Способ контроля нарушения изо-ляции маслонаполненных вводови силовых трансформаторов иустройство для его реализации

 

Союз Советских

Соцналистнчесмих

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИИЛЬСТВУ оц800851 (63) Дополнительное к ввт, свмд-ву (22) Заявлено 2903.79 (2 I) 2744546/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 30,0181. Бюллетень N9 4 рз)м. к.

G 01 и 27/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытый (53) УДК 543.257 (088.8) Дата опубликования описания 3001,81 (72) Авторы изобретения

В. И. Булах, И.Д. Воронков, A.Е.Климчук, Д.

Ю.И.Лехт, В.A.Ìèðoíoâ и М.П.Тонконого (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАРУШЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

МАСЛОНАПОЛНЕННЫХ ВВОДОВ И СИЛОВЫХ

ТРАНСФОРМАТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

РЕАЛИЗАЦИИ

1 2

Изобретение относится к физикохимическому анализу и может быть ис пользовано в лабораторных и промышленных условиях для контроля состояния изоляции маслонаполненных вводов и силовых трансформаторов без вывода их из работы, для определения возможности их эксплуатации и отключения в случае аварийной ситуации.

Известен способ обнаружения повреждений изоляции маслонаполненных вводов и силовых трансформаторов путем проведения измерений электрических свойств на постоянном токе, тангенса угла диэлектрических потерь, сопротивления с помощью мегомметра, индикации частичных разрядов (.1) .

Недостатком данного способа является временная остановка работающей аппаратуры, вследствие чего случаи для проведения измерений представляются редко и связаны со значительными непроизводительными затратами.

Измерения тока утечки и тангенса угла диэлектрических потерь определяют качество изоляции в целом и не позволяют обнаружить раннюю стадию внутренних повреждений изоляции. . Испытания на частичный разряд эффек °

-кивны для локальных повреждений изоляции, однако они легко подвержены влиянию внешних помех, требуют для заряда специальной установки и элект- рического генерирования.

Твердые изоляционные материалы на целлюлозной основе и масло, образующие изоляцию маслонаполненных ввоf0 дов и силовых трансформаторов, медленно изменяются в процессе естественных химических взаимодействий.

Среди образующихся продуктов, кроме воды, присутствуют окись и двуокись

$5 углерода, метан и этан. В ходе реакций оксидации масла возникают газообразные продукты разложения, в первую очередь насыщенные углеводороды с низким молекулярным весом

20 (этан и пропан). Причиной появления другой части газообразных веществ .являются тепловые или электрические перегрузки изоляционных материалов в ограниченном пространстве. Газо25 выделение в масле в сильном электрическом поле может происходить и при отсутствии тепловых нагрузок и частичных разрядов. В сильных полях ионы и электроны способны приобрести энергию, достаточную,цля разрушения .

800851 молекулы углеводорода с отщеплением атома водорода. Анализ газов, растворенных в масле, позволяет идентифицировать характер нарушения изоляции с количеством и процентным содержанием газов, образующихся в масле при возникновении и развитии дефекта изоляции «2 .

Наиболее близким к предлагаемому способу контроля является масс-спектрометрический или хроматографический ® анализы газов, извлеченных из масла трансформатора, с последующим определением характера нарушения изоляции по количеству газов и их процентному составу $3) .

Однако такие анализы требуют пред- варительного извлечения газов, растворенных в масле, а в силу различной растворимосТи газов процентное содержание растворенных и экстрагированных газов различно, что привоцит к 26 неточности определения вида повреждения. Недостатком масс-спектрометрического метода является то, что общее количество газа приходится измерять отдельно, а в простых приборах нет точного. разделения компонентов с одинаковым массовым числом — их количество определяется только приближенно по продуктам разложения.:;

Трудность заключается и в расшифров- З ке полученных спектрограмм, особенно сложных веществ, что требует значительного математического обеспечения. При хроматографическом методе на каждый анализ требуется больше времени, дается неполная информация о структурных изменениях, происходящих вматериале изоляции. Кроме того, значительная стоимость и высокие требования к квалификации .обслуживающего персонала ограничивают o5- . 49 ласть применения данного способа..

Цель изобретения — упрощение способа контроля состояния изоляции маслонаполненных вводов и силовых трансформаторов. g$

Поставленная цель достигается тем, что определяют значения тока термостимулированной деполяризации (ТСД) трансформаторного масла, периодически извлекаемого из работающего трансформатора, по которому определяют нарушение изоляции.

Униполярные дефекты изоляции, образующиеся в процессе эксплуатации трансформаторов., поляризуются при внесении неполярного трансформаторного масла в электрическое поле. Охлаждение масла после поляризации в электрическом поле приводит к замораживанию дефектов подоб- 40 ного рода. Последующая термическая деполяризация приводит к реориентации полярных дефектов и освобожде нию запасенной энергии. Если обкладки конденсатора с исследуемой И пробой масла подсоединить при этом к измерителю тока, то в такой цепи возникает электрический ток термостимулированной деполяризации, который,увеличиваясь помере реориентации дефектов, достигает макаймума и спадает после полной деполяризации.

Если в пробе присутствуют полярные дефекты с различной энергией активации, то на кривой тока появляются максимумы, температурное положение которых соответствует виду запорожен1 ного дефекта, а величина максимума их количеству. По величине максимумов и их положению на температурной оси судят о характере нарушения изоляции трансформаторов.

Известно устройство для измерения тока проводимости, состоящее из металлической измерительной камеры с электродами и потенциометрической схемы для измерения тока «2 .

Однако данное устройство не позволяет совместить функции поляризатора и деполяризатора. Кроме того, измерительные электроды не изолированы от стенок камеры, что делает невозможным измерение токов в диэлектрических жидкостях.

Р устройстве для реализации предлагаемого способа, состоящем из пробоотборника, измерительной камеры, термостата,измерителя тока и вторичного регистрирующего прибора, измерительная камера выполнена из коаксиальных металлических стаканов, изоли.рованных друг от друга и герметически закрывающихся, причем внешний стакан служит тепловой рубашкой, средний — внешним электродом, в котором имеется отверстие для ввода измеряемой пробы масла, а внутренний электродом-токосборником.

На фиг. 1 изображена блок-схема измерительного устройства, на фиг.2 измерительная камера, на фиг. 3 зависимость тока ТСД в дегазированном трансформаторном масле и пробе такого же сорта масла, взятого из работающего трансформатора, от изменения температуры.

Пробоотборник состоит из масляного насоса 1, соединенного нержавеющими или пластмассовыми трубами и трехходовым краном 2 с трансформатором 3 и измерительной камерой 4.Теплоноситель в камеру подается из термостата 5.

Источник б поляризующего напряжения и измеритель 7 тока соединяются с камерой ключом 8, К выходу измерителя подсоединен регистрирующий прибор 9.

Электрод-токосборник 10 (фиг. 2) аксиально размещен во внешнем электроде 11, изолирован от него прокладками 12 и может перемещаться парал-лельно его стенкам благодаря винту

13, соединяющему электрод 10 с ключом 8.- Внешний электрод 11 укреплен в изоляторе 14 и аксиально размещен в

800851 рубашке-экране 15. Токоввод 16 соединяет внешний электрод с ключом 8 и изолирован от экрана изолятором 17.

Электрические разъемы 18, расположенные на крышке 19 камеры, выпол нены из стандартных элементов. Ввод теплбносителя в рубашку 20 осуществляется через штуцеры 21, а пробы масла во внешний электрод 11 — через штуцеры 22. Камера помещена в термо статирующую оболочку 23, заполненную керамзитом. Контроль температуры осуществляется термометром 24, расположенным в электроде-токосборнике

10. Токосборник и внешний электроды зготовлены на посеребренной латуни, так как серебро не образует соеди- 15 неннй ни с углеродом воздуха, ни:с углеродом органических паров. Изолирующие. прокладки изготовлены из поли-, тетрафторэтилена, электрофизические характеристики которого соответству- 2О ют условиям измерений.

Кривая 25 (фиг. 3) показывает изменение тока термостимулированной деполяризации дегазированного трансформаторного масла, кривая 26 для та- кого же масла, но взятого из работающего трансформатора, а линии 27 и 28 показывают скорость изменения температуры во времени измерений. Температура поляризации 100оС,напряжение на электродах 0,1 В, время поляризации 10 мин.

Устройство работает следующим образом.

Пробоотборник подсоединяется к штуцерам в нижней и верхней части масляного бака трансформатора 3.

Если трансформатор работает с принудительной циркуляцией масла, то пробоотборник подсоединяется к штуцерам маслопровода параллельно масляному ф) насосу, а нагнетательный компрессор

1 из схемы исключается. Трехходовой кран 2 переключается на измерительную линию, включается компрессор 1 и проба масла заканчивается во внешний 45 электрод 11, после чего кран 2 переключается на байпасную линию, переключатель 8 соединяет источник 8 поляризующего напряжения с внешним электродом 11, а электрод-токосборник 10 заземляет. Проба масла поляризуется в течение нескольких минут, а затем охлаждается хладагентом, подаваемым из термостата 5 в,. рубашку 20 камеры.

После охлаждения ключ 8 заземляет внешний электрод 11 и соединяет $$ электрод-токосборник 10 с измерителем 7 тока. Термостат 5 переключается на нагревательный режим. Начинается термическая деполяризация. Измеряемый ток регистрируется прибо- щ ром 9. После проведения измерений кран 2 вновь переключается на измерительную линию, камера промывается потоком трансформаторного масла, а затем измерения повторяются. Периодичность измерений устанавливается в соответствии с величиной максималь» ного тока ТСД; чем виве максимум, тем короче должны быть промежутки между измерениями. В случае превышения величины измеряемого тока над заданным значением измеритель

7 включает звуковой или световой сигнал, или систему аварийного отключения трансформатора.

В предлагаемом способе не производится экстракции газов, растворенных в масле, что экономит время на подготовку к измерению. По желанию оператора или по необходимости измерения могут вестись круглосуточно с интервалом в 0,5-1 ч. Установка легко поддается автоматизации, что, с учетом ее низкой стоимости (примерно в 20 раз дешевле масс-спектрометра и в 5-10 раэ — хроматографа), позволяет применять ее в отдельности на трансформаторе любой мощности. Табло сигнализации состояния изоляции трансформатора при этом можно вывести на главный щит управления. Для обработки данных измерений не требуется математического обеспечения.

Формула изобретения

1. Способ контроля нарушения изоляции маслонаполненных вводов и силовых трансформаторов, заключающийся в анализе проб, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, определяют значение тока термостимулированной деполяризации пробы, по которому определяют нарушение изоляции.

2 ° Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее измерительную камеру с размещенными в ней электродами, которые соединены с измерителем тока, а измерительная камера помещена в термостат, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, электроды выполнены в виде герметичных изолированных друг от друга коаксиальных стаканов с отверстием в одном из них для ввода пробы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бажанов С.A. Воскресенский В.Ф, Эксплуатация маслонаполненных вводов, М., "Энергия", 1968, с.53-72.

2. Чернатони-Хоффер A. Прогноз дефектов в трансформаторах по газообразным продуктам разложения изоляционных материалов. - "Электроника", 1972, т. 5, с. 192.-204.

3. Арутюнов A.Â. и др. — "Теплофизика высоких температур", 1972, 9 3, с. 545-500 (прототип).

800851

Р ® ло sn

4 èã.8

Составитель М. Кривенко

Редактор И.Михеева Техред, З. Кастелевич Корректор Г. Назарова

Заказ 10409/58 Тираж 918 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4