Система контроля тангенса угла диэлектрических потерь жидкой изоляции в составе маслонаполненного трансформатора

• Автор: Стрельников, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 165 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ЖИДКОЙ ИЗОЛЯЦИИ. ОБОСНОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Литературный обзор

1.2. Анализ повреждаемости трансформаторов

1.3. Показатели качества эксплуатационного трансформаторного масла

1.4. Предлагаемая система контроля состояния жидкой изоляции

2. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЖИДКОЙ ИЗОЛЯЦИИ
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЖИДКОЙ ИЗОЛЯЦИИ В СОСТАВЕ МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ТРАНСФОРМАТОРА
3.1. Измерительная камера
3.2. Измеритель тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла '
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
В современных условиях большое значение имеют надежность и бесперебойность снабжения потребителей электроэнергией. В то же время, мощность оборудования, отработавшего свой ресурс, в энергосистемах России возросла и в 2000 г. достигла, по оценкам экспертов, 35,3 млн. кВт (17,2 %), а к 2005 г. составит - 55 млн. кВт (26,8 %). Кроме того, к 2005 г. выработают свой ресурс 21 млн. кВт мощностей оборудования на гидроэлектростанциях и 3,8 млн. кВт на атомных электростанциях. В частности, в настоящее время значительная часть силового электрооборудования «Мариэнерго» и «Татэнерго» выработала свой ресурс или близка к этому пределу. 37,5 % генераторов энергосистем отработали более 25 лет. Нормативный срок отработали 53 % силовых трансформаторов на электростанциях и 26 % в электрических сетях. Надежность работы электрооборудования во многом зависит от состояния жидкой изоляции (ЖИ) электрических установок.
Изоляция электрических установок подразделяется на внешнюю и внутреннюю. Внутренняя изоляция представляет собой комбинацию твердого и жидкого диэлектриков (например, в трансформаторах) или твердого и газообразного диэлектриков (в герметизированных распределительных устройствах с элегазовой изоляцией). В качестве ЖИ широко используется нефтяное трансформаторное масло (ТМ). ЖИ трансформаторов подвержена старению, а в ходе эксплуатации возможно возникновение дефектов, которые могут привести к авариям. Контроль за состоянием ЖИ в энергосистемах осуществляют специальные службы и лаборатории. Основной целью служб являются профилактические испытания изоляции, организация контроля ее состояния и предупреждение повреждений.
Анализ состояния эксплуатируемого ТМ в настоящее время осуществляется путем лабораторных испытаний отбираемых проб масла с контролируемых трансформаторов. Лабораторный контроль проб масла достаточно трудоемкий и требует большой номенклатуры испытательного

оборудования. Это обусловлено невозможностью определения электроизоляционных показателей жидких диэлектриков непосредственно в маслонаполненных электроаппаратах при существующей технологии контроля. Кроме того, необходимы дополнительные химические реактивы, чтобы подготовить испытательное оборудование для лабораторных измерений. Одновременно следует учитывать тот факт, что силовые трансформаторы, как правило, значительно удалены от испытательных лабораторий. Поэтому пробы масла необходимо перевози ъ на значительные расстояния, для чего нужны транспорт, соответствующим образом подготовленная стеклянная тара и дополнительные трудозатраты. При этом значения показателей качества масла, эксплуатируемого в трансформаторах, и этого же масла, анализируемого в испытательных лабораториях, могут отличаться ввиду старения под воздействием окружающей среды в процессе отбора проб и перевозки их до испытательной лаборатории.
Существующая система контроля состояния ЖИ разрабатывалась для оборудования с достаточным запасом надежности, в настоящее время значительная часть оборудования выработала свой ресурс. Очевидно, что необходимая надежность при эксплуатации электрооборудования не может быть обеспечена только периодическими профилактическими испытаниями, а необходим систематический контроль состояния масла в работающих трансформаторах.
Лишенным вышеприведенных недостатков является непрерывный контроль состояния ТМ непосредственно в работающих маслонаполненных электроаппаратах. Однако, контроль состояния ТМ в работающих трансформаторах с помощью традиционно используемых технических средств невозможен.
Комплексный контроль состояния ЖИ сложен, так как перечень параметров, по которым он производится, достаточно велик. Поэтому для оперативного контроля состояния ЖИ непосредственно в работающих маслонаполненных электроаппаратах следует ограничиться контролем

d - расстояние между электродами, мм.
Для оценки влияния Се и Со на точность измерения tgд ТМ рассчитаем паразитные емкости электродной системы для измерения tgд ТМ в разработанной измерительной ячейке, которая представляет собой двухзажимную ячейку “открытого” типа [48]. Подробно конструкция ячейки, выбор емкости и выбор места установки в электроаппарате рассмотрены в гл. 3.
Электродная система состоит из девяти пар прямоугольных пластин 70x30 мм. Расстояние между электродами составляет 2 мм, расстояние до окружающих заземленных частей - не менее 10 мм. Т.о. периметр и площадь одной пластины будут равны:
Р = 200 мм
5=2100 мм
Подставив полученные значения в формулы (2.4) и (2.5), получим:
Се = 1,055 пФ
С^ = 0,747 пФ
Емкость плоского конденсатора с указанными выше размерами составляет [63]:
С=е°хе^ (2.6)

где е0 - электрическая постоянная;
8 - относительная диэлектрическая проницаемость;
5 - площадь электродов (или меньшего из них);
с1 - расстояние между электродами.
Так как электродная система состоит из п пар одинаковых пластин, то формулы, описывающие собственную емкость ячейки и паразитные емкости можно записать в следующем виде: