Трансформатори за електроенергия Анализ на изолационното съпротивление и диелектричните загуби

1 Въведение

Трансформаторите са сред най-важното оборудване в електроенергийните системи и е необходимо да се максимизира предпазването и да се минимизира възникването на аварии и събития с трансформатори. Повреди на изолацията от различен тип представляват повече от 85% от всички аварии с трансформатори. Следователно, за да се осигури безопасна работа на трансформаторите, е необходимо редовно измерване на изолацията, за да се засекат предварително дефектите на изолацията и да се спрат потенциални опасности. През целия ми кариерен път често участвам в тестове на трансформатори, като съм натрупал обширни знания в тази област. Тази статия предоставя детайлно въведение към комплексното измерване на изолацията на трансформаторите и условията на изолация, които се отразяват в резултатите от тестовете.

2 Измерване на съпротивлението на изолацията и отношението на абсорбция

2.1 Измерване на съпротивлението на изолацията

По време на измерването трябва да се използва мегометър според стандартните спецификации, за да се измери последователно съпротивлението на изолацията между всяка бобина на трансформатора и земята, както и между бобините. Крайниците на тестваната бобина трябва да са короткосвързани, докато крайниците на небутстваните бобини трябва да са короткосвързани и заземени. Местата и редът на измерване трябва да следват таблицата по-долу.

Когато се сравняват стойностите на изолационното съпротивление, те трябва да бъдат преобразувани до една и съща температура, използвайки следния математически израз:

В формулата:

R1 представлява стойността на изолационното съпротивление (в мегаоми), измерена при температура t1

R2 представлява стойността на изолационното съпротивление (в мегаоми), изчислена при температура t2

Измерените стойности на изолационното съпротивление се оценяват главно чрез сравнение на резултатите от последователни измервания на всяка обмотка. Сравнени с предходните тестови резултати, те не трябва да показват значителни промени, обикновено не по-малко от 70% от предходната стойност. При изпитванията при включване стойността обикновено не трябва да е по-малка от 70% от стойността при заводския тест (при еднаква температура).

Когато няма налични референтни стойности, стандартът за стойностите на изолационното съпротивление обикновено е както е указано в таблицата по-долу.

2.2 Измерение коефициента абсорбции и индекса поляризация

Коефициент абсорбции е отношението на стойностите на изолационното съпротивление, измерено с мегометър след 60 секунди и 15 секунди след приложаване на напрежение. Коефициентът на абсорбция е високо чувствителен към влагата в изолацията. При температура между 10°C и 30°C, коефициентът на абсорбция не трябва да е по-малък от 1.3.

За трансформатори с класификация 220кВ и по-висока или 120МВА и по-висока, трябва да се измерва индексът на поляризация. Този индекс е отношението на показанията, взети след десет минути и една минута, като индексът на поляризация не трябва да е по-малък от 1.5.

Измерването на изолационното съпротивление и коефициента на абсорбция е прост и универсален метод за проверка на състоянието на изолацията на трансформаторите. Този тест може ефективно да обнареди влага в изолацията и локални дефекти, такива като пукнати фарфорови бушони, заземени жици и т.н. Ако измерените изолационно съпротивление и коефициент на абсорбция не отговарят на зададените стойности, определени дефекти от посочените типове определено съществуват в изолацията.

3 Тест за течния ток

По време на теста се използват генератор за високо DC напрежение и микроамперметър. Точките на приложение на напрежението са показани в следващата таблица:

Стандартите за приложение на пробно напрежение са показани в следващата таблица.

След повишаване на напрежението до пробното напрежение, прочетете DC тока, минаващ през тестирания витник след една минута; тази стойност е измереният ток на утечка.

Тестът за ток на утечка съществено измерва съпротивление на изолацията. Въпреки това, тъй като се използва по-високо DC напрежение за измерване на токовете на утечка, то може да разкрие дефекти в изолацията, които мегометър не може да засече, като например частични пробиви в трансформаторите и дефекти в контактните кутии. При анализ и оценка на резултатите от измерванията основните сравнения се правят с подобни трансформатори, между различни витници, както и с резултати от предходни години, без да се очакват значителни промени. Ако стойностите се увеличават година след година, трябва да се обърне внимание, тъй като това често указва постепенно влошаване на изолацията. Ако има внезапно увеличение в сравнение с предходните години, това може да показва сериозни дефекти, които изискват проучване.

4 Измерване на тангенса на ъгъла на диелектричната загуба

Тъй като корпусът на трансформатора е директно заземен, се използва QS1 тип AC мост с обратна оплетена жица за измерване на тангенса на ъгъла на диелектричната загуба. Местата за измерване са показани в таблицата по-долу.

Бележка: Съдържанието на таблицата не е предоставено в текста, затова се споменава общо. Ако имате конкретни детайли или данни за таблицата, те могат да бъдат включени в превода за повече точност.

Този превод покрива техническата процедура за тестове на ъгъла на диелектричната загуба и обосновката за използването на определено оборудване поради причини свързани с заземяването. Той отразява също така важността на сравняването на текущите резултати от измерванията с исторически данни, за да се идентифицират потенциални проблеми в системата за изолация на трансформатора.

При измерване двата края на опитната обмотка трябва да са свързани с кратко замыкание, докато всички други фазови обмотки, които не се тестват, трябва да са свързани с кратко замыкание и заземени. Това предотвратява грешки при измерването, причинени от индуктивността на обмотките.

Стандартните стойности за тангенса на ъгъла на диелектричната загуба на изолацията на обмотките на трансформатора (при 20°C) са показани в следната таблица:

Тангенсът на ъгъла на диелектричните загуби не трябва да показва значителни промени в сравнение с историческите стойности (общи не повече от 30%). Опитното напрежение е 10 кВ, когато напрежението на обмотката е 10 кВ или по-високо, и е равно на номиналното напрежение (Un), когато напрежението на обмотката е под 10 кВ.

При измерването тангенсът на ъгъла на диелектричните загуби трябва да бъде преобразуван до една и съща температура, използвайки следния математически израз:

В формулата:

tgδ1 и tgδ2 представляват стойностите на тангенса на дельта при температурите t1 и t2, съответно.

Измерването на тангенса на ъгъла на диелектричните загуби на изолацията на обмотката на трансформатора се използва главно за проверка на проникновението на вода в трансформатора, стареенето на изолацията, влошаването на маслото, образуването на осадок на изолацията и сериозни локални дефекти. Ако измереният тангенс на ъгъла на диелектричните загуби не отговаря на зададените стойности, определени дефекти от посочените типи сигурно съществуват в изолацията.

5 Пробен тест с алтернативно напрежение на мрежовата честота

Оборудването за пробни тестове с алтернативно напрежение на мрежовата честота обикновено изисква пробен трансформатор, регулатор на напрежението, високонапрегнат метър за електростатично напрежение и сфера с разстояние. При необходимост, може да се свърже в ред и амперметър за алтернативен ток и воден съпротивление на високонапрегнатата страна. По време на теста, оборудването за проби трябва да бъде правилно избрано в зависимост от пробното напрежение и капацитета на пробната проба.