П, К, М. Измерение tgd и емкости изоляции.

Лабораторная работа № 6

Тема: «Определение состояния маслонаполненного ввода 110 кВ по результатам испытаний»

Теория вопроса:Тангенс угла диэлектрических потерь tg δ.

Практически во всех диэлектриках, в том числе и в изоляции вводов, к которым приложено напряжение U промышленной частоты, кроме емкостной составляющей I_C через диэлектрик протекает активная составляющая тока Iа. Векторная сумма токов тока Iа + I_C = I. Это суммарный ток через диэлектрик (рис.1). Величина мощности потерь, выделяемой в диэлектри­ке, составляет величину:

P = U* I*cos φ

Указанная мощность рассеивается в диэлектрике и называется диэлектрическими потерями. Чрезмерные потери в диэлектрике вызывают повышение температуры и тепловой пробой изоляции. Потери мощности зависят от геометрических размеров ввода и объема его изоляции (диэлектрика), поэтому проводить измерения потерь в ваттах нецелесообразно, так как для каждого типа ввода потребовались бы свои

Рис 1. Векторная диа­грамма токов, протекающих через диэлектрик, и напряжений. (диэлектрика с поте­рями).

U — приложенное напряжение; I— полный ток через диэлек­трик; I_a и I_C — активная и ре­активная составляющие тока; δ— угол потерь; φ – угол между приложенным напряжением U и полным током. δ = 90° - φ

нормативы. При этом измерение привело бы к необходимости применения уникальных ваттметров очень высокой чувствительности, не приспособленных для транспортировки. Поэтому получил распространение метод измерений тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ), величина которого, как это видно из рис.1не зависит от геометрических размеров объектов измерения (вводов), выполненных из изоляционных материалов одинакового качества. Из векторной диаграммы на рис.1 видно, что чем хуже диэлектрик, тем больше потери в нем и, следовательно, больше величина активной составляющей тока, проходящего через диэлектрик, тем больше угол δ и tg δ. Таким образом, величина tg δ = I_а/ I_C характеризует общее состояние изоляции и в первую очередь ее увлажненность. Независимо от геометрических размеров, является основным методом контроля состояния маслонаполненных вводов с маслобарьерной или с бумажно-масляной изоляцией, мастичных, а также мастиконаполненных вводов с бумажно-бакелитовой изоляцией и проходных изоляторов с бумажно-бакелитовой изоляцией. Величина tg δ обычно не превышает сотых или десятый долей единицы. Поэтому в практике величину tg δ выражают в процентах:

tg δ = I_a/ I_C *100%

Например, при отношении I_а/ I_C = 0,02 tg δ = 0,02*100= 2%

Для измерения tg δ применялись мосты МД-16, Р-525 и в настоящее время универсальный мост Тангенс дельта 2000 (автоматически компенсирует помехи).

Одновременно с замером tg δ измеряется и ёмкость изоляции. Профилактические испытания вводов должны проводиться в объеме, определяемом его конструкцией и материалом внутренней изоляции с соблюдением требований действующих правил техники безопасности, с применением приборов, обеспечивающих необходимую точность измерения и с учетом следующих положений. Перед проведением испытаний необходимо очистить наружную поверхность ввода от пыли и грязи. Испытание изоляции ввода должно проводиться в условиях, наиболее приближенных к эксплуатационным. Для этого необходимо:

- подать испытательное напряжение на тот электрод ввода, который в эксплуатации находится под напряжением;

- не допускать приближения посторонних предметов, искажающих электрическое поле испытуемого ввода, ближе чем на 1,5-2 м.

1. Измерение характеристик изоляции вводов необходимо производить при температуре изоляции не ниже 5 °С. Следует избегать измерений характеристик изоляции при температурах от 0 до 5 °С, поскольку в этом диапазоне температур наиболее вероятны ошибки из-за отпотевания поверхности фарфоровых покрышек. При измерениях необходимо фиксировать температуру ввода. Если измерения производятся на неостывшем трансформаторе после его отключения, то необходимо произвести расчёт средней температуры. Температуру изоляции ввода, установленного на трансформатор или реактор, можно определить по формуле:

t = 0,66 t_окр + 0,34 t_m

где t_m - температура верхних слоев масла, °С;

t_окр - температура окружающего воздуха, °С.

Производится измерение сопротивления изоляции С₁ (основной изоляции), измерительного конденсатора ПИН (С₂) при его наличии и последних слоев изоляции (С₃) мегаомметром на 2500 В.

Значения сопротивления изоляции при вводе в эксплуатацию должны быть не менее 1000 МОм, в процессе эксплуатации - не менее 500 МОм.

Периодичность измерений для вводов - 110-220 кВ - 1 раз в 4 года;

П, К, М. Измерение tgd и емкости изоляции.

Производится измерение tgd и емкости:

- основной изоляции С₁ вводов при напряжении 10 кВ;

- изоляции измерительного конденсатора ПИН (С₂) или (и) последних слоев изоляции (С₃) при напряжении 5 кВ (3 кВ для вводов, изготовленных по ГОСТ 10693-64).

Предельные значения tgd приведены в таблице

Предельное увеличение емкости основной изоляции составляет 5%, от измеренного при вводе в эксплуатацию.

В процессе эксплуатации устанавливается следующая периодичность проведения измерений для вводов:

- 35 кВ - при проведении ремонтных работ на трансформаторах и выключателях, где они установлены;

- 110-220 кВ - 1 раз в 4 года;

Тип и зона изоляции ввода	Предельные значения tgd, %, для вводов номинальным напряжением, кВ
	110-150		330-750
Бумажно-масляная изоляция ввода:
- основная изоляция (C1) и изоляция конденсатора ПИН (С2);	-	0,7/1,5	0,6/1,2	0,6/1,0
- последние слои изоляции (С3).	-	1,2/3,0	1,0/2,0	0,8/1,5
Твердая изоляция ввода с масляным заполнением:
- основная изоляция (C1).	1,0/1,5	1,0/1,5	-	-
Бумажно-бакелитовая изоляция ввода с мастичным заполнением:
- основная изоляция (C1)	3,0/9,0	-	-	-

Примечания:

1. В числителе указаны значения tgd изоляции при вводе в эксплуатацию, в знаменателе - в процессе эксплуатации.

2. Уменьшение tgd основной изоляции герметичного ввода по сравнению с результатами предыдущих измерений на Dtgd(%) ³ 0,3 является показанием для проведения дополнительных испытаний с целью определения причин снижения tgd.

3. Нормируются значения tgd, приведенные к температуре 20°C. Приведение производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации вводов. См. Приложение № 1.

4. Вновь выпускаемые конструкции вводов в соответствии с указаниями заводов – изготовителей.