tema nr. 1 (transformatoarele de curent)

1 | P a g eInstruire PRAM 2015: Trafo de curent 110 kV

CEZ DISTRIBUTIE

CE 110 kV TG-JIU

TEMA Nr. 1: Trafo de curent 110 kV

A. Parti constructive, principiu de functionare

Transformatoarele de masura de curent au rolul de a schimba, intr-un raport dat, valoarea

curentului care parcurge infasurarea primara. In acest sens infasurarea primara se conecteaza in

serie cu circuitul primar si se compune dintr-un numar mic de spire. Infasurarea secundara se

compunde dintr-un numar mai mare de spire, de sectiune corespunzatoare curentilor care o

strabat.

Fig. 1. Schema de principiu a unui transformator de curent


I curentul primar

I curentul secundar

W nr de spire ale infasurarii primare

w nr de spire ale infasurarii secundare

Principalele caracteristici tehnice ale transformatoarelor de curent sunt urmatoarele:

- Curentul primar nominal I1n este curentul primar pentru care este determinat regimul

nominal de functionare. Poate avea una din valorile: 5; 10; (12,5) 15; 20; (25); 30; 40; 50; (60); 75 A

precum si multiplii zecimali ai acestor valori.

- Curentul secundar nominal I2n reprezinta curentul secundar pentru care este

determinat regimul nominal de functionare si poate avea una din valorile, 1 sau 5 A.

- Tensiunea maxima de lucru Um reprezinta valoarea efectiva cea mai mare a tensiunii

intre faze la care transformatorul de curent poate functiona in regim de lunga durata in conditii

normale de exploatare.

- Raportul de transformare nominal Kn este raportul dintre curentul primar nominal si

curentul secundar nominal

Kn=I1n/I2n

Raportul de transformare nominal este inscris de fabrica constructoare pe placuta

indicatoare a transformatorului sub forma de fractie: la numarator curentul primar nominal si la

numitor curentul secundar nominal.

- Eroarea de curent (eroare de raport) i este eroarea pe care transformatorul de

curent o introduce la masurarea curentului si care se datoreste faptului ca raportul de transformare

real nu este egal cu raportul de transformare nominal. Este exprimata prin relatia:

i = Kn(I2-I1)/I1 in care:

Kn este raportul de trasformare nominal;

I2 curentul secundar corespunzator la I1;

I1 curentul primar

- Eroarea de unghi i este unghiul de defazaj dintre vectorul curentului primar si

vectorul curentului secundar. Eroarea de unghi se considera pozitiva atunci cand vectorul

curentului secundar este defazat inainte fata de vectorul curentului primar. Este exprimata de

regula in minute.

- Clasa de precizie reprezinta notarea conventionala a limitelor erorilor pe care

transformatorul de curent trebuie sa le respecte in conditiile date.

- Sarcina secundara Z2 este impedanta circuitului secundar cu indicarea factorului de

putere.

- Sarcina secundara nominala Z2n este sarcina secundara pentru care sunt garantate

conditiile de precizie si functionare ale transformatorului de curent, Z2 si Z2n se exprima in ohmi.

- Puterea secundara nominala S2n este puterea absorbita de sarcina secundara

nominal in regim nominal de functionare si este data de expresia:


S2n=Z2n*In2

Infasurarile secundare ale transformatoarelor de curent se executa pentru puterile

nominale indicate in tabelul 1

Tab 1

Puterile nominale ale secundarelor transformatoarelor

Destinatia

infasurarii

secundare

Clasa de precizie

Domeniul tensiunii nominale

60220 [kV]

Puterea [VA]

Masurare

0.2 15; (20); 30

0.5 15; 30; (45); (50); 60

1 30; (45); (50); 60

Protectie 5P, 10P 30 + (45); (50); 60

- Curentul primar nominal de saturatie I1sn reprezinta valoarea maxima a curentului

primar pentru care eroarea de curent a transformatorului la sarcina nominala si la cos=0,8 este 5%

sau 10%.

- Curentul secundar nominal de saturatie I2sn reprezinta curentul secundar

corespunzator curentului primar nominal de saturatie.

Se defineste coeficientul de saturatie n raportul . Acesta se inscrie pe placuta

indicatoare a transformatorului de curent. Valorile standardizate ale ceficientului de saturatie n

sunt indicate in tabelul 2

Tab 2

Valorile coeficientului de saturatie n la transformatoarele de curent

Destinatia infasurarii

secundare

Domeniul tensiunii nominale

60220 [kV]

Masurare n < 10 sau n < 5

Protectie n > 30; n > 15; n > 10

- Stabilitatea termica defineste capacitatea transformatorului de curent de a suporta

actiunea termica a curentilor de scurtcircuit in decursul unui interval de timp. Se exprima prin

curentul limita termic It reprezentand curentul maxim garantat pentru care se asigura stabilitatea

termica de 1 secunda, infasurarile secundare fiind scurtcircuitate. Se exprima in kA.

- Stabilitatea dinamica stabileste capacitatea transformatorului de curent de a rezista

la actiunea mecanica a curentilor de scurtcircuit care trec prin infasurarile sale. Se exprima prin

curentul limita dinamic Id care este valoarea de varf a primei alternante a curentului primar de

scurtcircuit pentru care se asigura stabilitatea dinamica, infasurarile secundare fiind scurtcircuitate.

Se exprima in kAmax. Valorile standardizate ale curentilor limita termic si dynamic sunt indicate in

tabelul 3.


Tab 3

Valorile admisibile ale curentilor limita termici si dinamici la transformatoarele de curent

Domeniul tensiunilor

nominale (kV)

Curenti limita

Termic It [kA] Dinamic Id [kA]

60220 120xIpn 2.5It

In tabelul 4 sunt indicate erorile admisibile ale transformatoarelor de curent.

Tab 4. a

Erorile transformatoarelor de curent: pentru infasurarile secundare de masura

Clasa de precizie

Curent primar in

% din valoarea

nominala

Erori tolerate Limitele sarcinii

secundare Zs,

fata de cea

nominala la

cos=0,8*

De curent i (%) De unghi i

(minute)

0.1

120100 20

10

10 0.20 0.25

5 8

10

25100

0.2

120100 20

10

0.20 0.35 0.50

10 15 20

0.5

120100 20

10

0.50 0.75 1.00

30 40 60

1.0

120100 20

10

1.00 1.50 2.00

60 80

120

3.0 10050 3.00 - 50100

Tab. 4 . b

Erorile transformatoarelor de curent pentru infasurarile secundare de protectie

Clasa de precizie Eroarea de curent

pentru curentul

nominal i (%)

Defazajul pentru curentul

nominal

Eroarea compusa

pentru curentul

I1=n*INP-c(%)

minute centiradiani

5P 1 60 108 5

10P 3 - - 10

Erorile de curent si de unghi cresc cu cat curentul primar este mai mic in raport cu curentul

primar nominal; astfel, la un curent primar de 1020% din curentul primar nominal erorile de curent

sunt mai mari decat in cazul in care curentul primar ar fi egal sau mai mare decat 20% din curentul

primar nominal. La o depasire a curentului primar nominal de peste 20%, erorile cresc rapid datorita

saturatiei circuitului magnetic al transformatorului.


Transformatoarele de curent pot avea doua regimuri de functionare, si anume: regimul

normal de functionare si regimul de supracurent, cand functioneaza la suprasarcina sau cand in

retea exista un regim de avarie.

Precizia transformatorului de curent in functionarea normala este determinata de clasa de

precizie, iar in regim de supracurent este determinata de coeficientul de saturatie n sau de

caracteristica supracurent.

Clasa de precizie pentru un transformator de curent este indicate prin acea cifra care

corespunde erorilor maxime tolerate in conditiile stabilite. Clasa de precizie a transformatorului de

curent este indicata in concordanta cu eroarea de curent maxima tolerata i tabelul 4.

Indicatorul clasei de precizie reprezinta chiar eroarea de curent admisa in conditiile nominale de

functionare.

Caracteristica de supracurent reprezinta relatia dintre curentul secundar si curentul primar

in regim de functionare de supracurent. Aceasta caracteristica, nelineara din cauza propietatiilor

de nelinearitate ale circuitului magnetic, este reprezentata grafic in fig. 2.

In abscisa este reprezentat curentul primar ca multiplu al curentului primar nominal, iar in

ordonata curentul secundar ca multiplu al curentului secundar nominal.

Caracteristica ideala de supracurent a transformatorului de curent este situata pe dreapta

i=0 (curba 2) pana la un multiplu mic (35) din valoarea curentului primar nominal si apoi pe linia

I2=const. In acest fel aparatele de masurat din secundarul transformatorului de curent sunt

protejate impotriva efectelor daunatoare ale supracurentilor din retea.

La secundarele pentru protectie ale transformatoarelor de curent, caracteristica de

supracurent ar trebui situata pe linia i=0 pana la valorile cele mai mari ale curentului primar pentru

ca aparatele de protectie sa actioneze sigur si la curentii cei mai mari de scurtcircuit.

In realitate, caracteristicile de supracurent sunt niste curbe care difera de cele ideale, vezi

fig 2.

Coeficentul de saturatie, conform definitiei date anterior, este definit de raportul n= .

In fig 2, coeficientul de saturatie reprezinta intersectia dintre caracteristica de supracurent

cu linia i=10% luata pe abscisa.


Fig. 2 Caracteristica de supracurent a transformatorului de curent:

1 caracteristica ideala pentru masurare 2- caracteristica ideala pentru protectie

3 caracteristica reala pentru masurare 4- caracteristica reala pentru protectie

Transformatoarele de curent se clasifica dupa urmatoarele criterii:

a) Dupa principiul constructiv

cu circuit magnetic inchis

cu circuit magnetic deschis

cu circuit magnetic in aer

b) Dupa tensiunea de izolatie: 0,5(3); 6; 10; (15); 20; (25); 30; 35; 60; 110; 220; 400 kV;

c) Dupa curentul primar nominal: 5; 10; (12,5); 15; 20; (25); 30; 40; 50; 75 A si multiplii

zecimali ai acestor valori;

d) Dupa curentul secundar nominal: 1 si 5 A;


e) Dupa clasa de precizie la cele cu secundarul pentru masura: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5;

f) Dupa clasa de precizie la cele cu secundarul pentru protectie: 5P; 10P;

g) Dupa puterea nominala: 1; (1,25) 1,5; 2,5; 5; 10; 15; (20); 30; (45); (50); 60; 90

VA;

h) Dupa locul de montaj: in instalatii interioare si exterioare;

i) Dupa felul izolatiei de baza: in portelan, in rasina, in ulei;

j) Dupa modul de montare: transformatoare de curent tip suport si transformatoare de

curent tip trecere;

k) Dupa constructia infasurarii primare: transformatoare de curent cu infasurare

monospirala si transformatoare de curent cu infasurarea multispirala;

l) Dupa posibilitatea de comutare a infasurarii primare sau secundare:

Cu infasurarea primara sau secundara necomutabila;

Cu infasurarea primara sau secundara comutabila;

In doua sau mai multe trepte;

m) Dupa numarul infasurarilor secundare: cu o infasurare cu doua sau mai multe

infasurari

In ceea ce priveste transformatoarele cu izolatie de baza in ulei, ele pot fi:

cu respiratie libera, cand uleiul din cuva transformatorului sau carcasa izolanta este

in contact direct cu aerul atmosferic;

etanse, cand uleiul din cuva transformatorului sau carcasa izolanta nu este in

contact direct cu aerul atmosferic, etanseitatea fiind realizata cu un burduf sau o

membrana din cauciuc care preia variatiile de volum ale uleiului din interior;

n) Dupa tensiunea nominala de functionare:

joasa tensiune

medie tensiune

inalta tensiune

Scheme de conexiuni ale transformatoarelor de curent.

Pentru conectarea aparatelor de masurat si protectie, infasurarile secundare ale

transformatoarelor de curent se pot lega intre ele in diferite moduri.

Deoarece multe aparate de masurat si protectie sunt sensibile la valoarea amplitudinii

curentului si la sensul, respectiv la defazajul vectorilor acestor marimi, este necesar sa se dea o

atentie deosebita modului in care se executa conexiunile la transformatorul de curent. Din aceasta

cauza bornele transformatoarelor de curent sunt marcate dupa anumite reguli stabilite prin norme

de fiecare tara.

La transformatoarele de curent de fabricatie romaneasca bornele infasurarii primare sunt

marcate cu literele P1 si P2, iar bornele infasurarii secundare cu literele s1 si s2. In instalatii se

gasesc transformatoare de curent, marcate cu notatii mai vechi: L1 si L2 sau L si K pentru

bornele infasurarilor primare respective l1 si l2 sau l si k pentru bornele infasurarilor

secundare. Indicele 1 este folosit pentru a indica, in mod conventional, inceputul infasurarlor, iar


indicele 2 sfarsitul infasurarilor. In cazul transformatoarelor cu mai multe infasurari, inaintea literelor

s1(l1, l) si s2(l2, k) se inscriu cifrele 14 functie de numarul infasurarilor.

In schemele electrice transformatorul de curent se reprezinta simplificat ca in fig 3, in care

P1, P2 reprezinta infasurarile primare, iar 1s1, 1s2.4s1, 4s2 reprezinta infasurarile secundare.

Fig. 3 Reprezentarea unui transformator in schemele electrice:

a schema detaliata b schema simplificata c simbolizare generala

In general se respecta urmatoarea regula de legare in schemele electrice a

transformatoarelor de curent (fig 4): aparatul sau releul se leaga la bornele infasurarii secundare,

astfel incat sensul de curgere a curentului prin bobina aparatului sau releului sa fie acelasi ca in

cazul cand acesta ar fi legat direct in circuitul primar cand curentul circula in infasurarea primara

de la borna P1 la borna P2, in infasurarea secundara curentul circula de la borna s2 la borna s1,

adica in circuitul exterior legat la infasurarea secundara, curentul circula de la borna s1 la borna s2.


Fig. 4 Marcarea bornelor transformatoarelor de curent in schemele electrice

a legare directa b legare prin transformator de curent

Schemele de legare ale transformatoarelor de curent sunt reprezentate in fig. 5.


Fig 5 Schemele de conexiune ale transformatoarelor de curent

a stea completa; b stea incompleta; c trunghi stea; d diferentiala e filtru de secventa homopolara; f- serie; g parallel

Schema de conectare in stea a transformatoarelor de curent si a releelor (fig. 5 a)

foloseste transformatoare de curent pe toate fazele. Prin bobinele releelor inseriate pe cele trei

conductoare de faza circula curentii secundari pe faza in=IR/nc etc., iar prin bobina releului inseriat

pe conductorul de nul circula triplul curentului de secventa homopolara 3ih=1/nc(IR+ IS+ IT). In

aceasta schema, releele legate de faza sunt sensibile la toate categoriile de scurtcircuite, iar releul

legat pe conductorul de nul numai la scurtcircuite monofazate, de aceea, schema este utilizata in

retelele cu punctul neutru legat direct la pamant, unde pot aparea toate felurile de scurtcircuite.

Schema de conectare in stea incompleta a transformatoarelor de curent si a releelor (fig 5

b) foloseste transformatoare de curent numai pe doua faze. Schema se poate realiza cu doua

relee, legate pe fazele cu transformatoare sau cu trei relee, legate pe fazele cu transformatoare si


pe conductorul de intoarcere. Prin conductorul de intoarcere circula curentul i0s=-1/nc(IR+ IT), adica curentul fazei S, egal cu Is/nc.

In aceasta schema, releele legate pe conductoarele de faza sunt sensibile la toate

scurtcircuitele polifazate, cum si la scurtcircuitele monofazate pe fazele respective, iar releul legat

pe conductorul de intoarcere este sensibil numai la scurtcircuitele bifazate intre fazele R si S sau S si

T. Schema se utilizeaza de regula perntru protectia contra scurtcircuitelor intre faze in retelele cu

neutral izolat sau compensate.

Schema de conectare a transformatoarelor de curent in triunghi si a releeelor in stea (fig. 5

c), prezinta urmatoarele caracteristici in functionare:

- Releele sunt parcurse de curenti si deci actioneaza la orice fel de scurtcircuite intre

faze;

- Relatia dintre curentii secundari pe faza si curentii prin relee depinde de felul

scurtcircuitelor, de exemplu, in cazul unui scurtcircuit trifazat (ca si in regim normal), curentii prin

relee sunt de 3 ori mai mari decat curentii pe faza si defazati fata de acestia cu 30;

- Curentii de secventa homopolara se inchid in infasurarile legate in triunghi si deci nu

trec prin relee, astfel ca, la scurtcircuitele monofazate, prin relee circula numai componentele de

secventa directa si inversa ale curentului de scurtcircuit.

Schema din fig. 5 c se foloseste la protectiile contra scurtcircuitelor polifazate.

Schema cu doua transformatoare de curent si cu un releu alimentat cu diferenta curentilor

(fig 5 d), se foloseste de asemenea pentru protectia contra scurtcircuitelor polifazate. Curentul prin

releu este ir=1/nc(IR- IT)=iR-iT. In regim normal sau in cazul scurtcircuitelor trifazate, diferenta

geometrica IR- IT este de 3 ori mai mare decat curentul pe faza. In cazul scurtcircuitelor bifazate,

curentul prin releu depinde de fazele defectate, astfel:

- la scurtcircuit R-T, ir=2IR/nc;

- la scurtcircuit R-S sau S-T, ir=iR sau ir=iT

In cazul scurtcircuitelor monofazate, pe faza fara transformator de curent, prin releu nu

circula nici un curent. Aceasta schema este in mod special contraindicata pentru

transformatoarelor de forta cu conexiunea stea-triunghi.

Schema de conectare a transformatoarelor de curent ca filtru de secventa homopolara

(fig. 5 e) se realizeza cu transformatoarele de curent de pe cele trei faze legate in paralel in

secundar si cu releul inseriat pe conductorul care uneste bornele lor. In regim normal si in cazul

scurtcircuitelor trifazate sau bifazate, suma curentilor pe cele trei faze este nula si de aceea prin

releu nu circula decat curentul de dezechilibru cauzat de neidentitatea caracteristicilor

transformatoarelor de curent. In cazul scurtcircuitelor monofazate, apare numai prin faza avariata

un curent de scurtcircuit care, prin transformatorul respectiv, se transmite releului.

Schema se utilizeaza la protectiile contra scurtcircuitelor monofazate, in retelele cu neutrul

legat direct la pamant si pentru semnalizarea punerilor la pamant monofazate in retelele cu neutrul

izolat sau compensat.

Aceleasi rezultate se obtin si cu schema reprezentata in fig 5 a, care are releul pe

conductorul neutru.


La legare in serie a infasurarilor secundare ale transformatoparelor de curent (fig. 5 f),

schema folosita la transformatoarele de puteri mici, incluse in barele capsulate sau in izolatoarele

transformatoarelor de forta, sarcina ce revine fiecarui transformator este 50% din sarcina secundara

totala, deci se mareste sarcina secundara utila.

Legarea in paralel a infasurarilor secundare ale transformatoarelor de curent (fig 5 g) face

ca sarcina ce revine fiecaruia sa se dubleze (ceea ce constituie un dezavantaj), iar raportul de

transformare sa se micsoreze de doua ori fata de cazul montajului cu un singur transformator.

Conform normelor de tehnica securitatii, circuitele infasurarilor secundare ale

transformatoarelor de curent se leaga intotdeauna la pamant.

B. Verificarea transformatoarelor de curent

Pregatirea transformatoarelor pentru probe: Verificarea preventiva a transformatoarelor de

curent se executa pe baza de autorizatie de lucru, cu scoaterea de sub tensiune a instalatiei.

a) Separarea transformatoarelor trebuie efectuata atat pe partea de inalta tensiune

(prin separarea lui vizibila din ambele parti cu ajutorul separatoarelor si prin demontarea legaturilor

la bornele primare ale transformatoarelor), cat si pe partea secundara

b) Verificarea aspectului exterior Operatiile de verificare difera in functie de tipul

transformatorului de masura:

Pentru transformatoarele cu izolatie de hartie impregnate in ulei, in cuva metalica

sau in carcasa izolanta

Controlul nivelului de ulei, prin urcarea pe scara la nivelul indicatorului de ulei;

Verificarea starii garniturilor la capacul trafo si la baza;

Verificarea lipsei fisurilor in carcasa de portelan sau in cazul bornelor primare

si secundare din portelan;

Verificarea lipsei scurgerilor de ulei la capacul trafo sau la baza si controlul

strangerii suruburilor de fixare;

Verificarea starii bornelor de joasa tensiune (lipsa scurgerilor de ulei pe la

garniture si lipsa fisurarii bolturilor).

Pentru transformatoarele cu izolatie din rasina epoxidica (uscate):

Controlul starii exterioare a carcasei in rasina epoxidica, pentru

depistarea unor eventuale fisuri, crapaturi sau urme de arc electric pe

suprafata transformatorului;

Controlul starii bornelor primare si secundare

In cazul in care se constata urme de rugina, clemele se curate, iar

suruburile si piulitele se inlocuiesc cu altele noi.

c) Curatarea transformatoarelor se face si in functie de tipul lor, astfel:

Pentru transformatoarele in ulei, curatarea consta in simpla stergere cu o carpa

curata si uscata atat a capului trafo, cat si a carcasei de portelan. In cazul scurgerilor de ulei pe

carcasa, o curatare buna se poate obtine prin stergerea portelanului cu o carpa inmuiata in

benzina de extractie (neofalina) sau alcool industrial. Stergerea va fi efectuata pana la

indepartarea oricarei urme de umezeala de pe suprafata carcasei de portelan.. In ce priveste

bornele secundare, acestea se vor sterge cu o carpa uscata, pana la indepartarea completa a

prafului si a umiditatii.


Pentru transformatoarele in rasina epoxidica, operatia de curatire consta in

stergerea lor cu o carpa curata si uscata, pana la indepartarea totala a prafului si a umiditatii de

pe suprafata acestora si de pe bornele secundare.

Executia probelor de verificare a transformatoarelor de curent

Probele se executa de preferinta, in ordinea indicata in normativul PE116/94

1. Incercarea uleiului din cuva

1.1. Scopul probei

La transformatoarele cu izolatie interna formata din hartie si ulei electroizolant se executa,

dupa caz, controlul curent sau analiza redusa a uleiului electroizolant, in vederea depistarii

urmatoarelor cauze posibile de degradarea acestuia:

- umezirea lui in contact cu umiditatea ambianta, mai ales in cazul transformatoarelor

de curent cu respiratie libera sau a celor cu filtru cu silicagel incorect exploatat

- oxidarea (imbatranirea) uleiului, datorita oxigenului din atmosfera ambianta sau

oxigenului dizolvat in ulei, urmata de aparitia rezidurilor;

- poluarea lui, ca urmare a lipsei acuratetei de executie a transformatorului in fabrica,

dizolvarii in timp a unor materiale care intra in componenta transformatorului sau a contaminarii lui

cu particule solide sau gaze existente in mediul ambient.

In asociere cu celelalte probe care au in vedere starea izolatiei globale a transformatorului

(rezistenta de izolatie si tg), verificarea uleiului permite tragerea unor concluzii corecte si in pr ivinta

starii izolatiei solide din hartie electroizolanta a transformatorului

1.2. Conditii specifice impuse la recoltarea probelor

Recoltarea probelor se face de regula in sezonul cald, la temperaturi ambiante intre 10 si

30C, pe timp uscat si frumos (umiditate atmosferica relativa, sub 80%), pentru a se evita

contaminarea probei.

Se interzice recoltarea probelor pe timp de ploaie, ceata, bruma, vant puternic si praf.

Recoltarea probelor de ulei se face, de preferinta imediat dupa deconectarea

transformatorului (transformatorul de masura este inca in stare calda). In aceasta situatie, este de

presupus ca eventuala umiditate in transformator mai este inca cedata de mediul mai cald

(bobinajul), mediului mai rece (uleiul de transformator).

1.3. Modul de recoltare a probei. Dispozitivul de recoltare

Probele se recolteaza numai de la busoanele speciale de golire si luare a probelor de ulei,

situate la baza transformatorului.

1.4. Metodologia de masurare

Masurarea se realizeaza cu trusa de rigiditate dielectrica tip MEGGER.

Valorile admisibile pentru rigiditatea uleiului sunt indicate in tabelul 5


Tab 5

Momentul efectuarii

probei

Rigiditatea dielectrica minima admisibila [kV/cm]

60 110 kV

Inainte de umplere 200

Dupa umplere 200

PIF 160

In exploatare 140

2. Masurarea rezistentei de izolatie a infasurarilor

2.1. Scopul probei

Masurarea are drept scop determinarea modificarilor care intervin in izolatia

transformatorului de masura ca urmare a transportarii, depozitarii necorespunzatoare sau solicitarii

ei in exploatare.

In curent continuu, ca orice dielectric industrial, izolatia formata din hartie electrotehnica si

ulei electroizolant are o rezistenta de izolatie finita, permitand trecerea unui curent de conductie

permanent, chiar dupa ce fenomenul de polarizare instantanee sau lenta a dielectricului s-a

produs (curentul de absortie prin dielectric a devenit nul).

In exploatare, in locul curentului care strabate dielectricul, se prefera masurarea rezistentei

in curent continuu, la o tensiune de masura data, care este denumita rezistenta de izolatie.

Scaderea rezistentei de izolatie in exploatare se poate datora urmatoarelor cauze:

- umezirea partiala sau totala, in timp, a izolatiei;

- impurificarea izolatiei interne a transformatoarelor de masura cu produsele rezultate,

ca urmare a degradarii uleiului electroizolant in timp;

- existenta unei cai conductoare, sub forma unui traseu carbonizat, al unei conturnari

sau strapungeri.

2.2. Aparatura si metodologia de masurare

Masurarea rezistentei de izolatie la PIF si in exploatare se executa in principal cu

megohmetrul de 2500V timp de un minut, respectand urmatoarele indicatii:

Se conecteaza inductorul intre infasurarea primara si cuva transformatorului de

masura conform schemei din fig 6


Fig 6 Schema de montaj a inductorului

Se conecteaza inductorul intre fiecare infasurare si cuva transformatorului de

conform schemei din fig 7


Se conecteaza inductorul intre infasurarea primara si fiecare infasurare secundara

conform schemei din figura 8


Se conecteaza inductorul intre infasurarile secundare conform schemei din figura 9



Pentru conectarea megohmetrului la transformatorul de masura verificat se utilizeaza

cordoanele proprii ale aparatului. Acestea vor fi prevazute cu papuci la ambele capete, iar pentru

operativitate, masurarea se poate efectua prin atingerea bornelor obiectului verificat. In acest caz

se pot utiliza testeri speciali confectionati, care se conecteaza la cordoanele de masura.

2.3. Interpretarea rezultatelor

Atat curentul de conductie, cat si rezistenta de izolatie a unui dielectric, depind de

dimensiunile lui geometrice. Din acest motiv, pentru compararea valorilor obtinute la PIF si in

exploatare ar trebui normate valori limita nu numai pentru fiecare tip de transformator de masura in

parte, dar si pentru fiecare schema de masura posibila. Avand in vedere acest aspect, valorile

masurate pentru rezistenta de izolatie nu se pot compara decat cu valori masurate anterior pe

acelasi aparat sau pe aparate de acelasi tip.

In interpretarea rezultatelor trebuie sa se tina seama de temperatura transformatorului in

momentul masurarii, stiut fiind ca rezistenta de izolatie scade relativ mult cu cresterea temperaturii.

Din acest motiv, se recomanda efectuarea masuratorilor la temperaturi cuprinse intre 10C si 30C.

Rezultatele obtinute se compara cu cele de la PIF, nefiind tolerate fata de acestea,

scaderi sub:

- 50%, la transformatoarele de curent cu UN110kV;

- 70%, la transformatoarele de curent cu UN110kV.

In exploatare, daca datele de la PIF lipsesc, pot fi luate in considerare urmatoarele valori

minime ale rezistentei de izolatie:

- pentru infasurarea primara 5000 M la transformatoarele de curent de 110-400kV;

2000 M la transformatoarele de curent de 6-35 kV

- pentru infasurarile secundare 50 M intre infasurari sau fata de cuva.


3. Masurarea tangentei unghiului de pierderi dielectrice (tg) ale izolatiei principale

3.1. Scopul probei

Conform normativului PE 116/94, proba se executa la transformatoarele de curent de 110-

400 kV, cu respiratie libera sau etanse.

Ca si celelalte probe care au drept scop stabilirea modificarilor intervenite in starea

generala a izolatiei transformatoarelor cu izolatie hartie-ulei (rezistenta de izolatie si calitatea uleiului

electroizolant), masurarea tg are drept scop depistarea, in principal, a unei eventuale umeziri a

izolatiei interne a transformatoarelor cu respiratie libera, la care uleiul intra in contact direct cu aerul

atmosferic sau a transformatoarelor etanse, la care variatiile de volum ale uleiului sunt preluate de

catre un burduf.

Tangenta unghiului de pierderi dielectrice, cunoscuta in literatura de specialitate si sub

denumirea de factorul de pierderi dielectrice, este definita prin raportul dintre componenta activa

si reactiva a curentului care strabate un material electroizolant:

tg=Ia/Ir

In cazul hartiei electroizolante impregnate cu ulei si umezita, componenta activa a

curentului ce strabate izolatia creste mult, conducand la o crestere proportionala a tg.

Intrucat, in functie de conditiile ambiante si de incarcarea transformatorului, mediul cel

mai umed poate fi izolatia de hartie sau uleiul electroizolant, este necesar ca toate probele care

vizeaza umezirea transformatorului, si anume:

- rezistenta de izolatie;

- prelevarea uleiului pentru verificarea rigiditatii dielectrice;

- masurarea tg

sa se faca asociat.

La echipamentele cu izolatia interna formata din hartie electroizolanta impregnate cu ulei,

tg pune in evidenta, in egala masura, modificarile intervenite ca urmare a imbatranirii termice a

hartiei electroizolante.

Factorul de pierderi dielectrice global al izolatiei transformatoarelor de masura este

influentat de calitatea uleiului electroizolant cu care acestea sunt umplute, care poate prezenta

valori foarte ridicate in exploatare, ca urmare a oxidarii lui in prezenta oxigenului atmosferic sau a

umezirii lui peste anumite limite, in prezenta umiditatii ambiante.

Din acest motiv, analiza rezultatelor verificarilor de izolatie trebuie facuta pe ansamblul

probelor nedistructive.

3.2. Scheme care permit masurarea factorului de pierderi dielectrice la

transformatoarele de curent

Conexiunea cea mai des utilizata la masurarea factorului de pierderi dielectrice la

transformatoarele de curent este infasurarea de inalta tensiune scurtcircuitata fata de secundarele

scurtcircuitate legate la soclul metalic (cuva), la care se conecteaza si eventualele ecrane

existente, adica:


IT-(jt+C+E)

Aceasta conexiune permite determinarea unei tg globale, cuprinzand atat starea hartiei

electroizolante, cat si a uleiului. Conexiunea este foarte avantajoasa din urmatoarele motive:

- necesita un numar redus de masuratori;

- permite utilizarea unei scheme normale la puntea de masura, mult mai usor de

ecranat si manipulat, determinariile fiind mult mai putin eronate de influentele electrostatice si

electromagnetice exterioare. Singura conditie impusa de aceasta schema este izolarea

transformatorului fata de pamant, pe durata probei.

O schema similara se poate adopta si in cazul masurarii transformatoarelor reparate sau

reconditionate in atelier, avand in vedere ca, pentru a nu influenta rezultatele, este suficienta

introducerea sub soclul transformatorului a unei placi de sticlotextolit sau pertinax de 1 cm grosime

si care sa asigure urmatoarele conditii de izolare:

- o rezistenta de izolatie fata de pamant a transformatorului de 10M;

- o tensiune de tinere de 50Hz 1min de 2kV.

In figura 10 este data schema normal a puntii de inalta tensiune tip Schering

Fig 10 Schema normala a puntii Schering : T Transformatorul de alimentare; G Indicatorul de echilibru; Zx obiectul de masurat; CN condensatorul etalon;

C1p, C1p, R1p, R1p capacitatile si rezistentele parazite datorate conductorului de inalta tensiune; C2p, C2p, R2p, R2p capacitatile si rezistentele parazite dintre conductoarele de legatura ale obiectului si condensatorului etalon la punte,

fata de ecrane, precum si ale bratelor R3 si R4 ale puntii fata de ecran


In aceasi figura au fost indicate si curentii paraziti care se scurg, sub influenta tensiunii

proprii de alimentare a puntii, prin capacitatile parazite, dintre firul de inalta tensiune si bratele

ecranate R3 si R4 ale puntii (I1p si I1p), precum si curentii I2p si I2p care se scurg prin capacitatile

parazite ale firelor de legatura cu puntea ale obiectului de incercat, si ale condensatorului etalon.

In privinta curentilor I1p si I1p, in cazul puntilor actuale in care bratele actuale 3 si 4 ale puntii sunt

ecranate printr-un invelis metallic pus la pamant, acestia se scurg direct la pamant, fara a mai

produce o falsa dezechilibrare a puntii, prin inchiderea lor la pamant prin bratele R3 si R4 ale puntii.

Ecranarea conductorului de inalta tensiune reduce aproape in totalitate erorile de masurare ale

trusei la tensiunea de alimentare a puntii de 10 kV.

Pentru adaptarea aceleasi conexiuni la determinarea tg la transformatoarele de curent

din exploatare, care nu au soclul izolat fata de pamant, utilizarea schemei normale nu mai este

posibila.

In astfel de cazuri se utilizeaza schema rasturnata a puntii de inalta tensiune care

permite masurarea obiectelor cu un electrod pus la pamant.

Fig 11 Schema rasturnata a puntii Schering


Fig 12 Masurarea tg la transformatorul de curent CESU 110 kV, in schema rasturnata a puntii Schering

3.3. Conditii in care se excuta masurarea

Conditiile in care se executa masurarea tg la transformatoarele de masura sunt date in

normativul PE116/94. Fata de acesta, trebuie facute in plus urmatoarele precizari:

- Masurarea se executa numai dupa ce toate legaturile exterioare la transformatorul

ce urmeaza a fi verificat atat pe partea primara, cat si pe partea secundara, au fost indepartate.

- Masurarea se executa numai pe timp frumos si uscat (temperatura ambianta de

10C si umiditatea sub 80%), in caz contrar, rezultatele putand fi eronate datorita umezirii bornelor

secundare sau carcasei de portelan.

In timpul probei este necesar ca temperatura uleiului din transformator sa fie cuprinsa intre

10 si 30C, valori limita prevazute in normative.

Nu se pot efectua masuratori pe timp de burnita, ceata, roua, bruma etc.

- Inainte de inceperea masuratorii, se curata suprafata carcasei de portelan, de

preferinta cu alcool, si se sterg bornele de joasa tensiune pana la uscarea lor complete.

- In mod normal, masurarea tg trebuie facuta la tensiunea nominala a

transformatorului, aceasta fiind de obicei, tensiunea la care se fac determinarile si in fabrica. In

exploatare nu este posibil efectuarea masuratorilor la tensiunea de lucru si in consecinta

masuratoarea se va executa la tensiunea de 10kV si la tensiunea nominala a obiectului incercat.


3.4. Executia masurarii

Pentru masurare se utilizeaza puntea DOBLE M4100, iar conexiunea transformatorului in

timpul masurarii este: infasurarea de inalta tensiune scurtcircuitata, fata de secundarele

scurtcircuitate si legate la cuva, la care se conecteaza si eventualele ecrane existente. Fig 13

Fig. 13 Modalitatea de testare GST Ground Read & Blue

pentru transformatoarele de curent 110 kV

Trusa M4100 foloseste un generator de unda sinusoidala interna si un amplificator de

putere de 3KVA pentru a genera un semnal de test izolat de 0-12 kV. Trusa masoara apoi tensiunea

si curentul echipamentului de test utilizand o impedanta de referinta.

Trusa calculeaza si reda rezultatele testului transformand datele culese in marimi vectoriale

(amplitudine si faza) si aplicand teoria conventionala a circuitelor in curent alternativ.

Toate rezultatele obtinute inclusive pierderile de putere, factorul de putere si

capacitatea sunt derivate din vectorii de tensiune curent. Pentru a elimina interferentele, trusa

utilizeaza tehnici de ecranare si de anulare, inclusive inversarea sincronizarii liniei si modularea

frecventei de linie. Tehnica FM presupune efectuarea testelor la o frecventa sinusoidala mai mare si

la una mai mica decat decat frecventa liniei si realizarea unei medii a rezultatelor.

Inainte de calcularea rezultatelor, instrumentul foloseste detectarea sincrona pentru a

elimina orice interferenta a componentelor curentului din setul de date achizitionate. Detectarea

sincrona este un procedeu matematic ce separa o singura componenta a frecventei untr-un


semnal. Este asemanatoare unui filtru trece-banda setat la frecventa de test. Detectarea sincrona

este de asemenea utila in filtrarea armonicilor si zgomotelor din semnalul de test.

De regula rezultatele masuratorilor se compara cu cele initiale, considerandu-se normal o

dublare a tangentei unghiului de pierderi dielectrice la 5 ani. In caz ca aceste valori lipsesc se pot

utiliza ca referinta valorile din tabelul 6.

Valori admise pentru TC 110 kV Tabelul nr 6

Ocazia verificarii tg a izolatiei principale masurata cu puntea de 10kV

Etans Respiratie libera

PIF 1.2% 1.5%

In eploatare 3% 5%

Reconditionate 1.2% 1.5%

3.5. Masuri suplimentare de protectia muncii

Intrucat urmeaza ca in timpul incercarii sa se aplice o tensiune de 10 kV, este necesar sa se

respecte cu strictete toate indicatiile referitoare la acest gen de lucrari, din IPSM nr 1 din 2007

Instructiuni proprii de securitatea muncii

4. Incercarea izolatiei infasurarilor secundare ale transformatoarelor de curent cu

tensiune alternativa marita

4.1. Scopul probei

Incercarea izolatiei de curent se executa cu scopul de a se determina integritatea izolatiei

infasurarilor secundare fata de partile legate la pamant ale transformatorului sau fata de alte

infasurari secundare.

Aceasta proba pune in evidenta slabirea, ca urmare a imbatranirii sau degradarii sub

actiunea conditiilor de mediu (umeziri, depuneri de praf), a izolatiei infasurarilor secundare fata de

masa sau fata de alte infasurari secundare

4.2. Modul de executie a incercarii

Fig 14 Schema de incercare cu tensiune marita a infasurarilor secundare

la transformatoarele de curent, utilizand trusa de 2 kV


In vederea incercarii, se desfac legaturile la transformatorul ce urmeaza sa fie incercat,

atat pe partea primara, cat si pe partea secundara.

Infasurarea ce urmeaza sa fie incercata se scurtcircuiteaza si se leaga la borna de 2 kV a

trusei.

Infasurarile celelalte, inclusive infasurarea primara, se scurtcircuiteaza si se leaga la

pamant.

Se alimenteaza trusa de 2 kV de la retea si se creste lent tensiunea, pana la valoarea

tensiunii de incercare.

ncercarea se executa cu: - 2 kV 1 min., pentru nfasurarile avnd un curent nominal de 5A; - 4 kV 1 min, pentru nfasurarile avnd un curent nominal de 1 A si o putere nominala

egala sau mai mare de 30 VA, n cazul n care furnizorul nu indica alte tensiuni de ncercare. Tensiunea se aplica succesiv ntre fiecare nfasurare secundara si celelalte legate la soclul /cuva) transformatorului.

Dupa scurgerea timpului de incercare, se coboara lent tensiunea si se deconecteaza trusa

de la retea.

Se descarca infasurarea incercata cu o stanga legata la pamant, dupa care se desface

montajul, refacandu-se schema initiala de functionare a transformatorului de curent.

4.3. Interpretarea rezultatelor probelor

In timpul probei nu trebuie sa apara strapungeri sau conturnari exterioare sau interioare.

Transformatoarele la care nu apar fenomenele de mai sus se considera corespunzatoare si

pot ramane in instalatii.

Transformatoarele la care apar fenomenele de mai sus vor fi declarate

necorespunzatoare, urmand sa fie inlocuite.

4.4. Masuri specifice de protectia muncii

Intrucat urmeaza ca in timpul incercarii sa se aplice o tensiune de 2-4 kV, este necesar sa

se respecte cu strictete toate indicatiile referitoare la acest gen de lucrari, din IPSM nr 1 din 2007

Instructiuni proprii de securitatea muncii

5. Incercarea izolatiei infasurarilor primare cu tensiune alternativa marita

5.1. Scopul probei

Incercarea izolatiei infasurarilor de inalta tensiune cu tensiune alternativa marita aplicata

se executa cu scopul de a se evidentia eventualele defecte concentrate aparute intre infasurarea

primara si partile puse la pamant ale transformatorului, la transport, montaj sau exploatare.

Incercarea izolatiei dintre sectiunile infasurarii primare se efectueaza cu scopul de a se

determina in ansamblu calitatea acesteia. Aceasta incercare nu pune in evidenta defecte


concentrate ale izolatiei intre sectiuniile infasurarii primare, ci numai starea generala a izolatiei

dintre acestea.

5.2. Aparatura necesara si scheme de incercare.

Avand in vedere tensiunile de incercare impuse prin normativul PE 116/94, infasurarea

primara a transformatoarelor de curent poate fi incercata in conditii de exploatare la locul de

montaj numai pentru transformatoarele cu tensiuni pana la 35 kV inclusiv,

Peste aceasta tensiune , infasurarea primara a transformatoarelor de curent poate fi

incercata numai in cadrul atelierelor de reparatie trafo.

Schema de incercare pentru transformatoarele de curent 6 35 kV, utilizand laboratorul

mobil, este prezentata in figura 15

Fig 15. Schema de incercare cu tesniune marita a izolatiei

primare la transformatoarele de curent, utilizand laboratorul mobil

Schema de incercare pentru transformatoarele de curent cu tensiuni nominale de 110

400 kV este similara cu cea prezentata in figura 15, cu singura deosebire ca, in locul laboratorului

mobil, apare sursa de inalta tensiune fixa a atelierului in care se efectueaza incercarea.

Fig 16. Schema de masurare a rezistentei de izolatie dintre

sectiunile infasurarii primare la transformatoarele de curent


5.3. Modul de lucru si interpretarea rezultatelor

a. Izolatia principala

Tensiunea se aplica timp de 1 min intre bornele infasurarii primare legate intre ele si soclu

(cuva) plus bornele infasurarii secundare legate la pamant.

Valorile tensiunii de incercare:

- Pentru transformatoarele din tara

Tabelul nr 7

U

m (kV)

7

,2

1

2

(

17,5)

2

4

(

36)

(

42)

(

72)

1

23

2

45

4

20

U

nc (kV)

1

8

2

6,2

3

4,2

4

5

6

3

7

2

1

26

2

07

4

14

6

10

- Pentru transformatoarele din strainatate

Transformatoarele din import se vor ncerca cu 90% din tensiunea de ncercare n fabrica.

b. Sectiunile nfasurarilor primare comutabile

Izolatia ntre nfasurarile primare comutabile se ncearca cu megohmetrul de 2500 V.

Se considera corespunzator transformatorul de curent care in cursul incercarilor nu prezinta

conturnari sau strapungeri sau la care in timpul incercarii nu se aud zgomote din interiorul cuvei.

6. Masurarea rezistentei ohmice a infasurarilor transformatorului de curent

6.1. Scopul probei

Aceasta proba se executa obligatoriu la punerea in functie, dupa repararea infasurarilor si

facultativ, la anumite interval de timp.

Prin masurarea rezistentei ohmice se verifica rezistenta de contact a infasurarilor la borne,

continuitatea infasurarilor, lipsa unor scurtcircuite intre spire.

6.2. Metode utilizate, scheme de incercare

Masurarea rezistentei ohmice se poate executa prin mai multe metode. In aceste

instructiuni se recomanda utilizarea a doua metode:

- metoda puntii

- metoda voltmetru ampermetru

Masurarea rezistentei ohmice a infasurarilor primare la transformatoarele de curent de 6 400 kV si a infasurarilor secundare avand curent nominal de 5 A (trafo de curent 6 400 kV, rezistente ohmice mici):

Metoda puntii duble (Thomson) Schema de masurare este data in figura 17 a si b.

Puntea dubla. Schema de principiu a unei astfel de punti este data in figura 18.


Modul de manevrare al puntii duble consta in reglarea raportului rezistentelor r1/r2 si r1 si r2, mentinand calitatile r1=r1 si r2=r2. Fiecare dintre aceste rezistente trebuie sa fie de cel putin 10 ohmi; se regleaza cursorul g in pozitia pentru care rezistenta r este egala cu valoarea presupusa a

rezistentei rx care se verifica; se inchide intrerupatorul k si se regleaza curentul din circuitul bateriei,

cu ajutorul reostatului R; se apasa butonul B si se regleaza cursorul g, pana se aduce acul

galvanometrului in pozitia de zero.

Fig 17. Masurarea rezistentei ohmice cu

Puntea de teren: 1 punte de masura, 2 cordoanele de masura 3 Transformatorul de verificat


Fig 18. Schema de principiu a puntii duble:

R1, r2, r1, r2 rezistentele de precizie Rx rezistenta de verificat; G galvanometrul cu ac indicator;

B butonul cu retinere; R reostatul; K intrerupatorul; E bateria de curent continuu

Verificarea rezistentei masurate este data de relatia:

Rx=r*r1/r2

valoare care se poate citi direct pe punte

Deoarece rezistentele de contact din punctele a, d, e, h se afla dincolo de limitele

rezistentelor rx si r, este inlaturata influenta pe care ar putea-o avea rezistentele de contact asupra

valorii masurate.

De asemenea, nu intervin erorile datorita cordoanelor de legatura, deoarece sunt inseriate

cu rezistente a caror valoare este de cel putin 10 ohmi.

Cordoanele de legatura avand o sectiune minima de 6mm2, sunt prevazute la capete cu

papuci si sunt conectate cate doua in fiecare borna a infasurarii verificate.

Transformatorul verificat este separat de circuitele primare si secundare ale instalatilor.

Metoda volmetrului si ampermetrului

Shema de masura este data in figura 19


Fig. 19 Masurarea rezistentelor ohmice ale infasurarilor primare (a) si

ale unei infasurari secundare (b) prin metoda voltmetru-ampermetru;

mV milivoltmetrul de curent continu; A ampermetrul de curent continuu; R reostatul de reglaj; E bacteria de acumulatoare; H heblul

In schema de masurare din figura 19: mV este milivolmetrul de curent continuu de clasa

0,5 1, avand rezistenta interna mare, cu domeniul de masura: 0 12 mV; 0 6 mV; 0 1,2 mV.

mA ampermetrul de curent continuu de clasa 0,5, cu domeniul de masura de 0 5 A

R reostatul de reglaj de 100 ohmi, 5 A;

E Bateria de acumulatoare de 12 V, 40Ah;

H Heblu bipolar.

Rezistenta masurata se calculeaza cu expresia R = U/(I-U/RV)

unde:

V tensiunea masurata la bornele transformatorului;

I curentul masurat de ampermetru;

Rv Rezistenta interna a milivolmetrului

6.3. Conditiile de executie a probei

Masurarea se executa numai dupa deconectarea tuturor legaturilor primare si secundare.

In timpul masurarii unei infasurari, celelalte infasurari raman libere (deschise).


Pentru a evita erorile de masura datorate incalzirii infasurarii masurate, curentul prin

infasurare, nu va depasii 20% din curentul nominal al acesteia, corespunzator clasei de precizie

garantate.

NOTA

La metoda volt ampermetrului se vor respecta urmatoarele reguli:

- Inchiderea si deschiderea curentului se va face numai cu voltmetrul deconectat

(conectarea voltmetrului se va efectua dupa inchiderea circuitului, iar deconectarea volmetrului se

va efectua inainte de deschiderea circuitului). In acest fel se evita deteriorarea volmetrului din

cauza tensiunilor induse.

- Manevrele de deschidere sau inchidere ale circuitului se vor efectua dup ce se

fixeaza valoarea maxima a rezistentei reostatului;

- Dupa conectarea circuitului, se asteapta stabilizarea indicatiilor aparatelor;

- Suprafetele de contact trebuie bine curatate cu smirghel (cu granulatie fina)

- Contactele se vor efectua prin strangerea lor corespunzatoare

- Montajul se va efectua cat mai aproape posibil de locul de fixare a trasformatorului

de verificat.

6.4. Interpretarea rezultatelor

Transformatoarele sunt considerate corespunzatoare daca valorile masurate nu difera cu

mai mult de 2% de valorile de referinta.

Pentru efectuarea comparatiei valorilor calculate cu valorile de referinta, este necesar sa

se faca recalcularea la temperature initiala a valorilor masurate.

Recalcularea rezistentei ohmice la temperatura de referinta se face cu formula:

R0=Rm[1+(tm-to)]

cu=0,00393

unde:

Rm - este valoarea rezistentei masurate la temperatura la care s-a executat masurarea

tm - temperatura la care s-a executat masurarea

t0 temperatura initiala

Daca valoarea masurata este extrem de mica in comparatie cu valoarea de referinta,

infasurarea are spire in scurtcircuit.

7. Verificarea polaritatii infasurarilor

7.1. Scopul verificarii

Ca si in cazul transformatoarelor de tensiune, verificarea polaritatii are drept scop

depistarea unor eventuale inversiuni de borne, nesesizate la livrarea transformatorului din fabrica


sau dupa efectuarea unor reparatii in atelier. Din acest motiv, ea se executa numai la PIF, dupa

reparatia sau reconditionarea transformatoarelor in atelier, cu demontarea legaturilor interioare la

bornele secundare.

7.2. Principiul metodei, aparatura de masura si modul de lucru.

Pentru determinarea polaritatii bornelor transformatoarelor de curent se foloseste metoda

curentului continuu. Aceasta se bazeaza pe faptul ca la o polaritate corecta a bornelor

secundare, un impuls de scurta durata, de polaritate cunoscuta, injectat la bornele primare va fi

transformat corect, fiind regasit si la bornele secundare cu aceeasi polaritate, cu ajutorul unui

miliampermetru.

Pentru transformatoarele de curent cu miezul toroidale separate pentru fiecare infasurare,

fara intrefier, cu infasurari secundare pentru 5A si 1A, schema pentru determinarea polaritatii

bornelor este data in figura 20.

Fig 20. Schema de principiu pentru determinarea polaritatii bornelor

trafo de curent prin metoda curentului continuu: S- bateria de 4,5 V; B butonul de revenire; mA miliampermetru; TC transformatorul de curent verificat

8. Verificarea raportului de transformare la transformatoarele de curent

8.1. Scopul verificarii

Verificarea raportului de transformare la transformatoarele de curent are ca scop sa

determine daca in cursul transportului de la fabricant la locul de montaj in interiorul

transformatorului au aparut modificari care sa afecteze raporul de transformare.

De asemenea, la transformatoarele cu mai multe conexiuni primare, verificarea are ca

scop sa determine daca transformatorul se afla pe conexiunea corecta, ceruta de schema

primara la functionare. Aceasta, deoarece eclisele de comutatie ale unor transformatoare de

curent nu sunt accesibile decat dupa demontarea unor piese mecanice care necesita un volum

de munca ridicat (capace, burdufe).

8.2. Modul de executie si schema de montaj

Pentru efectuarea masuratorilor pot fi folosite mai multe metode. La verificarile ce se

executa in teren, este preferata utilizarea metodei indirecte figura 21.


Fig. 21. Schema de motaj pentru verificarea raportului de transformare la TC 110 kV

Montajul presupune existenta autotransformatorului AT (8A/250V), a trusei de curenti

primari TC 1200, de 1200 A ai a unui transformator de curent etalon f101e, cu clasa de precizie 0,2.

Ampermetrele A1 si A2 trebuie sa aiba clasa 0,2 0,5.

Raportul de transformare se masoara in mod succesiv pentru fiecare infasurare secundara,

celelalte fiind scurtcircuitate si legate la masa.

In principiu, verificarea se executa pentru un curent primar egal cu cel nominal. Este

recomandat sa se obtina insa si valorile raportului de transformare pentru 0,1 IPN; 0,2 IPN si 1,2 IPN .

nTC=(nTCe*IA2)/IA1

In care nTC reprezinta raportul de transformare al transformatorului ce se verifica; nTCe

raportul de transformare al transformatorului de curent etalon; IA1 curentul masurat in secundarul

transformatorului de curent ce se verifica; IA2 curentul masurat in secundarul transformatorului

etalon;

Daca transformatorul dispune de mai multe sectiuni primare, atunci raportul de

transformare se verifica numai pentru conexiunea ce va fi utilizata in exploatare. Aceasta

conexiune trebuie mentionata in buletinele de verificare.

Rezultatele obtinute trebuie comparate cu cele din buletinul de fabrica sau cele de pe

placuta cu datele tehnice ale transformatorului respective. Rezultatele diferite de cele nominale

pot evidentia scurtcircuite intre spirele infasurarii secundare, borne sau legaturi slabite, defecte de

fabricatie, etc.

9. Determinarea erorilor de unghi si de raport

Proba se executa cu punti special prin metoda de compensare (Scherin - Alberti), metode

diferentiale (Hohle) etc.

Valorile limita ale erorilor admisibile sunt date in tabelele 8 si 9.


Tabelul nr 8

Clasa de precizie

Curent primar in

% din valoarea

nominala

Erori tolerate Limitele sarcinii

secundare Zs, fata

de cea nominal

la cos=0,8* De curent i (%)

De unghi i (minute)

0.1

120100 20

10

10 0.20 0.25

5 8

10

25100

0.2

120100 20

10

0.20 0.35 0.50

10 15 20

0.5

120100 20

10

0.50 0.75 1.00

30 40 60

1.0

120100 20

10

1.00 1.50 2.00

60 80

120

3.0 10050 3.00 - 50100

Tabelul nr 9

Clasa de precizie Eroarea de curent

pentru curentul

nominal i (%)

Defazajul pentru curentul

nominal

Eroarea compusa

pentru curentul

I1=n*INP-c(%)

minute centiradiani

5P 1 60 108 5

10P 3 - - 10

In timpul verificarilor, drept sarcina secundara se foloseste un set de impedante constituit

din rezistente si bobine de reactanta, al caror raport este astfel ales, incat factorul de putere al

circuitului sa aiba valoarea cos=0.8.

In tabelul nr 9 apare notiunea de eroare compusa ccare are drept scop aprecierea

preciziei infasurarilor de protectie. Pentru calculul erorii compuse se utilizeaza formula:

in care : este raportul de transformare nominal; T perioada curentului; ip si is valorile

instantanee ale curentilor din primarul si secundarul transformatorului de curent; Ip valoarea

efectiva a curentului primar.

Eroarea compusa tolerata este de 5% la infasurarea de protectie a carei clasa de precizie

este 5P si de 10% pentru cea 10P.


10. Ridicarea curbei volt amper (caracteristica de magnetizare)

10.1. Scopul incercarii

Aceasta proba se executa in mod obligatioriu la punerea in functie a transformatoarelor

de curent sau cu ocazia unor reparatii accidentale ale infasurarilor, fiind facultativa in exploatare.

Executia ei are ca scop:

a. Depistarea unor scurtcircuite, ca urmare a unor defectiuni intervenite in timpul

transportului, montajului sau in exploatare. Prezenta unui defect de acest tip este pusa in evidenta

de modificarea alurei caracteristicii de magnetizare figura 22

Fig 22. Alura caracteristicii de magnetizare pentru:

a - transformator de curent normal

b - transformator de curent cu scurtcircuit intre

spirele infasurarii secundare

b. depistarea unor inversiuni ale infasurarilor secundare la livrarea din fabrica, in cazul

transformatoarelor cu mai multe infasurari secundare de protectie sau de masura (eventual

inversarea prizelor, in cazul infasurarilor secundare la care pentru modificarea raportului de

transformare se utilizeaza mai multe prize). In cazul in care erorile de raport si de unghi sunt mici,

toate infasurarile de protectie si masura incadrandu-se in clasa 0,5, sunt posibile inversari ale

infasurarilor de masura cu cele de protectie sau a infasurarilor de protectie intre ele.

O verificare a destinatiei fiecarui secundar este posibila prin ridicarea caracteristicilor de

magnetizare pentru toate infasurarile secundare si pentru toate prizele, stiut fiind ca la acelasi

curent de magnetizare infasurarea cu coeficientul de saturatie cel mai ridicat va prezenta

tensiunea de magnetizare cea mai ridficata (figura 23).


Fig 23. Caracterisiticile de magnetizare pentru un transformator cu trei infasurari:

a - infasurarea de masura, n10; c infasurarea de protectie, n>20

c. alegerea unor transformatoare de curent cu caracteristica de magnetizare similara

pentru realizarea unor scheme de protectie prin relee. Cazuri tipice din acest punct de vedere sunt

protectiile care impun un curent de dezechilibru minim transversal (protectii racordate la filtre de

curent homopolar), protectiile diferentiale de bare etc

d. calculul exact al coeficientului de saturatie al infasurarii de scurtcircuit sau

recalcularea lui, in cazul reducerii sarcinii secundare. Pentru efectuarea determinarii coeficientului

de saturatie se poate utiliza metoda indirecta (de mers in gol).

10.2. Metodologia ridicarii caracteristicilor de magnetizare

Pentru ridicarea caracteristicilor de magnetizare (curbelor volt-amper) se utilizeaza

montajul din figura 24.

Alimentarea se face cu o tensiune practic sinusoidala, de freventa industriala. Se creste

tensiunea in trepte, incepand de la valoarea zero a acesteia, citindu-se de fiecare data curentul

de mers in gol. Pentru evitarea eventualei magnetizari remanente a miezului magnetic,

caracteristica de magnetizare se ridica in sensul crescator, evitandu-se coborarea tensiunii pe

parcurs sau intreruperea circuitului. Ridicarea caracteristicii se efectueaza de obicei pana la un

curent de mers in gol egal cu curentul nominal al transformatorului. Dupa ridicarea caracteristicii,

tensiunea se aduce in valoarea zero.


Fig. 24 Schema de principiu pentru ridicarea

caracteristicilor de magnetizare (curba volt-amper)

Ridicarea caracteristicilor se face pentru fiecare infasurare secundara in parte. Atat

infasurarea primara, cat si infasurarile secundare care nu se verifica raman deconectate fata de

restul circuitelor. Cu valorile citite se traseaza caracteristicile volt-ampermetrice in coordonate

normale sau longitudinale.

Curba obtinuta trebuie sa fie asemanatoare ca forma cu curba 1 din figura 25. In cazul in

care se obtine o dreapta 2- , transformatorul de curent respectiv este necorespunzator.

Fig. 25 Caracteristici volt-ampermetrice:

1 - corecta;

2 - eronata


11. Masurarea sarcinii secundare

Proba se executa numai dupa ce s-a terminat montajul si sunt conectate toate aparatele

si releele.

In cazul statiilor exterioare, este necesar ca sarcina secundara sa fie masurata din cutia de

cleme a celulei sau chiar direct de la bornele infasurarilor secundare ale transformatoarelor de

curent respective.

Asa cum se observa in figura 26, masurarile se executa pe fiecare faza in parte, dupa ce in

prealabil au fost deconectate legaturile spre secundarele transformatoarelor de curent.

Cu ajutorul trusei curent-tensiune, se regleaza un curent egal cu curentul secundar

nominal. Citindu-se tensiunea masurata U, se poate calcula puterea secundara pe faza respectiva,

cu relatia:

S=U-ISN (VA)

Valoarea obtinuta nu trebuie sa depaseasca puterea secundara SN, pentru clasa de

precizie respectiva.

In cazul cand curentul nu se inchide pe una din faze, rezulta ca pe faza respectiva,

circuitul este intrerupt.

Daca toate fazele sunt incarcate egal (fig. 26), trebuie sa se obtina rezultate identice. In

caz contrar, rezulta ca exista portiuni de circuit scurtcircuitate sau relee montate gresit.

In cazul fazelor incarcate inegal prin proiect, acest lucru trebuie sa se reflecte in rezultatele

obtinute in urma masuratorilor.

Fig. 26 Schema de masurare a sarcinii secundare


PARTICULARITATI CONSTRUCTIVE ALE TRANSFORMATOARELOR DE CURENT

Din punct de vedere a modului de asigurare a izolrii ntre primar i secundar, transformatoarele de

curent se pot clasifica

n: a. transformatoare cu secundar izolat (tip inversat);

b. transformatoare cu primar izolat (ac de pr sau tip U);

c. transformatoare cu primar izolat (tip bucl);

d. transformatoare cu izolaie gazoas.

Transformatoare de curent cu secundar izolat (JOF 123; TAG si IMB)

Acest tip de transformatoare sunt cele mai economice i cele mai utilizate. Construcia lor asigur un cuplaj magnetic strns ntre primar i secundar, mai ales atunci cnd primarul se reduce la o simpl bar. Simetria cmpului magnetic n miez este atunci aproape perfect, conducnd la obinerea unor precizii de msur foarte ridicate.

Ca dezavantaj al acestei variante este rezistena lor seismic sczut, ceea ce limiteaz masa total admisibil a circuitelor magnetice. Numrul acestora poate fi pn la ase, conducnd la variante constructive cu pn la ase secundare, utilizate pentru funcii diferite (protecii de distan, protecii difereniale de bare, contorizare etc.). Secundarele sunt bobinate pe circuite magnetice de form toroidal, realizate n general din tabl silicioas cu cristale orientate. Miezurile nfurrilor de protecie prezint n general unul sau mai multe ntrefieruri necesare pentru a asigura o comportare bun n regim tranzitoriu i o demagnetizare corect n absena curentului.

Mumetalul este utilizat numai pentru transformatoarele de precizie; n acest caz, datorit caracteristicii de magnetizare dreptunghiulare, se asigur protecia echipamentelor de msur prin limitarea valorii curentului secundar la supracureni mari prin primar. Miezul este nfurat cu hrtie gofrat pentru a nu distruge izolaia nfurrii secundare, uniform repartizat pe circumferina sa. Toate miezurile cu bobinajele secundare sunt rigidizate mpreun printr-un bandaj exterior i acoperite de un ecran electrostatic (realizat din band de estur de cupru sau format dintr-o cutie din tabl de aluminiu) conectat la mas. Firele de conectare ale secundarelor trec printr-un tub metalic care asigur continuitatea ecranului electrostatic din zona de tensiune ridicat pn la cutia de borne. Izolaia principal este de tip hrtie-ulei i este acoperit la exterior cu un ecran electrostatic conectat electric la primar. Ansamblul astfel format este introdus ntr-o anvelop etan.

Caracteristicile dielectrice sunt obinute printr-o uscare riguroas a prilor componente, urmat de o impregnare sub vid n ulei mineral de bun calitate care este n prealabil condiionat (degazat). La partea superioar a transformatorului exist un dispozitiv de compensare care are rolul de a asigura funcionarea la presiune de ulei constant prin preluarea variaiilor de volum ale acestuia datorit modificrii temperaturii.

Avantaje: -izolator exterior economic;

-cuplaj bun ntre primar i secundar; -cureni primari ridicai (primar bar de seciune mare); -rezisten mare la solicitri electrodinamice.

Dezavantaje: -seciune a miezului limitat; -rezisten sczut la solicitri seismice (greutatea concentrat la partea superioar).


Transformator cu secundar izolat


Transformatoarele cu primar izolat n U (CESU 110 kV)

Transformator cu primar izolat n U

Acestea au circuitul primar n form de U realizat n general din eav de aluminiu; dac sunt necesare mai multe spire circuitul primar este n general realizat din cablu. eava primar constituie armtura interioar care se gsete la potenialul liniei, peste ea fiind dispus izolaia de hrtie-ulei acoperit la rndul ei cu o armtur exterioar conectat la mas ; o armtur suplimentar poate fi adugat (pentru anumite soluii constructive) pentru a se crea posibilitatea unei msurri a tensiunii prin divizor capacitiv. Anvelopa exterioar const dintr-un izolator cilindro-conic deasupra cruia se gsete un cap de borne metalic care conine bornele primare i celula de dilatare a uleiului; partea inferioar poate fi o simpl plac metalic sau o cuv, n funcie de dimensiunile miezului. Circuitele magnetice pot fi n numr mare (n funcie de necesiti) i cu seciune mare (uneori masa lor depind 500 kg) atunci cnd transformatorul trebuie s se


comporte bine pentru regimuri tranzitorii severe. Masa secundarelor fiind concentrat la baz, rezistena seismic a acestui tip de transformator de curent este foarte bun. Asimetria circuitului primar n raport cu miezul magnetic impune o repartiie special a circuitului secundar pe miez pentru a se evita saturarea local a acestuia. Avantaje: -izolare simpl; -numr i seciuni de miez mari; -rezisten seismic bun. Dezavantaje: -izolator scump;

-nfurare secundar neuniform repartizat; -schimbare dificil a raportului de transformare prin prize primare;

-rezisten sczut la eforturi electrodinamice.

Transformatoare cu primar izolat tip bucl (CESO 123 kV)

Transformator cu primar izolat tip bucla

Este asemntor din punct de vedere constructiv cu transformatorul cu primar n U. Diferena dintre cele dou variante const n modul de realizare a primarului: pe zona de trecere de nalt tensiune conductoarele primarului sunt coaxiale ceea ce produce o comportare foarte bun la solicitrile electrodinamice; la baz se formeaz o bucl pe care sunt dispuse mai multe miezuri (n general simetric). Ca i n cazul transformatoarelor n U miezurile pot avea seciuni foarte mari. Pentru uurin de montare miezurile i nfurrile secundare sunt realizate din dou pri amovibile; nfurrile secundare sunt repartizate neuniform pe miez pentru a se evita saturrile locale. Datorit structurii coaxiale a conductoarelor primare pe zona de trecere izolatorul are dimensiuni optime, ceea ce reduce costul acestuia.


Avantaje: -izolare simpl; -izolator economic;

-rezisten bun la eforturi electrodinamice; -rezisten seismic bun. Dezavantaje: -schimbare a raportului de transformare prin prize primare imposibil; -bobinaj secundar repartizat neuniform;

-pre de cost mare.

Transformatoare de curent cu izolaie gazoas (din SF6)

Transformator cu izolatie gazoasa

Un dezavantaj general al transformatoarelor cu izolaie de tip hrtie-ulei este numrul relativ mare de defecte; din aceast cauz s-a dezvoltat producia de transformatoare de curent cu izolaie din SF6 care au o fiabilitate mai mare dar sunt mai scumpe. Modelul folosit este de tip inversat (cu secundarul izolat), la care secundarele sunt situate ntr-o cutie metalic ndeplinind i funcia de ecran electrostatic. Aceasta este suspendat pe o structur tronconic din aluminiu conectat la mas prin care trec i conexiunile secundarelor. Primarul este redus la o bar care trece prin centrul circuitelor magnetice. Un ecran electrostatic i un inel conectate la primar asigur o uniformizare a cmpului la nivelul trecerilor. Astfel se nltur posibilitatea apariiei unor descrcri locale n zonele cu cmp intens, mrind prin aceasta tensiunea de inere ntre primar i prile aflate la tensiune sczut. Anvelopa exterioar impune o realizare foarte corect din punct de


vedere al formelor, strii suprafeelor, etaneitii, rezistenei la presiune ceea ce crete preul de cost al transformatorului.

Avantaje: -fiabilitate mare;

-dimensiuni reduse;

-rezisten electrodinamic ridicat. Dezavantaje: -tehnologie de realizare grea;

-pre de cost mare.

Transformatoare de curent tip CESU 110kV

Este un transformator cu izolatie in ulei. Izolatia de inalta tensiune, formata din hartie

electroizolanta, este uscata si impregnata sub vid, apoi scufundata impreuna cu izolatia de joasa

tensiune in ulei electroizolant. Infasurarea primara este comutabila in raportul 1:2 pentru gama

standardizata a curentilor de 50600A, iar pentru curentul primar de 1250 A infasurarea este

necomutabila.

In figura 27 este prezentata o sectiune printr-un transformator de curent, cu infasurarea

multispirala in cuva de portelan, cazul transformatorului de curent tip CESU 110 kV.

Transformatorul se compune dintr-un izolator de portelan 1, care constituie si cuva

transformatorului. Infasurarea primara 2 impreuna cu miezul magnetic si infasurarile secundare 4 au

forma cifrei opt.

Transformatorul este umplut cu ulei electroizolant 2. Pe capacul metallic se afla bornele

primare P1 si P2, scoase in exteriorul transformatorului prin izolatoarele de trecere 7, indicatorul

nivelului uleiului. In interiorul corpului se gaseste un dispozitiv de comutatie 6 al infasurarii primare,

care permite conectarea in serie sau in paralel a sectiunilor infasurarii primare. Dispozitivul de

comutare este realizat prin placute (eclise) care fac legatura intre bornele primare ca in fig. 27 si

28.

Bornele secundare se afla intr-o cutie 5 dispusa pe peretele lateral 8 al caruciorului. In fig.

29 este reprezentata o vedere a transformatorului tip CESU 110 kV.


Fig 26. Sectiunea printr-un transformator de curent

Tip CESU 110 kV


Fig 27. Dispozitiv de comutare cu eclise a

infasurarii primare la transformatorul de curent

(conexiune serie)

Fig. 28. Dispozitiv de comutare cu eclise a

infasurarii primare la transformatorul de curent

(conexiune paralel)


Fig. 29 Transformatorul de curent CESU 110 kV 1 bornele infasurarii primare; 2 cutia de borne secundare;

3 buson de umplere; 4 vizor nivel de ulei; 5 eticheta; 6 soclu metallic


Transformatoare de curent PFIFFNER tip JOF 123kV

Partea activa a transformatorului de curent se afla in carcasa din partea de sus a

acestuia. Izolatia de inalta tensiune este formata din hartie electroizolanta, uscata si impregnata

sub vid, apoi scufundata in ulei electroizolant.

Variatiile de volum ale uleiului din interiorul carcasei transformatorului, sunt preluate de

burduful din otel inoxidabil motat deasupra carcasei.

Nivelul de ulei in interiorul transformatorului este indicat pe vizorul acestuia.

Toate partile metalice impreuna cu flansele transformatorului de curent, sunt realizate

dintr-un aliaj special de aluminiu. Toate trasformatoarele de curent au izolatia exterioara asigurata

de portelan fie de materiale composite.

Realizarea ermetica a carcasei transformatorului, asigura protectia izolatiei de hartie

impregnata, impotriva influentelor atmosferice.

Cutia de borne a infasurarilor secundare este prevazuta cu capac si se afla in partea

inferioara a transformatorului de curent. Dimensiunile de constructive sunt unele generoase facand

usoara conectarea cablelor secundare.

Modificarea raportului de transformare se realizeaza din placutele montate pe infasurarea

primara pentru raport de 1:2 sau 1:2:4.

Acest tip de comutator este realizat pe carcasa exterioara a transformatorului langa

bornele primare ale acestuia.


Transformatoare de curent Trench tip IOSK 123kV

Acest tip de transformatoare sunt dimensionate pentru tensiuni nominale cuprinse intre

72,5.550 kV.


Bibliografie

Echipamente electrice pentru centrale si statii N. Gheorghiu

Aparate electrice de inalta tensiune Indreptar Bercu Herscovici

Cartea electricianului din statii electrice si posturi de transformare S. Rasanu

Protectia prin relee si automatizarea sistemelor electrice I. Chenzbraun

Verificarea echipamentului primar in statiile elctrice Colectia Electricianul

PE 116/94

www.pmw.ch

Intocmit,

Ing. Bobina Andrei CE 110 kV Tg-Jiu

tema nr. 1 (transformatoarele de curent)

Documents