11933

Определение электрической прочности трансформаторного масла

Лабораторная работа

Физика

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 Определение электрической прочности трансформаторного масла ПРОГРАММА РАБОТЫ Усвоить методику электрического испытания трансформаторного мала. Произвести стандартное испытание масла на электрическую прочность. Определить ...

Русский

2013-04-14

153 KB

86 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Определение электрической прочности трансформаторного масла

ПРОГРАММА РАБОТЫ

  1.  Усвоить методику электрического испытания трансформаторного мала.
  2.  Произвести стандартное испытание масла на электрическую прочность.
  3.  Определить величину электрической прочности масла в зависимости от расстояния между электродами разрядника.
  4.  Установить зависимость электрической прочности масла от числа пробоев.
  5.  Оформить отчет.

Основные теоретические положения

Во многих электрических аппаратах – трансформаторах, масляных выключателях, маслонаполненных конденсаторах и кабелях, масляных реостатах и других подобных устройствах – применяется в качестве заполнителя жидкий материал, представляющий собой нефтяное электроизоляционное масло. Часто это масло, в зависимости от его обработки, свойств и назначения, называется трансформаторным, кабельным, конденсаторным и т. п.

В электрических аппаратах масло выполняет ряд весьма важных и ответственных функций:

− повышение электрической прочности и надежности изоляции;

− создание надлежащих условий для охлаждения обмоток и магнитопровода, которые разогреваются вследствие неизбежных потерь в меди и стали.

В специальных аппаратах,  используемых для разрыва цепей при значительных напряжениях, или при больших токах (масляные выключатели), трансформаторное масло обеспечивает быстрое гашение электрической дуги, что позволяет отключать большие электрические мощности.

Таким образом, в электрических установках трансформаторное масло используется как изолирующее, охлаждающее и дугогасящее средство.

Надежность работы маслонаполненной аппаратуры определяется качеством электроизоляционного масла, которое должно периодически испытываться с целью определения его электрических параметров. Трансформаторное масло обычно различают: чистое и сухое, тщательно очищенное от всевозможных примесей, предназначенное для заливки в тот или иной аппарат (регенерированное); эксплуатационное, которое залито уже в аппарат и находится в эксплуатации. При воздействии повышенной температуры, влаги, воздуха (особенно озона), соприкосновение масла с металлами, в нем появляются продукты распада, масло теряет свою прозрачность, темнеет, в нем появляются механические примеси, взвешенный уголь, кислоты и смолы. Волокнистые примеси в еще большей степени снижают электрическую прочность масла. Они более гигроскопичны, чем масло, и впитывая в себя влагу, становятся полупроводящими частицами. Взвешенный уголь является хорошим проводником. При соприкосновении с воздухом трансформаторное масло быстро окисляется. Растворение в нем кислоты действует на твердую органическую изоляцию аппарата (бумага, картон, пряжа и др.) и металлы (бак, обмотка). Масло стареет. Масло, качество которого снизилось вследствие старения и загрязнения, очищают. Различают два вида испытаний эксплуатационного масла: на пробой и на сокращенный анализ. В объем испытания на пробой входит определение электрической прочности, наличия механических примесей, содержание взвешенного угля, воды. В объем сокращенного анализа дополнительно входит определение температуры вспышки, содержания органических кислот, наличия водорастворимых кислот и щелочей.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей изоляционное масло должно подвергаться лабораторным испытаниям в следующие сроки:

− для трансформаторов мощностью свыше 630 кВ·А, работающих с термосифонными фильтрами, не реже 1 раза в 5 лет (сокращенный анализ);

− для трансформаторов, работающих без термосифонных фильтров, а также для трансформаторов и аппаратов после капитального ремонта не реже 1 раза в 2 года.

В измерительных трансформаторах напряжением до 20 кВ и силовых трансформаторах мощностью до 630 кВ·А с термосифонными фильтрами пробу масла не отбирают, а масло заменяют по результатам профилактических испытаний.

Предельные допустимые значения в соответствии с ГОСТ 982-80 основных показателей качества свежего или регенерированного сухого и эксплуатационного масла приведены в таб.1.

Т а б л и ц а 1 – Основные показатели качества трансформаторного масла

Показатель качества масла

Допустимые значения

для свежего масла

для эксплуатационного масла

Электрическая прочность масла, кВ, определяемая в стандартном сосуде, для трансформаторов и изоляторов напряжением:

до 15 кВ

30

25

свыше 15 до 35

35

30

от 60 до 220

45

40

от 330 до 500

55

50

Содержание механических примесей

Отсутствие (визуально)

Отсутствие (визуально)

Содержание взвешенного угля

Отсутствие

Отсутствие

Кислотное число, мг КОН на 1г масла не более

0,02

0,02

Температура вспышки, 0С, не ниже

135

Снижение температуры не более чем на 500С

Тангенс угла диэлектрических потерь, не более, %:

при 200С

при 700С

при 900С

0,2

1,5

-

0,4

2,0

-

Важнейшей характеристикой каждого масла как электроизоляционного материала является его электрическая прочность, т.е. та минимальная напряженность электрического поля Епр, кВ/мм, при которой происходит пробой. Электрическая прочность определяется пробивным напряжением Uпр, отнесенным к толщине h диэлектрика в месте пробоя:

 .        (1)

Численное значение величины Епр зависит от качества изоляционного масла,  наличия в нем влаги,  различных твердых примесей, в особенности, если последние гигроскопичны (рис. 1). Таким образом, по величине электрической прочности трансформаторного масла можно судить о степени его загрязнения инородными веществами.

Р и с у н о к 1 − Зависимость действующего значения пробивного напряжения от содержания влаги в изоляционном масле, полученная при испытании в

стандартном разряднике (h = 2,5 мм)

Электрическая прочность любого диэлектрика, в том числе и изоляционного масла с определенными свойствами, не является постоянной величиной, а зависит от степени равномерности электрического поля, рода прилагаемого напряжения, скорости изменения напряжения, а также от продолжительности его воздействия. Помимо этого на величину электрической прочности несколько влияет температура, в особенности для увлажненного масла (рис. 2), а в некоторых случаях и толщина слоя диэлектрика.

Р и с у н о к  2 − Зависимость действующего значения пробивного

напряжения трансформаторного  масла от температуры,

полученная при испытании в стандартном разряднике (h = 2,5 мм):

1 – чистое и сухое масло; 2 – эксплуатационное масло со следами влаги.

Для того чтобы по численному значению электрической прочности можно было судить о качестве масла, испытание его на пробой проводят в определенных условиях на специальном пробивном аппарате. Последний укомплектован разрядником, выполненным по ГОСТ 17711-72 в виде фарфорового сосуда с двумя стандартными латунными или медными шлифованными  электродами  Ø 25 мм, расположенными на расстоянии 2,5 мм друг от друга (рис. 3).

Р и с у н о к  3 − Стандартный разрядник для испытания трансформаторного

масла на пробой

Сосуд после соответствующей подготовки заливается испытуемым  маслом, а к электродам подводится плавно повышаемое напряжение со скоростью порядка 1 – 2 кВ/сек до тех пор, пока слой масла толщиной h0 = 2,5 мм не будет пробит напряжением Uпр, кВ. Наступление пробоя определяется по наибольшему показанию киловольтметра пробивного аппарата.  

Быстро возникающие и также мгновенно исчезающие тонкие искры, проскакивающие между электродами при плавном повышении напряжения, во внимание не принимаются.

Для устранения посторонних влияний на результаты испытания изоляционного масла производят шесть последовательных пробоев изоляционного масла с интервалом 5 минут между ними.

После каждого пробоя масло слегка перемешивается стеклянной палочкой для удаления копоти и пузырьков воздуха, находящихся в пространстве между электродами.

За величину пробивного напряжения Uпр данного сорта масла принимают среднее арифметическое значение пяти полученных пробивных напряжений Uпр, за исключением  напряжения первого пробоя

                                                        .                                                 (2)

Численное значение Uпр нормируется как для чистого и сухого масла, так и для масла, находящегося в эксплуатации, в зависимости от величины рабочего напряжения заполняемого маслом аппарата, табл. 2

Т а б л и ц а  2 − Пробивное напряжение изоляционного масла

Для аппаратов с высшим рабочим напряжением U, кВ

Пробивное напряжение Uпр, кВ при  h0 = 2,5 мм для масла

До15 кВ

30

25

От 15 до 35кВ

35

30

От 60 до 220кВ

45

40

От 330 до 500кВ

55

50

Определение электрической прочности Eпр0, кВ/мм трансформаторного масла при  h0 = 2,5 мм производится по формуле (1).

Совершенно аналогично может быть найдена электрическая прочность Eпр при других значениях h и установлена зависимость Епр = f(h). В том случае, когда при выполнении этого опыта испытывается влажное трансформаторное масло, то перед каждым испытанием следует в фарфоровый сосуд наливать свежее масло, т.к. в противном случае вследствие подсушивания масла от многократных пробоев результаты испытания могут быть искажены.

Если же масло подвергать многократным пробоям без замены и перемешивания, а результаты опытов представить соответствующим графиком в виде ломанной линии с последующей заменой ее плавной средней линией (рис. 4), то по ее ходу можно судить о влажности испытуемого масла. Если кривая будет подниматься вверх, то это указывает на наличие влаги в масле, и наоборот.

   

Р и с у н о к  4 − Зависимость действующего значения Uпр трансформаторного масла от числа пробоев

Несмотря на простоту эксперимента по испытанию трансформаторного масла на пробой, надежные данные могут быть получены только в том случае, когда электроды и фарфоровый сосуд будут совершенно чистые и перед заполнением сухие. Поэтому электроды периодически необходимо протирать замшей.

Перед началом каждого испытания сосуд с электродами следует промыть чистым сухим маслом и просушить в термостате, после чего прикосновение, как к электродам, так и к внутренней стенке сосуда недопустимо.

Проба масла должна отбираться в совершенно чистую и сухую стеклянную посуду, плотно закрывающуюся притертой пробкой.

Перед испытанием посуду с отобранной пробой насколько раз медленно переворачивают вверх дном для перемешивания масла, но не взбалтывают во избежание образования пузырей воздуха внутри масла. Затем вынимается пробка и некоторое количество масла сливается до краев сосуда.

После этого подготовленный и просушенный разрядник пробивного аппарата трижды ополаскивается маслом, которое каждый раз полностью выливается, и только затем заполняется маслом так, чтобы оно было выше верхнего края электродов не менее 15 мм, и дают ему отстояться до первого пробоя 10 минут.

Описание схемы установки

Трансформаторное масло испытывают на пробой на специально сконструированных установках, например, аппаратах АИИ-70м, АИИ-80 и др. Принципиальная схема аппарата АИИ-70м изображена на рис. 5.

Р и с у н о к  5 − Принципиальная электрическая схема маслопробойника

Аппарат состоит из передвижного пульта управления на колесах и выпрямителя. Внутри пульта управления расположены: высоковольтный трансформатор, пускорегулирующая и сигнальная аппаратура. Электропитание подводится к аппарату от однофазной сети напряжением 127 или 220 В посредством гибкого кабеля, снабженного штепсельными разъемами, на клеммы дверной блокировки SF2. Далее через предохранители F1, F2, F3 попадает на регулятор напряжения SF1, подается на первичную обмотку высоковольтного трансформатора TV1 и конденсаторы C1, C2. Переключатель S1 служит для установки максимальной защиты автоматического выключателя SF1 в положение «Чувствительная» или «Грубая». Высокое напряжение от трансформатора TV1 через ограничительное сопротивление R может быть использовано как для испытания переменным напряжением твердых диэлектриков, так и для определения пробивного напряжения жидких диэлектриков. Сигнальная лампа HLG (зеленая) указывает на включение сети, лампа HLR (красная) на включение высокого напряжения. В установке имеется сосуд EV с электродами для испытания жидких диэлектриков.

Аппарат на своей крышке, где установлена аппаратура контроля, сигнализации, коммутации и защиты, имеет дверцу со смотровым окошком для наблюдения процесса пробоя трансформаторного масла, которая прикрывает разрядник и имеет блокировочные контакты Б, разрывающие цепь питания аппарата, как только дверца открывается. Этим достигается автоматическое снятие напряжения с электродов разрядника, что необходимо для безопасной работы с аппаратом.

При пользовании аппаратом корпус  надежно заземлить путем соединения клеммы заземления, установленной на его задней стенке, с системой заземления медным проводом с сечением не менее 4 мм2.

Кроме того лицо, проводящее испытание масла на пробой, должно при работе на аппарате все время находиться на резиновом коврике и надеть на руки резиновые перчатки.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомится с аппаратом для определения электрической прочности твердых и жидких диэлектриков и прочим оборудованием экспериментальной установки и записать в протокол испытания их технические характеристики.

2. Проверить состояние проводки заземления корпуса аппарата и подключить сам аппарат к сети однофазного тока  через двухполюсный рубильник S1 и плавкие предохранители FU1−FU3.

3. Пользуясь ключом и калибром установить расстояние между электродами разрядника 2,5 мм при котором калибр должен входить между ними без качки, но не очень туго.

4. Промыть разрядник чистым сухим маслом, подготовить банку с испытуемым маслом для заливки разрядника, трижды обмыть им электроды, а затем заполнить фарфоровый сосуд до отметки и установить его в аппарат.

5. Повернуть ручку регулировочного автотрансформатора TV2 против часовой стрелки до упора, дать отстояться маслу в течении 10 мин., установить стрелку киловольтметра kV на нулевое деление шкалы при помощи регулировочного винта и, после разрешения руководителя, приступить к работе.

6. Включить двухполюсный рубильник S1, в результате чего загорится зеленая сигнальная лампа «HLG», указывающая, что регулировочный автотрансформатор находится под напряжением сети.

7. Надеть резиновые перчатки, встать на резиновый коврик, включить автоматический выключатель SQ, после чего загорится красная сигнальная лампа “HLR”, предупреждающая о включении высоковольтного трансформатора TV1.

8. Плавно поворачивать ручку регулировочного автотрансформатора ТV2 по часовой стрелке со скоростью обеспечивающей нарастание напряжения порядка 1 – 2 кB/сек до тех пор, пока не произойдет пробой масла. Одновременно следует наблюдать за показаниями киловольтметра kV с тем, чтобы в момент, предшествующий пробою, отсчитать величину пробивного напряжения, ибо при пробое происходит срабатывание автоматического выключателя SF1, который отключает цепь первичной обмотки высоковольтного трансформатора ТV1,  красная сигнальная лампа “HLR” при этом гаснет.

9. Возвратить ручку регулировочного автотрансформатора ТV2 в исходное положение, поднять откидную дверцу и помешать чистой сухой стеклянной палочкой масло в разряднике для удаления из промежутка между электродами частиц копоти, а затем закрыть дверцу.

После отстаивания масла в течение 5 мин. испытание повторить и снова выполнить все манипуляции, предусмотренные в пункте 9, с таким расчетом, чтобы иметь данные по шести пробоям испытуемого масла, результаты наблюдений свести в табл. 3.

Т а б л и ц а  3 − Результаты испытаний на пробой

№ опыта

Пробивное напряжение Uпр, кВ при h0 = 2,5 мм

  1.  

  1.  

  1.  

  1.  

  1.  

  1.  

10. Для установления зависимости величины пробивного напряжения Uпр от расстояния h между электродами разрядника повторить опыты пунктов 3 – 9 при различном значении h, устанавливаемом с помощью ключа и набора калибров. Результаты испытания свести в табл. 4.

Т а б л и ц а  4 − Зависимость Uпр от расстояния между электродами h 

№ опыта

Пробивное напряжение Uпр

h = … мм

h = … мм

h = … мм

h = … мм

  1.  

  1.  

  1.  

  1.  

  1.  

  1.  

Примечание.  При испытании влажного масла необходимо его заменять при каждом вновь устанавливаемом расстоянии между электродами разрядника, во избежания получения неудовлетворительных результатов вследствие подсушивания масла многократными пробоями.

11. Найти зависимость величины пробивного напряжения Uпр от числа пробоев,  для чего произвести 30 последовательных пробоев без перемешивания масла в разряднике и результаты наблюдений свести в табл. 5

Т а б л и ц а  5 − Зависимость Uпр от числа пробоев

№  пробоя

1.

2.

3.

4.

5.

28.

29.

30.

Uпр, кВ

Обработка результатов опыта

1. Пользуясь формулами (1) и (2) определить величину пробивного напряжения Uпр и электрической прочности Епр0 масла при h0 = 2,5 мм.

2. Вычислить величины Uпр и Епр при различном значении расстояния h между электродами разрядника. Результаты расчетов свести в табл. 6.

Т а б л и ц а  6

опыта

h = … мм

h = … мм

h = … мм

h = … мм

Uпр, кВ

Епр, кВ/мм

Uпр,

кВ

Епр, кВ/мм

Uпр,

кВ

Епр, кВ/мм

Uпр,

кВ

Епр, кВ/мм

1 − 6

3. Вычертить в различных координатных системах кривые Uпр = f(h) и Епр = f(h).

4. Привести зависимость величины пробивного напряжения от числа пробоев, т.е. Uпр = f(n), и, пользуясь полученными результатами проведенного испытания, дать заключение о пригодности изоляционного для эксплуатации.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1.  Какую роль выполняет трансформаторное масло в электрических аппаратах?
  2.  Чем отличается конденсаторное масло от трансформаторного?
  3.  Что такое  электрическая прочность масла и как ее определяют?
  4.  Какие изменения происходят в трансформаторном масле в условиях эксплуатации?
  5.  Почему при стандартном испытании масла берется среднее из пяти пробоев, а не удовлетворяются данными по одному, двум пробоям?
  6.  Как и почему влияет на электрическую прочность масла большое число следующих друг за другом пробоев?
  7.  Какие испытания входят в программу на «пробой»? Каковы сроки этих испытаний?
  8.  Расскажите о видах испытаний, входящих в программу сокращенного анализа масла, каковы их сроки?

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. – Л.: Энергия, 1985. – 304 с.

2. Казарновский Д. М., Тареев Б. М. Испытания электроизоляционных материалов и изделий. − Л.: Энергия, 1980. – 216 с.

3. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 424 с.

4. Пястолов А. А., Мешков А. А., Вахромеев А. Л. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования. – М.: Колос, 1981. – 335 с.

PAGE   \* MERGEFORMAT 1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41788. Приемы обработки числовой информации в среде Excel 90.72 KB
  Введите в ячейки А1 и А2 заголовок таблицы заполнив ячейки своими данными. Выполните объединение ячеек а 1:H1 и б 2:H2 Введите текстовые значения в ячейки А3:А8 и В3:H3. Скопируйте формулу из ячейки H4 в ячейки диапазона H5:H8. Для копирования ячейки перетащите выделение удерживая нажатой кнопку мыши в ячейки блока H5:H8.
41789. РАСЧЕТ ОТКЛИКА ЦЕПИ ПРИ ПРОИЗВОЛЬНОМ ВХОДНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 138.3 KB
  Цель работы: Изучение временного метода анализа цепи. Выполнение расчета цепи в среде PSpice. Результатом расчета согласно варианту задания является ток : Реакция цепи на входное воздействие: Переходная характеристика: Импульсная характеристика: 7.
41791. MS Access: Создание запросов 244.34 KB
  Создание: создайте запрос на выборку на основании только той таблицы данные которой будут изменены. В бланк запроса выберите только поле значения которого будут изменены. измените тип запроса запрос на обновление вкладка Конструктор группа команд Тип запроса Обновление; В бланке запроса должна появиться новая строка Обновление.
41792. Определение момента инерции махового колеса и силы трения в опоре 40.36 KB
  Мифтахов подпись и дата Отчёт по лабораторной работе №5 на тему: Определение момента инерции махового колеса и силы трения в опоре по дисциплине: Физика Выполнил: студент гр. 2012 г Лабораторная работа №5 Определение момента инерции махового колеса и силы трения в опоре Цель работы: применение закона сохранения энергии для поступательного и вращательного движений тел; измерение момента инерции махового колеса и силы трения в опорах.
41793. Создание сложных запросов в СУБД MS Access 101.11 KB
  Создать запрос на вычисление скидки 5%, если объём его заказа превысил 49 единиц товара. Вывести номера заказов с максимальной и минимально стоимостью.SELECT Заказы.[Код заказа], Заказы.Количество, [Заказы]![Цена]*[Заказы]![Количество]-([Заказы]![Цена]*[Заказы]![Количество]*0.05) AS [Цена со скидкой]FROM (Заказы INNER JOIN Клиенты ON Заказы.[Код заказа] = Клиенты.[Код заказа]) INNER JOIN Товары ON Заказы.[Код товара] = Товары.[Код товара] WHERE (((Заказы.Количество)>=49))ORDER BY [Заказы]![Цена]*[Заказы]![Количество]-([Заказы]![Цена]*[Заказы]![Количество]*0.05);
41794. Редактирование форм произвольных кривых в Corel Draw. Использование кривой Безье. Создание и редактирование текста 3.37 MB
  1й способ Выберите инструмент Свободная рука на панели графических инструментов и нарисуйте кривую произвольной формы. Выберите инструмент Форма на панели графических инструментов при этом на кривой появятся узлы редактирование удаление добавление перемещение изменение стиля узлов которых приведет к изменению формы кривой. 2й способ Выберите инструмент Кривая Безье на панели графических инструментов и щелкните мышью указав начало кривой. Нарисуйте две кривые используя инструмент Свободная рука.
41795. Система смазки автомобилей ВАЗ-2105, ВАЗ-2107 и Москвич-2140 Москвич-2141 519.17 KB
  В двигателях автомобилей ВАЗ2105 ВАЗ2107 применяют комбинированную систему смазки при которой наиболее нагруженные детали смазываются под давлением а остальные направленным разбрызгиванием масла а также маслом вытекающим из зазоров между сопряженными деталями. Схема системы смазки двигателя автомобиля ВАЗ2105 ВАЗ2107: 1 датчик указателя давления масла; 2 главная масляная магистраль; 3 канал подвода масла к коренному подшипнику; 4 канал подвода масла к шатунному подшипнику; 5 масляный фильтр; 6 маслоизмерительный стержень;...
41796. Введение данных и форматирование таблиц в среде табличного процессора 69.23 KB
  Во всех перечисленных ниже операциях пользуйтесь вкладками диалогового окна Формат ячейки способы его вызова см. Текст не помещается Поступите следующим образом: 1 На вкладке Выравнивание установите для этой ячейки флажок Переносить по словам; 2 Немного расширьте границы столбца B. Выделите ячейки 1:B1. Далее выделите ячейки B2:B6 и с помощью вкладки Границы выберите вид границы .