Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
Кафедра ЭС ЮРГТУ(НПИ) |
Контроль влажности изоляции обмоток силовых трансформаторов ёмкостными методами |
Л.Р. №5 |
I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучить методы и получить навыки контроля влажности изоля ции обмоток силовых трансформаторов.
2. ПРОГРАММА РАБОТЫ
3. ПОЯСНЕНИЯ К РАБОТЕ
Сухость изоляции обмоток является важным показателем ее состояния. Включение в работу трансформатора с увлажненной изо ляцией не безопасно, т.к. может привести к ее пробою. Поэтому при вводе трансформатора в эксплуатацию и после ремонта необхо димо проводить контроль влажности изоляции его обмоток.
Существует несколько методов контроля влажности изоляции обмоток. Для их рассмотрения проанализируем свойства изоляций, имеющей слоистую конструкцию к применяемой для обмоток электри ческих машин. На рис 4.1. показана схема замещения слоистой изоляции при приложении к ней постоянного напряжения. В целом конструкция, состоящая из обмотки, изоляции и корпуса, представ ляет собой конденсатор сложной формы схема замещения которого включает три параллельные цепи. Первая цепь соответствует емкости, образованной поверхностями, между которыми находится изоляция, и диэлектриком, условно характеризуемым средними свойствами совокупности слоев. Эта емкость Сг называется геометрической. Она определяется размерами поверхности конденсатора, в данном случае - наружной и внутренней поверхностью соприкосновения изоляции с корпусом и обмоткой, толщиной и диэлектрической про ницаемостью изоляции. Заряд и разряд геометрической емкости происходит за очень короткое время, т.к. в ее цепи отсутствует сопротивление.
Вторая цепь является чисто активной и состоит из сопротив ления сквозной проводимости Rпр . Чем хуже изоляция (влажнее, загрязненнее), тем меньше это сопротивление.
Рис.1. Схема замещения cлoистой изоляции при приложении к ней постоянного напряжения
Третья цепь состоит из последовательных цепочек, включаю щих емкость Caб и сопротивление Raб . Эти параметры обусловле ны слоистостью изоляции. Цепочки Rаб Caб отражают межслоевую и дипольную поляризацию, и их количество, по существу, равно числу слоев изоляции. При приложении постоянного напряжения емкости Саб заряжаются через сопротивления Raб . Чем влажнее изоляция, тем меньше сопротивление Raб , тем быстрее заряжаются емкости Cаб и быстрее затухает ток в цепи заряда I aб , назы ваемый током абсорбции. Поэтому отношение токов I aб измерен ных через разные промежутки времени от момента приложения напря жения к изоляции, может служить критерием влажности изоляция. На практике пользуются отношением не токов, а обратных им вели чин - сопротивлений, измеренных через 15 сек (R15), 60 сек (R60) после приложения напряжения. Для измерении используется мегомметр. Величина называется коэффициентом абсорбции. Указанные промежутки времени выбраны потому, что во влажной изо ляции через 15 сек процессы заряда а цепи Rаб Cаб в основном заканчиваются, и ток заряда спадает. Поэтому сопротивления, изме ренные через 15 и 60 сек., практически одинаковы, а отношение близко к единице. В сухой изоляции величины R60 и R15 значительно различаются, т.к. процесс заряда длится более 60 сек., и kабс равен 2 - 2,5.
Следует отметить, что для суждения о состоянии изоляции можно пользоваться просто значением ее сопротивления. Измерен ную величину сравнивают с прежним значением. Однако зависимость сопротивления изоляции от температуры, напряжения, вырабатываемо го мегомметром, момента отсчета делают этот метод неудобным для широкого применения.
Еще одним широко применяемым методом контроля влажности изоляции является метод измерения тангенса угла диэлектрических потерь tgδ . Измерения производят при приложении к изоляции пере менного напряжения. В этом случае через изоляцию протекает переменный ток, состоящий из трех составляющих: ток геометрической емкости Iг , активный ток сквозной проводимости Iпр и ток абсорб ции Iaб (рис.4.2).
Значения токов Iпр и Iаб зависят от свойств изоляции. Чем влажнее и хуже изоляция, тем больше протекающие токи и больше диэлектрические потери. Однако на величину указанных токов влия ют и геометрические размеры изоляционной конструкции. Поэтому для исключения влияния последних в качестве показателя, характе ризующего качество изоляции, используют не просто величину актив ного тока, протекающего через изоляцию, а отношение активной составляющей тока Ia к реактивной IС , равное tgδ (рис. 4.2),
Рис.2. Векторная диаграмма токов при приложе нии к изоляции переменного напряжения
В качестве дополнительного метода оценки состояния изоля ции применяется измерение значений токов утечки Iут через изоляцию при приложении к ней выпрямленного напряжения U раз личного значения. По результатам измерений строят характеристи ку
Чем больше нелинейность характеристики, тем влажнее изоляция. Критерием увлажненности служит коэффициент нелинейности, определяемый как отношение сопротивления изоляции постоянному то ку при значении тока утечки, соответствующем минимальному испы тательному напряжению, к сопротивлению при значении тока утеч ки, соответствующем максимальному напряжению. При нормальном состоянии изоляции этот коэффициент не превышает 3.
Из перечисленных методов наиболее точным является метод измерения tgδ. Однако он требует применения специального моста высокого напряжения. Оборудование является громоздким работа по проведению измерений весьма сложна, требует внимания и не безопасна, т.к. при измерениях применяется высокое напряжение (обычно 6кВ).
Наряду с перечисленными методами для оценки увлажненности изоляции обмоток трансформаторов применяется методы, связанные с измерением емкости, и называемые емкостными. Емкостные мето ды основаны на явлении дипольной поляризации диэлектрика и аб сорбции зарядов внутри последнего и на его границах.
Для большинства видов изоляции, особенно волокнистой, ха рактерна значительная зависимость явления поляризации от увлаж ненности.
Метод емкость-частота основан на том обстоятельстве, что с увеличением частоты тока измерении емкость изоляции уменьшается и тем сильнее, чем влажнее изоляция. Критерием влажности в соответствии с этим является степень различия емкостей, изме ренных на разных частотах (обычно 2 и 50 Гц), выражаемая в виде отношения С2 /С50. Используемое свойство изоляции объясняется тем, что при измерении емкости изоляции на частоте 50 Гц успевает проявиться только геометрическая емкость, одинаковая у сухой и влажной изоляции.
При измерении емкости изоляции на частоте 2 Гц успева ет проявиться абсорбционная емкость и тем сильнее, чем влажнее изоляция.
В связи с изложенным отношение С2 / C60 у сухой изоляции близко к единице, у влажной оно значительно больше единицы.
Метод емкость-время основан на том обстоятельстве, что процесс заряда иди разряда абсорбционной емкости происходит тем быстрее, чем влажнее изоляция. Поэтому о влажности можно судить по степени изменения предварительно заряженной емкости изоляции при ее разряде на эталонную емкость. Для исключения влияния геометрических размеров изоляции степень изменения ∆С выража ют по отношению к емкости изоляции С . Отношение ∆С/С слу жит критерием влажности изоляции.
При использовании метода "емкость-время" делают два заме ра. Первый замер через 1-2 мсек после присоединения заряженной емкости изоляции к эталонной для измерения геометрической емкости C50. Второй - после повторного заряда емкости изоляции, снятия заряда с геометрической емкости и подключения изоляции к эталонной емкости на 1 сек. За это время часть заряда абсорб ционной емкости перейдет на эталонную. Чем влажнее изоляция, тем большая часть заряда перейдет на эталонную емкость, тем, следовательно, больше будет прирост емкости ∆С .
Метод "емкость-время" является наиболее чувствительным и точным из емкостных методов контроля влажности, в ряде случаев имеет более высокую чувствительность, чем мостовой метод замера диэлектрических потерь. Однако критерий ∆С/С имеет значи тельную зависимость от температуры, что требует применения поправочных коэффициентов. Кроме того, на величину ∆С/С влия ют свойства трансформаторного масла, что искажает результаты анализа. По этой причине метод "емкость-время" применяют только для случаев, когда масло слито из бака трансформатора, либо сердечник находится вне бака.
Метод емкость-температура, основан на следующем свойстве изоляции: с увеличением температуры емкость изоляции увеличивается, причем, тем сильнее, чем влажнее изоляция. Критерием влажности является степень увеличения емкости изоляции при нагревании последней, выражаемая в виде отношения емкостей, измеренных при разных температурах (обычно 20° и 30°) С80 /С20 . Для сухой изоляции это отношение близко к единице, для увлажненной - больше единицы Предельно допустимое значение этого отношения равно 1,2. Опыт применения данного метода пока зал, что он дает хорошие результаты. Однако его применение неу добно из-за необходимости нагрева и охлаждения контролируемого объекта, что требует значительного времени.
Для контроля влажности изоляции емкостными методами приме няются приборы типа ПКВ (ПКВ-7, ПКВ-8).
Рис.3. Внешний вид лицевой панели прибора ПКВ-7
4. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА
Для проведения лабораторной работы используется прибор конт роля влажности типа ПКВ-7 (ПКВ-8). Прибор питается от сети 220 В. На лицевой панели прибора расположены (рис.4.3 ):
- клеммы "земля" и "объект" для подключения прибора к проверяе мой изоляции; ПKB-7,
- тумблер I переключения рода работы ("установка", "измерение");
тумблер 2 для выбора измеряемой величину ("C50 " и "C2-C50");
тумблер 3 для выбора метода измерения ( "ЕB" и "ПКВ");
- микроамперметр;
- ручка потенциометра для установки нуля на шкале микроамперметра;
переключатель для изменения предела измерения микроамперметра;
тумблер 4 "сеть" для включения питания прибора.
5. порядок выполнения работы
5.7 Переключить тумблер I в положение "измерение".
5.9. Обработать результаты и сделать выводы.
Порядок измерений при контроле влажности
методом "емкость-частота"
а) установить тумблер 3 в положение "ПКВ";
б) измерить емкость изоляции С50 на частоте 50 герц, установив тумблер 2 в положение "C50";
в) измерить разность емкостей C2 - С 50 при положении тумблера 2 на " С2 – C50 ";
г) повторить измерения 3 раза.
Отсчет величин по шкале прибора необходимо производить не менее чем через 10 сек. после переключения тумблера 2 в соответст вующее положение.
Порядок измерений при контроле влажности
методом "емкость – время"
а) установить тумблер 3 в положение "ЕВ";
б) Измерить прирост емкости AC t установив тумблер 3 в поло жение " С2 - C50 Отсчет производить не менее, чем через 10-60 сек. после переключения тумблера, когда стрелка прибо ра установится.
в) измерить емкость обмоток трансформатора C50 , установив
тумблер 3 в положение "ПКВ", а тумблер 2 - в положение "CS0".
6. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
6.1 Измерение коэффициента абсорбции:
6. 2 Измерение емкостными методами
Метод «емкость – частота»
Величина отношения C2/C5o определяется по формуле
Метод «емкость – время».
Величина отношения ΔC/C определяется по формуле
Таблица 6
|
№ опыта |
С50 |
С2 – С50 |
С2 / C50 |
ΔC |
С50 |
ΔC/C |
Вывод |
|
1 |
640 |
10 |
1,015 |
665 |
660 |
1,0075 |
сухая |
|
2 |
640 |
10 |
1,015 |
665 |
660 |
1,0075 |
сухая |
|
3 |
640 |
15 |
1,023 |
655 |
650 |
1,0153 |
сухая |
Вывод:
Определили увлажненность изоляции обмоток трансфоратора тремя методами:
1 измерение коэффициента абсорбции;
2 метод емкость-частота;
3 метод емкость время;
Из полученных допустимых отношений емкостей, можно сделать вывод, что изоляция сухая.
|
Работу выполнил: |
Гудков К.В. ЭнФ V-1 |
Дата |
|
Работу принял: |
Шихкеримов И.А. |