Способ контроля степени увлажнения изоляции электротехнических устройств

Изобретение относится к контролю качества изоляции электротехнических изделий при их изготовлении, преимущественно при сушке изоляции изделий с твердой изоляцией на основе термореактивных пропиточных лаков и компаундов. Технический результат: повышение точности и объективности контроля. Сущность: измеряют емкости одного и того же изоляционного промежутка при двух различных частотах. В качестве низкой частоты используют частоту 50-100 Гц, а в качестве высокой - частоту 10-100 кГц, определяют коэффициент влажности К как отношение емкости, измеренной при низкой частоте, к емкости, измеренной при высокой частоте. Коэффициент влажности должен быть в пределах 1,00-1,05.

 

Изобретение относится к технологии изготовления электротехнических изделий, а именно к способам контроля увлажнения изоляции, преимущественно при сушке изоляции электротехнических изделий с твердой изоляцией на основе термореактивных пропиточных лаков и компаундов.

Известен способ контроля увлажнения изоляции электрических машин по динамическому сопротивлению R, измеренному на постоянном напряжении в моменты времени t₁ и t₂ после начала заряда емкости изоляции после приложения напряжения, где t₁=15 сек, а t₂=60 сек [1]. Влажность изоляции определяется величиной коэффициента абсорбции К_a, определяемой отношением сопротивления изоляции, измеренного через 60 и 15 сек, т.е. Недостатком этого способа является низкая точность определения увлажнения изоляции. Так, например, при неравномерном увлажнении изоляции по слоям, точность измерения падает. Кроме того, имеются ограничения по температуре измерения в интервале 10÷30°С.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является способ определения влажности изоляции обмоток электрических машин и трансформаторов по соотношению величин электрической емкости, измеренной на частотах 2 Гц и 50 Гц [2]. Метод "емкость-частота" основан на использовании явления увеличения абсорбционной емкости влажной изоляции за счет более полного проявления миграционной поляризации при низкой частоте.

Недостатком этого способа является низкая чувствительность, особенно при низком содержании влаги в изоляции и узком температурном интервале применения. Так, увлажненной изоляция считается при отношении выше 1,2-1,3.

Важность точного определения остаточной свободной влаги, особенно в изделиях с твердой высоковольтной изоляцией, объясняется следующим. Технологией изготовления твердой сухой изоляции предусматривается пропитка слоистой изоляции термореактивным компаундом с последующей термообработкой при температуре выше 100°С. Свободная влага, остающаяся в слоистой изоляции после сушки и пропитки компаундом, при последующей термообработке испаряется, т.е. переходит в газообразное состояние с увеличением объема. Это приводит к расслоению изоляции и потери ее монолитности, т.е. к снижению качества изоляции.

Цель изобретения - повышение точности и объективности контроля увлажнения изоляции, особенно в процессе сушки изоляции при температуре 120°С и выше, и возможность использовать цифровую автоматическую аппаратуру с выводом результатов измерения на ЭВМ.

Поставленная цель достигается тем, что контроль степени увлажнения изоляции электротехнических устройств с твердой изоляцией производят емкостным методом, состоящим из измерения емкости одного и того же изоляционного промежутка при двух различных частотах и определения коэффициента влажности К как отношения емкости, измеренной при низкой частоте, к емкости, измеренной при более высокой частоте, причем в качестве низкой частоты используется частота 50-100 Гц, а в качестве высокой - частота 10-100 кГц, при этом коэффициент влажности лежит в пределах 1,00÷1,05.

Значение коэффициента влажности К определяется отношением емкости, измеренной при меньшей частоте, к емкости, измеренной при более высокой частоте, т.е. . Этот коэффициент понижается по мере удаления влаги из изоляции. В конечном счете определяется емкостью сухой основы изоляции. Выбор указанных частотных диапазонов измерения обоснован тем, что при частоте 50-100 Гц успевает проявиться при наличии влаги медленная составляющая вследствие взаимодействия молекул воды и твердой основы дипольно-ориентированная поляризация, тогда как при высокой частоте вклад указанных видов поляризации в диэлектрическую проницаемость системы (т.е, электрическую емкость системы) вырождается и в основном проявляется электронная и ионная поляризация обезвоженной основы, имеющей время релаксации порядка 10^-12÷10^-15 сек.

Учитывая высокую диэлектрическую проницаемость воды, увлажненная изоляция будет иметь существенно большую емкость на частоте 100 Гц (10² Гц), чем на частоте 10 кГц (10⁴). Таким образом, коэффициент влажности изоляции К определяется отношением , где С₂ - емкость изоляции, измеренная на частоте 100 Гц (10² Гц), а С₄ - емкость той же изоляции, измеренная на частоте 10000 Гц (10⁴ Гц). По мере удаления влаги из изоляции в процессе сушки коэффициент влажности К будет стремится к 1. Т.е. абсолютно сухая изоляция будет иметь К=1.

В процессе экспериментальной отработки методики на опытных образцах изоляции и изделиях (в основном на высоковольтных трансформаторах и выпрямителях) с использованием стеклослюдинитовой изоляции опытным путем получены значения коэффициента влажности в пределах 1,0-1,05, при которых качество изоляции соответствует требованиям, предъявляемых к высоковольтной изоляции электрических аппаратов.

Этот способ контроля влажности изоляции при сушке можно использовать при температуре сушки и соответственно измерении при температуре 120°С и выше при нахождении электрического аппарата в автоклаве под вакуумом. В качестве электродов при измерении емкости используются существующие электроды в виде обмоток трансформатора, экранов, магнитопровода, элементов систем охлаждения в выпрямителях и т.д.

В качестве измерительного прибора модно использовать прибор типа E7-14.

Источники информации

1. Техника высоких напряжений, под редакцией проф. Д.В.Разевича. - М.: "Энергия, 1976 г., с.188-190.

2. В.Я.Филиппишин и А.С.Тушкевич. Монтаж силовых трансформаторов. - М.: Энергоиздат, 1991 г., с.289-291 (прототип).

Способ контроля степени увлажнения изоляции электротехнических устройств с твердой изоляцией емкостным методом, состоящим из измерения емкости одного и того же изоляционного промежутка при двух различных частотах и определении коэффициента влажности К как отношения емкости, измеренной при низкой частоте, к емкости, измеренной при более высокой частоте, отличающийся тем, что в качестве низкой частоты определена частота 50-100 Гц, а в качестве высокой - частота 10-100 кГц, при этом коэффициент влажности должен быть в пределах 1,00-1,05.