Стартовая >> Оборудование >> Трансформаторы >> Практика >> Метод измерения угла диэлектрических потерь силовых трансформаторов

Метод измерения угла диэлектрических потерь силовых трансформаторов

Для измерения угла диэлектрических потерь (tg δ) к изоляции прикладывают переменное напряжение. При этом в изоляции возникают потери энергии, получившие название диэлектрических. Диэлектрические потери зависят от размеров и состояния изоляции и приложенного напряжения.
На рисунке 1 показана векторная диаграмма токов, проходящих через изоляцию при приложении к ней переменного напряжения, построенная для схемы замещения изоляции.

Рисунок 1 - Векторная диаграмма токов через неоднородный диэлектрик
Потери в схеме определяют по формуле:
P=IUcosφ=IcUtgδ,
где tg δ — соотношение активной и емкостной составляющих тока, возникающего в изоляции.
Увлажнение и другие дефекты изоляции вызывают увеличение активной составляющей тока Ia, причем она растет во много раз быстрее, чем емкостная составляющая Ic. Это приводит к увеличению угла δ и соответственно tg δ. Таким образом, по значению tg δ можно судить о степени ухудшения изоляции.
В отличие от диэлектрических потерь, характеризующих как состояние, так и геометрические размеры изоляции, tg δ является показателем только состояния изоляции.
Для изоляции силовых трансформаторов tg δ обычно не превышает сотых и тысячных долей единицы, поэтому в практике значение tg δ выражают в процентах:
tg δ =(Ia/Ic)*100.
Например, при отношении Ia/Ic=0,003 tg δ =0,003 x 100=0,3%.
Для оценки состояния трансформаторов tg δ изоляции обмоток измеряют при напряжении, составляющем не более 2/3 испытательного напряжения обмотки, но не более 10 кВ. В связи с высокими значениями прикладываемого к изоляции напряжения измерение tg δ необходимо проводить после оценки значений сопротивления изоляции.
Для измерения tg δ применяют мосты переменного тока типов Р-5026, Р-525, Р-595, МД-16, технические данных которых приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Технические данные мостов переменного тока
Тип
моста

Пределы измерений

Абсолютная ∆ и относительная δ погрешности при измерении tg δ

Габаритные


размеры, мм

Масса, кг

Емкостной С, пФ

tg δ, %

МД-16 30—400000 0,5-60 1) tg δ > 3%; δ = ± 10%
2) 0,5 ≤ tg δ ≤ 3%;
∆ = ±0,3%

283×500×290

16

Р-525 40—20 000 0,01—100 δ = ± (-(1,5 tg δ/100) + 6·105

660×400×215

25

Р-595 30—108 0,5—100 δ = ± (0,3 — 0,05 tg δ)

540×390×290

22

Р-5026 10—5·108 0,01—100 Диапазон I (10 ≤ С ≤ 1000)
δ = ± (0,01 tg δ + 2·10-4)
Диапазон II (10 ≤ С ≤ 105)
δ = ± (0,01 tg δ + 1·10-4)
Диапазон III (105 ≤ С ≤ 106)
δ = ± (0,025 tg δ + 2·10-4)
Диапазон IV (100 ≤ С ≤ 5·108)
δ = ± (0,05 tg δ + 3·10-3)

540×380×280

22

Измерение производят по перевернутой схеме моста, которую применяют при наличии одного заземленного электрода (бак трансформатора). Принципиальная схема моста переменного тока (перевернутая) показана на рисунке 2.

Т — испытательный трансформатор; Сх — испытуемый объект; СN — образцовый конденсатор высокого напряжения; Г — гальванометр; R3 — переменное сопротивление; R4 — постоянное сопротивление; С6 — магазин емкостей; Э — экран; Р — разрядник
Рисунок 2 - Принципиальная схема моста переменного тока (перевернутая).
Результаты измерения tg δ могут быть искажены внешними токами утечки, протекающими по изоляции вводов трансформатора, и токами, наведенными находящимися в работе электроустановками. Для исключения этих влияний осуществляются экранирование измерительного устройства и проводов, протирка вводов или применение охранных колец.
Оценку полученных результатов измерения tg δ изоляции обмоток производят так же, как и результатов измерения сопротивления изоляции обмоток, путем сравнения их с такими же измерениями, проведенными при изготовлении трансформатора или для трансформаторов на напряжение до 35 кВ по допустимым предельным значениям.
Значения tg δ изоляции обмоток трансформатора, измеренных при температуре заводского измерения или приведенных к этой температуре, должны быть не более 130% значений, указанных в паспорте трансформатора. При сравнении tg δ с предельным значением полученные значения tg δ изоляции обмоток трансформаторов напряжением 35 кВ должны быть не более значений, указанных в таблице 2.
Таблица 2 - Наибольшие допустимые значения tg δ изоляции обмоток трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно, залитых маслом
Мощность трансформатора

Значения tg δ, %, при температуре, °С

10

20

30

40

50

60

70

До 6300 кВА включительно

1,2

1,5

2,0

2,6

3,4

4,5

6,0

10 000 кВА и более

0,8

1,0

1,3

1,7

2,3

3,0

4,0

Если измерения на заводе-изготовителе и на месте монтажа производились при разных температурах, то для сопоставления значений tg δ полученные результаты пересчитывают к температуре заводских измерений при помощи коэффициента Кт, значения которого в зависимости от разности температур приведены ниже:
Разность температур, °С

1

2

3

4

5

10

15

20

25

30

Коэффициент пересчета Кт

1,03

1,06

1,09

1,12

1,15

1,31

1,51

1,75

2,0

2,3

При пересчете следует знать, что с увеличением температуры значения tg δ изоляции увеличиваются.
Тангенс угла диэлектрических потерь характеризует общее усредненное состояние изоляции трансформатора. Местные и сосредоточенные дефекты в изоляции большого объема измерением tg δ обнаруживаются плохо. Это объясняется тем, что в таких случаях увеличение активной составляющей тока по изоляции вызывается ухудшением небольшой части объема изоляции, а емкостная составляющая тока хотя и остается практически неизменной, но определяется всем объемом изоляции, поэтому в некоторых случаях для того чтобы уточнить место ухудшения изоляции, преднамеренно уменьшают объем испытываемой изоляции.
Ha tg δ изоляции обмоток влияют свойства залитого в трансформатор трансформаторного масла. Если tg δ масла, залитого при монтаже в трансформатор, отличается от заводского значения, то фактическое значение tg δ изоляции определяют по формуле, учитывающей влияние tg δ масла:
tg δ = tg δ из—К(tg δ M2—tg δ М1),
где tg δ из — измеренное значение tg δ изоляции; tg δ М1 — значение tg δ масла, залитого при испытании на заводе, приведенное к температуре измерения; tg δ M2 — значение tg δ масла, залитого при испытаниях на монтаже, приведенное к температуре измерения; К — коэффициент приведения, зависящей от конструктивных особенностей трансформатора и имеющий приближенное значение 0,45.
Пересчет значений tg δ масла к температуре измерения производят при помощи тех же коэффициентов, которые были приведены ранее.
 
« Метод измерения сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции силовых трансформаторов   Метод непосредственной оценки увлажнения твердой изоляции силовых трансформаторов »
электрические сети