Некоммерческое акционерное общество 

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра “Электрические станции, сети и системы ” 

 

 

 

ДИАГНОСТИКА И ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ для профильной магистратуры специальности 6N0718 – Электроэнергетика

 

Алматы 2009

СОСТАВИТЕЛИ: В.Н.Борисов, К.Х.Бекмагамбетова, Ж.К.Оржанова. Диагностика и профилактические испытания изоляции электрооборудования. Методические указания к выполнению лабораторных работ для профильной магистратуры специальности 6N0718 – «Электроэнергетика» - Алматы: НАО АИЭС, 2009.- 38 с.   

         Методические   указания  содержат  описание  лабораторных  работ  по курсу  «Диагностика и профилактические испытания изоляции электрооборудования» и  требования, предъявляемые  к  подготовке  и  оформлению   лабораторных   работ.  Дан  перечень  рекомендуемой   литературы.

         Методические   указания   предназначены  для  магистрантов,   обучающихся  по  специальностям  направления  6N0718 – Электроэнергетика.

    

 Введение 

            Настоящие   методические   указание  представляют  собой  руководство  к  лабораторным   работам,  выполняемым   магистрантами,  обучающимися   по  специальностям    направления   050718 – Электроэнергетика,  при  изучении  курса     Диагностика и профилактические испытания изоляции электрооборудования. Лабораторные   работы  знакомят  магистрантов  с  закономерностями   того  или  иного  процесса,  методами  испытаний   и  измерений    на   высоких   напряжениях. Лабораторные   работы   поставлены  на  реальных  установках  высокого   напряжения.

        Поскольку   в  лабораторных   работах  исследования  проводятся  на   высоком  напряжении,   важное   значение   приобретает  разъяснение  магистрантам  техники  безопасности  при  работе  на  электроустановках   в  высоковольтной  лаборатории. К выполнению лабораторных работ допускаются магистранты, прошедшие  инструктаж   по  технике  безопасности,  сдавшие   зачет  и  сделавшие  отметку  в  специальном   журнале  инструктажа. 

         В  процессе   выполнения    лабораторных   работ  магистрант  должен  руководствоваться   материалом  настоящих   методических   указаний  и непосредственными   указаниями  преподавателя. К  следующему  занятию  каждый   член  бригады   составляет  отчет  по  выполненной   работе. Отчет   должен  быть  оформлен  аккуратно,  технически  грамотно. Небрежно  составленные  отчеты  преподавателем   не принимаются. Отчет  должен  содержать:

              - номер   и название  работы;

              - цель  работы;

              - схему  установки  с обозначением основного оборудования;

              - таблицы  экспериментальных и расчетных  данных;

              - графики  полученных   зависимостей  и  расчетные  формулы;

              - краткое  описание   полученных  закономерностей,  а  также,  в  случае необходимости,  заключение  о  соответствии  определенных  в  расчете  величин  требованиям   стандартов  и  технических  условий.

         Магистранты,  не  представившие   отчет  по   выполненной   работе,  к  следующему  занятию  не  допускаются.  Для  защиты   работы  магистранты  должны  подготовиться в  соответствии  с  контрольными  вопросами   и  рекомендуемой   литературой. 

 

         1 Лабораторная работа №1. Генератор импульсных напряжений – ГИН-I000

 

Цель работы: изучение электрических схем, конструктивного исполнения и принципа действия ГИН-I000 фирмы «ТУР»; овладение правилами технического обслуживания, эксплуатации ГИН-I000 и дополнительных устройств; определение импульсной прочности элементов изоляции электрооборудования.

 

1.1 Задание на выполнение работы

 

1.1.1 Ознакомиться с назначением, принципом действия и конструктивным исполнением ГИН-I000 в соответствии с литературой и настоящим описанием (л.I-с 290-295, л. 2-с. 242-243, л. 3-с. 24-36).

1.1.2 Ознакомиться с основными элементами установки ГИН-I000, определить их месторасположение в лаборатории и место в электрической схеме, проследить с помощью эл. схемы основные цепи электрических соединений.

1.1.3 Изучить расположение и назначение кнопок управления, регистрирующих приборов и дополнительных устройств  на пульте управления.

1.1.4 Изучить последовательность операций при включении и отключении ГИН-I000.

1.1.5 Произвести включение установки ГИН-I000 и измерение параметров импульса напряжения с помощью:

а) шарового измерительного разрядника;

б) делителя напряжения, электронного осциллографа и прибора МУТ-7;

в) по данным прибора (27) на пульте управления. Оценить погрешность измерений высокого напряжения.

1.1.6 Произвести отключение установки ГИН-I000.

1.1.7 Оценить 50% разрядное напряжение типового воздушного промежутка или изоляционной конструкции (по заданию преподавателя). Снять кривую эффекта, произвести статистическую обработку результатов.

 

1.2 Описание ГИН-I000 фирмы «ТУР»

 

         Общий вид и принципиальная электрическая схема ГИН-I000 приведена на рисунке 1. ГИН исполнен в виде стационарной установки в открытой этажерочной конструкции с расположенными друг над другом каскадами. 

 

 

 

 

а) общий вид ГИН-I000

 

  б) принципиальная электрическая схема  ГИН-I000

Рисунок 1

 

ГИН-I000 включает в себя: схему ГИН-(I), регулировочный трансформатор (2), зарядное устройство (3), емкостно-омический делитель напряжения (4), измерительный шаровой разрядник (5), пульт управления (6), заземляющее устройства (7) и добавочные устройства для полуавтоматического управления  ГИН-I000: устройство поджига, позволяющее запускать ГИН-I000 копкой (18) на пульте управления;  устройство полуавтоматической работы ГИН;  устройство для автоматического управления амплитудой зарядного напряжения ГИН.

         Конструктивно ГИН имеет четыре изоляционные трубы из гетинакса на основной раме. В расположенных друг на друге восьми ступенях ГИН размещены конденсаторы, разрядки и сопротивления. Сверху ГИН заканчивается экранирующими кольцами.

         В середине изоляционных колонн смонтирована дополнительная изоляционная колонна, к которой прикреплены неподвижные шары разрядников и демпфирующие сопротивление. Подвижные шары находятся на изоляционной трубе, перемещаемые электродвигателем.

         Самый нижний разрядник – тригатрон, в обоих шарах которого предусмотрены поджигающие электроды. Поджигающий импульс формируется дополнительным устройствам  Зарядные сопротивления расположены вертикально у двух изоляционных колонн. Демпфирующие и разрядные сопротивления – проволочные, с бифилярной намоткой.

         Двигатель для перемещения изоляционной колонны с шаровыми разрядками находится вместе с редуктором на основной раме ГИН. При помощи конечных выключателей двигатель отключается автоматически при достижении конца соответствующего пути перемещения. Расстояние между шарами передается на счетчик, расположенный на пульте управления. Для этого редуктор двигателя связан с сельсин – датчиком, приводящим в действие сельсин-приемник, расположенный на пульте управления.

         Через другой редуктор электродвигатель представляет измерительный потенциометр, используемый в качестве датчика действительного значения напряжения пробоя при работе с устройством. -3 для автоматического управления амплитудой напряжения ГИН. Выпрямительное устройство расположено в стальном баке.

         Регулировочный трансформатор входит в состав распределительного шкафа, расположенного в силовом отсеке лаборатории. Трансформатор позволяет изменять напряжение в низковольтной цепи в пределах 0-220В. Кроме регулировочного трансформатора, в распределительном шкафу находятся главный и рабочий контакторы и конденсатор цепи управления, а также измерительный трансформатор тока первичной цепи.

         Связь ГИН с зарядным устройством осуществляется через высоковольтный кабель со вставной муфтой. Высоковольтные выпрямители выполнены с возможностью переключения и состоят из последовательно включенных селеновых элементов, размещенных в гетинаксовой трубе. Электродвигатель находится на крышке бака. Если при переключении выпрямители достигли своего рабочего положения, то электродвигатель отключается автоматически при помощи конечных выключателей. Защитное сопротивление состоит из последовательно включенных углеродистых пленочных сопротивлений.

         Для автоматической разрядки ГИН предусмотрено разрядное устройство, расположенное у точки подвода питания ГИН. На стальной плите установлен электрогидравлический орган управления. При вращающемся двигателе в устройстве натягивается пружина. Стальной прут через болты и рычажное устройство удерживается в положении «открыто» в горизонтальном положении. При отключенном двигателе остальной прут опускается на демпфирующее сопротивление, находящееся у точки подвода питания ГИН. В этом положении разрядной переключатель «Замкнут».

          Емкостно-омический делитель напряжения предназначен для точного измерения импульсных напряжений. Высоковольтное плечо емкостного делителя является базовой нагрузкой, всегда соединено с ГИН и состоит из расположенных друг над другом бумажно-масляных конденсаторов. У основания емкостно-омического делителя предусмотрено два гнезда для подключения вольтметра МУТ-7 и осциллографа.

         Измерительный шаровой разрядник представляет два вертикально расположенных шаровых электрода диаметром 75 см. Расстояние между шарами определяется прибором (25) на пульте управления.

         Пульт управления выполнен в форме стола из стальной жести (рисунок 2). На горизонтальной поверхности стола, справа и слева от места ведения записей расположены необходимые органы обслуживания (управления). Шкалы измерительных приборов освещены.

Управление главным и рабочим выключателями, однофазным регулировочным трансформатором производится с пульта управления. С целью ограничения пиков в разрядном токе и для установки времени разряда ГИН в главной цепи тока предусмотрена дроссельная катушка с ответвлениями.    

         Повышение зарядного напряжения производится так долго, пока нажата «Повышать» (9). После нажатия кнопки «Уменьшить» (7), регулировочный трансформатор переходит автоматически в свое нулевое положение или он останавливается при нажатии на кнопку «СТОП». Регулировочный трансформатор переходит автоматически в свое нулевое положение при срабатывании рабочего контактора.

          

1 - Замковой выключатель «Цепь управления вкл.», 2 – кнопка «Цепь управления вкл.», 3 – кнопка «Главный контактор вкл.», 4 - кнопка «Главный контактор выкл.»,  5 – кнопка «Рабочий контактор вкл.», 6 -  кнопка «Рабочий контактор выкл.», 7 – кнопка «Напряжение уменьшить», 8 – кнопка «Напряжение стоп», 9 – кнопка «Напряжение увеличить», 10 – Аварийное отключение, 11 – кнопка «Расстояние между шарами разрядника увеличить», 12 – кнопка «Расстояние между шарами разрядника уменьшить», 13 – кнопка переключения полярности, 14 – кнопка «Расстоянием между шарами измерительного разрядника увеличить», 15 – кнопка «Вкл.освещения приборов», 16 – кнопка «Запуск», 17 – кнопка «Проверить кольцевую цепь», 18 – кнопка «Полярность», 19 – Сигнальная лампа «Полярность», 20 – Сигнальная лампа «Полярность», 21 – Сигнальная лампа «Кольцевая цепь замкнута», 22 – Ручка «Яркость», 23 – Переключатель зарядного напряжения х1234, 24 – Переключатель (зарядного напряжения х1), «Освещение», 25 – Счетчик «Измерительный разрядник», 26 – Счетчик «Разрядник», 27 – Прибор «Разрядное напряжение» (Uр), 28 – Прибор «Первичное напряжение» (Uрег), 29 – Прибор «Первичный ток», (I), 30 – Прибор «Напряжение сети».

Рисунок 2

 

Нажатием на кнопку (18) «Полярность» включается двигатель генератора постоянного напряжения. При достижении рабочего положения выпрямителя двигатель автоматически выключается при помощи конечного выключателя и возбуждается реле. включается сигнальная лампа (19 и 20) индикация полярности, а прибор переключается на индикацию зарядного напряжения. При наличии напряжения возбуждения II0 В сельсин-датчика и сельсин-приемника можно выключать электропривод изменения расстояния между шарами разрядника. Кнопками «Увеличить», «Уменьшить» через контакторы включается двигатель. Двигатель каждый раз остается так долго включенным, пока не будет нажата кнопка (14) «СТОП» или пока не будет достигнуто конечное положение выключателя в соответствующем положении.

 

1.3 Порядок включения ГИН-I000

 

         1.3.1 Произвести визуальный осмотр исправности испытательной установки.

         1.3.2 Снять заземляющие шланги и произвести включение ГИН подачей напряжения в распределительный шкаф и замыкание блокировок. Включение ГИН осуществляется подачей напряжения в распределительный шкаф и замыкание блокировок (дверных).

         1.3.3 Включить цепь управления при помощи замкового выключателя (см. рисунок 2) «Цепь управления вкл.». При этом загорается зеленые сигнальные лампы в кнопках (3) «Главный контактор вкл.» и (5) «Рабочий контактор вкл.». Установить ручкой (22) яркость освещения шкал приборов.

         1.3.4 Включить главный контактор кнопкой (3) «Главный контактор вкл.». При этом загорается красная сигнальная лампа в кнопке (4) «Главный контактор выкл.» гаснет зеленая лампа в кнопке (3).

         1.3.5 Включить рабочий контактор кнопкой (5) «Рабочий контактор вкл.». При этом гаснет зеленая лампа в кнопке (5) и загорается сигнальная красная лампа в кнопке (6) «Рабочий контактор выкл.» и размыкается разрядный переключатель.

         1.3.6 Установить расстояние между разрядными шарами кнопками (12) «Уменьшить» и (II) «Увеличить».

         1.3.7 Установить зарядное напряжение кнопками (9) «Напряжение

повысить», (7) «Напряжение уменьшить» и (8) «Напряжение СТОП».

1.3.8 Произвести запуск ГИН плавным увеличением зарядного напряжения или кнопкой (18) «Запуска ГИН».

         1.3.9 При работе ГИН в полуавтоматическом режиме подключение добавочных устройств производится преподавателем.

 

1.4 Порядок отключения ГИН-I000

1.4.1 Установить зарядное напряжение на нуль кнопкой (7) «Напряжение уменьшить».

1.4.2 Отключить рабочий контактор кнопкой (6) «Рабочий контактор выкл.». При этом стальной прут разрядника переключателя опускается на линию питания генератора. Гаснет красная лампа кнопки (6), загорается (4) и (3).

1.4.3 Отключить главный контактор кнопкой (4). Гаснет красная лампа кнопки (4) загорается зеленая «Главный контактор выкл.» лампа кнопки (3).

1.4.4 Отключить цепь управления кнопкой (2) «Цепь управлении выкл.». Гаснут зеленые лампы кнопок (I) и (3).

1.4.5 Наложить заземляющие штанги.

1.4.6 В случае аварии или пожара на электроустановке нажать кнопку (10) «Авария-0» или открыть двери на испытательное поле.

 

1.5 Порядок выполнения работы

 

1.5.1 Выполнение п. 2. 5 и 2. 6 задания. Поднять зарядное напряжение на ГИН-I000 и измерить значения напряжения импульса различными способами. Сравнить полученные результаты.

1.5.2 Выполнение п. 2. 7 задания:

-открыть дверь на исполнительном поле и наложить заземляющую штангу на верхнюю ступень ГИНа;

-произвести сборку схемы испытаний;

-снять зазаемляющие штанги и закрыть дверь на испытательное поле;

-включить установку.

         1.5.3 В случае использования добавочных устройств к ГИН-I000 их подключение осуществляется преподавателем.

 

         1.6 Контрольные вопросы

 

         1.6.1 Назначение ГИН?

         1.6.2 Как производятся испытания импульсным напряжением?

         1.6.3 Что такое стандартный импульс?

         1.6.4 Принцип работы ГИН?

         1.6.5 Каково назначение , , и других элементов ГИН?

         1.6.6 Составьте схему замещения разрядной цепи ГИН.

         1.6.7 Какова конструкция ГИН-I000 фирмы «ТУР»?

         1.6.8 Назначение и расположение источника зарядного напряжения, емкостей, защитного, зарядных и демпфирующих сопротивлений, шарового разрядника, делителя напряжения.

         1.6.9 Как осуществляется включение и отключение ГИН-I000?

         1.6.10 Что такое 50% разрядное напряжение?

         1.6.11 Какие методы измерения импульсного напряжения вы знаете?

         1.6.12 Как учитываются атмосферные условия при измерении шаровым разрядником?

2 Лабораторная работа №2. Испытательный трансформатор – ИОМ-350

 

         Цель работы: знакомство с электрическими схемами, конструктивным исполнением и принципом действия ИОМ-350;  овладение правилами технической эксплуатации ИОМ-350; определение электрической прочности изоляции при переменном напряжении.

 

2.1 Задание на выполнение работы

 

2.1.1 Ознакомиться с назначением, принципом действия конструктивным исполнением испытательных трансформаторов и каскадами на их основе в соответствии с настоящим описанием и литературой (Л-I: с387-391; Л-2: с238-242; Л-3: с4-17).

2.1.2 Ознакомиться с основными элементами установки ИОМ-350, определить их местонахождение в лаборатории и место в электрической схеме; проследить основные цепи электрических соединений.

2.1.3 Изучить назначение и расположение кнопок управления и регистрирующих приборов на пульте управления ИОМ-350.

2.1.4 Изучить последовательность операции при выключении и отключении ИОМ-350.

2.1.5 Опробовать работу комплекса регулировочных трансформаторов путем нажатия кнопки (8); потом (10) и (9). Проследить за перемещением регулировочных траверс.

2.1.6 Произвести включение ИОМ-350 и провести измерение на выходе высоковольтного трансформатора с помощью:

- прибора (15);

- шарового измерительного разрядника;

- емкостного делителя и прибора МУТ-7.

Определить коэффициент трансформации ИОМ-350 и оценить погрешность измерений.

         2.1.7 Определить разрядные характеристики липовых воздушных промежутков или изоляционной конструкции (по заданию преподавателя). Произвести статическую обработку результатов, определить переднее разрядное напряжение и отклонение способом 100% разряда.

 

2.2 Описание ИОМ-350 фирмы «ТУР»  

 

         Общий вид и принципиальная электрическая схема ИОМ-350 приведена на рисунке 3.

         ИОМ-350 включает в себя: регулировочный комплекс трансформаторов; пульт управления; распределительный щит.

         Питание установки осуществляется напряжением 380 В, 50 ГЦ. Потребляемая мощность в длительном режиме работы – 175 кВ А. Схема состоит из трех основных узлов (см. рисунок 3): регулировочный комплекс трансформатора; высоковольтный трансформатор; цепи измерения высокого напряжения.

 

 


а) общий вид ИОМ-350

 

б) принципиальная электрическая схема ИОМ-350

Рисунок 3

        

         Регулировочный комплекс трансформатора содержит три единицы.

         Сухой однофазный, трехобмоточный трансформатор выполняет роль социального и согласующего элемента.

         Регулировочный трансформатор предназначен для плавного регулирования напряжения в однофазной цепи, выполнен с перемещающемся металлическим контактом. Привод перемещения траверсы с контактами осуществляется от электродвигателей или вручную.

         Согласование выходных параметров (напряжение, ток) регулировочного трансформатора с первичной обмотки повышающего трансформатора осуществляется с помощью бустерного трансформатора.

         Регулировочный трансформатор состоит из двух раздельных магнитопроводов с оголенной вторичной обмотки на каждом стержне. По оголенной обмотке скользят два отдельных, расположенных друг над другом и изолированных друг от друга контакта. Оба контакта соединены через токопроводы с защитными сопротивлениями (на схеме не указаны), образуя единную ветвь одной стороны. С противоположной стороны аналогичная система образует вторую ветвь.

         Бустерный трансформатор сухого исполнения вторичной обмоткой последовательно соединен с третьей обмоткой основного трансформатора. Подобная схема соединения обеспечивает минимальное значение сопротивления рассеяния, равномерное распределение напряжения между последовательно соединенными обмотками бустерного и основного трансформаторов при нагрузке.

         Высоковольтный трансформатор выполнен с изоляционным корпусом и верхним выводом. В маслонаполненном баке на изолированной плите смонтирована активная часть трансформатора.

         Промежуточное соединение двух половин высоковольтной обмотки электрически связано с сердечником, так что последний имеет половинный потенциал высокого напряжения, наличие выравнивающей обмотки, расположенной на двух разных стержнях магнитопровода и соединенных одна с другой так, чтобы э. д. с., индуктируемые в них от основного потока, взаимно компенсировались, существенно улучшает связь между обмотками низкого и высокого напряжения. Напряжение короткого замыкания для испытательных трансформаторов составляет 3%. Низковольтная обмотка состоит из двух частей, которые можно соединять параллельно или последовательно. Тем самым достигается возможность более точной установки напряжения при низких напряжениях испытания, а также более высокая мощность короткого замыкания трансформатора.

         Высокие требования предъявляются к изоляции высоковольтного трансформатора. Основное требование – это отсутствие частичных разрядов во всем диапазоне изменения напряжения. Для этого рационально распределяют электрическое поле; напряженность поля у поверхности металлических экранов менее 50 кВ/см. В трансформаторе регулирование поля осуществляется путем секционирования катушек и применения системы экранов.

         Высоковольтный трансформатор может работать в каскадной схеме, для возбуждения следующей ступни каскада на верхнем стержне сердечника имеется передаточная обмотка. Бак трансформатора, одновременно обеспечивающий внешнюю изоляцию трансформатора, закрывется основной и верхней плитами. Внутреннее пространство трансформатора герметизировано от окружающего воздуха металлическим сильфоном, прикрепленным к крышке. Благодаря этому, высокая электрическая прочность изолирующего масла сохраняется неизменной долгое время. Основная и верхние плиты трансформатора снабжены колпаками для защиты от коронирования. Для защиты от перенапряжений на первичной стороне вмонтированы разрядники. Коэффициент трансформации равен 700 при параллельной схеме соединения и 350 – последовательной; ток первичной обмотки равен 0,5 А и I, 0 А.

         Для измерения напряжения на высокой стороне используется высоковольтный емкостный двигатель, шаровой измерительный разрядник, а для напряжения частичных разрядов – конденсатор связи в сочетании с прибором МИТ-8.

         Управление ИОМ-350 осуществляется с пульта управления. Расположение кнопок управления и регистрирующих приборов приведено на рисунке 4.                          

1 – Замковый выключатель «Управление I »

2 – Кнопка «Управление О»

3 – Кнопка «Главный выключатель I»

4 – Кнопка «Главный выключатель О»

5 – Кнопка «Рабочий выключатель – I»

6 – Кнопка «Рабочий выключатель О»

7 – Кнопка «Авария – О»

8 – Кнопка «Напряжение повышается»

9 – Кнопка «Напряжение стоп»

10 – Кнопка «Напряжение снижается»

11 – Кнопка «Кольцевая цепь проверить»

12 – Сигнальная лампа «Кольцевая цепь замкнута»

13 – Ручка «Яркость»

14 – Переключатель «Испытательное напряжение 0,2  0,5 I»

15 – Прибор «Испытательное напряжение»

16 – Прибор «Первичный ток»

17 – Прибор «Первичное напряжение»

18 – Прибор «есть»

Рисунок 4 - Расположение органов управления и измерительных приборов на пульте управления

 

 

 

2.3 Порядок включения ИОМ – 350

 

2.3.1 Закрыть все двери.

         2.3.2 Включить рубильник силового шкафа.

         2.3.3 Включить цепь управления при помощи замкового выключателя на пульте управления ( «Управления I»). При этом загораются зеленые лампы в кнопках.

         2.3.4 Проверить состояние цепи блокировки дверей. При нажатии кнопки «Проверка предохранителей цепи» загорается сигнальная лампа над кнопкой, в случае, если двери закрыты.

         2.3.5 Установить требуемую яркость освещения шкал приборов при помощи рукоятки «яркость».

         2.3.6 Включить главный контактор, нажимая кнопку «Главный контактор I». При этом погаснет зеленая сигнальная лампа и загорится красная лампа в кнопке «Главный контактор 0». Вольтметр укажет величину напряжения сети.

         2.3.7 Включить контактор нормального режима, нажимая кнопку «Контактор нормального режима I». При этом погаснет зеленая сигнальная лампа и загорится красная лампа в кнопке  «Контактор нормального режима 0» и лампа «Схема готова к работе».

         2.3.8 Для повышения напряжения следует длительно нажать кнопку «Напряжение повышается», и держать ее нажатой до тех пор, пока не установится требуемое для испытания напряжение.

         2.3.9 Для понижения напряжения следует кратковременно нажать кнопку «Напряжение снижается». При нажатии кнопки «Напряжение стоп» траверса останавливается в данном положении, определяя некоторый уровень напряжения. Если кнопку «Напряжение стоп» не нажимать, то напряжение снизится до нуля и траверса автоматически остановится.

         Напряжение высоковольтного трансформатора контролируется по прибору «Испытательное напряжение» (15), пределы измерения выбираются переключателем «Испытательное напряжение 0,25 х 0,5 х I,0» (I4). Первичный ток трансформатора контролируется по прибору «Первичный ток» (16), а напряжение – по прибору (Uрег) «Первичное напряжение (I6), а напряжение сети, подаваемое на установку, контролируется по прибору (Uс) «Сеть» (18).

        

2.4 Порядок отключения ИОМ-350

 

         2.4.1 Установить при помощи кнопки (10) «Напряжение снижается» высокое напряжение на нуль.

         2.4.2 Выключить рабочий выключатель при помощи кнопки (6) «Рабочий выключатель -0».

         2.4.3 Выключить главный выключатель при помощи кнопки (4) «Главный выключатель-0».

         2.4.4 Выключить цепь управления при помощи кнопки (2) «Управление -0» после того, когда регулировочный трансформатор достиг нулевого положения.

         2.4.5 Запереть замковый выключатель. Вынуть ключ.

         2.4.6 В случае аварии или пожара на электроустановке нажать кнопку (7) «Авария -0» или кнопки «Управление -0» или открыть любые двери. При этом выключается главный, рабочий выключатели и контактор цепи управления.

         2.4.7 При входе на испытательное поле наложить на высоковольтный электрод заземляющую штангу.

 

         2.5 Порядок выполнения работы

 

         2.5.1 Выполнение п. 2.6. задания. Поднять напряжение на ИОМ-350 по заданию преподавателя. Производится измерения значения напряжения различными способами. Сравнить полученные результаты.

         2.5.2 Выполнение п. 2.7. задания. При определении разрядных характеристик воздушных промежутков определить начальные и разрядные напряжения. При испытании изоляторов определяются напряжения скользящего разряда, начальные  разрядные напряжения.

 

         2.6 Контрольные вопросы

 

         2.6.1 Как устроены испытательные трансформаторы и каскады?

         2.6.2 Назначение элементов электрической схемы установки высокого напряжения ИОМ-350?

         2.6.3 Назначение конструктивное исполнение основного

трансформатора?

         2.6.4 Назначение и конструктивное исполнение регулировочного

трансформатора?  

         2.6.5 Назначение и конструктивное исполнение бустерного

трансформатора?

         2.6.6 Назначение и конструктивное исполнение высоковольтного

трансформатора?

         2.6.7 Способ защиты трансформаторного масла, применяемый в

высоковольтном трансформаторе?

         2.6.8 Под каким потенциалом находится сердечник магнитопровода?

         2.6.9 Каким способами определяется высокое напряжение установки?

         2.6.10 В чем различие между пробивными и разрядным напряжениями?

         2.6.11 Различие между  и ?

 

 

 

         3 Лабораторная работа №3. Установка постоянного тока высокого напряжения УПТ-250

        

         Цель работы: изучение электрических схем, конструктивного исполнения и принципа действия установки постоянного тока (УПТ-250); овладение правилами технической эксплуатации УПТ-250; определение электрической прочности изоляции при постоянном напряжении.

 

3.1 Задание выполнение работы

 

         3.1.1 Ознакомиться с назначением, принципом работы и конструктивным исполнением источников постоянного высокого напряжения.

         3.1.2 Ознакомиться с основными элементами установки УПТ-300, определить их месторасположение в лаборатории и в электрической схеме; проследить основные цепи электрических соединений.

         3.1.3 Изучить назначение и расположение кнопок управления и регистрирующих приборов на пульте управления УПТ-300.

         3.1.4 Изучить последовательность операции при включении и отключении УПТ-300.

         3.1.5 Провести включение УПТ-300 и произвести измерение напряжения на выходе УПТ-300 с помощью:

         - прибора  (17);

         - делителя напряжения и осциллографа или прибора МУТ-7;

         - измерительного шарового разрядника;

         - оценить погрешность измерений.

         3.1.6 Определить разрядные характеристики типовых воздушных промежутков или изоляционной конструкции (по заданию преподавателя). Произвести статистическую обработку результатов.

 

3.2 Описание УПТ-250 фирмы «ТУР»

 

         Стационарная установка для испытания постоянным напряжением генерирует высокое напряжение относительно земли практически плавно регулируемое до 300 кВ. Генератор постоянного напряжения работает по схеме: удвоение с селеновыми выпрямителями.

         Генератор постоянного напряжения состоит из высоковольтного испытательного трансформатора, выпрямителей, сглаживающего конденсатора, демпфирующего сопротивление, и омического делителя напряжения. Общий вид и электрическая схема УПТ-250 приведены на рисунке 5.

Выпрямление переменного напряжения осуществляется по схеме удвоения с помощью селеновых выпрямителей, которые с целью перемены полярности могут быть перевернуты (см. рисунок 5). Выходное напряжение измеряется на заземленной стороне омического делителя напряжения прибором, установленным на пульте управления. Делитель напряжения состоит из последовательно включенных непроволочных сопротивлений, расположенных в масле в сосуде, образованным гетинаксовой трубой.

 

а) общий вид

б) принципиальная электрическая схема УПТ-250

 

Рисунок 5

 

         Высоковольтный испытательный трансформатор представляет собой однофазный масляный испытательный трансформатор, активная часть которого изолирована и закреплена на основной плите. Схема внутренних соединений явствует из электрической схемы (см. рисунок 5). Сердечник имеет потенциал зажима (V), изолированно выведенного на середине из бака и присоединенного к потенциальному кольцу. Выравнивающая обмотка обеспечивает передачу энергии между двумя стержнями трансформатора с малым рассеянием. Бак трансформатора представляет собой гетинаксовую трубу, плотно закрываемую основной и верхней плитами. На верхней плите находятся маслоуказатель и патрубок для выпуска воздуха. Основная и верхняя плиты трансформатора снабжены колпаками для защиты от коронирования. Низковольтная обмотка защищается разрядниками от перенапряжений.

         Для автоматической разрядки испытательной установки служат разрядный выключатель с моторным приводом; коммутационными элементами выключателя служат два стальных прута. Разрядный выключатель установлен рядом с выпрямителем.

         На основной плите находятся электрогидравлический прибор для управления. Если двигатель работает, то в приборе натягивается пружина, и через болты и рычаги стальные прутья удерживаются в положении «открыт». При выключенном двигателе стальные прутья прикладываются к электродам, указанным в электрической схеме, выключатель «закрыт». При помощи кулачного диска обеспечивается замыкания выключателя с выдержкой времени.

         С целью измерения испытательного тока на заземленной стороне одного выпрямительного вентиля присоединен амперметр. Прибор показывает выходной ток испытательной установки.

         Главный контактор нормального режима, а также расположенный в первичной цепи трансформатор тока, вмонтированы как единое целое в распределительный шкаф.

         Высоковольтный трансформатор питается от регулировочного трансформатора с моторным приводом и угольными роликами.

         На пульте управления имеются приборы для измерения напряжения сети, напряжения питания (первичного напряжения) и первичного тока; для измерения напряжения первичного тока включено магнитное реле максимального тока, которое при срабатывании отключает контактор нормального режима.

         Пульт управления состоит из стального корпуса, имеющего форму стола. На горизонтальной панели стола справа и слева от места для выполнения письменных работ находятся органы обслуживания и сигнальные лампы. В заднюю часть панели стола вмонтирован измерительные приборы. Шкалы измерительных приборов освещаются, яркость освещения регулируема. Приборы, находящиеся внутри пульта, легко доступны, если открыть дверцы на передней стороне. Расположение кнопок сигнальных ламп на пульте управления приведено на рисунке 6.

Контактор управления включается ключевой кнопкой управления (Управление -1). Главный контактор включается нажимной кнопкой «Главный контактор -1».

         Контактор нормального режима может быть включен нажимной кнопкой, если выполняются следующие условия:

         1. Замкнут контакт дверной блокировкой (цепь сигнализации).

         2. Включен главный контактор.

         3. Регулировочный трансформатор находится в нулевом положении.

         4. Замкнут контакт на реле максимального тока (в нормальном случае замкнут).

1- Ключевая кнопка «Управление-1»

2 - Нажимная кнопка «Управление-0»

3 - Нажимная кнопка «Главный контактор-1»

4 - Нажимная кнопка «Главный контактор-0»

5 - Нажимная кнопка «Контактор нормального режима-0»

6 - Нажимная кнопка «Контактор нормального режима-1»

7 - Нажимная кнопка «Напряжения понижается»

8 - Нажимная кнопка «Напряжение стоп»

9 - Нажимная кнопка «Напряжения повышается»

10 - Нажимная кнопка «Авария-0»

11 - Переключать «Постоянное напряжение X1, X2, X3, X

12 -  Переключатель «Полярность + -»

13 - Нажимная кнопка «Цепь сигнализации замкнута»

14 - Сигнальная лампа «Цепь сигнализации замкнута»

15 -  Рукоятка «Яркость»

16 - Прибор «Постоянное напряжение»

17 - Прибор «Испытательный ток»

18 - Прибор «Первичный ток»

19 - Прибор «Первичное напряжение»

20 - Прибор «Напряжение сети»

Рисунок 6 - Расположение органов управления и измерительных приборов на пульте управления

 

         Контактор нормального режима автоматически отключается, если больше не выполняется одно из условий 1, 2, 4.

         После включения контактора нормального режима загорается сигнальная лампа на защитной перегородке.

         Состояние «1-0» (включено-выключено) главного контактора и контактора нормального режима указывается сигнальными лампами, находящимся в нажимных кнопках.

         Регулировочным трансформатором управляют нажимными кнопками (повышается - понижается). Напряжение повышается, пока нажимается кнопка (повышается). После нажатия кнопки (понижается) регулировочный трансформатор автоматически переставляется или до нулевого положения или до нажатия кнопки (стоп). Регулировочный трансформатор автоматически переходит в нулевое положение, если отключен контактор нормального режима. Двигатель разрядного включателя приводится в действие от контактора нормального режима через дальнейший контактор.

 

         3.3 Порядок включения УПТ-250

 

         3.3.1 Произвести визуальный осмотр исправности установки. Снять заземляющие штанги.

         3.3.2 Произвести включение УПТ подачей напряжения в  распределительный шкаф и замыканием дверных блокировок.

         3.3.3 Включить управление ключевой кнопкой (1) «Управление -1». При этом загораются зеленые сигнальные лампы в нажимных кнопках (3) «Главный контактор -1» и (6) «Контактор нормального режима -1». При помощи рукоятки (15) установить необходимую яркость освещения шкал.

         3.3.4 Включить главный контактор нажимной кнопкой (3) «Главный контактор -1». При этом гаснет зеленая сигнальная лампа в (3) и загорается красная сигнальная лампа в нажимной кнопке (4) «Главный контактор -0». Прибор (20) показывает напряжение сети.

         3.3.5 Включить нормального режима нажимной кнопкой (6) «Контактор нормального режима -1». При этом гаснет зеленая сигнальная лампа в (6) и загорается красная сигнальная лампа в нажимной кнопке (5) «Контактор нормального режима -0».

         Разрядный выключатель снимает стальные прутья с выпрямителя; разрядный выключатель «открыт».

         3.3.6 Регулирование напряжения на выходе УПТ осуществляется с помощью кнопок:

         (9) – «Напряжение повышается»;

         (8) – «Напряжение стоп»;

         (7) – «Напряжение снижается».

 

         3.4 Порядок отключения УПТ

 

         3.4.1 Снизить напряжение до нуля нажатием кнопки (7) «Напряжение снижается».

         3.4.2 Отключить контактор нормального режима нажимной кнопкой (5) «Контактор нормального режима - 0». При этом стальные прутья разрядного выключателя прикладываются к электродам генератора постоянного напряжения. Разрядный выключатель замкнут. Гаснет красная сигнальная лампа (5). Загорается зеленая лампа в (6).

         3.4.3 Отключить главный контактор нажимной кнопкой (4) «Главный контактор -0». При этом гаснет красная лампа в (4) «Главный контактор -0». При этом гаснет красная лампа в (4) и загорается зеленая лампа в (3).

         3.4.4 Выключить управление с помощью кнопки (2) «Управление -0». Гаснут сигнальные лампы (3) и (6).

         3.4.5 Запреть ключевую кнопку «Управление -1» и вынуть ключ.

         3.4.6 Наложить заземляющие штанги.

         3.4.7 В случае аварии или пожара на установке нажать кнопку (10) «Авария -0». При этом отключается главный контактор и контактор нормального режима.

 

         3.5 Выполнение работы

 

         3.5.1  При определении разрядных напряжений типовых воздушных промежутков определяются начальное и разрядное напряжения.

 

         3.6 Контрольные вопросы

 

         3.6.1 Назначение установки постоянного тока высокого напряжения.

         3.6.2 Принцип работы УПТ.

         3.6.3 Какие параметры схемы влияют на выходное напряжение?

         3.6.4 Какова конструкция УПТ -300 фирмы «ТУР»?

         3.6.5 Назначение элементов УПТ -300.

         3.6.6 Методы измерения высокого постоянного напряжения.

         3.6.7 Как осуществляется включение и отключение УПТ -300?

 

4 Лабораторная работа №4. Испытания электроизоляционных характеристик  трансформаторного масла

 

         Цель работы:       Изучение свойств трансформаторного масла, получение, применение, а также измерение эксплуатационных характеристик масла и сравнение их с характеристиками ГОСТ 982 – 80 «Трансформаторное масло».

 

         4.1 Краткие теоретические сведения

 

Минеральные масла получают методом дробной перегонки нефти. Химический состав их определяется составом нефти. Все нефтяные масла являются смесью углеводородов.

         Изготовление масел из нефти – сложный технологический процесс, состоящий из ряда физико – химических операций. Содержащиеся в нефти отдельные ее части кипят при разных температурах и поэтому могут быть из нее удалены раздельно путем нагрева в вакууме до разных температур. При температурах ниже 3000С выделяется соляровое масло. Путем последовательной обработки его кислотой и щелочью из него удаляют химически нестойкие соединения и получают электроизоляционное масло.

         Назначение и условия эксплуатации электроизоляционных масел в каждом отдельном случае их использования в электротехнических устройствах несколько отличаются друг от друга, поэтому должны различаться и те требования, которые предъявляются к ним в отношении физико – химических свойств.

         Трансформаторное масло выпускается согласно ГОСТ 982-80. Все трансформаторные масла обычно делят на следующие группы:

1) Не бывшее в эксплуатации свежее масло, полученное с завода.

2) Чистое сухое масло. В эту группу входят масла еще не бывшие в эксплуатации и масло, уже бывшее в  эксплуатации, восстановленное химически.

3) Масло, находящееся в эксплуатации.

4) Масло, изъятое из обращения и подлежащее восстановлению.

         Свежее трансформаторное масло перед заливкой его в аппараты и трансформаторы подвергается испытанию соответственно требованиям ГОСТ.

Практически важные свойства трансформаторного масла, нормируемые стандартом:

- кинематическая вязкость составляет        17-18 мм2/с при 200С;

                                                                        6.5-6.7 мм2/с при 500С;

- кислотное число 0.03-0.1 г КОН/мг;

- температура вспышки паров 135-1400С;

- температура застывания около минус 450С;

- тангенс угла диэлектрических потерь не более 0.003 при 200С

                                                                    не более 0.025 при 500С.

Электрическая прочность свежего масла не нормируется ПТЭ лишь для сухого масла и масла, находящегося в эксплуатации.

         Пробивная напряженность или электрическая прочность трансформаторного масла есть минимальное значение напряженности поля, при котором происходят пробой масла. Определение электрической прочности изоляционных материалов производят при помощи специальных установок. Одной из таких установок является аппарат испытания изоляции АИИ – 70, предназначенный для испытания кабелей, твердых и жидких диэлектриков переменным или постоянным током. Величина Епр нормируется по величине рабочих напряжений маслонаполненных аппаратов в соответствии с таблицей 4.1.

 

         Т а б л и ц а 4.1  - Нормы электрической прочности трансформаторного масла

Для аппаратов с рабочим напряжением, кВ.

Электрическая прочность Uпр/2.5 кВ/мм,не менее

Сухого масла

масла, находящего в эксплуатации

6

25

20

35

30

25

110 и 220

40

35

330

50

45

 

         4.2 Описание установок для измерения эксплуатационных характеристик и порядок проведения работ на них

        

         4.2.1 Определение температуры вспышки трансформаторного масла

Температура вспышки паров жидких диэлектриков (масел) определяется с помощью прибора ПВНЭ (с электрическим обогревом).

         На рисунке 7 представлен внешний вид прибора типа ПВНЭ, используемого при проведении опыта в настоящей лаборатории. Основой прибора является латунный сосуд 1 с крышкой, состоящей из двух частей: нижней неподвижной и верхней, повертывающейся вокруг оси. В каждой из частей есть отверстия, которые в нормальном положении верхней части крышки не совпадают друг с другом, и тогда испытываемая жидкость в сосуде 1 закрыта. При повороте верхней части крышки 8 с помощью стержня с головкой 6 отверстия в частях совпадают. При этом горелка под действием выступа на верхней части крышки 8 наклоняется и входит во внутреннее пространство сосуда 1, заполненное парами, образованными при подогреве жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7

         Нагрев жидкости производится с помощью электронагревателя со скоростью 50С в минуту. За 300С до предполагаемой температуры вспышки скорость подъема температуры снижают до 20 С в минуту. Температуру паров определяют по термометру 5. Испытуемую жидкость и образующиеся над ней пары все время перемешивают лопастной мешалкой 9, приводимой во вращение от руки с помощью гибкого вала 4.

         Когда испытуемая жидкость нагрета до температуры на 100 С ниже предполагаемой температуры вспышки ее паров, верхнюю часть крышки 8 поворачивают с помощью головки 6. В образовавшееся отверстие входит горелка 2. Вспышка паров сопровождается образованием синеватого пламени над поверхностью жидкости. Температура жидкости, при которой пары ее (в смеси с воздухом) вспыхивают, фиксируется ртутным термометром. Если вспышка не произошла, то нагрев продолжают, повторяя пробу на вспышку через каждый градус температуры.

         К отмеченной (по термометру) температуре вспышки необходимо прибавить поправку на барометрическое давление.

 

                                                                                            (4.1)

         где Р- барометрическое давление во время испытания, мм. рт. ст.

 

         4.2.2 Определение кинематической вязкости диэлектриков

Для определения кинематической вязкости применяют капиллярный вискозиметр, изготовленный из стекла, представленный на рисунке 8.

 


Рисунок 8

 

Для определения вязкости отводную трубку  соединяют с резиновой грушей. В колено заливается испытуемая жидкость. Вискозиметр устанавливается строго в вертикальное положение в штативе. Затем, зажав пальцем торец колена, с помощью резиновой груши выдавливают жидкость по расширению.

         После этого приступают к измерению времени истечения жидкого диэлектрика от метки А до Б. Когда опускающийся уровень жидкости достигает метки А, включить секундомер, а когда этот уровень жидкости достигает метки В, секундомер останавливают. Этот опыт повторяют не менее четырех раз и вычисляют среднюю арифметическую величину времени.

         Во внимание принимают только те отсчеты, которые отличаются от среднего арифметического не более чем на + 0.5%, когда вязкость определяется при температурах до + 300 включительно, и на + 2.5% при температуре ниже – 300.

         Искомую кинематическую взкость (η) жидкого диэлектрика вычисляют по формуле:

                                                                                                                   (4.2) 

      

         где с – постоянная вискозиметра, сСт/с (находится по паспорту   

                прибора);

      tвремя истечения испытуемой жидкости (среднеарифметическое  

      значение), с.

4.2.3 Определение условной вязкости

Для определения условной вязкости жидкости методом, предусмотренным ГОСТ 982 – 80, применяется универсальный вискозиметр типа ОВ  - 104 в соответсвии с рисунком 9.

Жидкость известного объема (200 мл.) и постоянной темепратуры выпускается из сосуда прибора через отверствие точно определенной длины и и сечения, и при этом измеряется время истечения.

Частное от деления измеряемого времени (tж) на время протекания дистиллированной воды с температурой 200С и объемом 200 мл, т.е. на водное число прибора (tв), дает взкость испытуемой жидкости при температуре испытания (в градусах Энглера – 0Э):

                                                                                                      (4.3)

где tв=50 – 52 с (по паспорту прибора).

Градус Энглера нельзя перевести в размерность, это только относительное число, равное отношению времени истечения через сточную трубку прибора 200 мл. испытуемой жидкости при данной температуре со времени истечения через эту же трубку 200 мл. дистиллированной воды при температуре 200С.

Прибор состоит из латунного термостатирующего сосуда 4, покоящегося на стойке, снабженной винтами для выверки горизонтали и встроенного в него двухстенного резервуара 6 для испытуемой жидкости, закрываемого крышкой.

Рисунок 9

 

Резервуар для испытуемого вещества внутри позолочен. Во внутренней части испытательного резервуара имеется три крючка 5, острия которых служат указателями предельного уровня наливаемой в резервуар жидкости, а также показателем горизонтальной установки прибора.

Ко дну резервуара, в его центре с наружной стороны, припаяна калиброванная сточная трубка 3 из нержавеющей стали с тщательно отполированной внутренней поверхностью. Через сточное отверствие испытуемое масло можно удалить, вынимая запорную палочку из капилляра. Поворотом рукоятки, расположенной на термостатирующем сосуде, с помощью кронштейна 12 приводится в действие мешалка бани 13, служащей для перемешивания заливаемой в ванну термостатной жидкости (воды или масла). Температура испытуемой жидкости измеряется термометром 9, входящим в крышку 11. Стержень 10 закрывает отверстие сточной трубки. Измерительная колба 15 устанавливается непосредственно под спускным отверстием. Ванна 4 с укрепленным в ней резервуаром 6 устанавливается в металлическую треногу 2. В верхнее кольцо треноги вмонтирован электронагревательный элемент 14 на 220 Вт.

   

4.2.4 Определение электрической прочности трансформаторного масла                    

Определение (Епр) для жидких диэлектриков производится с помощью установки АИИ – 70 (аппарат испытания изоляции). Максимальное напряжение при испытаниях на переменном токе составляет 50 кВ, на постоянном токе  - 70 кВ.

Аппарат АИИ – 70 состоит из передвижного пульта на колесиках. Внутри пульта установлены: высоковольтный трансформатор, пускорегулирующая и сигнальная аппаратура. На верхнем щите пульта расположена дверца, снабженная блокконтактами, обеспечивающими безопасную работу при испытаниях жидких диэлектриков. С внутренней стороны дверцы закреплены ключ и щуп для установки стандартного зазора при испытании жидких диэлектриков. Схема аппарата АИИ – 70 представлена на рисунке 10.

Напряжение от сети 220 В через автоматический выключатель подводится к регулировочному автотрансформатору (РН), служащему для плавного изменения напряжения.

Высоковольтный трансформатор (ТВ) предназначен для повышения напряжения. Измерение напряжения производится вольтметром (кV) на стороне низкого напряжения проградуированным в киловольтах.

Выполнение этой работы сводится к следующему: выполняются процедуры по технике безопасности, т.е. прежде чем приступить к испытаниям, необходимо проверить наличие заземления всех подлежащих заземлению металлических элементов установки; работа без заземления не допустима. Любые переключения как на низковольтной, так и на высоковольтной стороне аппарата, производить только после отключения аппарата от сети при надежном заземлении высоковольтных частей; все испытания производить, стоя на резиновом коврике и в диэлектрических перчатках.

ЛЗ – лампа сигнальная зеленая

ЛК – лампа сигнальная красная

ВА – выключатель автоматический АП – 50 – 3 МТ.

Рисунок 10 -  Принципальная электрических схема АИИ  - 70 для испытания жидких диэлектриков

 

Порядок испытания жидких диэлектриков переменным током

             

Испытания жидких диэлектриков производятся при закрытой дверце, с обязательным соблюдением правил техники безопасности.

Взять банку и проверить межэлектродное расстояние, которое должно быть равным 2.5 мм.

Промыть банку несколько раз чистым маслом, подлежащим испытанию, после чего не допускается касание руками вымытых электродов.

Залить диэлектрик в банку до черной черты. Перед заливкой диэлектрик не следует взбалтывать во избежание появления пузырьков воздуха.

Открыть дверцу на крышке аппарата, установить банку на металлические стойки и снова закрыть дверцу.

Дать жидкости отстояться в течение 1 – 2 мин., чтобы из нее вышли пузырьки воздуха.

Включить вилку питающего шнура в сеть, при этом загорается зеленая лампочка.

Нажать кнопку "вкл." автомата, при этом загорается зеленая лампочка и, плавно вращая рукоятку регулятора напряжения по часовой стрелке, повысить напряжение до пробоя (отсчет вести по шкале киловольтметра, отградуированной в эффективных значениях).

Показание киловольтметра в момент, предшествующий пробою, указывает величину электрической прочности диэлектрика.

Установить рукоятку регулировочного автотрансформатора в нулевое положение, отключить колодку шнура питания, открыть дверцу и помешать сухой стеклянной палочкой диэлектрик в банке, чтобы удалить из разрядного промежутка следы копоти.

Дать жидкости отстояться в течение 1 – 2 мин. И повторить испытание.

Всего для каждого образца диэлектрика следует провести 6 пробоев. За электрическую прочность диэлектрика принимают среднеарифметическое значение пяти последних пробоев (напряжение первого пробоя во внимание не принимается):

                                                                                          (4.4)

где Uпр – пробивное напряжение, кВ.

 После испытания вынуть банку и слить диэлектрик.

 

4.3 Рабочее задание

4.3.1 Определить температуру вспышки трансформаторного масла с учетом поправки на барометрическое давление по формуле (4.1.)

4.3.2 Определить кинематическую вязкость трансформаторного масла при комнатной температуре по формуле (4.2.)

4.3.3 Определить условную вязкость трансформаторного масла при Т10=200С и Т20=500С по формуле (4.3)

4.3.4 Определить электрическую прочность  трансформаторного масла (4.4.)

4.3.5 Сделать выводы о возможностях применения испытанного масла в трансформаторах, выключателях и реакторах.

 

          4.4 Контрольные вопросы

4.4.1 Назначение и применение трансформаторного масла.

4.4.2 Получение трансформаторного масла.

4.4.3 Какие физико – химические свойства трансформаторного масла нормируются в ГОСТ?

4.4.4 Какие электрические характеристики трансформаторного масла нормируются в ГОСТ?

4.4.5 Как можно понимать термин "старение" трансформаторного масла?

4.4.6 Как производится регенерация трансформаторного масла в процессе эксплуатации?

4.4.7 Что такое вязкость, виды вязкости, единицы измерения в системе СИ?

4.4.8 Описание установок для определения вязкости, температуры вспышки и электрической прочности.

4.4.9 Что такое электрическая прочность диэлектрика, единица измерения в системе СИ?

4.4.10 Как происходит пробой в жидких диэлектриках, максимально очищенных от примесей?

4.4.11 Как влияют примеси на электрическую прочность трансформаторного масла?

4.4.12 Как зависит электрическая прочность масла от температуры?

4.4.13 Можно ли масло, испытанное в данной работе, использовать для эксплуатации?

 

         Т а б л и ц а 4.2

Тип

промежутка

 

S, см

Величина начального и пробивного напряжения

1 опыт

2 опыт

3 опыт

Uн.ср

Uпр.ср

Uн1

Uпр1

Uн2

Uпр2

Uн3

Uпр3

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Лабораторная работа №5. Диагностика трансформаторного масла хроматографическим методом

 

Цель работы: овладение навыками работы на хроматографе, проведение диагностического испытания трансформаторного масла методом хроматографии, проведение оценки состояния электрооборудования по результатам анализов масла.

 

5.1 Краткие теоретические сведения. Хроматографический анализ масла

 

При возникновении дефектов в маслонаполненной изоляции происходит изменение физических характеристик и химического состава масла. Обширные дефекты в такой изоляции могут быть выявлены при проведении общего химического анализа нефтяного масла или измерении его электрической прочности и tg. Наименьшие допустимые значения пробивного напряжения масла в стандартном разряднике составляют 20 кВ для оборудования до 35 кВ и 35 кВ для оборудования до 220 кВ.

В последнее время все более широкое распространение находит методика выявления повреждений в силовых трансформаторах по результатам анализа растворенных в масле газов. Идея метода основана на предположении, что повреждение в трансформаторе сопровождается выделением различных газов, отсутствующих в масле при нормальной работе. Эти газы первоначально растворяются в масле и в газовое реле трансформатора практически не попадают. Выделив эти газы из масла и проведя их анализ, можно обнаружить повреждения  на разной стадии их возникновения.

Отбор масла из работающего трансформатора производится специальными маслоотборниками поршневого типа таким образом, чтобы исключалось его соприкосновение с окружающей воздушной средой для предотвращения неконтролируемых потерь растворенных в масле газов в процессе отбора. Масло помещается в замкнутый объем, и газ над поверхностью масла подвергается анализу на хроматографе.

Необходимость выявления дефекта на ранних стадиях его развития требует обработки данных хроматографического анализа. Оценка состояния маслонаполненного оборудования осуществляется, как правило, на базе четырех критериев.

 

5.1.1 Критерий предельных концентраций

Предельные концентрации устанавливаются путем статистической обработки результатов анализа и корректируются не более одного раза в 3 года. Накопленный опыт позволяет определить достаточно устойчивую зависимость значений предельных концентраций от класса напряжений, конструктивных особенностей и сроков эксплуатации. Превышение предельных концентраций определяет переход к более учащенному контролю, расширению применяемых методов диагностики и тщательному учету условий эксплуатации между отборами проб масла. При этом определяют концентрации водорода Н2, метана СН4, этилена С2Н4 этана  С2Н6, ацетилена С2Н2, окиси и двуокиси углерода СО, СО2 и других газов. Сильные повреждения изоляции, сопровождающиеся резким  выделением большого количества газа и вызывающие срабатывание газового реле, характеризуются высоким содержанием водорода и ацетилена и обычно сопровождаются наличием углекислого газа. Относительно большая концентрация насыщенных и  ненасыщенных углеводородов (но не ацетилена) в сочетании с небольшим процентом водорода указывает на тепловое разложение масла вследствие  перегрева металлических частей; если присутствует заметное количество СО и СО2, то это означает, что происходит разложение целлюлозы; резкое увеличение СО2 и Н2 может говорить о сильном локальном перегреве, сопровождающемся обугливанием масла.

Если количества СО2 в 10…20 раз больше, чем СО при отсутствии других газообразных продуктов разложения, то причиной является термическое разложение целлюлозы. При высоких температурах обнаруживается небольшое количество водорода, а содержание кислорода заметно снижено. Наличие водорода и небольшого количества этилена и СО2 показательно для частичных разрядов. В случае слабого искрения обнаруживается небольшое количество ацетилена. Присутствие ацетилена говорит о развивающемся повреждении внутри трансформатора, который должен быть выведен из эксплуатации и тщательно осмотрен.

 

5.1.2      Критерий скорости нарастания концентраций газов

Если прирост содержания газов составляет более 10% в месяц, трансформатор ставится на учащенный контроль даже в том случае, если  не превышены предельные концентрации. Достоверность оценки состояния с помощью этого критерия значительно выше по углеводородным газом и СО, чем по водороду и оксиду углерода, потери которых в пробе масла при некоторых условиях соизмеримы с численным значением этого критерия.

 

5.1.3      Критерий отношений концентраций газов

Критерий основан на использовании 3-х отношений пар газов: С2Н2/ С2Н4,   СН42 и С2Н4/ С2Н6. Например, выполнение условия  С2Н2/ С2Н4<<0,1 и условия СН42>1 надежно указывает на дефект термического характера, а отношение С2Н4/ С2Н6 характеризует температуру перегрева. Наиболее частыми причинами возникновения указанных отношений являются: возникновение нарушений в изоляции трансформаторного железа, нагрев и выгорание контактов РПН, нарушение изоляции стяжных шпилек и ярмовых  балок с образованием  короткозамкнутого контура, нагрев контактов соединений отводов НН. Другим способом диагностики является построение диаграмм состояния, форма которых связана с определенным видом дефекта. При построении таких диаграмм на оси ординат откладывается отношение измеренной концентрации газовой компоненты Аi к максимальной концентрации одного из пяти газов Аmax, а на оси абсцисс – газовые компоненты в следующей последовательности: Н2, СН4, С2Н6, С2Н4, С2Н2. Так, например, по двухпиковой форме диаграммы состояния можно диагностировать  перегревы контактных соединений, что неоднократно подтверждалось при внутренних осмотрах трансформаторов.

 

5.1.4      Критерий равновесия

 Используется в случаях срабатывания газовой защиты. Он основан на сопоставлении результатов анализа масла из газового реле и из пробы. На базе этого критерия неоднократно давались заключения о возможности включения трансформаторов в работу, в частности, безошибочно определялся  дефект электрического характера, когда повторное включение трансформатора могло бы привести к увеличению очага повреждения.

Основными ограничениями применения сформулированных критериев является необходимость создания алгоритмов, которые бы явились основой автоматизированных систем оценки состояния.Перечисленные критерии оценки трансформаторов определяют перечень признаков, которые могут быть представлены в виде кодированной последовательности , несущей информацию о конкретном событии.

При отсутствии дефектов (в нормальном режиме работы ) концентрацию каждого из газов в каждом последующем анализе целесообразно представить в виде суммы  нескольких компонент: концентрацией, полученной в предыдущем анализе, и приращением (вариацией) концентрации. При этом приращение может быть как положительным (обусловленным  нормальным старением), так и отрицательным – в случае преобладания диффузии газов из масла в атмосферу. Еще одним слагаемым вариации концентраций газов  является суммарная погрешность методики проведения хроматографического анализа (ошибки при отборе пробы, изменение концентраций газов при транспортировке, систематические и случайные погрешности методики проведения анализа и т.п.).

Таким образом, значения концентраций газов, получаемых в результате хроматографического анализа, есть сумма нескольких составляющих, часть из которых чисто случайные величины. Результирующее значение, следовательно, также будет случайной величиной.

При возникновении дефекта общую концентрацию газа необходимо представить в виде суммы следующих компонент: 

- концентрация газа, измеренная в предыдущем анализе (фоновая компонента);

- приращение концентраций в безаварийном режиме до момента начала развития дефекта (шумовая компонента). Является суммой прироста концентрации газа в безаварийном режиме и суммарной погрешности методики хроматографического анализа;

- приращение концентрации  газа, обусловленное собственно дефектом (сигнальная компонента).

Далее сумму первых двух компонент будем обозначать как помеховую составляющую концентрации газа, полученную в результате хроматогра-фического  анализа.

Сигнал в общем случае появляется (дефект начинает развиваться) в промежутке между отборами проб. При наличии дефекта соотношение шумовой и сигнальной составляющих определяется степенью повреждения и длительностью его существования.

Таким образом, приращения концентрации газов, обусловленные дефектом, маскируются помеховой компонентой, что не позволяет однозначно обнаружить дефект, особенно на ранних стадиях его развития, и приводит к ошибочным решениям.

Рассмотренный случай является классической ситуацией для теории распознавания, применение которой позволяет обеспечить обоснованное принятие решений с заранее заданными вероятностями ошибок в обстановке с нечеткими исходными условиями. Исследование хроматографического анализа масла производится на приборе – хроматограф.

 

5.2 Хроматограф лабораторный универсальный ЛХМ-80

 

Хроматограф предназначен для идентификации компонентов анализируемой смеси и измерения их относительного или абсолютного количества в единицах концентрации или массы соответственно.

Область применения хроматографа – проведение массовых анализов органических и неорганических газообразных и жидких соединений при выполнении различных аналитических работ.

    Входным сигналом хроматографа является концентрация или масса определенного компонента на входе в хроматограф.

Выходным сигналом хроматографа являются амплитуда в максимуме хроматографического пика (высота пика) или площадь хроматографического пика и время удерживания определяемого компонента.

Хроматограф состоит из отдельных блоков, соединенных электрическим кабелем и газовыми трубопроводами.

Основным блоком является блок термостата БТ (рис.2). Блок состоит из термостатирующей камеры, в которой размещаются хроматографические колонки и съемная крышка, на которой находятся детекторы и устройства ввода жидкой пробы. Необходимые температура в детекторах и испарителях задаются и поддерживаются регуляторами температуры в блоке регулятора температуры БРТС. Температура колонок в изотермическом режиме и в режиме линейного программирования поддерживаются  блоком программирования температуры БПТ. Блок питания детектора теплопроводности БПДТП предназначен для подачи питающего напряжения на мост детектора теплопроводности, преобразования сигнала детектора в величины, пригодные для измерения и записи. Для работы хроматографа необходимы баллоны с газом-носителем (гелий). Принцип действия хроматографа основан на применении методов газоадсорбционной и газожидкостной  хроматографии.

 

5.3 Порядок работы на хроматографе ЛХМ-80

 

5.3.1 Открыть вентиль баллона с газом-носителем (гелий) против часовой стрелки, установить барашком редуктора давление в магистрали 0,3 МРа или 3 кгс/см2.

5.3.2      Включить хроматограф кнопкой «вкл» на блоке термостата.

5.3.3  Включить на передней панели БПДТП кнопкой «вкл».

5.3.4 На передней БРТС включаем кнопкой «вкл», устанавливаем переключатель детектора - 300, температуру испарителя - 600 .

          5.3.5 Устанавливаем ток чувствительности детектора на передней панели БПДТП потенциометром «Ток детектора» 100мА, находящимся под амперметром.

5.3.6 После работы хроматографа в течение 30 мин., включаем регистратор (нижний тумблер в положение «вкл») устанавливаем нулевую линию. Установка производится регуляторами «грубо», «точно» на передней панели БПДТП. Если дрейфа нулевой линии нет, можно приступать к проведению анализа.

5.3.7     В шприц 20 мл набираем 10 мл трансформаторного масла, а затем дополняем его 10 мл гелия и энергично встряхиваем в течение 5 минут. (При  наборе шприца кран газа-носителя открываем осторожно, чтобы не выдавить поршень из шприца.)

5.3.8     Устанавливаем чувствительность прибора кнопками «множитель» (1:1, 1:2, 1:3, 1:4 и т.д.) в зависимости от ожидаемых результатов.

5.3.9  Отводим рукоятку крана дозатора на себя и вводим газовую пробу, не допуская попадания масла в магистрали хроматорграфа (попадание масла может вызвать повреждение прибора). Нажимаем ручку дозатора от себя, засекаем время анализа 6 мин.

5.3.10 Одновременно включаем лентопротяжный механизм самописца верхний тумблер в положение «вкл» (для экономии бумаги по окончании анализа отключаем лентопротяжный механизм).

5.3.11 Время между анализами для продувок колонок не менее 5 минут.

5.3.12 По окончании работ тумблером «откл» выключаем регистратор-самописец.

5.3.13 Переводим кнопками в отключенное положение БДТП, БИ, БРТС.

5.3.14 На блоке термостата отключаем питание прибора кнопкой «откл» на блоке термостата и вынимаем шнур 220В из розетки.

5.3.15 Закрываем вентиль на баллоне с гелием.

 

5.4           Порядок выполнения лабораторной работы

 

5.4.1 Ознакомиться с краткими теоретическими сведениями.

5.4.2  Ознакомиться с описанием хроматографа.

5.4.3 Ознакомиться с порядком работы на хроматографе ЛХМ-80

 5.4.5 Провести подготовительную работу по проведению исследований.

5.4.5 Проанализировать результаты полученных хромотограмм.

5.4.6 Оформить отчет.

          5.4.7 Завершить выполнение лабораторной работы.

 

5.5 Задание по выполнению лабораторной работы

 

5.5.1 Используя один из критериев диагностики масла по растворенным газам,   (предельных концентраций, скорости нарастания концентраций газов, отношений концентраций газов и  равновесия), обработать данные хроматографического анализа трансформаторного масла  для выявления дефекта в трансформаторе.

5.5.2 Оценить состояния маслонаполненного оборудования на примере одного из четырех критериев.

  

Список литературы 

         1. Кучинский Г.С., Кизеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Изоляция установок высокого напряжения. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 367 с.

         2. Степанчук К.Ф., Тиняков Н.А. Техника высоких напряжений. – Минск: Высшая школа, 1982. – 367 с.

         3. Лабораторные работы по технике высоких напряжений. Учебное пособие для ВУЗов./М.А.Аронов и др. – М.:Энергоиздат, 1982.

   4. Объем и нормы испытания электрооборудования. -6-е изд.-М.:Издательство НЦ ЭНАС, 2000.-254 с.

         5. Сборник методических пособий по контролю состояния электроообрудования. – М.: ОРГРЭС, 1998.-610 с.

6. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы.–Л.:Энергоатомиздат, 1985.-304 с.

7.Справочник по электротехническим материалам. Том 1. /Под ред. Ю.В.Корицкого.-М.:Энергия, 1988.

8. Холодный С.Д., Методы испытаний и диагностики кабелей и проводов.-М.:Энергоатомиздат, 1991.-200 с.

9.Техника высоких напряжений. /Под ред. Г.С.Кучинского.- С.-П.:Энергоатомиздат, 2003.-607 с.

10. Хроматограф лабораторный универсальный ЛХМ-*). Руководство по эксплуатации. Предприятие «Приборсервис». Волгоград. – 1990.- 64 с.

11. Базуткин В. В., Ларионов В.П., Пинталь Д. С. Техника высоких напряжений. –М.: Энергоиздат, 1986. -464 с.

         12. Ларионов В.П., Базуткин В.В., Сергеев Д.Г. Техника высоких напряжений. –М.: Энергоиздат, 1982. -296 с.

         13. Кужекин И.П. Испытательные установки и измерения на высоком напряжении. –М.: Энергия, 1980. -136 с.

  

Содержание 

Введение

3

1 Лабораторная работа №1. Генератор импульсных напряжений – ГИН-I000 

4

2 Лабораторная работа №2. Испытательный трансформатор – ИОМ-350

10

3 Лабораторная работа №3. Установка постоянного тока высокого напряжения УПТ-250

16

4 Лабораторная работа №4. Испытания электроизоляционных характеристик  трансформаторного масла

21

5 Лабораторная работа №5. Диагностика трансформаторного масла хроматографическим методом

29

Список литературы

35