Как определить увлажненность изоляции электродвигателей и трансформаторов

Увлажненность изоляции определяют обычно для решения вопроса о необходимости сушки гигроскопической изоляции электрических машин и трансформаторов. Методы определения степени увлажненности изоляции основываются на физических процессах, происходящих в изоляции при приложении к ней напряжения.

Емкость изоляции может быть представлена геометрической емкостью , определяемой геометрическими размерами изоляции, и емкостью абсорбционной , т. е. емкостью, образуемой в толще изоляции неоднородностями изоляционного материала, а также различными включениями в виде воздушных промежутков, влаги, загрязнений и др.

При приложении напряжения через изоляцию в первый момент проходит ток заряда геометрической емкости, быстро прекращающийся в связи с процессом зарядки этой емкости.

Абсорбционная емкость проявляется не сразу после приложения к изоляции напряжения, а спустя некоторое время после заряда геометрической емкости в результате последующего перераспределения зарядов в толще изоляции и накопления их на границах отдельных слоев, образующих из-за неоднородностей как бы цепочку последовательно включенных емкостей. Следствием заряда соответствующих отдельных емкостей (поляризации) является ток абсорбции в изоляции.

После прекращения поляризации, т. е. заряда абсорбционной емкости, ток абсорбции становится равным нулю, но через изоляцию продолжает проходить ток сквозной проводимости (ток утечки), значение которого определяется сопротивлением изоляции постоянному току.

Определение влажности по коэффициенту абсорбции основано на сравнении показаний мегомметра, снятых через разные промежутки времени после приложения напряжения.

где R 60 и R15 — сопротивление изоляции, измеренное соответственно через 60 и 15 с после приложения напряжения мегомметра.

Для неувлажненной обмотки при температуре 10 — 30 °С K аб = 1,3-2,0, адля увлажненной обмотки коэффициент абсорбции близок к единице. Это различие объясняется разной длительностью заряда абсорбционной емкости у сухой и влажной изоляции.

Значение коэффициента абсорбции сильно зависит от температуры изоляции, поэтому для сравнения следует пользоваться значениями, измеренными или приведенными к одной температуре. Коэффициент абсорбции измеряется при температуре не ниже + 10 °С.

Определение влажности по емкости и частоте производится главным образом при испытании силовых трансформаторов. Оно основано на том, что емкость неувлажненной изоляции при изменении частоты изменяется меньше (или совсем не изменяется), чем емкость увлажненной изоляции.

Емкость изоляции принято измерять при двух частотах: 2 и 50 Гц. При измерении емкости изоляции на частоте 50 Гц успевает проявиться только геометрическая емкость, одинаковая у сухой и влажной изоляции. При измерении емкости изоляции на частоте 2 Гц успевает проявиться абсорбционная емкость влажной изоляции, в то время как у сухой изоляции она меньше и заряжается медленно. Температура при измерениях должна быть не ниже + 10 °С.

Отношение емкости, измеренной при частоте 2 Гц (С2), к емкости при 50 Гц (С60) для увлажненной изоляции составляет около 2, а для неувлажненной — около 1.

Изоляцию можно считать неувлажненной, если (С70 — С20) / С20 ,2

Емкость обмоток можно измерить либо с помощью моста типа Р5026 одновременно с измерением тангенса угла диэлектрических потерь, либо вольтметром — амперметром. Температуру обмоток трансформаторов измеряют термометром, установленным в верхних слоях масла, или устанавливают по сопротивлению меди обмотки.

Заряжая емкость изоляции и затем разряжая ее, измеряют емкость объекта С и прирост емкости d С в течение 1 с за счет абсорбционной емкости, которая успевает проявиться за 1 с у влажной изоляции и не успевает — у сухой.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Определение степени увлажненности изоляции.

Степень увлажненности изоляции определяется для решения вопроса о необходимости сушки изоляции трансформатора и электрических машин с гигроскопической изоляцией.

Определение степени увлажненности изоляции основывается на физических процессах, происходящих в изоляции во время приложения к ней напряжения.

Емкость изоляции может быть представлена суммой емкостей геометрической и абсорбционной. Геометрическая емкость определяется геометрическими размерами изоляции, а абсорбционная – неоднородностями в толще изоляции изоляционного материала, включениями в виде воздушных промежутков, влаги и загрязнений.

Во время приложения напряжения к изоляции в первый момент через нее проходит ток заряда геометрической емкости, который быстро прекращается в связи с зарядкой этой емкости.

Абсорбционная емкость проявляется не сразу после приложения напряжения к диэлектрику, а спустя некоторое время после заряда геометрической емкости. Абсорбционная емкость является результатом перераспределения зарядов в толще диэлектрика и накопления их на границах отдельных слоев диэлектрика, при этом появляется как бы цепочка последовательно включенных емкостей. Такое явление называется поляризацией.

Ток абсорбции в изоляции является следствием поляризации диэлектрика.

После заряда абсорбционной емкости и прекращения поляризации ток абсорбции становится равным нулю.

Через изоляцию продолжает идти ток утечки, величина которого определяется сопротивлением изоляции постоянному току.

Степень увлажнения изоляции определяют по коэффициенту абсорбции.

Коэффициент абсорбции равен

,

где R и R — сопротивление изоляции, измеренные после приложения напряжения мегомметра через 60 и 15 с.

для неувлажненной изоляции при температуре

для увлажненной обмотки близок к единице.

Это явление объясняется различной длительностью заряда абсорбционной емкости у сухой и влажной изоляции.

Коэффициент абсорбции измеряется при температуре не ниже +10 гр. С.

Определение увлажненности изоляции по емкости и частоте. Этот метод применяется в основном при испытании силовых трансформаторов и основан на свойстве емкости неувлажненной изоляции при изменении частоты меняться меньше, чем емкость увлажненной. При этом емкость изоляции измеряется при двух частотах – 2 и 50 Гц.

При измерении емкости на частоте 50 Гц успевает проявиться только геометрическая емкость, одинаковая у сухой и влажной изоляции.

При измерении емкости на частоте 2 Гц успевает проявиться абсорбционная емкость влажной изоляции, а у сухой изоляции эта емкость меньше и заряжается медленно. Отношение близко к 2 для увлажненной изоляции, а для неувлажненной изоляции близко к 1.

Источник

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

Как определить увлажненность изоляции электродвигателей и трансформаторов

Увлажненность изоляции определяют обычно для решения вопроса о необходимости сушки гигроскопической изоляции электронных машин и трансформаторов. Способы определения степени увлажненности изоляции основываются на физических процессах, происходящих в изоляции при приложении к ней напряжения.

Емкость изоляции может быть представлена геометрической емкостью , определяемой геометрическими размерами изоляции, и
емкостью абсорбционной , т. е. емкостью, образуемой в толще изоляции неоднородностями изоляционного материала, также разными включениями в виде воздушных промежутков, воды, загрязнений и др.

При приложении напряжения через изоляцию в 1-ый момент проходит ток заряда геометрической емкости, стремительно прекращающийся в связи с процессом зарядки этой емкости.

Абсорбционная емкость проявляется не сходу после приложения к изоляции напряжения, а спустя некое время после заряда геометрической емкости
в итоге следующего перераспределения зарядов в толще изоляции и скопления их на границах отдельных слоев, образующих из-за неоднородностей вроде бы цепочку поочередно включенных емкостей. Следствием заряда соответственных отдельных емкостей (поляризации) является ток абсорбции в изоляции.

После прекращения поляризации, т. е. заряда абсорбционной емкости, ток абсорбции становится равным нулю, но через изоляцию продолжает проходить ток сквозной проводимости (ток утечки), значение которого определяется сопротивлением изоляции неизменному току.

Определение влажности по коэффициенту абсорбции основано на сопоставлении показаний мегомметра, снятых через различные промежутки времени после приложения напряжения.

где R 60 и R15 — сопротивление изоляции, измеренное соответственно через 60 и 15 с после приложения напряжения мегомметра.

Для неувлажненной обмотки при температуре 10 — 30 °С K аб = 1,3
— 2,0, а для влажной обмотки коэффициент абсорбции близок к единице. Это различие разъясняется разной продолжительностью заряда абсорбционной емкости у сухой и увлажненной изоляции.

Значение коэффициента абсорбции очень находится в зависимости от температуры изоляции, потому для сопоставления следует
воспользоваться значениями, измеренными либо приведенными к одной температуре.
Коэффициент абсорбции измеряется при температуре не ниже + 10 °С.

Определение влажности по емкости и частоте делается приемущественно при испытании силовых трансформаторов. Оно основано на том, что емкость неувлажненной изоляции при изменении частоты меняется меньше (либо совершенно не меняется), чем емкость влажной изоляции.

Емкость изоляции принято определять при 2-ух частотах: 2 и 50 Гц.
При измерении емкости изоляции на частоте 50 Гц успевает проявиться только геометрическая емкость, однообразная у сухой и увлажненной изоляции. При измерении емкости изоляции на частоте 2 Гц успевает проявиться абсорбционная емкость увлажненной изоляции, в то время как у сухой изоляции она меньше и заряжается медлительно. Температура
при измерениях должна быть не ниже + 10 °С.

Отношение емкости, измеренной при частоте 2 Гц (С2), к емкости при 50 Гц
(С60) для влажной изоляции составляет около 2, а для неувлажненной — около
1.

Изоляцию можно считать неувлажненной, если (С70 — С20) / С20
,2

Емкость обмоток можно измерить или при помощи моста типа Р5026 сразу с измерением тангенса
угла диэлектрических утрат, или вольтметром — амперметром. Температуру обмоток трансформаторов определяют указателем температуры, установленным в верхних слоях масла, либо устанавливают по сопротивлению меди обмотки.

Заряжая емкость изоляции и потом разряжая ее, определяют емкость объекта С и прирост емкости
d С в течение 1 с за счет абсорбционной емкости, которая успевает проявиться за 1 с у увлажненной изоляции и не успевает — у сухой.

Источник

Контроль влажности изоляции

Основными методами контроля влажности изоляции являются:

1. Степень увлажнения изоляции характеризуется коэффициентом абсорбции К_абс. Если к диэлектрику приложить постоянное напряже­ние, то через изоляцию будет протекать ток: I = I_ут + I_абс + I_c.

Появление тока абсорбции вызвано явлением дипольной по­ляризации, изменением диэлектрической проницаемости вещества. При постоянном напряжении он возникает только в начале действия напряжения и при изменениях напряжения, а при переменном он течет постоянно, вследствие чего при пере­менном напряжении потери в диэлектрике значительно большие.

Рис. 2. Зависимость составляющих токов через изоляцию в функции

Первое измерение тока следует производить в самом нача­ле процесса в момент времени t₁ (рис. 2), т.к. быстро зату­хающие составляющие разряд­ного тока в основном и харак­теризуют состояние изоляции в наиболее ослабленных местах, но измерять ток надо не ранее окончания разряда геометричес­кой емкости. В производствен­ных условиях Кабсопределяют из соотношения:

Для нормального состояния изоляции К_абс > 1,3.

2. Метод контроля «емкость—частота». Метод «емкость— частота» основан на том, что емкость неувлажненной изоля­ции при изменении частоты воздействующего напряжения почти не изменяется, в то время как в увлажненной изоляции процес­сы поляризации протекают достаточно быстро.

Чем больше влажность, тем больше относительная диэлек­трическая проницаемость (е_воды =81). Емкость образца опре­деляется выражением:

С ростом относительной диэлектрической проницаемости растут емкость образца и ток:

Для сухой изоляции емкость при частоте 2Гц и 50Гц при­близительно одинакова.

Для увлажненной изоляции достаточно резко проявляется перепад емкости при частоте f = 2 Гц и f = 50 Гц.

При малой частоте у полярных диэлектриков поляризация успевает установиться за один полупериод, а при высокой частоте — не успе­вает, и относительная диэлектрическая проницаемость уменьшается.

Относительная диэлектрическая проницаемость характеризует способность вещества образовывать емкость. Если уменьшается относительная диэлектрическая проницаемость, то уменьшается емкость конденсатора, а частотный коэффициент K_f увеличивается:

т.е. изоляция считается сухой при значении частотного коэффици­ента менее или равного 1,3. Измерение влажности изоляции при­бором ПКВ-13 чаще используется для определения степени увлаж­нения изоляции трансформаторов. Для электрических машин этот метод не используется из-за их большой геометрической емкости.

3. Метод «емкость—температура». Зависимость емкости изоляции от температуры. С ро­стом температуры объемная проводимость изоляционных материалов увеличивается примерно по экспоненциаль­ному закону. Соответственно возрастают диэлектрические потери и величина tg 6. При нагреве проводимость растет тем сильнее, чем больше увлажнена изоляция (так как при этом увеличивается растворимость и сте­пень диссоциации различных примесей во влаге). По­этому если изоляция имеет увлажненный слой, то с ростом температуры различие в проводимостях слоев увеличивается и изоляция становится еще более неодно­родной. При этом емкость Сабсувеличивается, а постоянная времени Т снижается, так как сопротивление утечки слоев уменьшается. В ре­зультате увеличивается и эквивалентная емкость всей изоляции. Этот эффект имеет простое объяснение. С ро­стом температуры проводимость увлажненного слоя уве­личивается сильнее, чем неувлажненного. Большая часть приложенного напряжения приходится на неувлажненный слой и емкость изоляции возрастает.

По зависимости емкости изоляции от температуры можно оценить степень ее увлажненности. Опытным путем установлено, что увеличение емкости на 30—40% при повышении температуры от 20 до 70° является при­знаком недопустимо сильного увлажнения изоляции.

Данный метод основан на том же принципе, что и рассмотренный выше — зависимости процесса поляризации от температуры:

где K_t — температурный коэффициент;

C₇₀ — емкость испытуемого материала, измеренная при температу­ре 70 °С;

С₂₀ — емкость, измеренная при температуре 20 °С.

4. Метод «емкость—время».Этот метод основан на раздельном
измерении геометрической емкости (С_г) и абсорбционной емкости
(С_абс). Методом «емкость — время» измеряется емкость С_г (геометрическая) и Сабс и определяется отношение Сабс/С_Г. Коэффициент отношения емкостей (K_t) определяется:

K_t увеличивается с увеличением увлажнения изоляции.

Для измерения вели­чин С₂, С₅₀, Сабс и С_г ис­пользуются приборы кон­троля влажности ПКВ. Измерения осуществляют­ся методом «емкость—ча­стота» или методом «ем­кость — время».

Упрощенная схема прибора ПКВ, работаю­щего по принципу «ем­кость — частота», показа­на на рис. 3,а. Пере­ключатель П периодически подключает испытуемую изоляцию к источнику постоянного напряжения U₀ (при этом С_x заряжается), а затем к цепи с гальванометром Г (С_х разряжается). Измерения проводятся при частотах переключения 2 и 50 Гц, поэтому

Рис. 3. Упрощенные схемы прибора ПКВ.

а — по методу «емкость—частота»; б — по методу «емкость-время».

Схема прибора, использующего метод «емкость-время», показана на рис. 3,б. Емкость испытуемой изоляции заряжается около од­ной минуты от источника стабилизированного напряже­ния U₀. Затем, если измеряется емкость С_г, переключа­тель П₁на 5—10 мс подключает емкость С_х к эталонно­му конденсатору С_э. За это время на емкость С_э успе­вает передать заряд только геометрическая емкость изо­ляции. Емкость С_э выбирается такой, чтобы С_Э>С_Х , поэтому напряжение на ней получается пропорциональ­ным величине С_г:

Напряжение на С_э измеряется с помощью лампового вольтметра ЛВ, имеющего большое входное сопротивле­ние.

Для измерения Сабс испытуемая изоляция повторно подключается кисточнику. Затем отключается и на вре­мя 5—10 мс закорачивается переключателем П₂, чтобы разрядить только геометрическую емкость. После этого переключателем П1емкость С_х соединяется с эталонным конденсатором на время около 1 с, и последний заря­жается теперь от Сабс. Напряжение на С_э получается про­порциональным Сабс.

Дата добавления: 2015-12-22 ; просмотров: 5190 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник