Испытательные трансформаторы, также называемые соединителями нейтральной точки, часто используются в трехфазных системах электроснабжения без нейтральной точки или с нейтральной точкой для создания искусственной нейтральной точки в системе. Нейтральная точка, обеспечиваемая испытательным трансформатором, позволяет системе применять такие методы заземления, как прямое заземление, заземление через резистор и заземление через дугогасительную катушку, с целью ограничения тока однофазного замыкания на землю и подавления повышения напряжения на неповрежденных фазах.
Испытательные трансформаторы имеют различную конструкцию в зависимости от условий эксплуатации энергосистемы, в которой они установлены, и потребностей подстанции. Производители, как правило, разрабатывают их в соответствии с реальными потребностями заказчиков. В существующей литературе содержится крайне мало информации об испытаниях испытательных трансформаторов. В данной статье на основе анализа режимов работы испытательного трансформатора при различных условиях проводится простой анализ и обсуждение испытания на нагрев испытательного трансформатора.
Указан испытательный трансформатор с номинальным постоянным током в нейтральной точке и вторичной обмоткой. Для данного типа испытательного трансформатора смещение потенциала нейтральной точки оценивается исходя из трехфазной нагрузки системы при покупке пользователем, а нейтральная точка используется совместно с испытательным трансформатором. Способ заземления нейтральной точки определяет значение номинального постоянного тока в нейтральной точке, и от испытательного трансформатора требуется нормальная работа при данном постоянном токе.
Кроме того, с учетом требований к источнику питания, используемому на подстанции, добавляется вторичная обмотка. При нормальных условиях работы системы режим работы испытательного трансформатора включает в себя, главным образом, нормальное состояние, при котором нейтральная точка трехфазной нагрузки не смещается при ее балансе, а также состояние, при котором трехфазная нагрузка является несбалансированной. При этом нейтральная точка смещается, а на вторичной стороне имеется номинальная нагрузка.
В нормальном режиме работы при симметричной трёхфазной нагрузке потенциал нейтральной точки системы заземляющего трансформатора близок к потенциалу земли, и в первичной обмотке протекает лишь небольшой ток намагничивания. Потери, генерируемые испытательным трансформатором, представляют собой потери в магнитопроводе и небольшие потери в первичной обмотке. Потери на активное сопротивление при прямом измерении в этом случае приводят лишь к увеличению потерь в стали, вызывающему повышение температуры, а повышение температуры обмотки относительно масла практически равно нулю.
Если дисбаланс трехфазной нагрузки системы вызывает смещение потенциала нейтральной точки, то наличие этого потенциала приведет к возникновению непрерывного тока нулевой последовательности в контуре заземления, что вызовет потери на сопротивлении и магнетизм нулевой последовательности в первичной обмотке испытательного трансформатора. Если на вторичной стороне испытательного трансформатора имеется нагрузка, то в вышеупомянутых двух режимах работы необходимо одновременно учитывать потери на активном сопротивлении, вызванные током нагрузки со стороны низкого напряжения во вторичной обмотке, а также дополнительные потери в обмотке. А также влияние повышения температуры трансформаторного масла.
В комбинированной форме испытательного трансформатора нормальное состояние и состояние смещения нейтральной точки не возникают одновременно, а нагрузочное состояние на вторичной стороне также может накладываться на любое из этих состояний, поэтому при испытании на нагрев следует учитывать вышеуказанные различные комбинации.