Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Относительный износ — изоляция
Относительный износ изоляции за рассматриваемый период времени, включающий время нагрузки и перегрузки, должен быть равным единице. Расчет ведется по выражениям (3.16) или (3.17), при этом за расчетную базовую температуру изоляции принимается температура наиболее нагретой точки обмотки 98 С, при которой принимается, что срок службы трансформаторов с изоляцией класса А является нормальным. [1]
Относительный износ изоляции F показывает, во сколько раз износ изоляции при данной температуре наиболее нагретой точки обмотки 0 больше ( меньше) износа при нормальной температуре ( 6 98 С) за одинаковое время работы. [2]
Относительный износ изоляции L подсчитан по выражению ( 2Ы5) для температуры обмотки ( см. график на рис. 21 — 21 6): ( 64 20), ( 77 20), ( 88 20), ( 78 20) и ( 83 20) С. Нагрузочная способность трансформатора далеко не использована. [3]
Расчет относительного износа изоляции в соответствии с ГОСТ 14209 — 85 проводится в следующей последовательности. [4]
Зависимость относительного износа F изоляции класса А от температуры Э приведена на рис. 22.23. В полулогарифмическом масштабе это наклонная прямая. [6]
Как видно, относительный износ изоляции является нелинейной функцией от температуры изоляции. [8]
На номограммах не отражен относительный износ изоляции , содержащийся в таблицах. Поэтому в нормах по нагрузочной способности трансформаторов таблицы целесообразно сохранить в качестве справочного материала. [9]
На практике может возникнуть необходимость рассчитать относительный износ изоляции трансформатора , работающего по графику на рис. 7.1, а, принятому в качестве типового при разработке норм допустимых систематических и аварийных перегрузок, например, в случае, если параметры трансформатора отличаются от принятых при разработке норм или в других случаях. [10]
Для каждого из трех характерных участков графика изменения температуры находят относительный износ изоляции . [11]
Для строгого определения температур масла и обмоток, а также относительного износа изоляции рекомендуется использование ЭВМ и предлагаются обязательные вспомогательные схемы расчета. [12]
Для строгого определения температур масла и обмоток, а также относительного износа изоляции рекомендуется использование ЭВМ и предлагаются обязательные блок-схемы расчета. [14]
Для строгого определения температур масла и обмоток, а также относительного износа изоляции рекомендуется использование ЭВМ и предлагаются обязательные вспомогательные схемы расчета. [15]
Источник
Исследование режима работы трансформаторов по износу изоляции обмоток (Лабораторная работа № 4)
Страницы работы
Содержание работы
По курсу “Электроснабжение промышленных предприятий”
По теме: ”Исследование режима работы трансформаторов по износу изоляции обмоток”
1. Закрепить теоретические положения по определению относительного износа изоляции обмоток трансформатора по методике, принятой в ГОСТ 14209 -85, и с использованием двухступенчатого графика температуры при систематической перегрузке.
2. Приобрести практические навыки по анализу режима работы трансформаторов по графику нагрузки, по расчету износа изоляции и срока службы трансформатора при систематической перегрузке.
Износ изоляции — это утрата изоляцией своих физико-химических свойств и электрической прочности, которыми определяется срок службы трансформатора. Срок службы трансформаторов определяется величиной температуры обмотки
где: К и γ — величины, зависящие от класса изоляции; Θо — температура обмотки.
Нормированный срок службы определяется нормируемой температурой обмотки, которая для масляных трансформаторов составляет 98°С, если фактическая температура обмотки отличается от нормируемой, то будет меняться и срок службы. Если делать оценку срока службы по отношению к нормируемому, то через их отношение можно судить об относительном износе изоляции, т.е.:
Это справедливо, если температура Qо — установившаяся постоянная за рассматриваемый период, а если температура меняется, то относительный .износ можно определить на каждой ступени графика нагрузки, где температура постоянная.
Такой подход использует известное 6-ти градусное правило. То есть превышение температуры на 6°С над нормируемой сокращает срок службы изоляции в 2 раза. Тогда относительный износ на каждой ступени можно рассчитать по формуле:
где: Dti — длительность интервала i-й ступени графика температуры (или нагрузки); Qoi — неизменная или средняя температура i-ro интервала.
Относительный износ изоляции за весь график, продолжительностью Т, определяется, как сумма i-тых интервалов графика:
Существует и другая методика определения износа изоляции обмоток трансформатора, основанная на использовании двухступенчатого прямоугольного графика температуры, в котором температура при перегрузке считается постоянной и равной ΘоbКФ — некоторой фиктивной максимальной температуре обмотки (см. рис.1), а время существования этой температуры складывается из времени перегрузки по двухступенчатому графику нагрузки tК и добавочного времени t0, в течение которого температура при перегрузке добавляется к существующей температуре до перегрузки (см. рис.1).
Рис1 Двухступенчатый график нагрузки и эквивалентный ему график изменения температуры обмотки.
Для этого двухступенчатого графика температуры износ изоляции обмотки трансформатора определяется как сумма износов изоляции при«нагрузке b0 (Zobo), определяемого по уравнению (1) и дополнительного износа изоляции при температуре ΘоbКФ, определяемого по следующей формуле:
где: 0оbо=DQмbо+=DQ0мbо +Qохл — температура обмотки при нагрузке b0; QоbКФ — фиктивная температура обмотки при перегрузке bк; tКФ=tКФ+t0 -фиктивное время перегрузки, tОХЛ=2×tК£6 часов — время охлаждения.
Превышения температур DQМb0, DQ0Мb0 и Qохл определяются по методике, рассмотренной в лабораторной работе №3.
1. Определить суммарный износ обмоток трансформатора по графику температуры, полученному в предыдущей работе, и оценить износ в режимеьнагрева и охлаждения.
2. Определить суммарный износ изоляции обмоток трансформатора по прямоугольному двухступенчатому графику температуры.
3. Сравнить полученные результаты и сделать выводы о возможности эксплуатации выбранного трансформатора для заданного графика нагрузки.
1) График изменения температуры нагрева трансформатора преобразуем в ступенчатый, и определим средние температуры каждой ступени. В переходных режимах экспонента разбивается на интервалы по следующему правилу:
— продолжительность первого и второго интервалов не должна превышать 0,3×Т0.
-продолжительность третьего и четвертого – не более Т0, а остальных не ограничивается.
Источник
Разрушение изоляции трансформаторов
Силовые трансформаторы – самые дорогие и ответственные элементы электрооборудования в устройстве распределения питания. Обеспечение они несут нагрузку к оптимальному уровню производства и в хорошем состоянии таким образом крайне важны. Методы обнаружения повреждения служат предупреждением развивающимся отклонениям в трансформаторе; и у этих методов есть много параметров измерения и визуального контроля.
Современные трансформаторы работают при номинальных нагрузках и, благодаря постоянно увеличивающемуся электропотреблению на мощность, много раз на перегрузке. Поэтому становится необходимо, что трансформаторы проверены регулярно, чтобы оценить короткие замыкания и гарантировать, что профилактический или корректирующие действия быстро взяты. Контрольная проверка условия также помогает в оценке остающейся жизни трансформатора, гарантируя, что коммунальные сооружения не пойманы неожиданно внезапными пробоями трансформатора, которые почти всегда приводят к серьезным потерям.
Факторы, способствующие износу трансформатора
Существует множество факторов, ответственных за износ силового трансформатора. Контролируя следующие переменные, можно действительно продлить срок эксплуатации трансформатора:
Качество масла
Рабочая температура
Процентное содержание кислорода
Загрязнение
Наличие воды в изоляции, которое может спровоцировать разрушение молекулярных цепей, способствовать старению целлюлозы и негативно сказаться на растяжении и диэлектрических свойствах изоляции.
Как разрушается изоляция трансформатора
Углерод, минеральные и силиконовые масла используются в качестве изоляционных жидкостей из-за их высокой диэлектрической прочности, теплопроводности и химической стабильности.
При нормальных условиях эксплуатации происходит лишь незначительное разложение диэлектрической жидкости. Тем не менее, в случае возникновения электрических или температурных нарушений, изоляционная жидкость и твердая изоляция частично разрушаются. Вследствие разложения происходит образование газов с низкой молекулярной массой, как водород, метан, этан, ацетилен, окись углерода и двуокись углерода. Эти газы растворяются в диэлектрической жидкости. Проанализировав количество каждого из содержащихся в жидкости газов, можно установить наличие таких неисправностей, как коронарные и дуговые разряды, искрение, перегрев.
Тестирование степени износа трансформатора
Визуальный осмотр
Инфракрасная термография
Анализ растворенных в масле газов
Анализ характеристик масла
Контроль влагосодержания бумаги
Контроль над содержанием антиокислителей
Анализ фурана
Мощность обмотки и втулки
Измерение сопротивления винтовых выводов и изоляции сердечника
Измерение сопротивления обмотки
Существуют устройства непрерывного контроля над температурой, содержанием газов в масле и уровнем вибрации РПН. Частота проведения проверок зависит от вида тестирования, важности оборудования, а также от того, известно ли о существовании какой-либо проблемы, неисправности или о характерных для данной группы трансформаторов поломках.
Срок службы силового трансформатора можно определить по состоянию и степени устаревания изоляции. Трансформаторное масло и крафт-бумага являются основными изоляционными материалами трансформатора. Из-за тепловых и электрических нагрузок оба материала разрушаются, образовывая продукты реакции, которые можно использовать для контроля за степенью повреждения и незначительными неполадками. Дальнейшие темпы износа будут зависеть от условий эксплуатации.
Диагностическое тестирование, применяемое для определения степени износа трансформатора
Ниже представлены типичные диагностические исследования, которые используются для определения степени износа трансформатора:
Оценка состояния масла
Оценка состояния как нового, так и старого масла, имеет свою целесообразность. Тестирование нового масла проводится с целью проверки того, насколько оно подходит для конкретного трансформатора. Тестирование использованного масла предусмотрено для контроля за состоянием трансформатора и определения его срока службы. Оценка состояния масла при помощи анализа фурановых соединений является надежным индикатором комплексного и кумулятивного старения целлюлозного материала, присутствующего в трансформаторе. Данные о фуране в трансформаторной жидкости позволяют измерить средний показатель разрушения всего объема изоляции.
Анализ растворенных в масле газов
Анализ растворенных в масле газов производится в соответствии с ASTM D3612 или IEC 60567. К этому диагностическому исследованию обращаются намного чаще других и оно является самым важным, из тех, что проводятся на трансформаторном масле.
Когда изоляционные материалы силового трансформатора разрушаются от чрезмерной тепловой или электрической нагрузки, формируются газообразные побочные продукты. Эти побочные продукты характеризуют тип неисправности, вовлеченные материалы и серьезность состояния.
Именно способность выявлять такое множество проблем делает анализ растворенных в масле газов мощным инструментом для обнаружения неисправностей и исследования их первопричин после того, как произошел сбой. Растворенные газы можно выявить в малых концентрациях (миллионные доли или уровень мд). Благодаря этому возможно раннее вмешательство до того, как произойдет отказ электрической аппаратуры, а также проведение планового текущего ремонта.
Техника проведения анализа растворенных газов предусматривает извлечение газов из масла и введение их в газовый хроматограф (ГХ). Определение газовых концентраций обычно предполагает использование пламенно-ионизационного детектора (ПИД) и детектора теплопроводности (ДТ). В большинстве систем также применяется метанатор, который преобразует любую окись углерода и двуокись углерода в метан, чтобы их можно было сжечь и выявить с помощью ПИД, который является сенсором с внушительной чувствительностью.
Частота проверок зависит от использования и важности силового трансформатора. Это может быть ежедневный или еженедельный контроль, полугодовой или годовой контроль, трехгодичный или пятилетний контроль.
Ежедневное или еженедельное обследование позволяет выявить любые неполадки в процессе работы, а также повышение температуры масла и проблемы в РПН.
Решение о частоте проведения тестирования следует принимать исходя из ретроспективных данных и важности оборудования. Если же ретроспективных данных нет, оборудование новое или недавно отремонтированное, необходимо сделать плотную выборку – от нескольких недель до нескольких месяцев между каждым сбором данных. Убедившись в целостности устройства, можно снизить частоту проверок.
Выводы
В энергосистеме, которая демонстрирует множество признаков преклонного возраста, инспекции силового трансформатора и мониторинг его состояния являются крайне важным заданием. С приходом Смарт Грид и более новых технологий, многие из существующих систем будут либо вынуждены приспосабливаться, либо сильно устареют. В ближайшие несколько лет коммунальным предприятиям необходимо много планировать и инвестировать для поддержания оптимальных условий эксплуатации оборудования до тех пор, пока большие перемены станут неизбежными.
Источник
