Горит предохранитель на трансформаторе
Академия Гитарной Электроники: Выбивает предохранитель при подключении трансформатора - Академия Гитарной Электроники
- Вы не можете создать новую тему
- Вы не можете ответить в тему
- Группа: Гости
На днях мне приехал трансформатор из Аудиоинструмента, силовой тор.
Собственно проблема в том что, выбивает предохранитель при подключении трансформатора к сети.
Из-за чего это может быть и как это лечиться ?
С Уважением, Володин К.
Для поддержания guitar-gear необходимо пара килорублей. Всем небезразличным просьба воспользоваться формой Я.Деньги
Проверь свой e-mail на валидность!!
В редактор добавлена кнопка "Спойлер" для выкладки больших изображений, всех игнорирующих эту возможность ждет наказание.
Желаю удачи с этой штуковиной.
Соблюдаем правила, не плодим бесполезных тем.
Хотим поблагодарить - нажимаем справа "+", наказать - нажимаем "-". Не стесняемся помогать модераторам кнопкой "Жалоба" слева.
Пусть наш форум будет лучше.
- Группа: Гости
Желаю удачи с этой штуковиной.
предохранитель 500ма 250 вольт, кенотрон 5Y3GT.
выбивает если подключен к вторичке только кенотрон и только на накал, без него все нормально, не выбивает, вторички все на холостом .
Лабораторная по физике №2, или почему сгорает предохранитель
В первой части лабораторной мы рассмотрели для чего нужны конденсаторы, в этой части мы поговорим о предохранителях и почему они сгорают. А всё началось с того, что однажды пришёл в гости старый знакомый и притащил усилитель с желанием выяснить, от чего при включении иногда сгорает сетевой предохранитель. Объяснял так – если усилитель имеет мощность 2х15 Вт, а в момент включения он ещё не играет музыку, то почему же иногда сгорает одноамперный предохранитель? Ведь один ампер – это 220 Вт потребляемой мощности! А раз сгорает – значит ещё больше! И почему «иногда», а не всегда?
Ну, что ж, молодец, школьную физику помнит. Давайте будем смотреть, что там в блоке питания происходит. Подключим компьютер как осциллограф с памятью и посмотрим, какой ток протекает в первичной обмотке…
Разбираем усилитель (рис.1), отцепляем от трансформатора все выпрямители и припаиваем к нему несколько резисторов по рисунку 2.
Рис.1
Рис.2
R1 и R2 – это делитель, ослабляющий напряжение сети примерно в 450 раз (точное значение зависит от входного сопротивления звуковой карты). Если вспомнить физику, то тестер при измерении сетевого напряжения 220 В показывает его эффективное (действующее) значение. Амплитудное же значение, т.е. максимальное, больше эффективного в 1,41 раз и, соответственно, достигает 311 В. Ах, да, у нас ведь с некоторых пор не 220 В в сети, а 230 В, а значит и амплитудное значение будет уже 324 В. Поделив это число на 450, получим 0,72 В – вполне нормальный уровень для подачи на вход звуковой карты.
Резистор R3 – датчик тока. По падению напряжения на нём можно судить об амплитуде и форме тока, протекающем в первичной обмотке трансформатора. Силу тока будем рассчитывать, разделив напряжение падения на сопротивление резистора.
Программа SpectraPLUS запущена, звуковая карта откалибрована, можно приступать к измерениям. Скриншот первого включения показан на рисунке 3. Здесь на верхнем графике (левый канал) – форма синусоиды сетевого напряжения (амплитуда напряжения на делителе соответствует расчетному значению), на нижнем (правый канал) – падение на R3.
Рис.3
Токовые импульсы очень малы, при таком масштабе почти никакой полезной информации не несут, поэтому для более детального рассмотрения на рисунке 4 показан скриншот с изменённым значением «Plot Top». Шкала оси ординат – плюс-минус 40 мВ.
Рис.4
И сразу возникает вопрос - а почему форма тока немного не симметрична? Отрицательная полуволна имеет выброс 17 мВ, положительная 10 мВ. Наверное, такое может быть, если в сети присутствует небольшое постоянное напряжение и тороидальный сердечник имеет некоторую намагниченность. В любом случае, форма тока в полуволнах на холостом ходу примерно одинакова, максимальное значение не превышает 17 мА и совпадает с переходом синусоиды сетевого напряжения через нулевое значение, ну, и начинается этот «пик» после перехода синусоидой любой из точек экстремума.
Теперь возвращаем программе значение «Plot Top» 0,9 В и смотрим, что происходит во время подачи напряжения на трансформатор (рис.5). В левом канале почти ничего не изменилось, а вот ток через обмотку имеет совсем другую амплитуду и форму. Максимальный уровень импульсов всё так же совпадает с переходом синуса через ноль, но сразу после подачи напряжения он во много раз больше, чем при последующей нормальной работе. Причём, как видно, «пики тока» появляются только при переходе синуса с положительной полуволны в отрицательную. Импульсов во время перехода из отрицательной в положительную полуволну совсем не заметно, зато заметно наличие какого-то постоянного отрицательного напряжения. Или, по крайней мере, медленно изменяющегося отрицательного напряжения. Все эти «неожиданности» через 0,1 секунды уменьшаются во много раз, и ещё через 0,1 секунды работу трансформатора уже можно считать нормальной.
Рис.5
Просматривая эту записей дальше, было видно, как большие импульсы ослабляются и постепенно становятся похожими на те, что показаны на рисунке 4, но в некотором промежутке времени они имеют обратную «асимметричность» - бОльшая амплитуда у импульсов в каждой положительной полуволне (рис.6). Что косвенно говорит о том, что всё-таки дело в намагниченности сердечника.
Рис.6
Затем была сделана запись из нескольких последовательных включений и выключений трансформатора (она в заархивированном виде находится в приложении к тексту). На рисунке 7 показаны моменты включений из неё. Кстати, на четвёртом сверху графике вообще нет спадающих импульсов, всё ровненько да гладенько…
Рис.7
Природа возникновения первого мощного импульса пока осталась невыясненной – ну, что ж, зима впереди долгая, время почитать теорию будет … Кстати, для того, чтобы полностью посмотреть его уровень, сигнал с резистора R3 пришлось ослабить в 10 раз. На рисунке 8 видно, что при очередном включении он был отрицателен и имел амплитуду около 4,7 В (надо учитывать делитель на 10), что говорит о протекающем в цепи токе 4,7 А.
Рис.8
Затем, для того чтобы убедиться, что эксперимент в принципе правилен и мы не «меряем температуру верхних слоёв воды в нижнем течении реки Янцзы», в схему был впаян другой трансформатор – ТН46 (рис.9) и с него также были сняты показания на холостом ходу. График на рисунке 10 показывает, что у ТН46 очень большой ток покоя – максимальное значение достигает 113 мА. В связи с этим и форма тока холостого хода отличается, но несимметричность полуволн также присутствует, хоть и меньшая. И мощные импульсы при включении никуда не делись.
Рис.9
Рис.10
Про «несимметричность» была ещё мысль, что, может быть, это сама звуковая карта неправильно оцифровывает, т.е. смещает уровни. Для проверки на её вход был подан синусоидальный сигнал с генератора звуковой частоты Г3-118 и сняты показания (рис.11). Некоторое смещение заметно, но оно очень мало по сравнению с предыдущими измерениями. Затем, на всякий случай, ещё были поменяны местами проводники левого и правого каналов, но ничего не изменилось.
Рис.11
Ну, да ладно, шут с ней, с этой несимметричностью, нас больше интересуют мощные токи. Переходим к измерениям с нагрузкой в виде усилителя. К одной из вторичных обмоток подключаем выпрямительный мост, фильтрующие конденсаторы и один из каналов усилителя (рис.12). Сигнал с резистора R3 берём через дополнительный делитель R4R5 на 10. Включаем, смотрим рисунок 13.
Рис.12
Рис.13
Ток в первичке изменил форму, но всё равно видно, что короткие импульсы, рассмотренные выше, присутствуют и стоят на своих местах, а также появились ещё импульсы синусоидального вида, спадающие по амплитуде. Вот это уже намного понятней и достаточно легко объясняется - так как они возникают синхронно с полуволнами входного сетевого напряжения и быстро спадают по уровню, то это импульсы заряда фильтрующих конденсаторов С1 и С2. Чтоб убедиться, достаточно одновременно с током через R3 посмотреть сигналы на плюсовой обкладке С1. Для этого к конденсатору надо припаять делитель на 100, а с него уже брать сигнал в карту (рис.14, верхний график – напряжение на С1, внизу – ток через R3). Верхний график, конечно, надо рассматривать как пульсирующее повышающееся постоянное напряжение, хотя на вид оно и уменьшается (постоянка не проходит через конденсатор на входе звуковой карты, а амплитуда пульсаций понижается, так как конденсаторы постепенно заряжаются). Но, тем не менее, видно, что увеличение тока в первичной обмотке связано с увеличением потенциала на конденсаторе.
Рис.14
Теперь посмотрим как изменится ток в первичке при подключении второго канала усилителя. Было проведено несколько включений, два из них показаны на рисунках 15 и 16. Максимальная амплитуда первого импульса при заряде конденсаторов ни разу не превышала 3,72 А – величина менялась в зависимости от того, на какое место сетевой синусоиды приходился момент включения. Тем не менее, количество «зарядных» импульсов, превышающих ток в 1 А было не менее 6, но и не более 7, и всё это длилось от 25 до 30 миллисекунд.
Рис.15
Рис.16
Мощный короткий импульс не всегда был виден, и сначала показалось, что он стал меньше по уровню, и даже сложилось впечатление, что это связано с увеличением нагрузки на трансформатор, но это было только впечатление и рисунок 16 его уверенно опровергает, показывая, что импульс есть и что он может достигать уровня в 4,5 А. Хотя, может быть, сложившееся впечатление и небезосновательно.
Вот, в общем-то, и всё. В конце экспериментов поставили в предохранительную колодку предохранитель на 2 А и полностью восстановили усилитель, подключив к трансформатору слаботочный двуполярный стабилизатор (виден на рисунке 1 – плата, лежащая поверх конденсаторов). Это никак не отразилось на импульсах тока, поэтому показывать графики не буду. Вместо этого приведу показания, снятые при работе усилителя с музыкальным материалом при мощности в нагрузке около 10-12 Вт (рис.17). Во время звучания ударных инструментов импульсы тока в первичке достигают уровня 0,48 А.
Рис.17
На рисунке 18 более подробно показан участок на 16,4 секунде (переход от тихого звука к громкому).
Рис.18
И на рисунке 19 он же ещё более подробно – видно изменение амплитуды и, соответственно, длительности импульсов тока во время роста потребляемой мощности. По времени они все попадают на середину полуволн сетевой синусоиды, т.е. энергия из сети забирается только во время, близкое к «макушкам» этих полуволн. Впрочем, как и во множестве других бытовых блоков питания, не имеющих индуктивности, но имеющих накопительные конденсаторы (заметные искажения «макушек» синусоиды на рисунках 3, 8, 13).
Рис.19
Напоследок хочется напомнить, что проводя эксперименты с «прямым» (гальваническим) подсоединением к сетевому напряжению 220 В, всю аппаратуру следует заземлять и, естественно, неукоснительно соблюдать правила техники безопасности при работе с электрическим током.
Причины выхода из строя предохранителей на трансформаторах напряжения
В последние два десятилетия все большую популярность приобретает применение в цепях среднего напряжения предохранительных устройств, встраиваемых в трансформатор напряжения, которые пришли на смену предохранителей ПКН. Основное преимущество применения данных устройств в том, что они находятся в корпусе ТН и не требуют дополнительного места для размещения в РУ, что существенно экономит место и уменьшает габаритные размеры последнего. Но, одновременно с этим, многим хорошо известна проблема выхода из строя встроенных предохранительных устройств, которые происходят не только при аварийных режимах в сетях 6–35 кВ с изолированной нейтралью, но и при однофазных замыканиях сети на землю (ОЗЗ), которые, согласно ГОСТ 1983, заземляемые трансформаторы напряжения с фактором 1,9 (а соответственно и входящие в его конструкцию предохранительные устройства) должны выдерживать в течение 8 часов.
В чем же причина довольно частого перегорания предохранительных устройств? Теория о некачественных предохранителях много раз возникала и ни разу не подтвердилась, поэтому ее не рассматриваем. Остается сам трансформатор напряжения.
Схема трансформатора ЗНОЛП с двумя основными вторичными обмотками
Индуктивный заземляемый трансформатор напряжения имеет в своем составе:
- магнитопровод (нелинейный элемент), выполненный из электротехнической стали с индукцией насыщения 1,7..1,8 Тл;
- первичную обмотку, один из выводов «Х» которой выполнен низковольтным и должен быть заземлен как в процессе работы, так и в процессе испытаний (за исключением испытания электрической прочности изоляции вывода «Х» напряжением 3 кВ).
- одну или две основные вторичные обмотки а1 – х1 и а2 – х2, для подключения приборов учета, контроля и, при необходимости, питания собственных нужд в пределах установленной номинальной мощности;
- дополнительную обмотку ад-хд, которая в составе трехфазной группы ТН собирается в схему разомкнутого треугольника и предназначена исключительно для контроля изоляции сети и не предусматривает наличие какой- либо дополнительной нагрузки. Может отсутствовать, если на трансформатор не возложена функция контроля изоляции сети (хотя в этом случае предпочтительнее в качестве ТН использовать незаземляемый трансформатор н-р: НОЛ).
Индуктивный трансформатор напряжения представляет собой нелинейный элемент со своей характеристикой намагничивания, т.е. зависимости магнитной индукции от напряженности поля.
Схема трансформатора 3?ЗНОЛП, собранных из трех ТН с одной основной вторичной обмоткой
В нормальном симметричном режиме работы сети каждый из трех ТН, собранных в трехфазную группу, работает на фазном напряжении Uном, а в момент однофазного замыкания одной из фаз сети, на двух здоровых фазах появляется линейное напряжение, равное √3·Uном.
На сегодняшний день номинальный коэффициент напряжения (фактор перенапряжения) в ГОСТ 1983 для заземляемых трансформаторов, работающих в сетях с изолированной нейтралью, обозначен как 1,9, хотя при наличии в симметричной сети наибольшего рабочего напряжения, равного 1,2·Uном, фактическое значение напряжения при ОЗЗ может оказаться 2,07·Uном. Заземляемый трансформатор напряжения должен быть спроектирован и изготовлен таким образом, чтобы в момент перенапряжения его магнитопровод не вошел в режим насыщения и в первичной обмотке не появился большой ток.
Если взять за индукцию насыщения максимальное значение 1,8 Тл (при перенапряжении 1,9·Uном), то при номинальном напряжении Uном, значение магнитной индукции не должно превышать 0,95 Тл, (как правило берется 0,9 Тл), исходя из чего и должен проводится расчет активного сечения магнитопровода и количество витков в обмотках трансформатора.
На самом деле в эксплуатации появляются заземляемые трансформаторы напряжения со значением магнитной индукции, превышающим при номинальном напряжении значение 0,95 Тл, в результате чего магнитопровод трансформатора в режиме 1,9·Uном входит в режим насыщения и в обмотке ВН появляется большой ток, в десятки раз превышающий номинальное значение, который может вывести из строя предохранитель (при наличии) или приведет к перегреву трансформатора с последующим выходом его из строя.
Это происходит по нескольким причинам:
- ошибки расчета. В погоне за возможностью изготовить ТН с большими номинальными нагрузками на основных вторичных обмотках при высоком классе точности некоторые изготовители снижают сопротивление обмоток постоянному току за счет снижения витков, тем самым заведомо повышая рабочую индукцию трансформатора;
- снижение себестоимости изделий. В целях экономии активных материалов производители стараются проводить расчет на предельно допустимых значениях магнитной индукции, максимально экономя на сечении магнитопровода и количестве меди в обмотках, без учета технологических факторов, к которым относятся:
- несовершенство технологии сборки магнитопровода,
- использование электротехнической стали низкого качества,
- использование в работе неотожженых магнитопроводов,
На самом деле, при выпуске трансформаторов с производства или зная конструктивные параметры индукцию можно контролировать посредством снятия вольт-амперной характеристики (ВАХ) с последующим пересчетом по формулам:
\[ E_2=4,44\cdot f\cdot w_2\cdot S_м\cdot B_м \]
В эксплуатации можно снимать ВАХ и проводить аналитический или сравнительный анализ о работе конкретного трансформатора в режиме ОЗЗ.
![]()
Ниже приведены примеры характеристик намагничивания, снятых с основных вторичных обмоток а1– х1 (номинальное напряжение 100/√3 В) трансформаторов, находившихся в эксплуатации в сети с изолированной нейтралью 10 кВ. Их конструктивные параметры (сечение и средняя длина магнитопровода, количество витков в обмотках) точно неизвестны. Попробуем провести анализ.
Кривая 1 (выделена зеленым цветом) – заземляемый трансформатор напряжения с литой изоляцией европейского производителя с номинальным напряжением первичной обмотки 10000/√3 В, и двумя вторичными обмотками: одной основной 100/√3 В, 75 ВА, КТ 0,5 и дополнительной 100/3 В, 50 ВА, КТ 3.
- При номинальном напряжении Uном (57,8 В) ток холостого хода составил – 0,14 А.
- При напряжении 1,9·Uном (110 В) ток холостого хода составил – 0,6 А.
- Далее – резкое нарастание тока.
Трансформатор выполнен оптимально, но при перенапряжении больше 1,9·Uном работать не будет.
Кривая 2 (выделена фиолетовым цветом) – заземляемый трансформатор напряжения с литой изоляцией российского производителя с номинальным напряжением первичной обмотки 10000/√3 В, и двумя вторичными обмотками: одной основной 100/√3В, 75 ВА, КТ 0,5 и дополнительной 100/3 В, 200 ВА, КТ 3.
- При номинальном напряжении Uном (57,8 В) ток холостого хода составил – 0,15 А.
- При напряжении 1,9·Uном (110 В) ток холостого хода составил – 0,42 А.
- При напряжении 2,07·Uном (119,6 В) ток холостого хода составил – более 2 А.
- Далее – резкое нарастание тока.
Трансформатор имеет небольшой запас прочности по индукции, будет нормально работать до максимально возможного значения перенапряжения 2,07· Uном.
Кривая 3 (выделена коричневым цветом) – заземляемый трансформатор напряжения с литой изоляцией российского производителя с номинальным напряжением первичной обмотки 10000/√3 В, и тремя вторичными обмотками: первой основной 100/√3 В, 10 ВА, КТ 0,2; второй основной 100/√3 В, 75 ВА, КТ 0,5 и дополнительной 100 / 3 В, 200 ВА, КТ 3.
- При номинальном напряжении Uном (57,8 В) ток холостого хода составил – 0,55 А.
- При напряжении 1,2·Uном (69,4 В) ток холостого хода составил – 1 А.
- Далее – резкое нарастание тока.
Трансформатор 3 выполнен с фактическим коэффициентом перенапряжения 1,2 (указано в сопроводительной документации 1,9) и не может быть использован в сети с изолированной нейтралью.
Из приведенных графиков можно сделать вывод, что расхождения в значениях тока при номинальном напряжении Uном, как правило, незначительны, т.к. все трансформаторы работают на линейном участке кривой и все измеряемые параметры будут у всех в норме (включая основной контролируемый параметр – класс точности обмоток). Расхождения в значения тока холостого хода при напряжении ОЗЗ 1,9·Uном могут быть очень большими, но это никто, как правило, не контролирует (погрешности на этой точке также не измеряются). Таким образом, замер холостого хода только на номинальном напряжении Uном, не дает возможность сделать даже предположение, как будет вести себя трансформатор в режиме ОЗЗ.
На основании накопленных данных по замерам вольт-амперных характеристик трансформаторов, находящихся в эксплуатации, можно сделать вывод, что стабильности характеристик намагничивания не наблюдается даже в пределах одной партии трансформаторов одного производителя, и связано это в первую очередь с технологией производства, отсутствием необходимых испытаний и четких критериев годности изделий.
Действующий на сегодня ГОСТ 1983 предусматривает следующие требования:
«П. 6.6. Трехфазные трансформаторы, а также трехфазные группы однофазных трансформаторов с дополнительными обмотками, предназначенные для контроля изоляции в сетях с изолированной нейтралью, должны выдерживать не менее 8 ч однофазные замыкания сети на землю при наибольшем рабочем напряжении, соответствующем ГОСТ 721. (для сетей 6–35 кВ это 1,2 от номинального значения. – Прим. автора).
Однофазные трансформаторы должны выдерживать напряжения в соответствии с таблицей 16», согласно которой устанавливается:
номинальный коэффициент напряжения 1,9 с продолжительностью 8 ч – между фазой и землей в системе с изолированной нейтралью без автоматического отключения при замыкании на землю…
А методы контроля и критерии оценки этих четких требований практически отсутствуют, поскольку:
- испытания на устойчивость трансформаторов к длительному однофазному замыканию питающей сети на землю входят только в объем квалификационных испытаний конкретного типа (проводятся только на отдельных испытательных образцах);
- измерение тока холостого хода – входит в объем приемо-сдаточных испытаний, но только условно:
- требование ГОСТ 1983 – «п.6.16. Ток холостого хода должен быть установлен изготовителем и указан в эксплуатационной документации на трансформаторы конкретных типов»,
- метод испытаний ГОСТ 1983 – «п.9.5. Измерение тока холостого хода – по ГОСТ 3484.1», в основном, регламентирует методы испытаний силовых трансформаторов и никаких особых требований к методике испытаний заземляемых трансформаторов не устанавливает.
Как правило, изготовители проводят измерение тока холостого хода при напряжении Uном или 1,2·Uном с указанием измеренного значения в паспорте конкретного изделия. Никаких критериев годности при этом не устанавливается. Измерили, занесли значение в паспорт и отправили заказчику, независимо от того, какое значение получилось – 0,15 А, 0,55 А или 1 А… Данная цифра служит только для того, чтобы при вводе трансформатора в эксплуатацию провести его проверку на наличие витковых замыканий в обмотках путем сравнения измеренного значения тока холостого хода со значением, указанным в паспорте.
Что касается изоляции ТН. В связи с тем, что один из выводов первичной обмотки заземляемого трансформатора напряжения выполнен низковольтным и должен быть заземлен при эксплуатации и проведении испытаний, изоляция на заводах-изготовителях проверяется приложенным или индуктированным напряжением повышенной частоты 150–400 Гц. При испытаниях изоляции распределительных устройств, которые проводятся на частоте 50 Гц, трансформаторы напряжения отключаются и не испытываются. На объектах заказчика также изоляцию ТН полным испытательным напряжением проверить невозможно.
В РЭ каждый производитель ТН дает рекомендации по проверке изоляции на частоте 50 Гц. Как правило, все допускают проведение испытаний на частоте 50 Гц напряжением 1,3·Uном, что для трансформатора н-р: ЗНОЛ-6 с номинальным напряжением первичной обмотки 6000/√3 В составляет 4500 В в течении 1 мин. В эксплуатации в режиме однофазного замыкания одной из фаз, на двух здоровых фазах появляется линейное напряжение, т.е. 6000 В, а при наибольшем рабочем напряжении в сети – 7200 В. Таким образом, получается, что испытательное напряжение, рекомендуемое заводами-изготовителями на частоте 50 Гц, ниже рабочего, что не исключает возможность появления проблем с изоляцией ТН в режиме однофазного замыкания на землю.
Выводы
В электрических сетях 6–35 кВ с изолированной нейтралью повсеместно установлены трехфазные группы заземляемых трансформаторов напряжения с литой изоляцией без проведения проверки работоспособности изделий в режиме однофазного замыкания на землю.
Уровень качества заземляемых трансформаторов напряжения, выпускаемых на российских предприятиях, разный и зависит от компетенции технического персонала и от уровня имеющейся на предприятии технологии.
Действующий стандарт на трансформаторы напряжения ГОСТ 1983 не предъявляет никаких требований к проверке трансформаторов напряжения в режимах ОЗЗ. Необходимо в срочном порядке вводить в действие разработанный в 2017 году предварительный национальный стандарт «Трансформаторы измерительные. Часть 3. Технические условия на индуктивные трансформаторы напряжения», где вышеизложенные проблемы частично учтены.
Эксплуатирующим организациям, имеющим в своем хозяйстве заземляемые трансформаторы напряжения с литой изоляцией на класс напряжения 6–35 кВ и имеющим проблемы с выходом из строя встроенных предохранителей, рекомендуется провести проверку холостого хода на основной вторичной обмотке ТН до напряжения 1,9· Uном и сделать соответствующие выводы.
Эксплуатирующим организациям для проведения дальнейших закупок рекомендуется предъявлять к поставщикам оборудования дополнительные требования к ТН:
указывать в паспортах на ТН с номинальным коэффициентом напряжения 1,9 в течении 8 ч значение тока холостого хода не только при 1,2·Uном, но и при 1,9·Uном;
ввести дополнительный критерий годности однофазных заземляемых трансформаторов напряжения о том, что значение тока холостого хода при 1,9·Uном не должно превышать значения холостого хода при 1,2·Uном более чем в 4 раза;
разрешить испытание изоляции однофазных заземляемых трансформаторов напряжения при их вводе в эксплуатацию приложенным или индуктируемым напряжением 1,9·Uном частотой 50 Гц.
На основании наработанного опыта можно с уверенностью сказать, что решение вышеизложенных проблем практически полностью уберет проблему перегорания предохранителей в режиме ОЗЗ, а также заметно снизит повреждаемость трансформаторов напряжения в электрических сетях 6–35 кВ с изолированной нейтралью.
Действия электротехнического персонала при перегорании высоковольтного предохранителя трансформатора
![GeekBrains]()
![Действия электротехнического персонала при перегорании высоковольтного предохранителя трансформатора]()
Трансформаторы напряжения – это неотъемлемые элементы оборудования распределительных устройств высоковольтных подстанций. Данные элементы служат для понижения высокого напряжения до приемлемого (безопасного) значения, которое подводится к различным защитным устройствам, элементам автоматики, измерительным приборам, а также приборам учета потребляемой электрической энергии.
Для защиты трансформаторов напряжения 6-35 кВ в первичной схеме используются высоковольтные предохранители. Предохранители осуществляют защиту трансформаторов напряжения от повреждения в случае их работы в ненормальном режиме - при однофазном замыкании на землю, при возникновении в сети феррорезонансных явлений или в случае наличия короткого замыкания в первичной обмотке трансформатора напряжения.
К чему может привести перегорание предохранителя?
Перегорание высоковольтного предохранителя, который установлен на вводах первичной обмотки трансформатора напряжения, приводит к искажению показаний выходного (вторичного) напряжения, что в свою очередь может повлечь за собой некорректную работу тех устройств, к которым подключены данные цепи напряжения.
Например, может не сработать защита минимального напряжения и соответственно не будет запитана обесточенная система шин путем срабатывания автоматического включения резерва. Или же, если это прибор учета, то возможна его полная или частичная неработоспособность (высокая погрешность в измерениях). Также возможна некорректная работа максимально токовой защиты с вольтметровой блокировкой, которая может сработать в случае включения потребителей с большими пусковыми токами (будет отсутствовать блокировка защиты по напряжению).
Поэтому своевременное обнаружение и замена перегоревшего предохранителя является первостепенной задачей.
![Высоковольтные предохранители]()
Каким образом определить, что перегорел предохранитель трансформатора напряжения?
Во-первых, по работе защитных устройств. Как правило, в случае наличия перекоса фазных напряжений, защитные устройства сигнализируют о наличии замыкания на землю.
В данном случае необходимо определить причину возникновения данного перекоса – наличию замыкания на землю или же ложных показаний, которые могут наблюдаться в случае перегорания высоковольтного предохранителя того трансформатора напряжения, по которому фиксируется перекос фазных напряжений.
Во-первых, обращают внимание на величину показаний. Как правило, при наличии замыкания на землю в сети фазные напряжения изменяются пропорционально. Если показания одной фазы равны нулю (полная металлическая земля), то напряжения на двух других фазах вырастут до линейного. Если одна фаза показывает меньшее напряжение (замыкание на землю через сопротивление), то на двух других фазах напряжение пропорционально увеличится. При возникновении замыкания на землю линейные напряжения остаются неизменными.
В случае перегорания высоковольтного предохранителя возникает незначительный перекос фазных напряжений. При этом показания двух фаз, на которых предохранители исправны, как правило, остаются неизменными, а на фазе с перегоревшим предохранителем показания уменьшаться на некоторое значение. Также возможно незначительное отклонение фазных напряжений всех фаз, в том числе, где предохранители находятся в целостном состоянии.
Кроме того, при перегорании предохранителя возникает перекос линейных напряжений. Изменяются значения линейного напряжения между фазами с перегоревшим и целостным предохранителем. Например, перегорел предохранитель по фазе «В». Помимо уменьшения фазного напряжения по данной фазе, будет наблюдаться некоторое снижение линейных напряжений между данной фазой и двумя здоровыми, то есть «АВ» и «ВС». При этом напряжение «СА» останется неизменным.
Показания киловольтметров контроля изоляции могут также изменяться в зависимости от величины и симметричности нагрузки отходящих потребительских линий.
Очень часто перегорание предохранителей по причине незначительного перекоса напряжений не фиксируется защитными устройствами. Это касается защитных устройств электромеханического типа (старого образца). Современные микропроцессорные терминалы защит оборудования способны фиксировать все незначительные изменения электрических величин.
Показания киловольтметров контроля изоляции могут также изменяться в зависимости от величины и симметричности нагрузки отходящих потребительских линий. То есть необходимо обратить внимание на симметричность нагрузки отходящих потребительских линий распределительного устройства.
Если фактически замыкание на землю в электрической сети отсутствует, нагрузка симметричная, то необходимо убедиться в том, что предохранитель трансформатора напряжения действительно перегорел. Для этого секция, на трансформаторе напряжения которой фиксируется перекос фазных напряжений, запитывается от другой секции, на которой не наблюдается отклонений в напряжении. То есть включается секционный выключатель и отключается вводной выключатель, который питает секцию с перегоревшим предохранителем.
Если после электрического соединения двух секций перекос фаз также фиксируется и на втором трансформаторе напряжения, который изначально, до подключения другой секции, не фиксировал отклонений, то причина заключается в наличии неисправностей в электрической сети, а предохранитель является исправным.
Если же фазные напряжения второго трансформатора напряжения остаются неизменными, то соответственно нарушений в электрической сети нет, а причиной наличия перекоса фаз на первом трансформаторе напряжения является перегорание предохранителя.
Следует отметить, что причиной наличия отклонений от нормальных значений, также может являться возникновение феррорезонансных явлений в электрической сети. В этом случае может наблюдаться увеличения всех фазных напряжений до линейного. Как правило, при изменении емкостной или индуктивной составляющей нагрузки электрической сети, значения напряжений нормализуются (подключение или отключение силового трансформатора, линии электропередач).
![Замена поврежденного высоковольтного предохранителя]()
Замена поврежденного высоковольтного предохранителя трансформатора напряжения 6, 10, 35 кВ
Для того чтобы произвести замену перегоревшего предохранителя, необходимо в первую очередь обесточить трансформатор напряжения и принять меры, препятствующие случайной подаче напряжения. Если это трансформатор напряжения 6 (10) кВ распределительного устройства КРУ, то для обеспечения безопасности при выполнении работ по замене предохранителя, необходимо выкатить тележку трансформатора напряжения на ремонтную площадку.
Если это ячейка типа КСО, то для замены предохранителей напряжения необходимо воспользоваться изолирующими клещами в паре с дополнительными средствами защиты, которые следует применять в соответствии с правилами эксплуатации электроустановок (диэлектрические перчатки, защитные очки, защитная каска, диэлектрический коврик или изолирующая подставка и др.)
Для замены предохранителей трансформаторов напряжения 35 кВ необходимо произвести отключение трансформатора напряжения с двух сторон. По первичной схеме – отключением разъединителя, по вторичной схеме – отключением автоматических выключателей и снятием крышек испытательных блоков или снятия низковольтных предохранителей.
Основная цель – создание видимого разрыва с обеих сторон выводимого в ремонт трансформатора напряжения. Также для предотвращения случайной подачи напряжения необходимо заземлить трансформатор напряжения путем включения стационарных заземляющих устройств или установки переносных защитных заземлений.
Во всех случаях для трансформаторов напряжения 6-35 кВ перед их выводом в ремонт необходимо переключить цепи напряжения устройств на оставшийся в работе трансформатор напряжения другой системы (секции) шин. Как правило, для каждого из устройств предусматриваются переключающие устройства выбора цепей напряжения.
Если по той или иной причине устройства или приборы учета не могут быть переключены от другого трансформатора напряжения, то они должны быть выведены из работы, приняты меры для корректного учета потребляемой электрической энергии (для приборов учета) непосредственно перед выводом в ремонт трансформатора напряжения.
При замене перегоревших предохранителей следует произвести проверку целостности предохранителей всех фаз, так как возможно одновременное перегорание нескольких предохранителей. Также следует отметить, что каждый из типов предохранителей имеют свое сопротивление. Как правило, предохранители ТН 6(10) кВ имеют низкое сопротивление и их целостность можно проверить путем традиционной прозвонки.
Предохранители ТН-35 кВ имеют сопротивление 140-160 Ом и соответственно их не получится проверить путем обычной прозвонки, их целостность определяется исключительно измерением сопротивления и сверкой с допустимыми значениями. Поэтому очень часто делают ошибочный вывод о том, что предохранители 35 кВ неисправны, так как не прозваниваются традиционным способом проверки на целостность.
После замены предохранителя осуществляется ввод в работу трансформатора напряжения. Перевод цепей напряжения приборов учета и устройств релейной защиты и автоматики осуществляется после проверки линейных и фазных напряжений вводимого в работу трансформатора напряжения. В случае нормализации показаний осуществляется перевод цепей напряжения, которые в нормальном режиме питались от вводимого в работу ТН.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Горит предохранитель на трансформаторе
Статья написана для постигающих азы в ремонте.
Сгорел входной предохранитель в блоке питания? Разберемся в причинах и как правильно проводить диагностику. Также затронем пару сопутствующих тем при анализе этой неисправности.
![]()
Думаю многие сталкивались с такой ситуацией когда включаем устройство но нет никакой реакции, и после непродолжительной диагностики выявляем сгоревший сетевой предохранитель. Причем неважно БП компьютера это или плата питания копира или факса. Естественно многие его сразу меняют или что еще хуже ставят перемычку и тут же включают устройство. И вот тут то с большей долей вероятности он сгорит снова или выбьет автоматы в щитке. Давайте разберемся подробнее в чем же дело и почему нельзя менять предохранитель без диагностики.
Сначала взглянем на типовую схему входа в импульсных блоках питания.
![]()
Как видим предохранитель FU1 стоит первым в цепи, и основная его функция защитная. Но, это защита не внутренних компонентов схемы от превышения напряжения, а защита всей платы от короткого замыкания этих самых компонентов, и в конечном итоге предотвращение воспламенения внутри устройства.
Поэтому когда сгорает сетевой предохранитель во входной цепи, то это означает не то что было превышение питающего напряжение, а короткое замыкание в цепи после предохранителя. И как правило в 80% случаев если восстановить цепь вставив новый пред, и замерив сопротивление на входе блока между контактами L и N то обнаружим сопротивление равное нулю или чуть более.
Сгоревший предохранитель это следствие, поэтому как только обнаружили что он неисправен приступаем к диагностике.
Диагностику начинаем от входа, первым в списке стоит варистор VR1, выглядят они в целом виде так:
![]()
Вот они как раз и выполняют функцию защиты блока питания об бросков напряжения. Суть их в том что при превышение определенного порога напряжения они начинают пропускать через себя ток, защищая остальной участок цепи. При возможны несколько вариантов событий:
1.Импульс входного напряжения был незначительный и варистор сработав поглотил его рассеяв в тепло, потому в даташитах на них и указывается какую мощность они могут принят.
2. Импульс входного напряжения был более сильным, и варистор сработав замкнув цепь привел к образованию повышенного тока протекающего через предохранитель, который выгорел. При этом варистор пробит не был, и остался функционирующим. В таком случае замена сетевого предохранителя восстановит работоспособность.
3. Длительное превышение напряжения. При таком раскладе происходит тепловой пробой варистора приводящий к короткому замыканию цепи. Как правило это можно увидеть невооруженным взглядом в виде раскола, почернение и так далее.
![]()
![]()
Но дефект может быть и скрытым, поэтому если в цепи КЗ, то выпаиваем его в первую очередь и проверяем. Если дефект в нем, то тут у нас выбор, не впаивать его обратно совсем, на работоспособность схемы это не повлияет, но в следующий раз сгорит уже что-то другое, и замена на аналог. Советую всегда ставить новый.
К сожалению варисторы стоят не во всех блоках питания. Стоит также отметить что расположен в схеме он может как до дросселей, так и после, а обозначаться может как угодно.
Смотрим дальше:
Конденсаторы С1 и С4 служат для подавления низкочастотных дифференциальных помех, с емкостью порядка сотен нанофарад и напряжением от 250 вольт. На схеме может обозначаться как Сх, и иметь прямоугольный вид. По своему типу пленочный, и практически никогда не выходит из строя. Но проверить все же стоит.Дроссель Т1 - служит для подавления синфазных помех. Несмотря на то что обмотки могут находится на одном магнитопроводе, обмотки фаз разнесены друг от друга на расстоянии, и замыкания быть не должно. Но может произойти обрыв обмоток. В таком случае это однозначно говорит о коротком замыкании в цепи дальше.
Конденсаторы С2 и С3 также выполняют роль фильтра синфазных помех. Пробои случаются, но выглядит это несколько иначе, так как в общей точке они соединены с корпусов устройства, то при отсутствии заземления при прикасании к металлическим частям корпуса будет чувствоваться удар током.
Термистор Т - выполняет функцию ограничения стартового тока при включении устройства в сеть. Суть термистора в том что в обесточенном блоке питания и при нормальной температуре он имеет высокое сопротивление, при подаче напряжения происходит нагрев термистора и уменьшение его сопротивления до нуля. Таким образом происходит плавный запуск блока питания.И так, мы рассмотрели основные элементы так называемого входного фильтра, но стоит учитывать что это только примерная схема, различные производители могут видоизменять ее, так например отказ от конденсаторов, замена дросселей на перемычки, отсутствие варисторов и термисторов. В некоторых устройствах наоборот может наблюдаться усложнение, в виде добавочных варисторов между землей и фазой. При проверке элементов на пробой обязательно выпаиваем их, проверять в схеме на короткое замыкание бессмысленно.
Теперь перейдем к следующему компоненту:
Диодный мост D1-D4. По статистике причиной кз во входной цепи держит лидирующее место. При этом он может быть выполнен как в виде четырех отдельных диодов, так и в виде сборки.
![]()
Проверять в схеме не имеет смысла, поэтому выпаиваем и смотрим наличие пробоя, также проверяем падение напряжения в норме от 400 до 600, но точная информация в даташитах на них. Главное чтобы эти значения не отличались для каждого диода или перехода в сборке более чем на несколько единиц. Причин выхода из строя диодного моста может быть как пробой вследствие превышения напряжения или тока, и деградация np-перехода от времени.
В цепи после диодного выпрямителя расположен сетевой конденсатор С5, с напряжением обычно 400 вольт и емкостью от 40 до 200 мкф. Он так же может служить причиной короткого замыкания по причине пробоя между обкладками. Для проверки его также требуется выпаять из схемы, и следует проявить осторожность, так как исправный конденсатор может долго хранить заряд. Для проверки уже нужен специальный прибор LC-метр. Предварительно разрядив конденсатор проверяем его емкость и ток утечки. Хотя можно и визуально определить неисправность в виде вздутия, или, если потрести его, в виде постукивания внутри, но такой способ не может показать скрытые дефекты.
И последним этапом проверки будет измерение транзистора Q1, на наличие пробоя. В приведенном выше рисунке опущена схема управления транзистором, поэтому в зависимости от компоновки не лишним будет проверить и его обвязку. И кстати, если он пробит то тут прежде чем его менять, следует уже более подробно разбираться со схемой управления транзистором и трансформатором следующим после него на предмет межвиткового замыкания.
И подходим к итогу:
Только проведя все эти проверки в цепи и заменив неисправные компоненты, можем ставить предохранитель такого же номинала и производить включение.
Читайте также:
