Studia dzienne semestr IV

LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ

Ćwiczenie nr 6

Temat: Badanie izolacji uzwojeń transformatorów.

1. Zakres badań:

• pomiar rezystancji izolacji uzwojeÅ„

• transformatora wyznaczenie wskaźnika absorpcji R60/R15

• pomiar rezystancji uzwojeÅ„ transformatora

• pomiar prÄ…dów magnesujÄ…cych

• pomiar podobciążeniowego przeÅ‚Ä…cznika zaczepów.

2. Wstęp do ćwiczenia.

Transformator to urządzenie elektromagnetyczne, którego zadaniem jest przemiana energii elektrycznej o zadanym napięciu, na energię elektryczną o napięciu takim samym lub innym.

Przemiana ta odbywa się za pośrednictwem pola magnetycznego. Częstotliwość przetworzonego napięcia, jest taka sama jak częstotliwość napięcia zasilania. Nie zmienia się także moc. Największe zastosowanie znajdują transformatory w elektroenergetyce, umożliwiając przesyłanie i rozdział energii elektrycznej.

Głównymi elementami transformatora to:

- Rdzenie transformatorów energetycznych wykonane są z blachy transformatorowej. Stosowane są następujące
rodzaje blach transformatorowych:

• blacha gorÄ…cowalcowana - obecnie nie jest już stosowana, jednak wÅ›ród obecnie wykorzystywanych, zainstalowanych jednostek, pewien procent stanowiÄ… jeszcze transformatory z rdzeniami wykonanymi z tego typu blachy. Najkorzystniejsze wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci posiadaÅ‚y rdzenie z blach gorÄ…cowalcowanej o gruboÅ›ci 0,35 mm i zawartoÅ›ci krzemu 4^4,8%.

• blacha zimnowalcowana - BlachÄ™ krzemowÄ… zimnowalcowanÄ… uzyskuje siÄ™ w procesie wielokrotnego walcowania i wyżarzania. Produkowana jest w gruboÅ›ciach 0,35; 0,30; 0,28 oraz 0,25 mm. Zawiera ona ok. 3% krzemu.

- Uzwojenia transformatorów energetycznych wykonane są z drutu, folii, przewodów profilowanych lub
przewodów o ciągłej transpozycji.

Głównie stosuje się przewody miedziane, choć dawniej stosowane były również aluminiowe, głównie w postaci folii. Do chwili obecnej, wynaleziono wiele sposobów nawijania uzwojeń transformatorów energetycznych.

1

- Chłodzenie

Transformatory ze względu na czynnik chłodzący, dzieli się na dwie główne grupy:

• transformatory suche

• transformatory olejowe

Transformatory 110/SN to transformatory olejowe. Uzwojenia wraz z rdzeniem, są zanurzone w kadzi wypełnionej olejem, najczęściej mineralnym.

Skuteczność chłodzenia zwiększa się poprzez stosowanie radiatorów w kadzi, wentylatorów lub powiększenie powierzchni bocznych.

- Regulacja napięcia

W celu zmiany przekładni transformatorów energetycznych stosuje się zmianę liczby zwojów pracujących

uzwojenia.

Zmiany przekładni wynikają z konieczności utrzymywania stałości napięcia w punktach węzłowych sieci lub u

odbiorców oraz zmiany rozpływu mocy biernej w systemie. W tym celu transformatory 110/SN wyposażone są

w podobciążeniowy przełącznik zaczepów (PPZ).

Podobciążeniowe przełączniki zaczepów muszą spełniać następujące wymagania:

• dokonywanie zmian napiÄ™cia bez wprowadzania niesymetrii uzwojeÅ„ poszczególnych faz

• dokonywanie zmian napiÄ™cia bez przerywania przepÅ‚ywu prÄ…du

• w czasie dokonywanej zmiany napiÄ™cia nie może wystÄ…pić zwarcie dwóch zaczepów uzwojenia regulacyjnego.

3. Pomiar rezystancji uzwojeń.

Celem pomiaru jest wykrycie nieprawidłowości w stanie uzwojeń transformatora oraz wybieraka zaczepów,

które mogą polegać na:

• niesymetrii

• wadliwych zÅ‚Ä…czach miÄ™dzy uzwojeniami, a izolatorami przepustowymi

• zwarciach przewodów równolegÅ‚ych

• wadliwych Å‚Ä…czach przepleceÅ„

• wadliwych zÅ‚Ä…czach w punkcie gwiazdowym

• nieprawidÅ‚owych Å‚Ä…czeniach w wybieraku zaczepów

• wadliwych stykach

• wadliwych zÅ‚Ä…czach w wybieraku zaczepów

Rezystancje uzwojeń może być mierzona zarówno metodą mostkową, jak i metodą techniczną, czyli prądem stałym. Pomiary rezystancji uzwojeń wykonuje się jako pomiary rezystancji między zaciskami liniowymi. Rezystancja musi spełniać wymagania wynikające z dopuszczalnych odchyłek, czyli przy pomiarze prądem stałym rezystancje poszczególnych uzwojeń fazowych nie mogą różnić się o więcej niż ± 3 %.wartości średniej dla danego zacisku przełącznika zaczepów oraz wartość poszczególnych rezystancji uzwojeń fazowych nie mogą się różnić od wartości wzorcowych, pomierzonych u producenta lub w zakładzie remontowym o więcej niż ±5%.

W celach diagnostycznych należy, zatem obliczyć odchyłkę, czyli różnicę względem wartości średniej fazowej oraz różnicę rezystancji względem wartości wzorcowej.

Względne wartości różnic rezystancji [%] oblicza się wg zależności:

(4.15)

gdzie:

R - wartość pomierzona w próbie;

R, - wartość pomiaru wzorcowego lub wartość średnia dla zaczepu;

4. Pomiar rezystancji izolacji uzwojeń transformatora.

Pomiar rezystancji izolacji wykonuje się prądem stałym. Im zawartość wilgoci w izolacji papierowej jest wyższa, tym szybciej po przyłożeniu napięcia występuje polaryzacja cząstek wody, zatem szybciej osiągany jest stan ustalony wartości mierzonej rezystancji. Im temperatura pomiaru jest wyższa, tym rezystancji izolacji niższa.

Rys 4.5. Wykres równowagi wilgotności papieru i oleju jako funkcja temperatury

Wyznaczenie wskaźnika absorpcji R60/R15

Kolejnym parametrem izolacji uzwojeń jest stosunek wartości rezystancji izolacji pomierzonej po 60 sekundach

do wartości pomierzonej po 15 sekundach pomiaru, czyli wskaźnik R60/R15

Wartość tego wskaźnika jest bliższa jedności, im zawartość wilgoci w izolacji jest większa.

Wynika to z faktu szybszego ustalania się wartości rezystancji przy zwiększonym zawilgoceniu.

Stosunek R60/R15maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Pomiar prądów magnesujących

Metoda pomiaru opiera się na znanej zasadzie, że w przypadku wystąpienia zwarcia zwojowego, w zwartych zwojach płynie znaczny prąd zwarcia. Powoduje to wzrost prądu zasilającego uzwojenie. Jeśli więc do badanego uzwojenia, w którym chcemy wykryć ewentualne zwarcie, przyłożymy napięcie, to analizując uzyskane wartości prądu magnesującego rdzeń i porównując je z wynikami przed uszkodzeniem lub prądem innych faz, możemy w prosty sposób określić, czy w badanym uzwojeniu występuje zwarcie zwojowe.

7. Badanie podobciążeniowego przełącznika zaczepów.

Celowość szczegółowego opisywania diagnostyki PPZ jest uzasadniona tym,

że jako jedyny element transformatora mocy, posiada ruchome podzespoły elektromechaniczne. Narażony jest

przez to, na większą awaryjność niż inne podzespoły transformatora, dlatego wymaga szczególnej uwagi w

procesie eksploatacji.

Statystyki związane z transformatorów użytkowaniem transformatorów wykazują, że ok. 80% wszystkich

usterek zwiÄ…zana jest z awariami PPZ.

W celu sprawdzenia i oceny stanu technicznego PPZ pod względem elektrycznym i mechanicznym określa się następujące parametry:

• niejednoczesność otwierania styków przeÅ‚Ä…cznika mocy;

• czasy wÅ‚asne przeÅ‚Ä…cznika mocy (t,, t₂, t₃);

• czas caÅ‚kowity przeÅ‚Ä…czania;

Podstawowym kryterium oceny jest wielkość czasów własnych i niejednoczesność otwierania styków. W oparciu o wykonane badanie oscylograficzne można z dużym prawdopodobieństwem określić rodzaj i miejsce uszkodzenia elementów przełącznika

Literatura:

Matulewicz W.: Diagnostyka transformatorów energetycznych.

Praca zbiorowa pod redakcjÄ… R. Malewskiego: Transformatory w eksploatacji. Wydawnictwo Energo-Complex,

Chorzów 2005

Jezierski E.: Transformatory. WNT; Warszawa 1983

---