Диагностика на високоволтови втулки и токови трансформатори под работно напрежение

Поляков B.C. (Санкт Петербург)

Анализът на експлоатационния опит на втулки и токови трансформатори (CT) ни позволява да направим следните заключения:

За да се разработи ефективна диагностична система, е необходимо да се установи естеството на дефекта, чието развитие наистина води до повреда на оборудването, и времето на развитие на дефекта.
Естеството на дефекта определя избора на диагностичния параметър, а времето на развитие на дефекта определя честотата между измерванията на този параметър.
Типични дефекти за втулките са влага, образуване на проводими отлагания на вътрешната повърхност на порцелановия капак на втулката, капене на масло. Развитието на такива дефекти води до промяна в тангента на ъгъла на диелектричните загуби на основната изолация, включително намаляване на нейната стойност. С развитието на дефекта се появяват PD, а след това и електрическа повреда.
Типични дефекти за CT са локални дефекти, чието развитие води или до термичен пробив, или до появата на частични разряди и електрически срив на основната изолация
Такива дефекти на ранен етап от развитието могат да бъдат открити чрез измервания на ъгъла на диелектричните загуби при измерване на работното напрежение и термични изображения.
Степента на развитие на дефект в втулките и TT е по-малка от една година, следователно е необходимо да се контролира оборудването поне два пъти годишно, а ако дефект бъде открит в началния етап на разработка, веднъж на всеки 1- 3 месеца, в зависимост от получените показатели. Освен това е необходимо да се контролира CT след оперативни въздействия, които причиняват появата на дефект (излагане на токове на късо съединение и високочестотни пренапрежения).

При преминаване към измервания под работно напрежение трябва да бъдат решени следните три проблема:

осигурете безопасно свързване на измервателната верига към устройството, без да го изключвате;
осигуряване на наличността и възможността за свързване към еталонния обект по време на измервания по мостовата верига;
интерпретира и нормализира резултатите от измерванията в съответствие с изискванията на директивните документи и наличния диагностичен опит.

Безопасността на свързването на измервателния мост към измервателния извод на устройство с високо напрежение под работно напрежение се осигурява от факта, че при следващото изключване тези изводи се свързват предварително с екранирани сегменти на кабела с ултракъсо импулсно устройство, което позволява измервателното или еталонното рамо да бъде включено в тази верига, без да се прекъсва токът в измервателния извод - мост на заземителната верига. Тези устройства са инсталирани на достъпна височина (

1,5 м) върху резервоара на силовия трансформатор, прекъсвач или на шкафа TT.
Устройството за свързване на измервателни вериги към измервателния изход на входа или CT трябва да отговаря на следните технически изисквания:

Измервателната верига трябва да бъде свързана, без да се прекъсва токът в заземяващата верига на входящия измервателен изход (подобно на включването на релейните измервателни вериги с помощта на тестова единица тип BI).
Трябва да се изключи възможността за изключване на измервателното устройство.
вериги без предварително заземяване на измервателния изход на входа или CT също без прекъсване на тока в заземителната верига на измервателния изход.
Устройството не трябва да въвежда грешки в измервателната верига.
Устройството трябва да поддържа работоспособност и високо ниво на изолация през целия експлоатационен живот на втулката или CT.
Устройството трябва да позволява директни измервания на стандартите за изолационни характеристики, приети в "Стандарти за изпитване на електрическо оборудване" [1], както и всякакви други измервания, за които е необходимо да се свърже измервателната верига към измервателната мощност.

Формулираните по-горе технически изисквания са изпълнени от устройството UKI-1-1, при което готовите, стандартни продукти се използват максимално: 01Sh-0,38 или 0,22 kV; релеен превключвател R-1-16- 1-1-1, жак за микрофон 6,3 mm с превключвател и стандартен щепсел, метална кутия U-994 или друг тип, запечатан вход и други.
Принципът на действие на устройството е показан на фиг. 1. Устройството е инсталирано на резервоара на автотрансформатор, прекъсвач или рейка и е свързано чрез екраниран кабел към измервателната плоча на втулката или КТ. Защитният капак на измервателния кран е заменен от стоманен разделен капак, в който е монтиран нелинеен предпазител от пренапрежение OPN-0.38 или (ШН-0.22 kV) и в който е вкаран екраниран кабел с централна сърцевина от 1,5 mm уплътнения кабел и е свързан към ограничителя на пренапрежение и измервателния кран.
Кабелът от измервателния изход на входа или TT е свързан към прекъсвача R-1-16-1111 и жак за микрофон с паралелно свързан превключвател. Вторият терминал на прекъсвача е заземен. Заземяването на измервателния изход в експлоатация се извършва чрез положен кабел с напречно сечение 1,5 mm и превключвател за 16 A (с ток през входа от 40 до 120 mA).

Фигура: 1 Устройство за наблюдение на изолацията за втулка под работно напрежение UKI-1-1.
Свързването на изхода от измервателната верига се осъществява чрез щепсел за микрофон, към който е свързан кабелът от измервателното (Cx) или еталонното (Co) рамена на измервателния мост. Когато щепселът е поставен в гнездото за микрофон, съпротивлението на рамото на моста е свързано паралелно към земята на измервателния изход на устройството чрез превключвателя. След като включите щепсела в жака за микрофон, изключете заземяващия превключвател на измервателния извод на апарата, без да прекъсвате тока в заземяващата верига. За да изключите измервателната верига, трябва да включите заземяващия превключвател и да изключите щепсела. В случай на случайно нарушение на последователността от операции, токът в заземяващата верига на измервателния извод няма да бъде прекъснат, тъй като когато извадите щепсела от гнездото, измервателният извод е заземен от превключвателя на гнездото на микрофона. Освен това цялата измервателна верига и изходът са защитени 01SH-0,22 или 0,38 kV.
Избор на референтен обект. Всеки обект с известни стойности на tan δ и капацитет може да се използва като референтен обект. В този случай точността на измерване се определя от точността на приетите характеристики на стандарта.
Изборът на характеристиките на стандарта се определя от зависимостта на tan δ от времето на работа на изолацията. Като аксиома се приема, че стареенето на изолацията води до влошаване на нейните изолационни характеристики. Опитът от експлоатацията обаче показва, че ако в изолацията не се появи дефект, тогава стойността на tan δ остава стабилна през целия експлоатационен живот на апарата. Нещо повече, при силови трансформатори, работещи с постоянен номинален товар и при високи температури на маслото, има дори увеличаване на изолационното съпротивление в границите до безкрайност, въпреки че изолацията губи своята механична якост.
Важно е да се отбележи, че за изолация без дефекти тен δ не се увеличава през целия експлоатационен живот на изолационната конструкция. Това означава, че първоначалните стойности на tan δ служат като основа за сравнение с данните, получени при последващи измервания през целия експлоатационен живот на апарата.
В онези случаи, когато на измерената фаза има свързващ кондензатор, най-удобно е да се приеме като стандарт. Това се дължи на факта, че свързващите кондензатори имат относително малка и стабилна стойност на собствения си tan δ, а tan δ на измерените обекти почти винаги ще бъде по-голям от tan δ на стандарта, което означава, че положителните стойности на ще се получи измерената стойност Atg δ. Вярно е, че когато се измерва, няма значение дали обектът е повече или по-малко tan δ ^ tan δ. Във всички случаи измерената стойност Atg δ „3M се добавя към tan δ3T със знака (" + "или .
Свързващият кодер е също удобен, тъй като стойността на tan δ на неговата изолация е не само малка по размер, но и доста стабилна както по температура, така и по време. Въпреки това, за да се изключат преизчисленията на температурата, по-добре е да се вземе обект от същия тип, който има температура, близка по величина.

Фигура: 2. Векторна диаграма за измерване на tan δx на обект с помощта на стандарт, в който tan δ е 7 * 0.
Когато се измерва под работно напрежение, за еталон се приема обект с известна стойност на tan δ и всички други обекти се измерват спрямо него. В този случай се измерва разликата между tan δ3T и tan δx (вижте векторната диаграма на фиг. 2). Истинска стойност tan δ „cr-Atg δ
мярка + тен δ, Т.
За изчисляване на капацитета на измервания обект се използва капацитетът на референтния обект:

Този капацитет може да бъде взет от протоколите от предишни измервания на референтния обект, извършени със спиране, или от фабрични измервания. Този капацитет може да бъде измерен непосредствено преди използването на обекта като стандарт при работно напрежение съгласно схемата "амперметър - волтметър" (Фиг. 3). Капацитетът се изчислява от резултатите от измерването:

Редът на измерванията съгласно схемата на фиг. 3 е както следва [2]:

подава се заявление за отстраняване на свързващия филтър на свързващия кондензатор от работа по предписания начин;
ЗР КС е включен и на шината на свързващия филтър КС е монтирано допълнително преносимо заземяване;
лентата за свързване е изключена от филтъра за свързване;
използва се скоба за свързване на веригата за измерване на тока през капацитета на CO;
подвижно преносимо заземяване;
изключва за времето на измерване на ZR KS.

Фигура H. Измерване на капацитета на COP според "амперметър - волтметър".
От момента, в който е дадена командата за изключване на системата за ПВО на компресора, всички членове на екипа не докосват и не се доближават до инструменти и проводници на измервателната верига на неприемливо разстояние.
След преброяване на стойността на тока, ZR на CS веднага се включва и в обратен ред се възстановява обичайната схема на CS.
Ако CS се използва като референтен обект, тогава в реда, описан по-горе, кабел от еталонното рамо на моста също е свързан към свързващата филтърна шина със скоба.
По подобен начин може да се измери капацитетът на всеки обект, взет за еталон или измерения обект.
Във всички случаи е желателно да се извърши това измерване, тъй като то служи като допълнителна информация за състоянието на обекта, а освен това е и проверка, тоест: капацитетът на обекта се измерва по два метода, което увеличава надеждността на измерванията.
Други обекти за справка обикновено се използват като обекти от същия тип, например вход - вход (фиг. 5), и различни видове: вход - TT и други. Изборът на референцията няма никакво влияние върху резултатите от измерването; важно е само, както вече беше отбелязано, да се знаят точните параметри на референтния обект [3].
ORGRES препоръчва използването на веригата съгласно фиг. 4 като референтен обект за измервания на мостовата верига.
Референтното напрежение в тази верига се формира от веригата: VT на операционната система на шините на измерената фаза - изолационен трансформатор UTN - фазообменни елементи C и R - референтен кондензатор 10 kV. Фазоизменящите елементи C и R се използват за компенсиране на фазовото изместване, създадено чрез двойно преобразуване на еталонното напрежение през VT и UTN.

Фигура: 4. Схема за измерване на tg δ на входа с помощта на трансформатор на напрежение от същата фаза като еталон - верига за компенсиране на ъглово изместване - еталонен кондензатор (верига ORGRES).
Изборът на стойността на фазовото изместване се извършва чрез избиране на стойността на елементите C и R по такъв начин, че на измервателното устройство да се получи стойността на tan δ, равна на стойността на tan δ, измерена при 10 kV, на апарата, чрез който е настроена веригата, тоест всъщност се приема за стандарт. Определени по този начин C и R се записват и задават всеки път при повторни измервания на този обект.
Определянето на референтното напрежение по този начин само усложнява измерванията и не дава никакви предимства пред веригата на фиг. 1, предложен и използван от нас от 1973 г., където обект с известна стойност на tan δ при 10 kV веднага се взема за еталон, а всички други обекти се измерват спрямо него.

Фиг. 5. Схема за измерване на tg δ вход, използвайки еднотипен обект като еталон (референтен обект - вход 1, измерен обект - вход 4).
За да илюстрираме това твърдение, представяме измервания на едни и същи обекти, използвайки различни обекти като стандарти: примерен референтен кондензатор при UPAB = 150 kV; свързващ кондензатор и вход на същата фаза (таблица 1).
Както се вижда от резултатите от измерванията, дадени в таблицата, всички вериги с използване на различни стандарти позволяват получаване на резултати с еднаква точност, което позволява избора на най-удобната и осъществима схема при измерване под работно напрежение.
маса 1
Резултати от измервания на уплътнени втулки на трансформатор 110 kV, използвайки различни стандарти