Критерии оценки характеристик изоляции

Состояние твердой изоляции можно диагностировать по диэлектрическим характеристикам твердой изоляции:

- емкости изоляции (С) - характеризует изменение диэлектрической проницаемости, влажности, повреждения части изоляции; изменение емкости связано, как правило, с зарождением и развитием дефектов;

- сопротивление изоляции (R₆₀) связано на ранних стадиях нарушения изоляции с (увлажнением, пересыханием изоляции (увеличением активной проводимости)), а на более поздних стадиях - с пробоем части изоляции;

- коэффициент абсорбции, (отношение R₆₀/ R₁₅) - характеризует изменение диэлектрической проницаемости, влажности, повреждения части изоляции;

- тангенс угла диэлектрических потерь (tg) является наиболее чувствительной характеристикой: на величину влияют появление в изоляции полярных продуктов, осадков, локальных участков с повышенной проводимостью, местные ионизационные процессы и др.

Однако следует учитывать, что на измеренное значение тангенса диэлектрических потерь изоляции в значительной мере влияет состояние масла. Увеличение тангенса диэлектрических потерь изоляции может быть вызвано процессами, вызванными длительно протекающими частичными разрядами небольшой интенсивности.

В зависимости от типа обмоток трансформатора измерения производятся по разным схемам. При проведении самих измерений необходимо соблюдать следующую технологию их проведения.

Для трансформаторов класса напряжения 110 – 500 кВ измерение характеристик изоляции производить при температуре, при которой производились измерения на заводе-изготовителе и указанной в паспорте конкретного трансформатора.

Характеристики изоляции R₆₀ и tg б необходимо измерять для трансформаторов мощностью до 80 МВА и напряжением до 150 кВ измерения проводят при температуре не ниже +10ºС. Для более мощных трансформаторов перед измерениями, их нагревают до температуры заводских испытаний (±5ºС), указанной в паспорте трансформатора.

Температура изоляции определяется по формуле:

(3)

где - определяемая температура изоляции обмотки,

- измеренное значение сопротивления обмотки постоянному току при температуре _,

- сопротивление обмотки постоянному току, измеренное на предприятии, т.е. паспортное значение,

_- температура изоляции, при которой на заводе - изготовителе проводилось измерение.

Критерии оценки характеристик изоляции:

Полученные значения R₆₀ и tg изоляции, приведенные к условиям паспортных измерений, не должны отличаться от паспортных в сторону ухудшения более чем на 50 %.

Сопротивление изоляции трансформаторов классов напряжения 35 кВ и ниже в эксплуатации не должно быть менее 300 Мом при температуре 20 °С.

Измеренные значения тангенс угла диэлектрических потерь изоляции при температуре 20 °С и выше не превышающие 1% считаются удовлетворительными и их сравнение с исходными значениями не требуется.[3]

Процедура оценки характеристик изоляции.

При снижении характеристик изоляции более чем на 50 % необходимо выяснить причины их снижения. По предыдущим замерам отследить наличие тенденции ухудшения характеристик изоляции R₆₀ и tg, коэффициента абсорбции R_60/ R₁₅. Для сравнения характеристики изоляции должны быть приведены к условиям паспортных измерений.

Снижение характеристик изоляции на 50 % и более, если это связано с опасным увлажнением, требует комплексной оценки состояния изоляции трансформатора, включая рассмотрение показателей масла и оценку на влагосодержание и степень полимеризации образцов твердой изоляции.

Необходимо учитывать зону риска, равную -10%. Если трансформатор попадает в эту зону риска нужно ставить его на учащенный контроль с учетом периодичности.

Расчет приведения характеристик изоляции по температуре и тангенсу масла и их изменений

Для того, чтобы проанализировать и сравнить изоляционные характеристики полученные при эксплуатационных испытаниях с заводскими, необходимо выполнить несколько, приведенных ниже, расчетов.

Сопротивления изоляции эксплуатационных измерений приводят к температуре измерения базового замера (заводского либо при приемо-сдаточных испытаниях) по формулам (4-5):

(4)

(5)

где - известная температура базового замера;

- температура измерения при эксплуатационных испытаниях;

- сопротивление изоляции, измеренное по одной из схем, МОм;

- коэффициент для пересчета значений R₆₀ в зависимости от разности температур (таблица 69).

Таблица 69 - Значения коэффициента для пересчета значений R₆₀

Разность температур ( - )°С	k2	Разность температур ( - )°С
1	1,04	10	1,5
2	1,08	20	1,84
3	1,13	30	2,25
4	1,17	40	2,75
5	1,22	50	3,4

Для того, чтобы привести значение tg, измеренного в эксплуатации, к температуре измерения базового замера пользуются формулами (6-7):

(6)

(7)

где - известная температура базового замера;

- температура измерения при эксплуатационных испытаниях;

- тангенс угла диэлектрических потерь изоляции, измеренный по одной из схем, (%);

- коэффициент для пересчета значений tg в зависимости от разности температур, значения приведены в таблице 70.

Таблица 70 - Значения коэффициента k1 для пересчета значений

Разность температур ( - )°С		Разность температур ( - )°С
1	1,03	10	1,31
2	1,06	20	1,51
3	1,09	30	1,75
4	1,12	40	2,0
5	1,15	50	2,3

На величину tg и R₆₀ изоляции существенное влияние оказывает значение тангенса диэлектрических потерь масла (tgм). Если величина tgм масла при проведении эксплуатационных измерений изоляционных характеристик отличается от величины tgм масла при заводских испытаниях, необходимо пересчитать значения tg и R60 изоляции с учетом влияния tgм по формулам:

(8)

(9)

где и значения параметров, измеренных в эксплуатации по одной из схем;

- коэффициент приведения, зависящий от конструктивных особенностей трансформатора,  0.45;

- значение tgм при эксплуатационных испытаниях, приведенное к температуре эксплуатационных измерений (%);

- значение при заводских испытаниях, приведенное к температуре эксплуатационных измерений (%).

Для того, чтобы привести значение тангенса угла диэлектрических потерь масла по температуре пользуются формулами:

(11)

(12)

где

- температура к которой приводят значение ;

- температура измерения ;

- тангенс угла диэлектрических потерь масла (%);

- коэффициент для пересчета значений в зависимости от разности температур (таблице 71).

Таблица 71 - Значения коэффициента для пересчета значений масла

Разность температур ( - )°С		Разность температур ( - )°С
1	1,04	15	1,84
2	1,08	20	2,25
3	1,13	25	2,75
4	1,17	30	3,4
5	1,22	35	4,15
10	1,5	40	5,1

Значение , , для разности температур, не указанной в таблицах, определяется умножением соответствующих коэффициентов таблицы:

(13)

Для оценки сопротивления изоляции R₆₀ рассчитывают изменение его измеренного значения по отношению к заводскому замеру по каждой схеме измерения, %:

(14)

где

- значение сопротивления изоляции, измеренного по i-той схеме измерения при эксплуатационных измерениях, приведенное к температуре измерения базового замера по формулам 2-3 и, если необходимо, с приведением по tgм по формулам 6, 8, 9;

- значение сопротивления изоляции, измеренного по i-той схеме измерения при базовом измерении.

Для классов напряжения 35 кВ и ниже определяется Ri_{прив t=20°C} - Ri60, измеренное в эксплуатации по необходимым схемам измерения, приведенное к температуре 20С по формулам 4,5 с учетом изменения tgм по формулам 8, 9, 10. Для оценки тангенса угла диэлектрических потерь изоляции обмоток tg рассчитывают изменение его измеренного значения по отношению к заводскому замеру по каждой схеме измерения, %:

(15)

где - значение tg, измеренного по i-той схеме измерения при эксплуатационных измерениях, приведенное к температуре измерения базового замера по формулам 6-7 и, если необходимо, с приведением по тангенсу угла диэлектрических потерь масла по формулам 9,11,12.

- значение tg, измеренного по i-той схеме измерения при базовом измерении.

Расчет приведения характеристик изоляции по температуре и тангенсу масла дан согласно [4].

Пример расчета фактического значения изоляции с учетом влияния масла

(9)

где

- фактическое значение изоляции с учетом влияния масла,

- измеренное и приведенное к паспортной температуре значения изоляции,

_– значения масла, залитого в бак трансформатора при монтаже и приведенное к температуре измерения характеристик изоляции с помощью коэффициента в соответствии с таблицей 71, значение масла, залитого в бак трансформатора при монтаже должно быть не более 0,7% при 90⁰С.

_- значение tg б масла, после заливки в бак трансформатора на заводе - изготовителе, и приведенное к температуре измерения характеристик изоляции с помощью коэффициента в соответствии с таблицей 71.

– коэффициент приведения, зависящий от конструктивных особенностей трансформатора и имеющий приближенное значение =0,45.

Дано:

, измеренное при температуре 22⁰С;

_, измеренное при температуре 22⁰С,

, измеренное при температуре 90⁰С.

Приведенное паспортное значение масла к температуре измерения характеристик изоляции 22⁰С

- определяется по таблице 71 для разности температур 90⁰С – 22⁰С = 68⁰С

Приведение монтажного значения к температуре измерения характеристик изоляции 22⁰С

- определяется по таблице 71 для разности температур 90⁰С – 22⁰С = 68⁰С.

Фактическое значение изоляции с учетом влияния масла