Измерение характеристик изоляции масляного трансформатора определением коэффициента абсорбции и тангенса угла диэлектрических потерь

Лабораторная работа № 1: «Измерение характеристик изоляции масляного трансформатора определением коэффициента абсорбции и тангенса угла диэлектрических потерь»

Цель: изучение работы индукционных токовых реле.

Литература

: А. П. Алексеев, С. В. Хавроничев «Монтаж и эксплуатация электроустановок» Волгоград, «Политехник», 2006 г.

Допустимые значения сопротивления изоляции R60 коэффициент абсорбции R60 /R15 тангенс угла диэлектрических потерь tgд и отношения С2 /C50 и ДС/С регламентируется указанной инструкцией «Трансформаторы силовые. Транспортировка, разгрузка, хранение, монтаж и ввод в эксплуатацию» (РТМ 1б.800.723−80).

Температурный режим при проведении измерений. Характеристики изоляции допускается измерять не ранее, чем через 12 часов после окончания заливки трансформатора маслом.

Характеристики изоляции измеряются при температуре изоляции не ниже 10 °C у трансформаторов на напряжение до 150 кВ мощностью до 80 МВ*А и при температуре не менее нижнего значения, указанного в паспорте, у трансформаторов на напряжение выше 150 кВ или мощностью более 80 МВ*А. Для обеспечения указанной температуры трансформатор подвергается нагреву до температуры, превышающей требуемую на 10 °C. Характеристики изоляции измеряются на спаде температуры при отклонении ее от требуемого значения не более, чем на 5 °C. Температура изоляции определяется до измерения характеристик изоляции. В качестве температуры изоляции трансформатора, не подвергавшегося нагреву, принимается температура верхних слоев масла.

Таблица 1 — Схемы измерения характеристик силовых трансформаторов

* Измерения обязательны только для трансформаторов 16 000 кВ, А и более.

Для трансформаторов на напряжение выше 35 кВ, залитых маслом, в качестве температуры изоляции следует принимать температуру фазы «В» обмотки «ВН», определяемую по ее сопротивлению постоянному току.

При нагреве трансформатора указанное сопротивление измеряется не ранее чем через 60 мин. после отключения нагрева обмотки током или через 30 мин после отключения внешнего нагрева.

При определении температуры обмотки по сопротивлению постоянному току рекомендуется температуру обмотки вычислять по формуле:

где: Rх измеренное сопротивление обмотки при температуре tх; R0 — сопротивление обмотки, измеренное на заводе при температуре t0 (паспортные данные трансформатора).

При определении соотношенияДС /С трансформаторов на напряжение 110 кВ и выше в качестве температуры изоляции принимается среднесуточная температура, измеренная термометром (или термопарой) на верхнем ярме магнитопровода непосредственно после измерения ДС и С.

Перед измерением характеристик изоляции необходимо протереть поверхность вводов трансформаторов. При измерениях во влажную погоду рекомендуется применять экраны. Перед измерением характеристик изоляции измеряют значения Rиз, ДС и С проводов, соединяющих приборы с трансформатором. Длина проводов должна быть как можно меньше, поэтому приборы нужно располагать по возможности ближе к трансформатору. Характеристики изоляции измеряют по схемам и в последовательности, указанной в табл. 1.

При измерении характеристик обмоток трансформатора R60 tgд и масла tgд следует учитывать поправочные коэффициенты табл. 2.

При измерении все выводы обмотки одного напряжения соединяются вместе, остальные обмотки и бак трансформатора должны быть заземлены.

Измерение сопротивлений R60 и R15. Измерение сопротивлений R60 и R15 проводят перед измерением остальных характеристик трансформатора. Сопротивление изоляции измеряют по схемам табл. 2 мегаомметром на 2500 В с верхним пределом измерения не ниже 10 000 МОм. Измеренное значение R проводов должно быть не меньше верхнего предела измерения мегаомметра. Перед началом измерения все обмотки должны быть заземлены не менее чем на 5 мин., а между отдельными измерениями — не менее, чем на 2 мин. Значения R60 изоляции, измеренные при монтаже (при заводской температуре или приведенные к этой температуре) для трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно, залитых маслом, должны быть не менее значений, указанных в табл. 2.1; для трансформаторов на напряжение 110 кВ и выше — не менее 70% значения, указанного в паспорте трансформатора.

Значения R60, измеренные при температуре t1, на монтаже, приводят к температуре измерения t2 на заводе с помощью коэффициента К2, значения которого приведены в табл. 3.

где R60 — измеренное значение R601 приведенное к температуре заводских измерений.

Данные измерений R60 допускается пересчитывать по температуре для трансформаторов мощностью до 80 МВ, А и на напряжение до 150 кВ при разности температур не более +10°С, а для трансформаторов большей мощности и на напряжение выше 150 кВ — при разности температур не более +5°С.

Для сухих трансформаторов R60 при температуре 20−30°С должно быть не ниже: при номинальном напряжении трансформатора до 1 кВ — 100 МОм; б кВ — 300 МОм; 10 кВ — 500 МОм.

Коэффициент абсорбции R60/R15 обмоток для трансформаторов мощностью менее 10 000 кВ*А, напряжением до 35 кВ включительно при температуре 10−30°С должен быть не ниже 1,3. Для остальных трансформаторов — соответствовать заводским данным.

Таблица 2 — Значения коэффициентов для пересчета характеристик обмоток и масла Значение коэффициента для разности температур не указанной в таблице определяется умножением коэффициентов, сумма разности температур которых равна рассматриваемой разности (например: коэффициент, соответствующий разнице температур 8 °C определяется умножением коэффициентов соответственно для разностей температур 3 °C и 5 °C.

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь tgд. Тангенс угла диэлектрических потерь tgд обмоток измеряют мостом переменного тока P5026 по перевернутой схеме (см. рис. 2.1) в последовательности согласно табл. 2.2. Перевернутая (обратная) схема применяется для измерения диэлектрических потерь объектов, имеющих один заземленный электрод.

Измерение tgд на трансформаторах, залитых маслом, можно проводить при напряжении, не превышающем 2/3 заводского испытательного напряжения испытываемой обмотки.

Измерение tgд при сушке трансформатора без масла допускается производить при напряжении не выше 220 В.

Измерения при монтаже значения tgд изоляции обмоток при температуре заводских испытаний или приведенное к этой температуре, если температура при измерении отличается от заводской, должно быть для трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно залитых маслом, не выше значений, указанных в табл. 2.1., для трансформаторов на напряжение 110 кВ и выше — не более 130% паспортного значения.

Рис. 1 — Перевернутая (обратная) схема включения моста переменного тока Тр — испытательный трансформатор; СN — образцовый конденсатор; Сх — испытываемый объект; G — гальванометр; R3- переменный резистор; R4 — постоянный резистор; С4 — магазин емкостей.

Значения tgд, приведенные к заводской температуре, не превышающие 1%, следует считать удовлетворительными без сравнения с паспортными значениями. Значения tgд1, измеренного при температуре t, на монтаже, приводят к температуре измерения tz на заводе с помощью коэффициента К1, значения которого приведены в табл. 2.

где tgд — измеренное значение tgд1, приведенное к температуре заводских измерений.

Данные измерений tgд допускается пересчитывать по температуре для трансформаторов мощностью до 80 МВ*А и на напряжение до 150 кВ при разности температур не более +10°С, а для трансформаторов большей мощности и на напряжение выше 150 кВ — при разности температур не более ±5°С.

При измерении характеристик изоляции необходимо учитывать влияние tgд масла, заливаемого в трансформатор. Если tgд масла, залитого при монтаже в трансформатор (tgдм2) находится в допустимых ГОСТом пределах, но отличается от заводского значения, фактические значения tgдф и R60 изоляции с учетом влияния tgд масла определяются по формулам.

где tgдиз и R60из — измеренные значения tgд и R60 изоляции;

К — коэффициент приведения, имеющий приближенное значение 0,45;

tgдм2 — значение tgд масла, залитого при монтаже, приведенное к температуре измерения характеристик изоляции на монтаже с помощью коэффициента Кз;

tgдм1 — значение tgд масла, залитого на заводе, приведенное к температуре измерения характеристик изоляции на заводе о помощью коэффициента Кз (табл. 2)

если температура при измерении tgд масла ниже температуры при измерении характеристик изоляции;

tgдм1' и tgдм2' - измеренные значения tgд масла, залитого соответственно на заводе и при монтаже.

Измерение емкости. Значения С2/С50, измеренные на монтаже для трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно, залитых маслом, не должны превышать значений, указанных в табл. 2. Для трансформаторов на напряжение 110 кВ и выше, транспортируемых без масла, значенияДС/С, измеренные по прибытии трансформаторов на место монтажа, не нормируются, но должны использоваться в качестве исходных данных в эксплуатации.

При измеренииДС и С изоляции трансформаторов на напряжение 110 кВ и выше в конце монтажа до заливки маслом необходимо учитывать ЬС и С маслонаполненных вводов трансформаторов введением поправок (вычитанием значения, измеренного на не установленном вводе, из значения измеренного на трансформаторе с установленными вводами).

Отношение С2/С50 иДС/С измеряются приборами ЕВ-3 или ПКВ-8 по схемам табл. 2. Перед измерением все обмотки должны быть заземлены не менее чем на 5 мин.

Измерение емкости трансформаторов производится главным образом для определения влажности обмоток. Оно основано на том, что емкость неувлажненной изоляции при изменении частоты изменяется меньше (или совсем не изменяется), чем емкость увлажненной изоляции.

Емкость изоляции принято измерять при двух частотах: 2 и 50 Гц (ДС и С).

При измерении емкости изоляции на частоте 50 Гц успевает проявиться только геометрическая емкость, одинаковая у сухой и у влажной изоляции.

При измерении емкости изоляции на частоте 2 Гц успевает проявиться абсорбционная емкость влажной изоляции, в то время как у сухой изоляции она меньше и заряжается медленно. Температура при измерениях должна быть не ниже +10°С. Отношение С2/С50 для увлажненной изоляции составляет около 2, а для неувлажненной — около 1.

Определение влажности изоляции силовых трансформаторов осуществляется также по приросту емкости за 1 с. При этом методе производится заряд емкости изоляции, а затем разряды: быстрый (закорачиванием сразу после окончания заряда) и медленный (закорачиванием через 1 с после окончания заряда). В первом случае определяется емкость С, во втором случае — прирост емкости за счет абсорбционной емкости, которая успевает проявиться за 1 с у влажного трансформатора, но не успевает проявиться у сухого. У сухого трансформатора ДС незначительна: и составляет (0,02-:0,08)*С при температуре +10°С, у влажного ДС>>0,1°С.

Обычно эти измерения производят в начале ревизии трансформатора, после подъема выемкой части и в конце ревизии, до погружения керна трансформатора в масло, а также в процессе сушки.

Отношение ДС/С измеряют для каждой обмотки при соединении с заземленным корпусом свободных обмоток. Перед измерением испытуемую обмотку заземляют на 2−3 мин. Провода, соединяющие прибор с испытуемой обмоткой, должны быть возможно короче. Если значения ДС и С проводов можно измерить по прибору, вносится поправка вычитанием ДС и С проводов из результатов измерения полностью собранной схемы с испытываемым трансформатором. Величина отношения ДС/С, измеренная в конце ревизии, и разность в % между величиной ДС/С в конце и начале ревизии должны быть в пределах величины приведенных в табл. 3.

силовой трансформатор обмотка ток Таблица 3 — ЗначенияДС / С, % при различных температурах Величина ДС/С увеличивается с повышением температуры. Поэтому, если за время ревизии трансформатора изменилась температура выемкой части и измерение ДС/С в конце и начале ревизии производились при различных температурах, их необходимо перед сопоставлением привести к одной температуре путем умножения на коэффициент температурного пересчета К, значения которого представлены в табл. 3.

Таблица 4 — Значения коэффициента температурного пересчета К

Вывод: определение влажности по коэффициенту абсорбции. Коэффициент абсорбции (R60 /R15) для неувлажненной обмотки при температуре 10 — 30 °C лежит в пределах 1,3 — 2,0; для увлажненной — близок к единице. Это различие объясняется разной длительностью заряда абсорбционной емкости у сухой и влажной изоляции.