Файл: Электрификация, включающая производство, распределение и применение электроэнергии во всех отраслях промышленности, в сельском хозяйстве и в быту, основа нормального функционирования и развития человеческого общества.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 112
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ГОСТ Р 52719-2007 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия» этот срок составляет 25 лет [14].
Опыт эксплуатации силовых трансформаторов показывает, что и после нормативного срока службы значительная часть трансформаторов сохраняет свою способность при соблюдении допустимых нагрузочных режимов, своевременном проведении ремонтов и качественном их выполнении.
Для своевременной диагностики и повышения эксплуатационной надежности трансформаторов наиболее предпочтительным является применение неразрушающих методов испытаний и диагностики корпусной изоляции. Поэтому в качестве прибора диагностирования неразрушающим методом авторами разработано новое устройство для объективной оценки качества высоковольтной изоляции по напряжению саморазряда и возвратному напряжению, на которое получен патент РФ. Устройство предназначено для оценки качества главной изоляции высоковольтных электрических машин, трансформаторов и кабелей. Оценка состояния главной изоляции электрооборудования определяется на основе комплекса измерений или многопараметрического тестирования с тем, чтобы дефекты, не выявленные одним методом, могли бы выявляться другими методами.
Структурная схема предлагаемого устройства для контроля качества электрической изоляции представлена на рис. 2 [14]. Устройство содержит источник испытательного напряжения 1 с управляющим входом 2, по которому устанавливается значение выходного напряжения источника испытательного напряжения и входом 3 для быстродействующего отключения источника, бесконтактное токовое реле 4, эталонный резистор 5, ограничитель напряжения 6, зарядный ключ 7, масштабный преобразователь напряжения 8, дополнительный резистор 9, дополнительный ключ 10, разрядный ключ 11, разрядный резистор 12, индуктивную катушку13, выходные выводы 14 и 15 устройства. К выходным выводам устройства подключают «землю» и объект испытания, представляющий собой параллельное соединение конденсатора, емкость которого равна емкости испытуемого объекта, и резистора, представляющего собой сопротивление утечки изоляции испытуемого объекта.
Кроме того устройство содержит двухвходовой управляемый коммутатор 16 с первым 17 и вторым 18 информационными входами и управляющим входом, аналого-цифровой преобразователь 19, устройство ручного ввода информации от органов управления (клавиатура) 20, программируемый контроллер (комплексный цифровой элемент высшего функционального уровня) с двумя каналами ввода информации 22 и 23 и двумя каналами 24 и 25 вывода информации.
Канал 22 служит для ввода диагностической информации, а канал 23 – для ввода информации от органов ручного управления – клавиатуры), Канал вывода 24 служит для вывода управляющих команд, а канал 25 - для вывода диагностической информации. Аналоговый выходной канал 26 служит для управления напряжением источника питания, а дискретный выходной канал 27 - для управления двухвходовым коммутатором. Устройство сопряжения 28 с объектом управления служит для включения обмоток высоковольтных реле. Устройство отображения информации 29 служит для считывания результатов измерений. Диаграмма срабатывания высоковольтных ключей устройства приведена на рис.2.
Рис.2 – Структурная схема нового устройства для контроля качества электрической изоляции
Для измерения напряжения саморазряда изоляцию необходимо зарядить от высоковольтного источника питания. После этого заряженную изоляцию отключают от источника питания и подключают к измерительному прибору. Напряжение на изоляции uc при разряде ее на собственное сопротивление утечки называют напряжением саморазряда. Возвратное напряжение uв измеряют на изоляции после отключения заряженной изоляции от источника напряжения и кратковременного ее разряда на землю.
Цикл измерения параметров неоднородной высоковольтной изоляции включает в себя семь стадий (рис. 3): 1 – предварительный разряд изоляции на землю (ключи 7 и 10 разомкнуты, ключ 11 замкнут); 2 – заряд изоляции (ключи 7 и 10 замкнуты, ключ 11 разомкнут); 3 – саморазряд изоляции (ключи 7 и 11 разомкнуты, ключ 10 замкнут); 4 – повторный заряда изоляции (ключи 7 и 10 замкнуты, ключ 11 разомкнут); 5 – включение добавочного резистора при повторном заряде (ключ7 замкнут, ключи 10 и 11 разомкнуты); 6 – кратковременный разряд изоляции на землю (ключи 7 и 10 разомкнуты, ключ 11 замкнут); 7 – измерение возвратного напряжения (ключи 7 и 11 разомкнуты, ключ 10 замкнут).
Рис.3 – Диаграмма срабатывания высоковольтных ключей устройства
Функциональная схема устройства диагностики показана на рис. 4.
Рис.4 – Структурная схема устройства для измерения напряжения саморазряда и возвратного напряжения
По приведенной схеме для измерения рассмотренных выше параметров: сопротивления изоляции, кривой саморазряда и возвратного напряжения было разработано устройство, которое снабжено программируемым микроконтроллером и позволяет измерять каждый из указанных параметров изоляции в течение одной минуты через каждую секунду. На рис. 3 обозначены:
ВИП – высоковольтный источник питания с напряжением 1000 В и 2500 В,
ОИ – объект испытания, Р1, Р2 – высоковольтные управляемые реле, И1 – измеритель тока, И2 – измеритель напряжения, МК – программируемый микроконтроллер, БС – блок сопряжения, ЖКД – жидкокристаллический дисплей, ОУ – органы управления.
С помощью этого прибора были измерены параметры изоляции различных трансформаторов. На рис. 5 показаны полученные авторами с помощью разработанного прибора реальные зависимости напряжения саморазряда главной изоляции от времени для распределительных трансформаторов с разными сроками эксплуатации: 1- новый трансформатор при вводе его в эксплуатацию), 2- после 10 лет эксплуатации, 3 - после 28 лет эксплуатации, 4- после полного срока эксплуатации более 40 лет, когда трансформатор полностью выработал свой ресурс. Нагрузка трансформаторов составляла 70-80% от номинальной [13, с. 47].
Рис.5 – Кривые саморазряда главной изоляции трансформаторов с разными сроками эксплуатации
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Величина сопротивления изоляции, если технологический процесс изготовления трансформатора был правилен, зависит от размера трансформатора, количества и рода изоляции. Эти условия затрудняют установление норм допустимой минимальной величины сопротивления изоляции [13].
Для трансформаторов с рабочим напряжением до 35 кВ значения сопротивления изоляции должны укладываться в пределы 450 Мом (при 10°С) и 40 МОм (при 70°С). Сравнение значений сопротивлений изоляции, измеренных перед выпуском трансформатора с завода и перед включением его в эксплуатацию, в сочетании с другими показателями позволяют судить о степени увлажненности трансформатора и возможности включения его в работу без дополнительной сушки. Вместе с тем при оценке результатов измерения сопротивления изоляции необходимо учитывать значения сопротивления изоляции, ранее измеренные на однотипных трансформаторах. Если они резко отличаются в сторону снижения, то надо устанавливать причину снижения, а при необходимости подвергнуть повторной сушке, даже если сопротивление изоляции не выходит за пределы нормированного значения.
По инструкции СН 171-61 величина сопротивления изоляции перед включением трансформатора в эксплуатацию не должна быть ниже 70 % значения, измеренного на заводе при одинаковой температуре.
Такой метод определения допустимой величины сопротивления изоляции является достаточно надежным, так как сушка в заводских условиях проводится при вакууме не менее 70-72 см рт. ст. и при температуре 100-105 °С, что позволяет в достаточной степени удалить влагу из изоляции.
В протоколе испытания трансформатора должна указываться температура, при которой производилось измерение.
Отсчеты сопротивления производят дважды через 15 и 60 секунд после появления напряжения на испытываемом трансформаторе.
Измерение сопротивления изоляции трансформаторов класса напряжения выше 10 кВ может производиться мегомметром типа МС-06 напряжением 2500 В с пределами показаний от 1 до 10000, от 0,1 до 100, от 0,01 до 10 МОм.
Испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением
При испытании изоляции приложенным напряжением частотой 50 Гц в течение 1 минуты проверяется его внутренняя изоляция. Перед испытанием электрической прочности изоляции проводят испытание пробивной прочности трансформаторного масла и измерение сопротивления изоляции обмоток.
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Величина сопротивления изоляции, если технологический процесс изготовления трансформатора был правилен, зависит от размера трансформатора, количества и рода изоляции. Эти условия затрудняют установление норм допустимой минимальной величины сопротивления изоляции.
Для трансформаторов с рабочим напряжением до 35 кВ значения сопротивления изоляции должны укладываться в пределы 450 Мом (при 10°С) и 40 МОм (при 70°С). Сравнение значений сопротивлений изоляции, измеренных перед выпуском трансформатора с завода и перед включением его в эксплуатацию, в сочетании с другими показателями позволяют судить о степени увлажненности трансформатора и возможности включения его в работу без дополнительной сушки. Вместе с тем при оценке результатов измерения сопротивления изоляции необходимо учитывать значения сопротивления изоляции, ранее измеренные на однотипных трансформаторах. Если они резко отличаются в сторону снижения, то надо устанавливать причину снижения, а при необходимости подвергнуть повторной сушке, даже если сопротивление изоляции не выходит за пределы нормированного значения.
По инструкции СН 171-61 величина сопротивления изоляции перед включением трансформатора в эксплуатацию не должна быть ниже 70% значения, измеренного на заводе при одинаковой температуре.
Такой метод определения допустимой величины сопротивления изоляции является достаточно надежным, так как сушка в заводских условиях проводится при вакууме не менее 70-72 см рт. ст. и при температуре 100-105 °С, что позволяет в достаточной степени удалить влагу из изоляции.
В протоколе испытания трансформатора должна указываться температура, при которой производилось измерение.
Отсчеты сопротивления производят дважды через 15 и 60 секунд после появления напряжения на испытываемом трансформаторе.
Измерение сопротивления изоляции трансформаторов класса напряжения выше 10 кВ может производиться мегомметром типа МС-06 напряжением 2500 В с пределами показаний от 1 до 10000, от 0,1 до 100, от 0,01 до 10 МОм.
Испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением
При испытании изоляции приложенным напряжением частотой 50 Гц в течение 1 минуты проверяется электрическая прочность каждой обмотки (включая отводы и вводы) по отношению к другим обмоткам, а также по отношению к баку, магнитопроводу и другим заземленным частям трансформатора. К примеру, для трансформатора класса напряжения 35 кВ испытательное напряжение изоляции обмотки ВН одноминутное составит 85 кВ.
Схема состоит из испытательного трансформатора, в цепь первичной обмотки которого, включены вольтметр и амперметр. Между испытательным трансформатором и испытываемым включается активное сопротивление для ограничения величины тока при пробое изоляции.
Рис.6 – Схема испытания изоляции приложенным напряжением
При испытании вводы испытываемой обмотки трансформатора замыкают накоротко и подключают к испытательному трансформатору. Вводы другой обмотки также замыкают накоротко и вместе с баком трансформатора или магнитопроводом у трансформаторов с естественным воздушным охлаждением (сухих) заземляют. Напряжение к первичной обмотке испытательного трансформатора подводится от генератора переменного тока с регулируемым возбуждением или от регулировочного автотрансформатора.
Опыт эксплуатации силовых трансформаторов показывает, что и после нормативного срока службы значительная часть трансформаторов сохраняет свою способность при соблюдении допустимых нагрузочных режимов, своевременном проведении ремонтов и качественном их выполнении.
Для своевременной диагностики и повышения эксплуатационной надежности трансформаторов наиболее предпочтительным является применение неразрушающих методов испытаний и диагностики корпусной изоляции. Поэтому в качестве прибора диагностирования неразрушающим методом авторами разработано новое устройство для объективной оценки качества высоковольтной изоляции по напряжению саморазряда и возвратному напряжению, на которое получен патент РФ. Устройство предназначено для оценки качества главной изоляции высоковольтных электрических машин, трансформаторов и кабелей. Оценка состояния главной изоляции электрооборудования определяется на основе комплекса измерений или многопараметрического тестирования с тем, чтобы дефекты, не выявленные одним методом, могли бы выявляться другими методами.
Структурная схема предлагаемого устройства для контроля качества электрической изоляции представлена на рис. 2 [14]. Устройство содержит источник испытательного напряжения 1 с управляющим входом 2, по которому устанавливается значение выходного напряжения источника испытательного напряжения и входом 3 для быстродействующего отключения источника, бесконтактное токовое реле 4, эталонный резистор 5, ограничитель напряжения 6, зарядный ключ 7, масштабный преобразователь напряжения 8, дополнительный резистор 9, дополнительный ключ 10, разрядный ключ 11, разрядный резистор 12, индуктивную катушку13, выходные выводы 14 и 15 устройства. К выходным выводам устройства подключают «землю» и объект испытания, представляющий собой параллельное соединение конденсатора, емкость которого равна емкости испытуемого объекта, и резистора, представляющего собой сопротивление утечки изоляции испытуемого объекта.
Кроме того устройство содержит двухвходовой управляемый коммутатор 16 с первым 17 и вторым 18 информационными входами и управляющим входом, аналого-цифровой преобразователь 19, устройство ручного ввода информации от органов управления (клавиатура) 20, программируемый контроллер (комплексный цифровой элемент высшего функционального уровня) с двумя каналами ввода информации 22 и 23 и двумя каналами 24 и 25 вывода информации.
Канал 22 служит для ввода диагностической информации, а канал 23 – для ввода информации от органов ручного управления – клавиатуры), Канал вывода 24 служит для вывода управляющих команд, а канал 25 - для вывода диагностической информации. Аналоговый выходной канал 26 служит для управления напряжением источника питания, а дискретный выходной канал 27 - для управления двухвходовым коммутатором. Устройство сопряжения 28 с объектом управления служит для включения обмоток высоковольтных реле. Устройство отображения информации 29 служит для считывания результатов измерений. Диаграмма срабатывания высоковольтных ключей устройства приведена на рис.2.
Рис.2 – Структурная схема нового устройства для контроля качества электрической изоляции
Для измерения напряжения саморазряда изоляцию необходимо зарядить от высоковольтного источника питания. После этого заряженную изоляцию отключают от источника питания и подключают к измерительному прибору. Напряжение на изоляции uc при разряде ее на собственное сопротивление утечки называют напряжением саморазряда. Возвратное напряжение uв измеряют на изоляции после отключения заряженной изоляции от источника напряжения и кратковременного ее разряда на землю.
Цикл измерения параметров неоднородной высоковольтной изоляции включает в себя семь стадий (рис. 3): 1 – предварительный разряд изоляции на землю (ключи 7 и 10 разомкнуты, ключ 11 замкнут); 2 – заряд изоляции (ключи 7 и 10 замкнуты, ключ 11 разомкнут); 3 – саморазряд изоляции (ключи 7 и 11 разомкнуты, ключ 10 замкнут); 4 – повторный заряда изоляции (ключи 7 и 10 замкнуты, ключ 11 разомкнут); 5 – включение добавочного резистора при повторном заряде (ключ7 замкнут, ключи 10 и 11 разомкнуты); 6 – кратковременный разряд изоляции на землю (ключи 7 и 10 разомкнуты, ключ 11 замкнут); 7 – измерение возвратного напряжения (ключи 7 и 11 разомкнуты, ключ 10 замкнут).
Рис.3 – Диаграмма срабатывания высоковольтных ключей устройства
Функциональная схема устройства диагностики показана на рис. 4.
Рис.4 – Структурная схема устройства для измерения напряжения саморазряда и возвратного напряжения
По приведенной схеме для измерения рассмотренных выше параметров: сопротивления изоляции, кривой саморазряда и возвратного напряжения было разработано устройство, которое снабжено программируемым микроконтроллером и позволяет измерять каждый из указанных параметров изоляции в течение одной минуты через каждую секунду. На рис. 3 обозначены:
ВИП – высоковольтный источник питания с напряжением 1000 В и 2500 В,
ОИ – объект испытания, Р1, Р2 – высоковольтные управляемые реле, И1 – измеритель тока, И2 – измеритель напряжения, МК – программируемый микроконтроллер, БС – блок сопряжения, ЖКД – жидкокристаллический дисплей, ОУ – органы управления.
С помощью этого прибора были измерены параметры изоляции различных трансформаторов. На рис. 5 показаны полученные авторами с помощью разработанного прибора реальные зависимости напряжения саморазряда главной изоляции от времени для распределительных трансформаторов с разными сроками эксплуатации: 1- новый трансформатор при вводе его в эксплуатацию), 2- после 10 лет эксплуатации, 3 - после 28 лет эксплуатации, 4- после полного срока эксплуатации более 40 лет, когда трансформатор полностью выработал свой ресурс. Нагрузка трансформаторов составляла 70-80% от номинальной [13, с. 47].
Рис.5 – Кривые саморазряда главной изоляции трансформаторов с разными сроками эксплуатации
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Величина сопротивления изоляции, если технологический процесс изготовления трансформатора был правилен, зависит от размера трансформатора, количества и рода изоляции. Эти условия затрудняют установление норм допустимой минимальной величины сопротивления изоляции [13].
Для трансформаторов с рабочим напряжением до 35 кВ значения сопротивления изоляции должны укладываться в пределы 450 Мом (при 10°С) и 40 МОм (при 70°С). Сравнение значений сопротивлений изоляции, измеренных перед выпуском трансформатора с завода и перед включением его в эксплуатацию, в сочетании с другими показателями позволяют судить о степени увлажненности трансформатора и возможности включения его в работу без дополнительной сушки. Вместе с тем при оценке результатов измерения сопротивления изоляции необходимо учитывать значения сопротивления изоляции, ранее измеренные на однотипных трансформаторах. Если они резко отличаются в сторону снижения, то надо устанавливать причину снижения, а при необходимости подвергнуть повторной сушке, даже если сопротивление изоляции не выходит за пределы нормированного значения.
По инструкции СН 171-61 величина сопротивления изоляции перед включением трансформатора в эксплуатацию не должна быть ниже 70 % значения, измеренного на заводе при одинаковой температуре.
Такой метод определения допустимой величины сопротивления изоляции является достаточно надежным, так как сушка в заводских условиях проводится при вакууме не менее 70-72 см рт. ст. и при температуре 100-105 °С, что позволяет в достаточной степени удалить влагу из изоляции.
В протоколе испытания трансформатора должна указываться температура, при которой производилось измерение.
Отсчеты сопротивления производят дважды через 15 и 60 секунд после появления напряжения на испытываемом трансформаторе.
Измерение сопротивления изоляции трансформаторов класса напряжения выше 10 кВ может производиться мегомметром типа МС-06 напряжением 2500 В с пределами показаний от 1 до 10000, от 0,1 до 100, от 0,01 до 10 МОм.
Испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением
При испытании изоляции приложенным напряжением частотой 50 Гц в течение 1 минуты проверяется его внутренняя изоляция. Перед испытанием электрической прочности изоляции проводят испытание пробивной прочности трансформаторного масла и измерение сопротивления изоляции обмоток.
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Величина сопротивления изоляции, если технологический процесс изготовления трансформатора был правилен, зависит от размера трансформатора, количества и рода изоляции. Эти условия затрудняют установление норм допустимой минимальной величины сопротивления изоляции.
Для трансформаторов с рабочим напряжением до 35 кВ значения сопротивления изоляции должны укладываться в пределы 450 Мом (при 10°С) и 40 МОм (при 70°С). Сравнение значений сопротивлений изоляции, измеренных перед выпуском трансформатора с завода и перед включением его в эксплуатацию, в сочетании с другими показателями позволяют судить о степени увлажненности трансформатора и возможности включения его в работу без дополнительной сушки. Вместе с тем при оценке результатов измерения сопротивления изоляции необходимо учитывать значения сопротивления изоляции, ранее измеренные на однотипных трансформаторах. Если они резко отличаются в сторону снижения, то надо устанавливать причину снижения, а при необходимости подвергнуть повторной сушке, даже если сопротивление изоляции не выходит за пределы нормированного значения.
По инструкции СН 171-61 величина сопротивления изоляции перед включением трансформатора в эксплуатацию не должна быть ниже 70% значения, измеренного на заводе при одинаковой температуре.
Такой метод определения допустимой величины сопротивления изоляции является достаточно надежным, так как сушка в заводских условиях проводится при вакууме не менее 70-72 см рт. ст. и при температуре 100-105 °С, что позволяет в достаточной степени удалить влагу из изоляции.
В протоколе испытания трансформатора должна указываться температура, при которой производилось измерение.
Отсчеты сопротивления производят дважды через 15 и 60 секунд после появления напряжения на испытываемом трансформаторе.
Измерение сопротивления изоляции трансформаторов класса напряжения выше 10 кВ может производиться мегомметром типа МС-06 напряжением 2500 В с пределами показаний от 1 до 10000, от 0,1 до 100, от 0,01 до 10 МОм.
Испытание электрической прочности изоляции приложенным напряжением
При испытании изоляции приложенным напряжением частотой 50 Гц в течение 1 минуты проверяется электрическая прочность каждой обмотки (включая отводы и вводы) по отношению к другим обмоткам, а также по отношению к баку, магнитопроводу и другим заземленным частям трансформатора. К примеру, для трансформатора класса напряжения 35 кВ испытательное напряжение изоляции обмотки ВН одноминутное составит 85 кВ.
Схема состоит из испытательного трансформатора, в цепь первичной обмотки которого, включены вольтметр и амперметр. Между испытательным трансформатором и испытываемым включается активное сопротивление для ограничения величины тока при пробое изоляции.
Рис.6 – Схема испытания изоляции приложенным напряжением
При испытании вводы испытываемой обмотки трансформатора замыкают накоротко и подключают к испытательному трансформатору. Вводы другой обмотки также замыкают накоротко и вместе с баком трансформатора или магнитопроводом у трансформаторов с естественным воздушным охлаждением (сухих) заземляют. Напряжение к первичной обмотке испытательного трансформатора подводится от генератора переменного тока с регулируемым возбуждением или от регулировочного автотрансформатора.