Характеристикии испытания изоляцииобмотоктрансформаторов

При приложениик изоляциинапряжения в ней происходят процессыполяризацииипроводимости,имеютместодиэлектрические потери.Этипроцессыопределяютхарактеристики изоляции,ее состояние. Длядостовернойоценкисостоянияизоляции(увлажнения, загрязнения,старения)измеряетсясовокупность еехарактеристик, посколькунедостаткиоднихизмерений компенсируются преимуществамидругих.

Поляризация-этоограниченноесмещениенаходящихсявизоляции связанныхпротивоположных зарядов,происходящееподдействием электрического поля.Реальныеизоляционныематериалыобладают несколькимивидамиполяризации,нопреобладающим яляетсякакой-то одинеевид.Уполярныхдиэлектриков, ккоторымотноситсяизоляция обмотоктрансформаторов,преобладаетдипольно-релаксационный вид поляризации. Этотзамедленный(инерционный) видполяризации, продолжающийся десяткисекунд,называетсяабсорбцией,а сопровождающийэто явлениеток- токомабсорбции.

Изменениетокаабсорбциивовремениприприложении кизоляции постоянного напряженияпоказанонарис.3.10,акривой1.Помере завершения смещениясвязанныхпротивоположныхзарядовпроисходит спад этого тока.Установившеесязначениетокаутечки iут через изоляциюопределяется ееобъемнойиповерхностнойпроводимостью (сопротивлением).

а) б)

Рис.3.10. Изменение тока абсорбции (а) и сопротивления изоляции (б)при приложении к ней постоянного напряжения

Переходный процессспадатокаабсорбции можнопредставить увеличениемсопротивленияизоляции R вовремени(кривая1рис.3.10,б). Сопротивлениеизоляцииизмеряетсямегаомметром, отсчет сопротивленияпроизводитсяприблизительно через60секунд.Этого времени,какправило,достаточнодлязавершения процессаабсорбции. Итак,однойизхарактеристик изоляцииявляется установившееся значениееесопротивления, обозначаемое R 60.Очевидно,чембольше сопротивление R 60,темвышекачествоизоляции.

Наименьшиедопустимыесопротивления изоляцииобмоток масляныхтрансформаторов при температуре10…30оСсоставляют:

R 60=300МОм- длятрансформаторовнапряжениемдо35 кВ;

R 60=600МОм- длятрансформаторовнапряжением110 кВ;

R 60- ненормируетсядлятрансформаторовнапряжением220 кВ.

Допустим,чтокривые1рис.3.10,аибсоответствуютнормальной

сухойизоляции.Приувлажнении(загрязнении,старении)изоляцииее характеристики ухудшаются:токутечкивозрастает,сопротивление изоляции R 60уменьшается(кривые2 рис.3.10, аи б).

Выполняяотсчетсопротивленияизоляциипомегаомметрудлядвух

моментоввремени t 1и t 2исопоставляямеждусобойсопротивления R t1и R t2, можно судить,вчастности, обувлажнении изоляции. Обычно принимается t 1=15 с, а t 2=60 с, а отношение R 60/ R 15 называется коэффициентомабсорбции.Изкривых1и2рис.3.10,бвидно,чтодля влажнойизоляциикоэффициент абсорбции будетменьше,чемдля сухой.

Для нормальной изоляции коэффициент абсорбции, измеренный при температуре10…30оС,долженбытьнеменее1,3 [1].

Всоответствиисхарактеромзависимостей,приведенныхнарис.

3.10,б, реальную изоляцию можно представить схемой замещения,

показаннойнарис.9.8,а.

а) б)

Рис.3.11. Схемазамещенияизоляции(а)и векторнаядиаграмма напряженияи токов(б)

Ветвь R a C aхарактеризуетинерционностьявленияабсорбции,ветвь R 60–сопротивление изоляциипослезавершениясмещениявсех связанныхпротивоположныхзарядов.

Приприложении кизоляциипеременного напряжения U поней протекаетполныйток I, состоящийиз токаабсорбции I aи токаутечки I ут.Этотполныйтоквсоответствии свекторнойдиаграммойрис.3.11,б можноразложитьнаактивнуюIRи емкостную ICсоставляющие. Произведение UIRопределяет потери активной мощности в изоляции. Эти потери, идущие на нагревание изоляции, называются диэлектрическими потерями.

Отношение IR/ IC= tgδназывается тангенсом угла диэлектрических потерь и характеризует стойкость изоляции по отношению к тепловому пробою, а также увлажнение изоляции и общее ее старение. Чем меньше tgδ, тем выше качество изоляции.

Наибольшие допустимые значения tgδ, %,при температуре обмоток 10…30оС для масляных трансформаторов составляют:

tgδ=2,5% - для трансформаторов напряжением 35 кВ, мощностью более 10000 кВ. А;

tgδ=2,5%- длятрансформаторовнапряжением110 кВ;

tgδ=1,3%- длятрансформаторовнапряжением220 кВ.

Потери активной мощности в изоляции в соответствии собозначениямивекторнойдиаграммы(рис.3.11,б)определяютсякак

. (3.30)

Посколькуреальныезначенияtgδотносительно малы,можно полагать,что I C I. Тогдавыражение(3.30) можнозаписатьв виде

(3.31)

Из последнеговыраженияследует,что

(3.32)

Такимобразом,tgδможноизмерить посхеместремя измерительными приборами: ваттметром для измеренияпотерь активноймощности∆ Р,вольтметромдляизмеренияприложенного к изоляциинапряжения U иамперметром дляизмеренияпротекающего черезизоляциютока I. Этотметодизмерения достаточно прост,но точностьизмеренийневелика.Болееточноеизмерение tgδвыполняютс помощьюспециальныхвысоковольтныхмостов.

Измерениехарактеристикизоляции(R 60, R 60/ R 15,tgδ)проводятдля всехобмотоктрансформатора. Вчастности,длядвухобмоточного трансформатораизмеренияхарактеристикизоляциипроводятпо схеме:измерениянаобмоткеНН- заземленыобмоткаВНи бак; измерениянаобмоткеВН- заземленыобмоткаННи бак; измерениянаобмоткахНН+ВН-заземленбак.

Испытанияизоляцииповышеннымнапряжением. Приэксплуатациииспытанияповышенным напряжением промышленной частоты проводят для проверки электрической прочностиизоляциитрансформаторныхобмоток напряжениемдо35 кВ.Испытаниюповышенным напряжением должныпредшествовать тщательныйосмотри оценкасостоянияизоляциидругимиметодами.

Испытательное напряжениеприкладываюткизоляциивтечение времени,достаточного, чтобывместедефектаизоляциипроизошел пробой,инедостаточного дляпробоянормальнойизоляции. Длительностьиспытаниясоставляет,какправило,1мин. Прибольшем времениможетиметьместоповреждениеизоляцииприотсутствиив ней дефектов.

Трансформаторы, предназначенныедляэксплуатациив электроустановках, подверженныхвоздействиюатмосферных перенапряжений,испытываютсяпонормамдлянормальнойизоляции; трансформаторы, предназначенныедляэксплуатациив электроустановках, неподверженныхвоздействиюатмосферных перенапряжений, испытываютсяпонормамдляоблегченнойизоляции (табл.3.12).

Испытаниямподвергается каждаяобмоткатрансформатора. Напряжениеприкладывается киспытуемойобмотке,выводыкоторой замкнутынакоротко;остальныеобмоткитрансформатора также замыкаютсянакороткоизаземляютсявместесбакомтрансформатора. Принципиальнаясхемаиспытанийприведенанарис.3.12.

Нормы для облегченной изоляции. Таблица3.12

Автоматический выключатель QF предназначендлябыстрого отключения установкипри пробоеили перекрытии изоляции объекта Т. Автотрансформатор АТ предназначендляплавногоподъема напряжения.Контрольрежимаустановкиосуществляетсяамперметром

А и вольтметром V. Видимыйразрывпри обслуживанииустановки создаетсярубильником QS.

Рис.3.12. Принципиальнаясхемаиспытанияизоляцииповышенным напряжением

Испытательный трансформаторTVповышаетнапряжениедо требуемогоуровня.Контрольиспытательного напряжения осуществляетсякиловольтметром kV.РазрядникFV(какправило, шаровый)защищаетобъектотслучайногонедопустимого повышения испытательногонапряжения.РезисторRограничиваеттокприпробое или перекрытииизоляцииобъекта.

Испытательное напряжениедолжноподниматьсяплавносо скоростью,допускающей визуальныйконтрольпоизмерительным приборам,иподостиженииустановленного значенияподдерживаться неизменным втечениевременииспытания.Послеэтогонапряжение плавноснижаетсядозначениянеболееоднойтретииспытательного и отключается.

Подвременемиспытанияподразумевается времяприложения полного испытательногонапряжения.

Изоляциюсчитаютвыдержавшей испытания,еслинепроизошлоее пробоя,ненаблюдалосьощутимыхнаслухпотрескиванийиразрядов, выделениягазаидыма,резкихизменений показанийизмерительных приборов.

Продольная изоляцияобмоток(изоляциямеждувитками, катушками,слоямиобмоток)испытываетсяповышенным напряжением, индуктированным всамомтрансформаторе.Приэтихиспытанияхк одной из обмоток трансформатора прикладывается двойное номинальноенапряжениеповышеннойчастоты100…400Гц.Остальные обмоткитрансформатораразомкнуты.Длительностьиспытания1мин. Повышение частоты необходимо для избежания чрезмерного увеличения намагничивающеготокаииндукциивтрансформаторепри приложениикегообмоткедвойногонапряжения.