Способ контроля нарушения изо-ляции маслонаполненных вводови силовых трансформаторов иустройство для его реализации

Сафз Сфветскнх Соцналнстнчесмнх Ресттублни(22) Заявлено 2903,79 (21) 274454618-25С ПРНСОЕДМНЕНМЕМ ЗаЯВКМ Ио -(23) Приоритет -Опубликовано 30,03,81, Бюллетень М 9 4 6 01 й 27/02 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытийДата опубликования описания 3003,81(72) Авторыизобретени В.И.Булах, И.Д.Воронков, А.Е.Климчук, Д. Ю.И.Лехт, В.А,Миронов и М.П.Тонконого 1) Заявите 54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАРУШЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИМАСЛОНАПОЛНЕННЫХ ВВОДОВ И СИЛОВЫХТРАНСФОРМАТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГОРЕАЛИЗАЦИИ2 Изобретение относится к физико- химическому анализу и может быть ис пользовано в лабораторных и промышленных условиях для контроля состояния изоляции маслонаполненных вводов и силовых трансформаторов без вывода их из работы, для определения возмож ности их эксплуатации и отключения в случае аварийной ситуации.Известен способ обнаружения повреждений изоляции маслонаполненных вводов и силовых трансформаторов путем проведения измерений электрических свойств на постоянном токе, тангенса угла диэлектрических потерь, сопротивления с помощью мегомметра, индикации частичных разрядов 1) . Недостатком данного способа является временная остановка работающей аппаратуры, вследствие чего случаи для проведения измерений представляются редко и связаны со значительными непроизводительными затратами, Измерения тока утечки и тангенса угла диэлектрических потерь определяют качество изоляции в целом и не позволяют обнаружить раннюю стадию внутренних повреждений изоляции. , Испытания на частичный разряд эффек-кивны для локальных повреждений изоляции, однако они легко подверженывлиянию внешних помех, требуют длязаряда специальной установки и электрического генерирования.Твердые изоляционные материалына целлюлозной основе и масло, образующие изоляцию маслонаполненных вво 10 дов и силовых трансформаторов, мед"ленно изменяются в процессе естественных химических взаимодействий.Среди образующихся продуктов, кромеводы, присутствуют окись и двуокись 15 углерода, метан и этан. В ходереакций оксидации масла возникаютгазообразные продукты разложения,в первую очередь насыщенные углеводороды с низким молекулярным весом 20 (этан и пропан). Причиной появлениядругой части газообразных веществ.являются тепловые или электрическиеперегрузки изоляционных материаловв ограниченном пространстве. Газо выделение в масле в сильном электрическом поле может происходить и приотсутствии тепловых нагрузок и частичных разрядов. В сильных поляхионы и электроны способны приобрестиэнергию, достаточную,цля разрушения .молекулы углеводорода с отщеплениематома водорода. Анализ газов, растворенных в масле, позволяет идентифицировать характер нарушения изоляции с количеством и процентным содержанием газов, образующихся в масле при возникновении и развитии дефекта изоляции 2,Наиболее близким к предлагаемомуспособу контроля является масс-спектрометрический или хроматографическийанализы газов, извлеченных из маслатрансформатора, с последующим определением характера нарушения изоляции по количеству газов и их процентному составу 3),Однако такие анализы требуют пред-варительного извлечения газов, растворенных в масле, а в силу различнойрастворимосТи газов процентное содержание растворенных и экстрагированных газов различно, что привоцит к Инеточности определения вида повреждения. Недостатком масс-спектрометрического метода является то, чтообщее количество газа приходится измерять отдельно, а в простых приборахнет точного. разделения компонентовс одинаковым массовым числом - ихколичество определяется только приближенно по продуктам разложения,.Трудность заключается и в расшифров- Зке полученных спектрограмм, особенносложных веществ, что требует значительного математического обеспечения. При хроматографическом методена каждый анализ требуется большевремени, дается неполная информацияо структурных изменениях, происходящихвматериале изоляции. Кроме того,значительная стоимость и высокиетребования к квалификации .обслуживающего персонала ограничивают об- . 4 Оласть применения данного способа,Цель изобретения - упрощение способа контроля состояния изоляциимаслонаполненных вводов и силовыхтрансформаторов. 4Поставленная цель достигаетсятем, что определяют значения токатермостимулированной деполяризации (ТСД) трансформаторного масла,периодически извлекаемого из работающего трансформатора, по которомуопределяют нарушение изоляции,Униполярные дефекты изоляции, образующиеся в процессе эксплуатации трансформаторов, поляризуются при внесении. неполярного трансфор. маторного масла в электрическое поле. Охлаждение масла после поляризации в электрическом поле приводит к замораживанию дефектов подоб ного рода. Последующая термическая деполяризация приводит к реориентации полярных дефектов и освобождению запасенной энергии. Если обкладки конденсатора с исследуемой 65 пробой масла подсоединить при этомк измерителю тока, то в такой цепивозникает электрический ток термостимулированной деполяризации, который,увеличиваясь помере реориентациидефектов, достигает максймума испадает после полной деполяризации.Если в пробе присутствуют полярныедефекты с различной энергией активации, то на кривой тока появляютсямаксимумы, температурное положениекоторых соответствует виду запороженного дефекта, а величина максимумаих количеству. По величине максимумови их положению на температурной осисудят о характере нарушения изоляциитрансформаторов.Известно устройство для измерениятока проводимости, состоящее из металлической измерительной камеры сэлектродами и потенциометрическойсхемы для измерения тока 2.Однако данное устройство не позволяет совместить функции поляризатораи деполяризатора. Кроме того, измерительные электроды не изолированы отстенок камеры, что делает невозможнымизмерение токов в диэлектрическихжидкостях.Р устройстве для реализации предлагаемого способа, состоящем из пробоотборника, измерительной камеры,термостата,измерителя тока и вторичного регистрирующего прибора, измерительная камера выполнена из коаксиальных металлических стаканов, изоли,рованных друг от друга и герметическизакрывающихся, причем внешнийстакан служит тепловой рубашкой,средний - внешним электродом, в котором имеется отверстие для ввода измеряемой пробы масла, а внутреннийэлектродом-токосборником,На фиг. 1 изображена блок-схемаизмерительного устройства, на фиг.2измерительная камера, на фиг. 3зависимость тока ТСД в дегазированном трансформаторном масле и пробетакого же сорта масла, взятого изработающего трансформатора, отизменения температуры.Пробоотборник состоит из масляногонасоса 1, соединенного нержавеющимиили пластмассовыми трубами и трехходовым краном 2 с трансформатором 3 иизмерительной камерой 4.Теплоносительв камеру подается из термостата 5.Источник б поляризующего напряженияи измеритель 7 тока соединяются скамерой ключом 8, К выходу измерителяподсоединен регистрирующий прибор 9.Электрод-токосборник 10 (фиг. 2)аксиально размещен во внешнем электроде 11, изолирован от него прокладками 12 и может перемещаться параллельно его стенкам благодаря винту13, соединяющему электрод 10 с ключом 8,. Внешний электрод 11 укрепленв изоляторе 14 и аксиально размещен врубашке-экране 15. Токоввод 16 соединяет внешний электрод с ключом 8 иизолирован отэкрана изолятором 17,Электрические разъемы 18, расположенные на крышке 19 камеры, выполнены из стандартных элементов. Вводтеплбносителя в рубашку 20 осуществляется через штуцеры 21, а пробы масла во внешний электрод 11 - черезштуцеры 22. Камера помещена в термостатирующую оболочку 23, заполненнуюкерамзитом. Контроль температурыосуществляется термометром 24, расположенным в электроде-токосборнике10. Токосборник и внешний электродызготовлены на посеребренной латуни,так как серебро не образует соединеннй ни с углеродом воздуха, ни:суглеродом органических паров. Изолирующие. прокладки изготовлены из поли-,тетрафторэтилена, электрофизическиехарактеристики которого соответству Оют условиям измеренийКривая 25 (фиг, 3) показываетизменение тока термостимулированнойдеполяризации дегазированного трансформаторного масла, кривая 26 для та-кого же масла, но взятого из работающего трансформатора, а линии 27 и 28показывают скорость изменения температуры во времени измерений. Температура поляризации 100 оС,напряжениена электродах 0,1 В, время поляризации 10 мин,Устройство работает следующимобразом.Пробоотборник подсоединяется кштуцерам в нижней и верхней части Имасляного бака трансформатора 3.Если трансформатор работает с принудительной циркуляцией масла, то пробоотборник подсоединяется к штуцераммаслопровода параллельно масляному ф)насосу, а нагнетательный компрессор1 из схемы исключается. Трехходовойкран 2 переключается на измерительнуюлинию, включается компрессор 1 ипроба масла заканчивается во внешний 45электрод 11, после чего кран 2 переключается на байпасную линию, переключатель 8 соединяет источник 8 поляризующего напряжения с внешним электродом 11, а электрод-токосборник 10заземляет. Проба масла поляризуетсяв течение нескольких минут, а затемохлаждается хладагентом, подаваемымиз термостата 5 в,.рубашку 20 камеры.После охлаждения ключ 8 заземляетвнешний электрод 11 и соединяет 35электрод-токосборник 10 с измерителем 7 тока. Термостат 5 переключается на нагревательный режим. Начинается термическая деполяризация. Измеряемый ток регистрируется прибо- щром 9. После проведения измеренийкран 2 вновь переключается на измерительную линию, камера промывается потоком трансформаторного масла, а затем измерения повторяются. Периодичность измерений устанавливается в соответствии с величиной максималь ного тока ТСД; чем виве максимум, тем короче должны быть промежутки между измерениями. В случае превышения величины измеряемого тока над заданным значением измеритель 7 включает звуковой или световой сигнал, или систему аварийного отключения трансформатора.В предлагаемом способе не производится экстракции газов, растворенных в масле, что экономит время на подготовку к измерению. По желанию оператора или по необходимости измерения могут вестись круглосуточно с интервалом в 0,5-1 ч. Установка легко поддается автоматизации, что, с учетом ее низкой стоимости (примерно в 20 раз дешевле масс-спектрометра и в 5-10 раэ - хроматографа), позволяет применять ее в отдельности на трансформаторе любой мощности. Табло сигнализации состояния изоляции трансформатора при этом можно вывести на главный щит управления. Для обработки данных измерений не требуется математического обеспечения. Формула изобретения1. Способ контроля нарушения изоляции маслонаполненных вводов и силовыхтрансформаторов, заключаииадйся ванализе проб, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения способа,определяют значение тока термостимулированной деполяризации пробы, покоторому определяют нарушение изоляции,2Устройство для осуществленияспособа по п.1, содержащее измерительную камеру с размещенными в нейэлектродами, которые соединены сизмерителем тока, а измерительнаякамера помещена в термостат, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, электроды выполнены в виде герметичныхизолированных друг от друга коаксиальных стаканов с отверстием в одномиз них для ввода пробы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бажанов С.А., Воскресенский В.Ф,Эксплуатация маслонаполненных вводов,М., "Энергия", 1968, с.53-72.2. Чернатони-Хоффер А. Прогноздефектов в трансформаторах по газообразным продуктам разложения изоляционных материалов. - "Электроникаф,1972, т. 5, с. 192.-204.3, Арутюнов А.В. и др. - "Теплофизика высоких температур", 1972,9 3, с. 545-500 (прототип).Вака нно тен Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 филиал 0409/58 Тир ВНИИПИ Гос по делам 113035, Моск918арствизобреа, ЖПодписноекомитета СССРи откратийшская наб., д. 4/