Определение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данной работе излагается определение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла.

В работе используются методические указания по проведения и испытанию трансформаторного масла на диэлектрические потери масла.

В работе приводятся результаты , протокол испытания , где диэлектрические потери масла входят в норму проверки.

Рассматривается методика проведения испытания на диэлектрические потери трансформаторного масла.

Работа состоит из 19 листов, содержит приложение, 5 рисунков и 1 протокол испытания(измерения).



Содержание

1.Определение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

1.1Требования к средствам измерений

1.2Подготовка к выполнению измерений

2.Выбор приборов для проведения необходимых замеров

2.1Порядок выполнения измерений

3.Обработка результатов измерений

3.1Контроль точности результатов измерений

3.2Оформление результатов измерений

4.Требования к квалификации персонала

5.Требования к обеспечению безопасности при выполнении испытаний (измерений) и экологической безопасности

Заключение

Список использованных источников

Приложение



1.Определение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

1.1Требования к средствам измерений

Источник напряжения должен обеспечивать получение практически синусоидальной формы кривой напряжения (коэффициент амплитуды в пределах или 1,34 ± 1,48 колебания напряжения не более 1 %; изменение частоты не более 0,5 %).

Чувствительность нулевого индикатора должна быть не менее 1 мкВ на одно деление.

Установка должна обеспечивать измерение емкости от 20·10^-12 до 1000·10^-12 Ф с погрешностью не более ± (0,01С_x + 1 · 10^-12) Ф, измерение тангенса угла диэлектрических потерь - от 0,0001 до 1,0 с погрешностью не более ± (0,05tgд_x+ 0,0002).

Напряженность электрического поля при измерении должна быть указана в стандартах или технических условиях на конкретный материал. Если таких указаний не имеется, измерение производят при напряженности 1 МВ·м^-1 ± 3 %.

При выполнении измерений tg д трансформаторного масла применяются следующие средства измерений: * мост переменного тока Р5026, класс точности определяется по формуле ±(0,3 + 0,05) tg д,%, отвечающий требованиям п. 2.1.2 ГОСТ 6581-75; * образцовый конденсатор Р 5023, емкость 48,5 пкФ; * измерительные ячейки трехзажимного типа, конструкция которых соответствует черт. 1 (цилиндрическая ячейка) или черт. 1а (плоская ячейка) ГОСТ 6581-75 и требованиям п. 2.1.1. этого ГОСТ; * шаблон-калибр для контроля зазора между измерительным и высоковольтным электродами, который составляет (2 ±0,1) мм; * стеклянная палочка длиной 200 мм; * трансформатор НОМ-6 или НОМ -- 10; * трансформатор ЛАТР -- 2; * вольтметр Э-59 со шкалой 0-150 В.

1.2Подготовка к выполнению измерений

Производится отбор проб масла, минимальный объем пробы жидкого диэлектрика для одного определения tg д зависит от конструкции измерительной ячейки и составляет не менее 50 мл. 3.7.3.

Перед проведением измерения измерительная ячейка должна быть полностью демонтирована и все ее детали должны быть дважды тщательно промыты растворителем. Для очистки ячейки при испытании нефтяных трансформаторных масел должны быть использованы углеводородные растворители (петролейный эфир, толуол и др.).

После промывки растворителем все детали ячейки ополаскивают ацетоном, промывают мыльным раствором и кипятят в 5 %-ном растворе фосфата натрия в дистиллированной воде не менее 5 мин. Затем несколько раз детали промывают и кипятят в дистиллированной воде в течение 1 ч.

Для удаления влаги детали ячейки сушат при температуре 105-110°С в течение 60-90 мин.

Если после сушки и охлаждения ячейку сразу не используют для измерения, ее хранят в эксикаторе с сухим воздухом. После сушки детали измерительной ячейки следует охладить до температуры, которая на 5-7 °С выше комнатной, а затем смонтировать ячейку, избегая прикосновения незащищенными руками к рабочей поверхности электродов (например, руками в чистых хлопчатобумажных или капроновых перчатках)..

Собранную ячейку присоединяют к измерительной схеме и определяют емкость пустой ячейки (С₀). Одновременно с этим определяют тангенс диэлектрических потерь пустой ячейки. При температуре 15-35 °С для трехзажимных ячеек измеренное значение tg д не должно превышать 0,0001.

На основании этих измерений оценивают чистоту изоляционных прокладок ячейки. При больших значениях tg д ячейку следует разобрать и вновь тщательно промыть.

При проведении ежедневных испытании tg д одного типа электроизоляционного материала (например, нефтяных трансформаторных масел) подготовку ячейки следует проводить с помощью трехкратного ополаскивания испытуемой жидкостью.

При испытании трансформаторного масла, взятого непосредственно из электрических аппаратов или после подготовки к заливу, предварительная подготовка пробы не производится. Если необходимо определить tg д свежих и эксплуатационных трансформаторных масел после их транспортировки или хранения, для оценки их диэлектрических свойств без учета воздействия загрязнения (вода и механические примеси), удаляемых неглубокой очисткой, производят обработку пробы в соответствии с требованиями п. 2.2.2. ГОСТ 6581-75.

Данная обработка производится при определении соответствия значения tg д свежих трансформаторных масел требованиям стандарта на конкретную марку масла при их приеме от поставщиков.



2.Выбор приборов для проведения необходимых замеров

Для определения tg дельта проводят два измерения, для которых используют специально разработанные ячейки. Конструкция ячейки должна быть удобной для разборки и тщательной очистки, а ее электроды должны сохранять первоначальное положение относительно друг друга, чтобы собственная емкость ячейки не отличалась при очередных испытаниях более чем на 3 %.

Применяемые для изготовления ячеек материалы должны выдерживать требуемые температуры, а изменение температуры не должно влиять на взаимное расположение электродов. В качестве твердого электроизоляционного материала применяют плавленый кварц, фторопласт или соответствующую указанным требованиям керамику.

Для изготовления электродов используются металлы, устойчивые против коррозии, вызываемой испытуемой жидкостью или промывочным составом, и не оказывающие каталитического воздействия (окисления) на испытуемые жидкости.

Измерительные ячейки могут иметь разную конструкцию: плоские или цилиндрические, двух- или трехзажимные. На рисунке показана трехзажимная ячейка с плоскими электродами. Ячейка имеет три электрода: внешний высоковольтный, внутренний измерительный и промежуточный охранный. Внешний электрод одновременно служит оболочкой сосуда, в который заливается испытуемая жидкость. Такие ячейки применяют при проведении приемосдаточных испытаний, входном и периодическом контроле. В остальных случаях используют ячейки трехзажимного типа.

Обязательными размерами в конструкции ячейки являются зазоры между измерительными и высоковольтными электродами и между измерительным и охранным электродами. Эти зазоры должны быть (2 ± 01) мм. Электроды ячейки должны иметь контактные зажимы, обеспечивающие надежное соединение с элементами схемы. Соединение с измерительным прибором выполняют экранированным кабелем. При этом охранный электрод ячейки трехзажимного типа должен быть присоединен к заземлению и к экрану кабеля, соединяющего внутренний (измерительный) электрод с измерительным прибором.

Установка для измерения тангенса угла диэлектрических потерь состоит из источника (генератора) напряжения, измерительного устройства и индикатора. Источник должен обеспечивать получение напряжения практически синусоидальной формы, колебания напряжения - не более 1 %, изменение частоты - не более 0,5 %. Установка должна обеспечивать измерение емкости от 20 до 1000 Ф с погрешностью не более ±0,01 Ф и тангенса угла диэлектрических потерь от 0,0001 до 1 с погрешностью не более ±5%.

Плоская трехзажимная измерительная ячейка: I - зажимы для соединения с измерительной схемой: 2 ~ измерительный электрод; 3 и 5 проводники; 4 охранный электрод: 6 - высоковольтный электрод

Измерение tgд проводят мостом Вина - измерительным мостом переменного тока, предназначенным для измерения емкости и коэффициента потерь конденсаторов. Мост представляет собой последовательное соединение измеряемого объекта (емкость Сх с потерями) со схемой сравнения, копирующей схему замещения этой емкости, и параллельно соединенным с ними делителя напряжения из двух активных сопротивлений.

В соответствии со схемой замещения измеряемого объекта схема сравнения представляет собой последовательную цепочку образцовой емкости CN с малыми или пренебрежимыми потерями и фазовыравнивающего сопротивления Rw. Емкость и сопротивление потерь конденсатора определяются независимо от частоты источника:

Зная частоту источника питания, получают коэффициент потерь.

В качестве нулевого индикатора применяют вибрационный гальванометр, селективный микровольтметр или осциллограф.

Перед проведением измерения ячейка должна быть полностью демонтирована и все ее детали должны быть дважды тщательно промыты растворителем (при испытании нефтяных масел используются углеводородные растворители, например толуол).

Рисунок 1 - Мост Вина

2.1Порядок выполнения измерений

После сушки летали ячейки осаждают до температуры на 5...7 С выше комнатной и собирают ее, стараясь избегать Прикосновения незащищенными руками к рабочей поверхности электродов. Затем ячейку присоединяют к измерительной схеме, определяют емкость пустой ячейки (С0), а также ее tgд0. Значение tg50 при температуре 15...35 С для трехзажимной ячейки не должно превышать 0,0001, а для двухзажимной - 0,0003. На основании этих измерений оценивают чистоту изоляционных прокладок ячейки. При больших значениях tgд ячейку следует разобрать и вновь промыть.

Если электрофизические показатели определяют в пробе, взятой из трансформатора, или в пробе, подготовленной для заполнения бака, ее предварительную обработку не проводят.

При испытании масла после транспортировки или хранения на складе определяют электрофизические показатели сухого масла, проводя его предварительную сушку. Для этого масло пропускают через фильтрующую воронку при температуре 60...80°С и при избыточном давлении 1333...2666 Па (10...20 мм рт. ст.) с последующей выдержкой при таких условиях в тонком (5... 10 мм) слое в течение 50 мин.

Перед проведением первого измерения ячейку сначала заполняют испытуемым маслом и, не проводя измерения, жидкость выливают. Затем повторно заполняют ячейку до уровня на 3...5 мм выше нижнего края охранного электрода, помещают ее в предварительно нагретый до температуры испытания термостат, присоединяют к электрической схеме и после достижения ячейкой заданной температуры проводят измерение. Для измерений при комнатной температуре термостат не используют. Отсчет значения tg5 проводят не более чем через 3 мин после включения напряжения.

При проведении второго измерения чистую собранную ячейку нагревают до температуры, на 5-10°С превышающей заданную температуру измерения, заполняют порцией нагретой жидкости и выливают ее. Ячейку вновь заполняют порцией нагретой жидкости и выдерживают 20 мин при заданной температуре, после чего определяют tgS. Каждое из двух измерений предпочтительно проводить в своей отдельной ячейке.

Обработка результатов измерений. Расхождение между результатами двух измерений tgд не должно превышать 15 % от значения большего результата плюс 0,0002, Если расхождение между результатами измерений превышает указанные пределы, то продолжают измерения на новых порциях диэлектрика пока не получат удовлетворительное расхождение. Расчет значений tg д проводится по следующим формулам:

при проведении измерений в трехзажимной ячейке

при проведении измерении в двухзажимной ячейке

где С0, tgд - соответственно емкость (Ф) и тангенс угла диэлектрических потерь пустой измерительной ячейки; С1 tgд - емкость (Ф) и тангенс угла диэлектрических потерь измерительной ячейки, заполненной испытываемым маслом; Сп - паразитная емкость ячейки (обусловлена наличием твердых электроизоляционных прокладок, пустот, емкости проводов и т.д.), Ф; Ск - емкость измерительной ячейки, заполненной жидкостью с известным значением диэлектрической проницаемости Јк (калибровочной жидкостью) и с tg д < 0,01.



3.Обработка результатов измерений

Обработку результатов определений tg д производят в соответствии с требованиями пп. 2.2.3.6. и 2.2.3.7. ГОСТ 6581-75. 3.9.2. Тангенс угла диэлектрических потерь для трехзажимной ячейки вычисляют по следующим формулам:

tg д<0,1 tg д1= tg д₀ (3.1)

tg д>0,1 tg д1

где С₀, tg д₀ - соответственно емкость (Ф) и тангенс угла диэлектрических потерь измерительной ячейки с воздухом;

C₁, tg д₁ - соответственно емкость (Ф) и тангенс угла диэлектрических потерь измерительной ячейки, заполненной испытуемым трансформаторным маслом.

За результат измерения тангенса угла диэлектрических потерь принимают меньшее из двух измеренных значений.

Качество диэлектрика считается неудовлетворительным, если значение tg д не соответствует установленной норме (предельно допустимому значению). При этом в протоколе испытания указывается необходимость его замены или регенерации.

3.1 Контроль точности результатов измерений

Контроль точности необходимо выполнять при выполнении всех пунктов данной методики, обращая внимание на правильное выполнение всех условий и предписаний данной методики.

Особое внимание следует уделить правильному выбору коэффициентов.

Замеренное прибором значение всегда отличается от ее действительного значения, то есть всегда есть какая-то погрешность измерений.

Степень приближения измеренного значения к действительному характеризует относительная погрешность, определяемая следующим выражением:

(3.1.1)

где - возможная наибольшая относительная погрешность измерения;

- класс точности прибора - допустимое значение приведенной погрешности;

Ан -верхний предел измерения прибора;

А - замеренная величина.

3.2Оформление результатов измерений

Результаты измерений выносятся в протокол испытаний, по каждому виду раздела методик испытаний производится расчет и оформляются выводы о соответствии полученных измерений требованиям ГОСТ, ТУ и заводским инструкциям.

- в протоколе должны быть отображены: адресная часть, основ­ные паспортные данные объекта измерений, результаты измере­ний, перечень приборов, заключение о пригодности устройства к экс­плуатации.

- в протокол должен быть подписан лицами, проведшими испыта­ния, и и утверждается руководителем подразделения.

- в качестве формы рекомендуются приведённый ниже образец формы протокола испытаний. Данные формы могут допол­няться, изменяться в зависимости от объекта, а также от других местных условий.

- лица, допустившие нарушения ПОТРМ, ПТЭЭП, а также допустившие искажение достоверности и точности измерений, несут ответственность в соответствии с законодательством и руководством по качеству испытательной лаборатории.



4.Требования к квалификации персонала

- обученные работники из числа электротехнического персонала.

- персонал, прошедший специальную подготовку и проверку знаний.

- персонал, имеющий право на производство специальных работ (подтверждается записью в удостоверении о проверке знаний).

- персонал, включенный в состав бригады, выполняющей работы по наряду или распоряжению.

- производитель работ в бригаде должен иметь группу IV, (группу III в электроустановках до 1000В), члены бригады - группу III, член бригады, назначенный для охраны - группу II.

- работник, выполняющий массовые испытания материалов и изделий в стационарной испытательной установке единолично, должен иметь группу III.

- производитель работ и работник, проводящий испытания единолично, должны пройти месячную стажировку под контролем опытного работника.



5.Требования к обеспечению безопасности при выполнении испытаний (измерений) и экологической безопасности

диэлектрик электрофизический масло

1.Работа должна проводиться по наряду с назначением руководителя работ c V кв. группой. В минимальный состав бригады входят производитель работ с IV кв. группой и член бригады с группой по технике безопасности не ниже III.

2.Перед допуском на рабочее место (силовой трансформатор, измерительный трансформатор, ввод и т. п.) должны быть выполнены в указанном порядке следующие технические мероприятия:

- проведены необходимые отключения и приняты меры, препятствующие ошибочному или самопроизвольному включению коммутационной аппаратуры;

- вывешены запрещающие плакаты на приводах ручного и на ключах дистанционного управления коммутационной аппаратурой;

- проверено отсутствие напряжения на токоведущих частях, которые должны быть заземлены для защиты людей от поражения людей электрическим током;

- установлено заземление (включены заземляющие ножи, установлены переносные заземления);

- ограждены при необходимости рабочие места или оставшиеся под напряжением токоведущие части и вывешены на ограждениях плакаты безопасности.

3.В электроустановках выше 1000 В с каждой стороны, откуда коммутационным аппаратом может быть подано напряжение на рабочее место, должен быть видимый разрыв, образованный отсоединением или снятием шин и проводов, отключением отделителей и выключателей нагрузки, за исключением тех, у которых автоматическое включение осуществляется пружинами, установленными на самих аппаратах.

4.Трансформаторы напряжения и силовые трансформаторы, связанные с выделенным для работ участком электроустановки, должны быть отключены также и со стороны напряжения до 1000 В для исключения возможности обратной трансформации.

5.При работе на высоте необходимо пользоваться средствами предохраняющими от падения с высоты и выполнять требования ПОТЭУ.

6.Аппаратуру, необходимую для испытания, рекомендуется размещать в непосредственной близости от объекта испытания с таким расчетом, чтобы, не передвигая ее, можно было испытать наибольшее количество объектов

7.При размещении аппаратуры все части, находящиеся под напряжением, необходимо оградить в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей».

9.После того, как все оборудование установлено, необходимо:

- открыть крышку блока управления и надежно заземлить корпус, соединив зажим заземления с контуром заземления.

- заземлить корпус испытательного трансформатора и блока преобразователя.

Все заземления должны быть выполнены цельной медной проволокой (без скруток) сечением не менее 4 ммІ.

10.Не допускается производство работ по измерению тангенса и ёмкости в плохо освещённых местах и при приближении грозы.

11.Заземление пульта управления Тангенс-3М осуществляется при помощи заземляющей жилы сетевого кабеля.

12.Измерение tg д изоляции не наносит вреда окружающей среде.



Заключение

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg?) является одним из основных и наиболее распространенных методов контроля изоляции электрооборудования высокого напряжения, поскольку распределенные дефекты (увлажнение, ионизация газовых включений) в первую очередь вызывают увеличение диэлектрических потерь. Измеренное значение tg? дает представление о качестве изоляции, а характер изменения tg? при периодических измерениях позволяет судить об ухудшении свойств изоляции. Для этого снимают зависимость tg? от значения приложенного напряжения в интервале 0,5--1,5 Uном. Если при повышении напряжения tg? растет, то это свидетельствует о частичных разрядах в изоляции.



Список использованных источников

1. Полуянович, Н. К. Монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт систем электроснабжения промышленных предприятий [Электронный ресурс] / Н. К. Полуянович. - Спб.: Издательство «Лань», 2012. - 400с.- Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=2767

2. Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования. АО "Фирма ОРГРЭС" под ред. Ф.Л. Когана. Москва 1997.

3. РД 34.45-51.300-97 Объемы и нормы испытаний электрооборудования.

4. ГОСТ Р 50571.16-2007 Электроустановки низковольтные. Часть 6. Испытания.



Приложение

Рисунок 2- схема цилиндрической измерительной ячейки трехзажимного типа, применяемой при определении тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической проницаемости и удельного объемного электрического сопротивления

1 - измерительный электрод (внутренний); 2 - высоковольтный электрод (внешний); 3 - охранный электрод; 4 - экранирующий колпачок; 5, 6 - прокладка из твердого изоляционного материала с высоким электрическим сопротивлением; 7 - зажимы для соединения с измерительной схемой; 8 - карман для термометра (термопары)



Рисунок 3 - Схема плоской измерительной ячейки трехзажимного типа, применяемой при определении тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической проницаемости и удельного объемного электрического сопротивления

1 - измерительный электрод (внутренний); 2 - высоковольтный электрод (внешний); 3 - охранный электрод; 4, 5 - прокладки из твердого изоляционного материала с высоким электрическим сопротивлением; 6 - зажимы для соединения с измерительной схемой



Рисунок 4 - Схема цилиндрической измерительной ячейки двухзажимного типа, применяемой при определении тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической проницаемости и удельного объемного электрического сопротивления

1 - измерительный электрод (внутренний); 2 - высоковольтный электрод (внешний); 3 - прокладка из твердого изоляционного материала с высоким электрическим сопротивлением; 4 - зажимы для соединения с измерительной схемой; 5 - карман для термометра (термопары)



Рисунок 5 - Схема плоской измерительной ячейки двухзажимного типа, применяемой при определении тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической проницаемости и удельного объемного электрического сопротивления

1 - измерительный электрод (внутренний); 2 - высоковольтный электрод (внешний); 3 - прокладка из твердого изоляционного материала с высоким электрическим сопротивлением; 4 - зажимы для соединения с измерительной схемой; 5 - отверстие для термометра (термопары)



Размещено на Allbest.ru