PL231826B1 - Sposób oznaczenia zawartości wilgoci w elementach stałych układu izolacji ciekło-stałej transformatorów energetycznych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oznaczenia zawartości wilgoci w elementach stałych układu izolacji ciekło-stałej, transformatorów energetycznych, wykorzystujący analizę zależności przenikalności dielektrycznej względnej.

Dotychczas z artykułu T.V. Oommen, „Moisture Equilibrium In Paper - Oil Systems” Proceedings ofthe 16th Electrical/Electronics Insulation Conference, Chicago, October 3-6,1983, znany jest sposób, oznaczenia zawartości wilgoci w izolacji papierowo-olejowej transformatorów energetycznych na podstawie pomiaru temperatury oleju oraz oznaczenia zawartości wody w próbce oleju pobranej z transformatora energetycznego i oznaczenia zawartości wody w papierze za pomocą opracowanego przez T.V. Oommen’a nomogramu zamieszczonego w wyżej wymienionym artykule. W tym rozwiązaniu uzyskiwana jest niska dokładność oznaczenia zawartości wilgoci w izolacji papierowo-olejowej, która wynika z długiego czasu ustalenia równowagi termodynamicznej pomiędzy zawartością wilgoci w papierze i oleju oraz z faktu zmian rozpuszczalności wody w olejach zestarzonych.

Znane są również techniki oznaczania stopnia zawilgocenia izolacji transformatorów energetycznych z izolacją papierowo-olejową oparte na analizie procesów polaryzacyjnych. Są to metody FDS (frequency dielectric spectroscopy) oraz RVM (return voltage method). Metoda FDS posługuje się analizą częstotliwościowych zmian współczynnika strat dielektrycznych tan5 oraz pojemności układu izolacyjnego z zastosowaniem modelu Χ-Υ izolacji wg CIGRE, DIRANA, Dielectric Response Analysis and Moisture in Oil-Paper Dielectrics - OMICRON, L204, April 2011. Metoda RVM wykorzystuje pomiar napięcia powrotnego podczas wielokrotnego cyklu ładowania i rozładowywania układu izolacyjnego napięciem stałym. Opisana w artykułach:

- BognarA., Kalocsai L., Csepes G., Nemeth E., Schmidt J: “Diagnostic Tests ofHigh Voltage Oil-Paper Insulating Systems (In Particular Transformer Insulation) using DC Dielectrometrics”, CIGRE'90, Paris, France, 1990, 15/33-08.,

- Patsch L, Kouzmine O.: “ Return Voltage Measurements - a good Tool for the Diagnosis ofPaperOil-lnsulations ”, IEEE Power Tech, St. Petersburg, Russia,: 27-30 June 2005, p. 1-7.,

- Saha, T.K., Zheng Tong Yao: “Experience with return voltage measurements for assessing insulation conditions in service-aged transformer”: IEEE Trans, on Power Delivery, vol. 18, No 1, (2003), p. 128-135.

\N małym zakresie stosowana jest ponadto metoda PDC (polarization, depolarization currents) polegająca na analizie kształtu czasowych charakterystyk prądów ładowania i rozładowania. Opisana, w artykułach:

- Shayegani A.A., Hassan, O., Borsi H., Gockenbach. E., Mohseni, H:. “PDC measurement evaluation on oil-pressboard samples Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Solid Dielectrics, (2004), 5-9 Juty 2004, Vol. 1, p. 51-54,

- PDC-ANALYSER-IMOD, Determination, ofthe moisture content in the pressboard and ofthe oil conductivity in power transformers ”, ALFF ENGINEERING, Switzerland, www.alff-engineering.ch.

We wszystkich tych metodach zależności uzyskane z pomiarów procesów polaryzacyjnych porównywane są z krzywymi wzorcowymi otrzymanymi laboratoryjnie dla różnych temperatur zaimpregnowanej i zawilgoconej w różnym stopniu celulozy. Na tej podstawie oznacza się ilość wody w zgromadzonej izolacji. Praktyka stosowania tych sposobów wykazała, że w przypadkach izolacji zestarzonej, o bardzo dużym zawilgoceniu lub wykazującej brak równowagi termodynamicznej stężenia wilgoci w elementach stałych i cieczy izolująco-chłodzącej obserwuje się nadmierne błędy w oznaczeniu ilości wody zgromadzonej w preszpanie. Dragą wadą wymienionych powyżej metod wykorzystujących pomiary elektryczne jest długi czas pomiarów niezbędny do uzyskania parametrów izolacji, na podstawie których określany jest stopień zawilgocenia. Tak wyznaczenie charakterystyki metodą FDS wymaga czasu ok. 6 h, natomiast metodami RVM oraz PDC również do 6 h.

Istotą sposobu oznaczania zawartości wilgoci w elementach stałych układu izolacji ciekło-stałej transformatorów energetycznych, polegającego na pomiarze temperatury oraz przenikalności dielektrycznej względnej lub pojemności w funkcji częstotliwości izolacji ciekło-stałej transformatorów energetycznych według wynalazku jest to, że odczytuje się przenikalność dielektryczną względną lub pojemność dla częstotliwości 1000 Hz, na podstawie której określa się wartość częstotliwości f, dla której przenikalność dielektryczna względna lub pojemność jest o 1,4 razy większa, a następnie na podstawie uzyskanej wartości częstotliwości f oznacza się, z charakterystyki odniesienia dla temperatury izolacji

PL 231 826 B1 przy której dokonano pomiaru względnej przenikalności dielektrycznej lub pojemności, procentową zawartość wody zgromadzonej w objętości elementów stałych izolacji ciekło-stałej.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest znaczące skrócenie czasu potrzebnego do wykonania pomiaru, oraz uzyskanie jednoznacznego wyniku zawartości wilgoci w izolacji ciekło-stałej transformatorów na podstawie odczytu z charakterystyki odniesienia.

Sposób według wynalazku został przedstawiony na rysunku, który prezentuje charakterystyki odniesienia umożliwiające odczytanie zawartości wilgoci w izolacji ciekło-stałej transformatorów energetycznych dla różnych temperatur izolacji uzyskane doświadczalnie dla papieru transformatorowego impregnowanego mineralnym transformatorowym olejem izolacyjnym.

P r z y k ł a d: Po odłączeniu transformatora energetycznego o izolacji papierowo-olejowej od sieci energetycznej po stronie wysokiego napięcia oraz po stronie niskiego napięcia zwiera się ze sobą zaciski górnego napięcia A1, B1, C1. Następnie zwiera się ze sobą zaciski dolnego napięcia a2, b2, c2. Do zwartych zacisków A1, B1, C1, uzwojenia górnego napięcia transformatora i zwartych zacisków a2, b2, c2 uzwojenia dolnego napięcia podłącza się miernik FDS, który mierzy pojemność Cuz między uzwojeniami dolnego i górnego napięcia. Miernik FDS samoczynnie dobiera czas pomiaru na podstawie zadanej częstotliwości. Następnie miernikiem FDS zmierzono przenikalność dielektryczną względną lub pojemność w funkcji częstotliwości. Po czym ze zmierzonych wartości odczytano wartość przenikalności dielektrycznej względnej lub pojemności dla częstotliwości 1000 Hz, które wyniosły ε = 4,88, C1000 = 2,2 nF=2,2*10^-9 F. Po pomnożeniu uzyskanej wartości razy 1,4 uzyskano wartości ε = 6,83 (Cf = 3,08 nF = 3,08 * 10^-9 F). Ze zmierzonej zależności częstotliwościowej przenikalności dielektrycznej względnej lub pojemności określono wartość częstotliwości f = 0,07 Hz, dla której przenikalność dielektryczna względna lub pojemność osiąga wartości ε = 6,83 (Cf = 3,08 nF = 3,08 * 10^-9 F). Na podstawie pomiaru temperatury wybrano charakterystykę odniesienia dla 50°C. Następnie na podstawie określonej częstotliwości f odczytano z wybranej charakterystyki odniesienia procentową zawartość wilgoci zgromadzonej w objętości elementów stałych izolacji ciekło-stałej, która wyniosła X = 3,0% wagowe.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Sposób oznaczenia zawartości wilgoci w elementach stałych układu izolacji ciekło-stałej transformatorów energetycznych polegający na pomiarze temperatury oraz przenikalności dielektrycznej względnej w funkcji częstotliwości, izolacji ciekło-stałej transformatorów energetycznych znamienny tym, że odczytuje się przenikalność dielektryczną względną dla częstotliwości 1000 Hz, na podstawie której określa się wartość częstotliwości dla której przenikalność dielektryczna względna jest o 1,4 razy większa, a następnie na podstawie uzyskanej wartości częstotliwości oznacza się, z charakterystyki odniesienia dla temperatury izolacji przy której dokonano pomiaru względnej przenikalności dielektrycznej, procentową zawartość wody zgromadzonej w objętości elementów stałych izolacji ciekło-stałej.