TVN_LB_7.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная Школа Энергетики Отделение: Электроэнергетика и электротехника

Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Отчет по лабораторной работе № 7

«Профилактические испытания изоляции высоковольтного трансформатора»

по дисциплине:

Техника высоких напряжений

Выполнили:

студенты группы 5А92

Ткаченко Д.А.

Чумпилова В.С.

Кирчева Н.Е.

Олейник А.В

Томск 2022

Цель работы: знакомство с методами профилактических испытаний и приборами для испытаний изоляции высоковольтного трансформатора.

Краткие сведения:

Старение электрической изоляции может быть разделено на следующие четыре категории:

●Химическое – изменение химических свойств и структуры материала, образование новых продуктов под действием влаги, кислорода, озона и т.п.;

●Термическое – изменение свойств материала под действием высоких температур, а также вследствие местных перегревов диэлектрическими потерями;

●Механическое – потеря механической прочности под действием ударов, гололеда, динамических усилий при коротких замыканиях;

●Электрическое – уменьшение электрической прочности под действием длительно приложенного рабочего напряжения, а также от атмосферных и внутренних перенапряжений.

Процесс образования дефектов и разрушения изоляции протекает вначале весьма медленно, но на последних стадиях имеет скачкообразный характер и заканчивается пробоем изоляции.

При приложении напряжения электрического поля в изоляции происходят процессы поляризации, обусловленные смещением электрических зарядов к электродам противоположных знаков. В результате этих процессов на поверхности накапливаются заряды разных знаков.

Ток, возникающий при накоплении зарядов до момента установления равновесного (установившегося) состояния, называется током абсорбции.

Этот ток, обусловленный переходным процессом, изменяется во времени по закону

2

где Т – постоянная времени ветви C – R.

Помимо тока смещения IC, протекающего в изоляции в начальный момент после включения постоянного напряжения, и тока абсорбции, в изоляции протекает ток сквозной проводимости Iскв (ток установившегося режима), обусловленный перемещением имеющихся в диэлектрике свободных зарядов

Измерение сопротивления изоляции обмоток

Сопротивление изоляции называется отношение приложенного напряжения к данному участку изоляции постоянного напряжения к протекающему току. Ток со временем уменьшается и затем принимает установившееся значение.

Резкое уменьшение сопротивления изоляции или возрастание тока проводимости наблюдается только лишь при возрастании проводимости изоляции между электродами, т.е. метод позволяет определить распределенные дефекты, например, общее увлажнение изоляции, загрязнение поверхности, наличие сквозных проводящих каналов и т.п. С ростом температуры сопротивление изоляции уменьшается.

Определение тангенса угла диэлектрических потерь

Величина тангенса, определяющая диэлектрические потери в изоляции на переменном напряжении, является одной из самых распространенных характеристик, значение которой используется как для оценки качества электроизоляционного материала, так и для оценки состояния изоляционного изделия.

Тангенс угла диэлектрических потерь представляет собой отношение активной составляющей тока к реактивной составляющей

3

Мощность потерь энергии в изоляции равна

Появление в изоляции дефекта вызывает уменьшение его сопротивления и, следовательно, увеличение активного тока, реактивный ток при этом почти не изменяется.

Определение относительной влажности изоляции

Увлажненность изоляции исследуют путем измерения емкости обмоток на двух частотах при неизменной температуре.

Емкость объекта при неизменной температуре и частоте приложенного напряжения величина постоянная. При увеличении частоты емкость уменьшается. Эта зависимость является следствием процессов медленной поляризации.

При переменном напряжении процесс накопления заряда ограничен длительностью одного полупериода напряжения. Чем выше частота, тем в меньшей степени успевают развиваться процессы поляризации, тем меньше емкость. Появление больших по объему и хорошо проводящих включений, шунтирование или пробой изоляции увеличивают разность емкостей при низких и высоких частотах.

Для волокнистых органических материалов степень увлажнения является недопустимой, если отношение величин емкости изоляции при частотах 2 Гц и 50 Гц более 1,2 – 1,3.

Испытание пробы масла

Отбор масла из трансформатора и его испытание позволяет оценить состояние масла и в некоторой степени состояние остальной изоляции, находящейся в масле.

Трансформаторное масло, находясь в соприкосновении с окружающим воздухом, активно поглощает из него влагу и окисляется

4

кислородом и озоном, что уменьшает его электрическую прочность. Кроме того снижает ее электрическую прочность.

Ход работы Измерение сопротивления изоляции обмоток трансформатора

мегаомметром

Рис. 1. Схема измерения изоляции обмоток трансформатора: а – относительно корпуса; б – между фазами

Таблица 1. Измеренное сопротивление обмоток трансформатора

По данным таблиц видно, что обмотка при температуре 20 °С не менее 1000 МОм, а сопротивления ряда комбинаций минимум в два раза меньше. Таким образом, трансформатор является не пригодным для эксплуатации.

5

Определение увлажненности методом «емкость – частота» прибором контроля влажности

Рис. 2. Схема увлажненности изоляции обмоток трансформатора

Рис. 3. Упрощенная схема прибора контроля влажности изоляции по методу «емкость – частота»

Таблица 3. Значение емкости при контроле влажности методом «емкость – частота»

Степень увлажнения является недопустимой, если отношение величин емкости изоляции при частотах 2 Гц и 50 Гц более 1,2 – 1,3.

По полученному значению видно, что степень увлажнения превышает допустимых пределов, т.е. степень увлажнения является недопустимой (опасной).

Определение электрической прочности масла

Таблица 4. Пробивное напряжение масла

По данным таблицы видно, что данное масло может применятся в трансформаторах с номинальным напряжением более 330 кВ.

6

Вывод: В ходе лабораторной работы были проведены профилактические испытания изоляции, в результате которых были сделаны выводы о пригодности этих приборов к эксплуатации. Выводы по каждому опыту представлены выше. В результате опытов один из трансформаторов оказался не пригоден для эксплуатации из-за малого сопротивления его обмоток.

7

Ответы на контрольные вопросы:

1.В чем суть профилактических испытаний изоляции ?

Профилактические испытания изоляции позволяют обнаружить и оценить степень развития дефектов в изоляции, возникающих в процессе эксплуатации оборудования.

2. Какие мероприятия необходимо провести после того, как изоляция забракована по одному или нескольким показателям качества ?

В случае своевременного обнаружения дефектов (дефекты выявлены на начальной стадии их развития) с помощью профилактических мероприятий устранить их или прекратить дальнейшее их развитие. В противном случае нужно вывести оборудование из эксплуатации.

3. Какое влияние могут оказать воздушные включения на сопротивление и δ изоляции ?

Появление в изоляции дефекта вызывает уменьшение его сопротивления и увеличению активного тока, реактивный ток при этом почти не изменяется. Это вызывает увеличение δ .

4.Как изменится δ при увлажнении изоляции ? Дать объяснение.

Увлажнение и другие дефекты изоляции вызывают увеличение активной составляющей тока диэлектрических потерь и δ . Поскольку при этом активная составляющая растет значительно быстрее, чем емкостная, показатель δ отражает изменение состояния изоляции и потери в ней.

5.Объяснить увеличение емкости изоляции при ее увлажнении.

Чем больше увлажнена изоляция, тем быстрее протекают процессы поляризации, тем больше емкость изоляции. Изменение емкости для увлажненной изоляции с ростом частоты носит круто падающий характер. 6. С какой целью производится испытание изоляции электрооборудования высоким напряжением ?

8

Оно проводится с целью определения запаса электрической прочности изоляции, а также для обнаружения дефектов, не выявленных с помощью предыдущих испытаний.

9