

мобиль

ных

 

источников

 

высокого

 

напряжения

 

серии

 

МИВН

В

 

статье

 

описано

 

семейство

 

МИВН

разработанное

 

и

 

изготавливаемое

 

для

 

этой

 

цели

Приведены

 

основные

 

технические

 

и

 

эксплуатационные

 

характеристики

 

указанных

 

установок

соответствующие

 

требовани

ям

 

ГОСТ

 8.216-2011.

Ярмаркин

 

М

.

К

.,

к.т.н., доцент, 

заведующий кафедрой 

электро энергетического 

оборудования 

ФГАОУ ДПО «ПЭИПК»

Берлин

 

Б

.

Е

.,

директор 

ООО «ТЕСТСЕТ»

Матвеев

 

С

.

Ю

.,

заместитель директора 

по новым разработкам 

ООО «ТЕСТСЕТ»

Т

рансформаторы  напряжения 

(ТН) являются одним из основ-

ных средств измерения, обеспе-

чивающих  коммерческий  учет 

электроэнергии,  действие  релейной 

защиты  и  ряд  других  важных  функций 

для  работы  энергосистемы.  В  настоя-

щее время в эксплуатации в России на-

ходятся  десятки  тысяч  электромагнит-

ных и емкостных ТН на напряжение от 

110 кВ различных фирм-изготовителей. 

Как  средство  измерения,  в  соответ-

ствии  с  требованиями  [1],  ТН  должны 

проходить периодическую поверку. Пе-

риодичность  поверки  ТН  определяет-

ся документом [2] и составляет от 4 до 

8 лет в зависимости от класса точности 

ТН. На основании этого весьма прибли-

зительно можно оценить, что ежегодно 

периодическую поверку должны прохо-

дить около 15–20% от указанного коли-

чества ТН. По существующему положе-

нию  выполнение  поверки  возложено, 

в  основном,  на  региональные  Центры 

стандартизации, метрологии и испыта-

ний (ЦСМ). Однако, по имеющейся ин-

формации, они не справляются с этой 

задачей,  главным  образом,  в  силу  от-

сутствия необходимых источников вы-

сокого напряжения (ИВН).

В  мировой  практике  для  решения 

указанной проблемы используют уста-

новки,  изготавливаемые  в  Китае,  Ав-

стрии и других странах [3, 4]. Решение 

задачи  импортозамещения  привело 

к разработке серии отечественных мо-

бильных  источников  высокого  напря-

жения  (МИВН)  классов  напряжения  от 

35 до 750 кВ. 

В  настоящее  время  в  электриче-

ских  сетях  класса  напряжения  110  кВ 

и выше все большее распространение 

получают  емкостные  ТН,  не  подвер-

женные  возникновению  феррорезо-

нанса в эксплуатации и имеющие су-

щественно  меньшую  себестоимость 

по  сравнению  с  электромагнитными 

ТН.  Для  МИВН  такие  трансформа-

торы  представляют  не  что  иное,  как 

емкость,  присоединенную  в  качестве 

нагрузки.  В  этой  ситуации  одной  из 

наиболее важных характеристик ИВН 

становится  его  нагрузочная  характе-

ристика. 

В таблице 1 представлены данные 

по  значениям  емкости  емкостных  ТН 

(за  исключением  ТН-35)  в  зависимо-

сти от класса напряжения, находящих-

ся  в  эксплуатации  на  территории  РФ. 

Данные получены от метрологических 

служб региональных ЦСМ и концерна 

«Рос энерго атом».  На  основании  этих 

Табл. 1. Значения емкости емкостных ТН в зависимости от класса 

напряжения, находящихся в эксплуатации на территории РФ

Класс 

напряжения 

поверяемого 

ТН

Диапазон 

напряжений 

поверки по [1]: 

(0,8–1,2

U

н

), кВ

Диапазон

емкос тей

конденсаторов 

связи, нФ

Необходимая 

для поверки 

максимальная 

мощность, кВА

35 (только 

индуктивные 

ТН)

0,3–25,0

0,0–33,0

6,5

110

50,8–76,2

0,0–25,0

45,0

220

101,6–152,4

0,0–13,0

95,0

330

190,5–228,6

1,8–9,0

148,0

500

230,9–346,4

2,6–6,0

226,0

750

346,4–519,6

2,85–4,6

390,0







Page 3


background image

99

данных выполнена оценка необходимой для повер-

ки мощности.

Как видно из таблицы 1, необходимая для про-

ведения  поверки  мощность  ИВН  может  достигать 

нескольких  сотен  кВА.  Это  обстоятельство  приво-

дит к созданию громоздких дорогостоящих испыта-

тельных установок, а также существенно увеличи-

вает стоимость проведения испытаний. В отличие 

от  известных  зарубежных  аналогов,  в  описанных 

ниже МИВН для создания высокого испытательно-

го напряжения использованы резонансные схемы, 

в  результате  чего  общая  потребляемая  мощность 

не превышает 20 кВА независимо от класса напря-

жения.

Сказанное  позволяет  сформулировать  задачи, 

решение  которых  необходимо  для  организации 

сис тематических поверок трансформаторов напря-

жения.

1.  Необходимо разработать и изготовить мобиль-

ные  источники  высокого  напряжения  (МИВН), 

пригодные для выполнения поверки ТН на ме-

сте  эксплуатации.  В  эксплуатации  ТН  часто 

установлены в местах, не слишком удобных для 

подъезда грузового автотранспорта и проведе-

ния высоковольтных поверочных испытаний. По 

этой  причине  приобретает  большое  значение 

задача  создания  малогабаритных  источников 

ВН с указанными параметрами и размещенных 

либо  на  легковых  автомобильных  прицепах, 

либо  в  небольших  передвижных  электролабо-

раториях  повышенной  проходимости.  Эта  за-

дача  на  сегодня  наиболее  эффективно  может 

быть  решена  на  основе  применения  испыта-

тельных  высоковольтных  трансформаторов 

с  элегазовой  изоляцией,  обладающих  чрезвы-

чайно высокими удельными массогабаритными 

характеристиками.

2.  При  создании  МИВН  важной  задачей  является 

уменьшение  мощности,  потребляемой  при  по-

верке. Как показано ниже, в отличие от извест-

ных  зарубежных  аналогов,  в  описанных  ниже 

МИВН  для  создания  высокого  испытательного 

напряжения использованы резонансные схемы, 

в  результате  чего  общая  потребляемая  мощ-

ность не превышает 20 кВА независимо от клас-

са напряжения.

3.  Необходимо  обеспечить  выполнение  рекомен-

даций [1] к применяемому при поверке источнику 

высокого напряжения. В частности, в п. 5.3 запи-

сано, что при поверке трансформаторов напряже-

ния емкостного типа может быть использован ис-

точник высокого напряжения, мощность которого 

должна быть не менее 50 кВА, причем источник 

должен  обеспечивать  возможность  регулирова-

ния частоты в пределах 49–51 Гц (либо 59–61 Гц), 

обеспечивать  возможность  регулирования  на-

пряжения в пределах от 20% до 120% номиналь-

ного  напряжения  поверяемого  трансформатора 

и  удовлетворять  требованиям  по  стабильности 

напряжения и частоты, а также составу высших 

гармоник в генерируемом напряжении. Необходи-

мость изменения частоты в ходе испытаний кос-

венно  накладывает  ограничения  по  мощности, 

потребляемой  источником,  поскольку  это  имен-

но  та  мощность,  которую  должен  обеспечивать 

в  этом  режиме  применяемый  преобразователь 

частоты.

4.  Целесообразно  обеспечить  возможность  ис-

пользования  источников  высокого  напряжения 

для  испытаний  электрической  прочности  изо-

ляции высоковольтного оборудования на месте 

монтажа (при условии соответствия требовани-

ям [5] или [6]).

Как  показано  ниже,  все  перечисленные  задачи 

решены в результате разработки серии МИВН клас-

сов напряжения 35–750 кВ. 

Разработанные  МИВН  можно  условно  разбить 

на 3 группы.

1.  МИВН-35  —  трехфазный  источник,  предназна-

ченный  для  поверки  только  электромагнитных 

ТН; компенсирующие реакторы и регулятор ча-

стоты не применяются. 

2.  МИВН-110,  МИВН-220  и  МИВН-330,  представ-

ляющие  собой  однофазные  источники,  пред-

назначенные  для  поверки  электромагнитных 

и  емкостных  ТН  соответствующих  классов 

напряжения.  В  этих  источниках  применены 

регулятор  частоты,  высоковольтные  и  низко-

вольтные  компенсирующие  реакторы.  В  схеме 

использован эффект параллельного резонанса 

напряжений. 

3. МИВН-750 — однофазный источник, предназна-

ченный для поверки электромагнитных и емкост-

ных  ТН  соответствующих  классов  напряжения. 

В схеме использован эффект последовательно-

го резонанса напряжений.

МИВН

-35 

Отличительной  особенностью  установки  МИВН-

35  кВ  является  то,  что  она  может  использоваться 

для поверки ТН, работающих в сети с изолирован-

ной нейтралью, что означает необходимость полу-

чения как фазного, так и линейного напряжений. 

Поэтому в состав МИВН-35 кВ входят три элега-

зовых  малогабаритных  трансформатора  ИОГ-25/6,

которые обеспечивают возможность поверки одной, 

двух или трех фаз поверяемого трансформатора на-

пряжения одновременно.

Схема  регулирования  испытательного  напря-

жения  МИВН-35  кВ  включает  в  каждой  фазе  как 

основной  автотрансформатор  с  пределами  регу-

лирования от нуля до 250 В, так и вольтодобавоч-

ный  трансформатор.  Наличие  вольтодобавочного 

трансформатора  позволяет  обеспечивать  значе-

ние  уровня  выходного  напряжения  при  поверке 

с погрешностью не более 1%.

Тот факт, что в сетях класса до 35 кВ применя-

ются практически только индуктивные ТН, дает воз-

можность использовать схему источника, в которой 

полностью  отсутствуют  элементы  компенсации 

реактивной  нагрузки.  Это  существенно  упрощает 

установку  и  позволяет  уменьшить  ее  стоимость. 

Максимальная потребляемая мощность составля-

ет 20 кВА.

 3 (66) 2021







Page 4


background image

100

Внешний вид МИВН-35 кВ показан на рисунке 1. 

Источник состоит из высоковольтного блока и блока 

управления. Для удобства монтажа при размещении 

установки в автомобильном прицепе верхняя часть 

высоковольтного блока сделана съемной. Это позво-

ляет пройти в дверные проемы и удобно разместить 

обе  части  блока  в  ограниченном  пространстве  под 

крышкой автомобильного прицепа.

 В блоке управления размещен пульт управления 

установкой и элементы питания, а также регулятор 

напряжения в составе главного и вспомогательного 

регуляторов, каждый из которых представляет со-

бой группу из трех автотрансформаторов. В составе 

пульта управления использован программируемый 

контроллер,  обеспечивающий  высокую  степень 

автоматизации  измерений,  а  также  амплитудный 

цифровой вольтметр ВА 11. В высоковольтном бло-

ке размещены три испытательных трансформатора 

ИОГ-25/6.6,  делитель  напряжения,  а  также  кабели 

для  присоединения  к  объектам  испытаний  на  ка-

тушках.

Для присоединения к объектам испытаний в уста-

новке применены гибкие высоковольтные кабели, не 

имеющие заземленного экрана. Это облегчает разво-

рачивание испытательной лаборатории в полевых ус-

ловиях и ее демонтаж после завершения испытаний.

МИВН

-110 

КВ

Мобильный источник высокого напряжения предна-

значен для генерирования нормированного испыта-

тельного  переменного  напряжения  в  соответствии 

с  требованиями  [1]  при  поверках  емкостных  транс-

форматоров  напряжения  класса  напряжения  до 

110 кВ на месте монтажа в полевых условиях.

Источник представляет собой повышающий двух-

обмоточный  трансформатор,  обеспечивающий  пре-

образование  напряжения  внешнего  регулируемого 

источника  в  диапазоне  0…380  В  в  высокое  напря-

жение до 80 кВ. Трансформатор оснащен дополни-

тельными  устройствами,  обеспечивающими  защиту 

трансформатора от перегрузки.

В состав МИВН-110 входят: блок высоковольтный, 

блок  управления,  выносная  консоль  управления, 

блок регулятора напряжения, блок преобразователя 

частоты, а также пульт аварийного отключения.

Объект испытания — поверяемый трансформа-

тор напряжения — подключают к обмотке ВН испы-

тательного  трансформатора.  Параллельно  с  объ-

ектом испытаний при необходимости к обмотке ВН 

подключают  компенсирующий  реактор  —  катушку 

индуктивности.  Максимальная  емкость  нагрузки 

при напряжениях до 80 кВ равна 25 нФ, что точно со-

ответствует требованиям таблицы 1, максимальная 

потребляемая мощность не превышает 15,2 кВА.

На  рисунке  2  показана  компоновка  элементов 

источника  на  прицепе  легкового  автомобиля.  Как 

видно,  компактные  размеры  источника  позволяют 

разместить все его элементы в габаритах стандарт-

ного прицепа к легковому автомобилю, что обеспе-

чивает высокую мобильность при работе в полевых 

условиях.

Управление  источником  осуществляется  с  по-

мощью  консоли  управления  МКУ-002/2,  связанной 

с источником оптоволоконным кабелем. Для выпол-

нения  требований  [1]  питание  МИВН-110  возможно 

от штатного преобразователя частоты, дающего воз-

можность  регулирования  частоты  испытательного 

напряжения в диапазоне от 49 до 51 Гц.

ДИАГНОСТИКА

И МОНИТОРИНГ

Рис

. 1. 

Внешний

 

вид

 

МИВН

-35 

кВ

:

блок

 

управления

 (

слева

), 

высоковольтный

 

блок

 (

справа

)

Рис

. 2. 

Компоновка

 

элементов

МИВН

-110 

на

 

прицепе

 

легкового

 

автомобиля







Page 5