Аналіз опору ізоляції та діелектричних втрат електроперетворювачів

1 Вступ

Трансформатори є одним з найважливішого обладнання в енергетичних системах, і дуже важливо максимально запобігати та мінімізувати виникнення аварій та неполадок трансформаторів. Порушення ізоляції різних типів становлять більше 85% усіх аварій трансформаторів. Тому, для забезпечення безпечного функціонування трансформаторів, необхідно регулярно проводити тестування ізоляції, щоб заблаговременно виявляти дефекти ізоляції та своєчасно ліквідувати потенційні аварійні загрози. Протягом моєї кар'єри я часто брав участь у роботі з тестуванням трансформаторів, набираючи значний досвід у цій сфері. Ця стаття надає детальне введення до комплексного тестування ізоляції трансформаторів та ізоляційних умов, відображених результатами тестів.

2 Вимірювання опору ізоляції та коефіцієнту поглинання

2.1 Вимірювання опору ізоляції

Під час вимірювання слід використовувати мегомметр за стандартними специфікаціями, послідовно вимірюючи опір ізоляції між кожним намотуванням трансформатора та землею, а також між намотуваннями. Кінці намотування, яке тестується, повинні бути замкнуті, тоді як кінці не тестових намотувань мають бути замкнуті та заземлені. Місця вимірювання та послідовність повинні відповідати таблиці нижче.

При порівнянні значень опору ізоляції, їх слід перетворювати на однакову температуру за допомогою наступного математичного виразу:

У формулі:

R1 представляє значення опору ізоляції (у мегаомах), виміряне при температурі t1

R2 представляє значення опору ізоляції (у мегаомах), обчислене при температурі t2

Виміряні значення опору ізоляції переважно оцінюються шляхом порівняння результатів послідовних вимірювань кожного згортання. Порівняно з попередніми тестовими результатами, не повинно бути значних змін, зазвичай не менше 70% від попереднього значення. Під час випробувань при введення в експлуатацію, значення загалом не повинно бути нижче 70% від значення заводських випробувань (при однаковій температурі).

Якщо немає референтних значень, стандарт для значень опору ізоляції зазвичай такий, як наведено в таблиці нижче.

2.2 Вимірювання коефіцієнту поглинання та індексу поляризації

Коефіцієнт поглинання - це співвідношення значень опору ізоляції, виміряних мегометром через 60 секунд та 15 секунд після прикладення напруги. Коефіцієнт поглинання дуже чутливий до вологості в ізоляції. Коли температура становить від 10°C до 30°C, коефіцієнт поглинання не повинен бути меншим за 1,3.

Для трансформаторів з напругою 220 кВ та вище або потужністю 120 МВА та вище, повинен вимірюватися індекс поляризації. Цей індекс є співвідношенням показників, отриманих через десять хвилин та одну хвилину, причому індекс поляризації не повинен бути меншим за 1,5.

Вимірювання опору ізоляції та коефіцієнту поглинання - це простий та універсальний метод перевірки стану ізоляції трансформаторів. Цей тест може ефективно виявити вологість ізоляції та локальні дефекти, такі як тріщини в фарфорових вставках, замкнуті провідники тощо. Якщо виміряна опір ізоляції та коефіцієнт поглинання не відповідають встановленим значенням, то в ізоляції точно існують деякі з вищезазначені дефекти.

3 Перевірка струму протікання

Під час перевірки використовуються генератор високої постійної напруги та мікроамперметр. Точки прикладення напруги наведені в наступній таблиці:

Стандарти застосування випробувальних напруг наведені в наступній таблиці.

Після підвищення напруги до випробувальної, за однієї хвилини прочитайте постійний струм, що проходить через випробувану обмотку; це значення є виміряним струмом утечки.

Тест на струм утечки фактично вимірює опір ізоляції. Однак, оскільки для вимірювання струму утечки використовується більша постійна напруга, можна виявити дефекти ізоляції, які мегометр не зможе виявити, такі як часткові пробої в трансформаторах та дефекти ведучих втулок. При аналізі та оцінці результатів вимірювань, порівняння проводяться переважно з подібними трансформаторами, між різними обмотками, а також з результатами тестів минулих років, без очікуваних значних змін. Якщо значення зростають рік за роком, слід приділити увагу, оскільки це часто вказує на поступове погіршення ізоляції. Якщо спостерігається гострий приріст по відношенню до минулих років, це може свідчити про серйозні дефекти, які потребують дослідження.

4 Вимірювання тангенса кута діелектричних втрат

Оскільки корпус трансформатора прямо заземлений, для вимірювання тангенса кута діелектричних втрат використовується АК-містка QS1 типу з оберненим підключенням. Місця вимірювання наведені в таблиці нижче.

Примітка: Фактичні дані таблиці не надані в тексті, тому вони згадані тут загально. Якщо у вас є конкретні деталі або дані для таблиці, вони могли б бути включені до перекладу для більшої точності.

Цей переклад охоплює технічну процедуру випробування кута діелектричних втрат та обґрунтування використання певного обладнання через питання заземлення. Також він відображає важливість порівняння поточних результатів випробувань з історичними даними для виявлення потенційних проблем в системі ізоляції трансформатора.

Під час вимірювання два кінці витка, що тестується, повинні бути замкнуті, а всі не тестирувані фазові витки мають бути замкнуті та заземлені. Це запобігає помилкам вимірювання, спричиненим індуктивністю витків.

Стандартні значення тангенса кута діелектричних втрат ізоляції витків трансформатора (при 20°C) наведені в наступній таблиці:

Тангенс кута діелектричних втрат не повинен показувати значних змін при порівнянні з історичними значеннями (загалом не перевищуючи 30%). Тестове напруга становить 10 кВ, коли напруга обмотки 10 кВ або вище, і дорівнює номінальній напрузі (Un), коли напруга обмотки нижче 10 кВ.

При вимірюванні тангенс кута діелектричних втрат повинен бути перетворений на одну температуру за допомогою наступного математичного виразу:

У формулі:

tgδ1 і tgδ2 представляють значення тангенса дельта при температурах t1 і t2 відповідно.

Вимірювання тангенсу кута діелектричних втрат ізоляції обмоток трансформатора використовується переважно для перевірки проникнення вологи в трансформатор, старіння ізоляції, ураження масла, накопичення осаду на ізоляції та серйозних місцевих дефектів. Якщо виміряний тангенс кута діелектричних втрат не відповідає встановленим значенням, то в ізоляції точно існують деякі зазначені типи дефектів.

5 Випробування на стійкість до напруги зі сталим струмом

Обладнання для випробування на стійкість до напруги зі сталим струмом зазвичай потребує тестового трансформатора, регулятора напруги, високовольтметра електростатичного напруги та сферичного проміжку. За необхідності можна також підключити амперметр постійного струму та водну опір на стороні високої напруги. Під час випробувань обладнання для випробувань повинно правильно вибиратися залежно від вимог до напруги та потужності випробувального зразка.