Transformadors elèctrics Resistència a l'isolament i Anàlisi de pèrdues dielèctriques

1 Introducció

Els transformadors de potència són dels equips més crítics en els sistemes elèctrics, i és essencial maximitzar la prevenció i minimitzar l'ocurrència d'errors i accidents en els transformadors. Les fallides d'aïllament de diversos tipus representen més del 85% de tots els accidents de transformadors. Per tant, per assegurar una operació segura dels transformadors, és necessari realitzar regularment proves d'aïllament als transformadors per detectar defectes en l'aïllament amb antelació i abordar prontament les possibles amenaces d'accident. A lo llarg de la meva carrera, he participat freqüentment en treballs de prova de transformadors, acumulant un coneixement extens en aquest camp. Aquest article proporciona una introducció detallada a la prova d'aïllament integral dels transformadors i les condicions d'aïllament reflectides pels resultats de les proves.

2 Mesurament de la resistència d'aïllament i la raó d'absorció

2.1 Mesurament de la resistència d'aïllament

Durant la mesura, s'ha d'utilitzar un megohmmetre segons les especificacions estàndard per mesurar seqüencialment la resistència d'aïllament entre cada bobina del transformador i terra, així com entre bobines. Els terminals de la bobina que es mesura han de ser encurtcircuitats, mentre que els terminals de les bobines no provades han d'estar tots encurtcircuitats i a terra. Les ubicacions i la seqüència de mesura han de seguir la taula següent.

Quan es comparen els valors de la resistència a l'aislament, s'han de convertir a la mateixa temperatura utilitzant la següent expressió matemàtica:

A la fórmula:

R1 representa el valor de la resistència a l'aislament (en megaohms) mesurat a la temperatura t1

R2 representa el valor de la resistència a l'aislament (en megaohms) calculat a la temperatura t2

Els valors de la resistència a l'aislament mesurats es jutgen principalment comparant els resultats de les mesures successives de cada bobina. Comparat amb els resultats dels tests anteriors, no hauria d'haver-hi cap canvi significatiu, generalment no inferior al 70% del valor anterior. Durant els tests de posada en servei, el valor generalment no hauria de ser inferior al 70% del valor del test de fabricació (a la mateixa temperatura).

Quan no hi ha valors de referència disponibles, l'estàndard per als valors de la resistència a l'aislament és generalment com es mostra a la taula següent.

2.2 Mesura de la raó d'absorció i índex de polarització

La raó d'absorció és la relació entre els valors de resistència a l'isolament mesurats amb un megòmetre a 60 segons i 15 segons després de l'aplicació de tensió. La raó d'absorció és molt sensible a l'humitat a l'isolant. Quan la temperatura està entre 10°C i 30°C, la raó d'absorció no hauria de ser inferior a 1,3.

Per a transformadors amb una classificació de 220kV o superior o 120MVA o superior, s'ha de mesurar l'índex de polarització. Aquest índex és la relació entre les lectures preses a deu minuts i un minut, amb l'índex de polarització no inferior a 1,5.

La mesura de la resistència a l'isolament i la raó d'absorció és un mètode simple i universal per comprovar l'estat de l'isolament dels transformadors. Aquesta prova pot detectar eficientment l'humitat a l'isolant i defectes locals, com aixetes de porcellana trencades, conductors a terra, etc. Si la resistència a l'isolament i la raó d'absorció mesurades no compleixen els valors especificats, definitivament hi ha certs defectes dels tipus mencionats en l'isolament.

3 Prova de corrent de fuga

Durant la prova, es fan servir un generador de alta tensió DC i un microamperímetre. Els punts d'aplicació de la tensió són com es mostra a la taula següent:

Els estàndards d'aplicació de la tensió de prova es mostren en la taula següent.

Després d'augmentar la tensió fins a la tensió de prova, llegiu la corrent contínua que passa per l'enrotllament provat en un minut; aquest valor és la corrent de fuita mesurada.

La prova de corrent de fuita mesura essencialment la resistència aïllant. No obstant això, perquè es fa servir una tensió contínua més alta per mesurar les corrents de fuita, pot descobrir defectes en l'aïllament que un megòmetre no pot detectar, com defectes de trencament parcial en transformadors i defectes en les bossolles de conducció. En analitzar i jutjar els resultats de la mesura, es fan principalment comparacions amb transformadors similars i entre diferents enrotllaments, així com amb els resultats de proves d'anys anteriors, sense esperar variacions significatives. Si els valors augmenten any rere any, s'ha de prestar atenció, ja que sovint indica una deterioració gradual de l'aïllament. Si hi ha un augment súbit en comparació amb anys anteriors, pot indicar defectes greus que necessiten investigació.

4 Mesurant la tangent de l'angle de pèrdua dielèctrica

Com que el capsa del transformador està connectat directament a terra, es fa servir el pont AC de tipus QS1 amb cablatge invers per mesurar la tangent de l'angle de pèrdua dielèctrica. Les ubicacions de mesura són com es mostra a la taula següent.

Nota: Els continguts reals de la taula no s'han proporcionat al text, així que aquí se'n menciona en termes generals. Si teniu detalls o dades específics per a la taula, aquests podrien incloure's a la traducció per a més precisió.

Aquesta traducció abasta el procediment tècnic per a provar l'angle de pèrdua dielèctrica i la raó d'utilitzar cert equipament degut a consideracions de connexió a terra. També reflecteix l'importància de comparar els resultats actuals de la prova amb dades històriques per identificar possibles problemes en el sistema d'aïllament del transformador.

Durant la mesura, els dos terminals de l'bobina sota prova haurien de ser curtcircuitats, mentre que totes les bobines de fase no provades han de ser curtcircuitades i aterrades. Això evita errors de mesura causats per la inductància de les bobines.

Els valors estàndard de la tangent de l'angle de pèrdua dielèctrica de l'aïllament de les bobines del transformador (a 20°C) es mostren a la taula següent:

El tangent de l'angle de pèrdua dielèctrica no hauria de mostrar canvis significatius en comparació amb els valors històrics (generalment no ha de superar el 30%). La tensió de prova és de 10 kV quan la tensió de bobinat és de 10 kV o superior, i és igual a la tensió nominal (Un) quan la tensió de bobinat és inferior a 10 kV.

En mesurar, el tangent de l'angle de pèrdua dielèctrica s'ha de convertir a la mateixa temperatura utilitzant l'expressió matemàtica següent:

A la fórmula:

tgδ1 i tgδ2 representen els valors de tan delta a les temperatures t1 i t2, respectivament.

La mesura del tangent de l'angle de pèrdua dielèctrica de l'aïllament del bobinat del transformador es fa principalment per comprovar l'ingrés d'humitat al transformador, l'envellesciment de l'aïllament, la deterioració de l'oli, l'acumulació de fang a l'aïllament i defectes locals greus. Si el tangent de l'angle de pèrdua dielèctrica mesurat no compleix els valors especificats, definitivament existeixen certs defectes dels tipus mencionats a l'aïllament.

5 Prova de resistència a la tensió alternada de freqüència industrial

L'equipament per a proves de resistència a la tensió alternada de freqüència industrial sol requerir un transformador de prova, un regulador de tensió, un voltmetre electrostàtic d'alta tensió i una separació esfèrica. Quan calgui, també es pot connectar en sèrie un ampermetre AC i una resistència d'aigua al costat d'alta tensió. Durant la prova, l'equipament de prova s'ha de seleccionar adequadament basant-se en la tensió i la capacitat requerides de l'especimen de prova.