Isolatieweerstand en dielectrische verliesanalyse van stroomversterkers

1 Inleiding

Stroomtransformators behoren tot de meest kritieke apparatuur in elektriciteitsnetwerken, en het is essentieel om preventie te maximaliseren en de voorkoming van transformatorfouten en ongevallen te minimaliseren. Isolatiefouten van verschillende aard staan voor meer dan 85% van alle transformatorongevallen. Daarom is regelmatige isolatietests op transformators nodig om isolatiedefecten op voorhand te detecteren en potentiële ongevalshazards tijdig aan te pakken. Tijdens mijn carrière heb ik vaak deelgenomen aan transformatortests, waardoor ik uitgebreide kennis in dit gebied heb opgebouwd. Dit artikel biedt een gedetailleerde introductie over de algehele isolatietests van transformators en de isolatiecondities die door testresultaten worden weerspiegeld.

2 Meting van Isolatieweerstand en Absorptieverhouding

2.1 Meten van Isolatieweerstand

Tijdens de meting dient een megohm meter volgens standaardspecificaties te worden gebruikt om achtereenvolgens de isolatieweerstand tussen elk transformatorwinding en aarde, evenals tussen windingen, te meten. De terminals van de geteste winding moeten worden kortgesloten, terwijl de terminals van niet-geteste windingen allemaal kortgesloten en aangesloten op aarde moeten worden. De meetlocaties en -volgorde moeten de onderstaande tabel volgen.

Bij het vergelijken van isolatieweerstandswaarden, moeten deze worden omgezet naar dezelfde temperatuur met behulp van de volgende wiskundige uitdrukking:

In de formule:

R1 staat voor de gemeten waarde van de isolatieweerstand (in mega-ohm) op temperatuur t1

R2 staat voor de berekende waarde van de isolatieweerstand (in mega-ohm) op temperatuur t2

De gemeten isolatieweerstandswaarden worden voornamelijk beoordeeld door het vergelijken van opeenvolgende metingen van elke winding. In vergelijking met eerdere testresultaten mag er geen aanzienlijke verandering zijn, meestal niet minder dan 70% van de vorige waarde. Tijdens inbedrijfstellingstests moet de waarde meestal niet minder dan 70% bedragen van de fabriekstestwaarde (bij dezelfde temperatuur).

Wanneer er geen referentiewaarden beschikbaar zijn, is de norm voor isolatieweerstandswaarden over het algemeen zoals in de onderstaande tabel vermeld.

2.2 Meting van absorptieverhouding en polarisatie-index

De absorptieverhouding is het verhoudingsgetal tussen de isolatieweerstanden die met een megaohmmeter worden gemeten 60 seconden en 15 seconden na het toepassen van de spanning. De absorptieverhouding is zeer gevoelig voor vocht in de isolatie. Bij temperaturen tussen 10°C en 30°C mag de absorptieverhouding niet minder dan 1,3 zijn.

Voor transformatoren van 220kV en hoger of 120MVA en hoger, moet de polarisatie-index worden gemeten. Deze index is het verhoudingsgetal tussen de waarden die na tien minuten en één minuut worden afgelezen, waarbij de polarisatie-index niet minder dan 1,5 mag zijn.

Het meten van isolatieweerstand en absorptieverhouding is een eenvoudige en universele methode om de isolatieconditie van transformatoren te controleren. Deze test kan effectief isolatievocht en lokale defecten, zoals gebroken porseleinen doorgangen, aangesloten leidingen, enz., detecteren. Als de gemeten isolatieweerstand en absorptieverhouding niet voldoen aan de gespecificeerde waarden, bestaan er zeker defecten van bovengenoemde soort in de isolatie.

3 Lekkastroomtest

Tijdens de test wordt gebruik gemaakt van een DC-hoogspanningsgenerator en een microampermeter. De punten waarop de spanning wordt toegepast, staan in de volgende tabel:

De toepasselijke testspanningsnormen staan in de volgende tabel.

Na het opvoeren van de spanning naar de testspanning, lees dan de gelijkstroom die door de geteste winding stroomt na één minuut; deze waarde is de gemeten lekstroom.

De lekstroomtest meet in wezen de isolatieweerstand. Echter, omdat er een hogere gelijkspanning wordt gebruikt voor het meten van lekstromen, kan deze test isolatiedefecten blootleggen die een megohmmeter niet kan detecteren, zoals partiële doorbraakdefecten in transformatoren en defecten in de leidingbuisjes. Bij de analyse en beoordeling van de meetresultaten worden voornamelijk vergelijkingen gemaakt met soortgelijke transformatoren, tussen verschillende windingen, en ten opzichte van eerdere jaren, zonder dat er significante veranderingen verwacht worden. Als de waarden jaar na jaar toenemen, moet hierop gelet worden, aangezien dit vaak wijst op geleidelijke vertering van de isolatie. Indien er plotseling een toename optreedt ten opzichte van vorige jaren, kan dit wijzen op ernstige defecten die onderzocht moeten worden.

4 Meting van de tangens van de dielectrica verlieshoek

Aangezien de transformatorbehuizing direct is aangesloten op aarde, wordt de QS1-type wisselspanningsbrug met omgekeerde bedrading gebruikt voor het meten van de tangens van de dielectrica verlieshoek. De meetlocaties zijn als volgt weergegeven in de tabel hieronder.

Opmerking: De daadwerkelijke inhoud van de tabel is niet opgenomen in de tekst, dus wordt hier algemeen over gesproken. Als u specifieke details of gegevens voor de tabel heeft, kunnen deze in de vertaling worden opgenomen voor meer precisie.

Deze vertaling omvat de technische procedure voor het testen van de dielectrica verlieshoek en de redenering achter het gebruik van bepaalde apparatuur vanwege overwegingen met betrekking tot aarding. Het weerspiegelt ook het belang van het vergelijken van huidige testresultaten met historische gegevens om potentiële problemen binnen het isolatiesysteem van de transformator te identificeren.

Tijdens de meting moeten de twee aansluitingen van de winding die wordt getest worden kortgesloten, terwijl alle niet-geteste faserindingen kortgesloten en aangesloten op aarde moeten zijn. Dit voorkomt meetfouten veroorzaakt door de spoelinductie.

De normwaarden voor de tangens van de hoek van het dielectrische verlies van de transformatorwindingisolatie (bij 20°C) staan in de volgende tabel:

De tangens van de dielectrica verlieshoek zou niet aanzienlijk mogen verschillen ten opzichte van historische waarden (over het algemeen niet meer dan 30%). De testspanning is 10 kV wanneer de wikkelspanning 10 kV of hoger is, en gelijk aan de nominale spanning (Un) wanneer de wikkelspanning lager is dan 10 kV.

Bij het meten moet de tangens van de dielectrica verlieshoek worden omgezet naar dezelfde temperatuur met behulp van de volgende wiskundige expressie:

In de formule:

tgδ1 en tgδ2 staan voor de tan delta-waarden bij temperaturen t1 en t2, respectievelijk.

Het meten van de tangens van de dielectrica verlieshoek van de isolatie van transformatiewikkelingen wordt voornamelijk gebruikt om te controleren op vochtinbreng in de transformator, veroudering van de isolatie, vertering van olie, slibafzetting op de isolatie en ernstige lokale defecten. Als de gemeten tangens van de dielectrica verlieshoek niet voldoet aan de gespecificeerde waarden, bestaan er zeker bepaalde defecten van bovengenoemde soorten in de isolatie.

5 Netfrequentie AC doorbraakspanningstest

Voor een netfrequentie AC doorbraakspanningstest zijn meestal een testtransformator, een spanningsregelaar, een hoogspannings-elektrostatische volt meter en een bolgat vereist. Indien nodig kunnen ook een AC-ammeter en waterweerstand in serie worden aangesloten aan de hoogspanningskant. Tijdens het testen moeten de testapparatuur op basis van de testspanning en capaciteitseisen van het testobject goed worden geselecteerd.