Новости

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Работа добавлена:






Измерение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла на http://mirrorref.ru

СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ и  ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ИНСТРУКТИВНОР-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по проведению лабораторной работы №5

Дисциплина:«Техника высоких напряжений»

По теме:«Измерение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла»

Севастополь  2005 г.

«Утверждаю»

Заведующий кафедрой

«Электрических сетей и

систем электропотребления»

к.т.н., доцент

                        В.Г. Слюсаренко

«____»______________200__г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

по дисциплине:

«Техника высоких напряжений»

Время _________                                                 Место проведения ___________

Тема: «Измерение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла»

Цель:Изучение методики и устройства для  измерения тангенса угла диэлектрических потерь в условиях действующей подстанции, выработка навыков оценки состояния изоляции по тангенсу угла диэлектрических потерь.

План

лабораторного занятия №5.

1.Вводная часть                      _____мин.

2.Основная часть                      _____мин.

  а) Ознакомление с типовой лабораторной установки, содержанием работы и правилами техники безопасности при ее проведении                                                                  _____мин.

   б) Изучить принцип работы прибора Р 5026, условия симметрирования моста. Нормальную и перевернутую схему измерений.

                      ______мин.

    в)Детально изучить схему опытной установки с подключенным прибором  Р 5026.______мин.

    г) Выполнение измерений и расчетов.

                                                            ______мин.

3.Заключительная часть. Провести оценку качества трансформаторного масла по результатам измерения угла диэлектрических потерь.                                                                                                     ______мин.

По результатам проведения лабораторной работы студенты должны

Знать:

  1. Устройство прибора Р 5026.
  2. Методику проведения измерения тангенса угла трансформаторного масла.
  3. Схемы измерения тангенса угла.

Уметь:

1.Включать и выключать схему измерения с прибором  Р 5026.

2.Выполнять работу по измерению тангенса угла по прямой схеме на высоком напряжении.

3.Провести оценку выполненных измерений по состоянию изоляции испытываемого объекта.

Литература:

1.Техника высоких напряжений: Лабораторный практикум (под ред.     М.Е. Иерусалимова)-К.: Вища школа, главное издательство, 1987 –216с.

ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №5

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Оглавление.

  1. Теоретическое положение
  2. Мост переменного тока.
  3. Устройство моста и его работа.
  4. Указание мер безопасности.
  5. Порядок работы на высоком напряжении.

Теоретические положения

Тангенс угла диэлектрических потерьtgδ – важнейший параметр изоляции. От величиныtgδ зависят потери  в диэлектрике. Измерениеtgδ изоляции  электрооборудования проводится во время плановых отключений и ревизий. Возрастаниеtgδ в процессе эксплуатации  происходит в результате общего старения изоляции и может привести к тепловому пробою.

Величина диэлектрических потерь

P=U2ωCtgδ,(1)

гдеU– действующее значение испытательного переменного напряжения;ω – угловая частота;С – емкость изоляции;δ – угол диэлектрических потерь.

Тангенс угла диэлектрических потерь представляет собой  отношение активной составляющей тока, протекающего в изоляции, к реактивной составляющей

                                               ,                                                             (2)

гдеδ – угол между векторами полного тока и реактивной составляющей тока в векторной диаграмме токов в изоляции  (рис.1).

Увеличение тангенса угла потерь обусловлено увлажнением изоляции, ионизацией газовых включений и расслоившейся  изоляции, поверхностным загрязнением изоляции. Значениеtgδ также зависит от температуры, испытательного напряжения, его частоты.

Тангенс угла диэлектрических потерь–удельная величина, характеризующая диэлектрические потери в единице объема изоляции. Поэтому его существенное возрастание наблюдается только при увеличении потерь в значительной части объема изоляции. Если же потери возросли в малой части объема изоляции, тоtgδ  изменится незначительно.

Покажем это для случаев параллельного и последовательного расположения диэлектриков с различными значениями тангенса угла диэлектрических потерь (рис.2).

В первом случае (параллельное раположение)

                                          .                                              (3)

Если объемV2 значительно меньше  объемаV1, то  иС2<<С1. Тогда

                                            .                                                (4)

Из (формулы 4) следует, что результирующий тангенс угла потерь будет незначительно превышать тангенс угла потерь основного объема изоляции.

При последовательном расположении слоев

                                       .                                                 (5)

Если слой с повышенным значением тангенса угла потерь имеет незначительную толщину, тоС2>>С1. В этом случае

                                           .                                                 (6)

Так какС2>>С1,тоtgδtgδ1.

По этой причине достоверность результатов изменения тангенса угла диэлектрических потерь применительно к неоднородной композиционной изоляции соблюдается при общем старении (увлажнении) изоляции.  Указанные соображения справедливы для силовых  трансформаторов, вводов, трансформаторов тока.

При влажности твердой изоляции менее 3% при 20-30оС определяющее значение при изменении тангенса угла потерь изоляции имеют характеристики трансформаторного масла. При измеренииtg δ изоляции и сравнении его значений с заводскими данными необходимо учитывать влияние температуры изоляции при измерениях.

Для изоляции силовых трансформаторов температурный пересчет производится по формуле

.

Значенияk1- приведены в таблице 1.

Состояние изоляции оценивается по абсолютной величинеtg δ.

Таблица  1.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

k1

1,15

1,31

1,51

1,75

2

2,3

2,65

3

3,5

4

Для ввода для бумажно-масляной изоляцией на 150-220 кВtg δ при монтаже и после капитального ремонта не должен превышать 0,8%. Для вводов 380-500 кВ эти значения соответственно 0,7 и 0,5%. Для силовых трансформаторов значенияtg δ  при монтаже не должны превышать 130% паспортного значения.

В условиях эксплуатации существует емкостная связь между объектом испытания, измерительным устройством и неэкранированными токоведущими частями работающего оборудования. Измерительные устройства имеют  достаточно надежную  экранировку, но токи емкостной связи (токи влияния)  могут проходить через систему измерительного устройства, называя погрешности измерений.

На рисунке 3 ток влиянияIвл, называемый работающим оборудованием (РО), протекает через емкость объекта измеренияСх. Пунктиром обозначена схема измерительного моста.

Ток влиянияIвл  вследствие того чтоRЗ<<, практически полностью замыкается через сопротивлениеRЗ и источник питания моста. Поэтому при равновесии моста ток в сопротивленииRЗ будетIx+Iвл, а неIх. Равновесие моста  достигается при условии(Ix+Iвл)Rз=INR4, что приводит к ошибочной оценке измерительной величиныtg δи.

Влияние токаIвл иллюстрируется векторной диаграммой  на рис.4. При уравновешивании в мостовой схеме  протекает сумма токовIхиIвл, имеющих фазовые сдвиги  относительно друг друга. Следовательно, при отсчете будет измерено некоторое фиктивное значениеtg δ' илиtg δ".

Для устранения влияния можно прибегнуть к способу двух отсчетов. Для этого производится два измерения при фазах испытательного напряжения, отличающихся на 180о, что достигается изменением полярности питания испытательного трансформатора  при втором измерении.

Для расчетаtg δх берется среднеарифметическое значение отдельных результатов

                                                                                                (7)

или более точно

                                                                                          (8)

Погрешность измерения не постоянна и зависит от фазы тока влияния по отношению к току объема. Она характеризуется коэффициентом  влияния

,

гдеω– частота испытательного напряжения;Сх – емкость испытуемого объекта;Uном – испытательное напряжение.

Для устранения погрешностей  при измеренииtg δиспользуют также метод совмещения фаз токов влиянияIвли объектаIх. Подгонку фазы осуществляют специальным регулятором, включенным в цепь питания испытательного трансформатора.  Процесс измерения проводят по методике, указанной в таблице 2.

Таблица 2.

Номер операции

Напряжение, питающее испытательный трансформатор

Положение ручек мостовой схемы и фазорегулятора

Записываемые значения

С4 (tg δ)

R3

Фазорегулятор

1

От фаз 1 и 2 после фазорегулятора

0

ИзменяяR3 и фазу фазорегулятора, балансируют мост

R3'

2

От фаз 2-1 (изменение полярности на 180о)

ИзменяяС4 (tgδ) иR3, балансируют мост

Остается  в фиксированном положении после операции 1

tg δ" и R3"

3

От фаз 2-1 (изменение полярности на 180о)

Устанавливают положениеtg δ1=

ИзменяяR3 и фазу фазорегулятора, балансируют мост

R3'"

4

От фаз 1-2

ИзменяяС4 (tgδ) иR3, балансируют мост

Остается  в фиксированном положении после операции 3

tg δ" " и R" "

Истинное значениеtg δх и Сх подсчитывается таким образом:

,

где