Измерение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции обмоток трансформаторов
Угол или тангенс угла диэлектрических потерь (δ или tgδ) определяет качество изоляционных материалов, используемых в электрооборудовании. Его измерение имеет цель сравнить показатели с эталонными или заявленными производителем оборудования и определение степени увлажнения изоляции, загрязненности (например, для трансформаторного масла), ухудшения характеристик в процессе старения (под действием электромагнитных полей, химических, температурных, механических и других факторов). Проверка может быть проведена для любого электрооборудования при всех видах контроля – П (при установке и запуске оборудования), К (во время капремонтов), С и Т (при проведении средних и текущих ремонтов), М (в интервале между ремонтными работами).
Схемы измерений Нд 5 и емкости отдельных участков изоляции трансформаторов
№ п/п
Трансформаторы, автотрансформаторы
Участки изоляции
Мостовая измерительная схема
Присоединение вводов и бака трансформатора
к измерительной схеме моста
к экрану моста
1
Двухобмоточные трансформаторы, автотрансформаторы
2
Т рехобмоточные трансформаторы
3
Трансформаторы с расщепленной обмоткой НН
Допустимые значения приращения емкости
Температура измерений, °С
Допустимое значение ДС/С, %
Допустимое приращение ДС1х/Сх, %
Как мы проводим измерения
В соответствии с действующими нормативными документами (ГОСТ, публикации МЭК, ПТЭЭП, ПУЭ, СТО, ТУ на оборудование) измерение тангенса угла диэлектрических потерь производится с использованием высокого напряжения (для электроустановок с рабочим напряжением свыше 1000 В) или напряжения 220-380 В (для оборудования с напряжение до 1000 В). В качестве измерительных приборов используются измерительные мосты переменного тока в прямом или перевернутом ( с глухим заземлением одного из электродов) включением и эталонным конденсатором. Подключение производится через регулировочный автотрансформатор.
- В состав бригады входит не менее 2 человек – производитель работ с допуском не ниже 4-й группы по электробезопасности, остальные – не ниже 3-й.
- Обязательно выполняются все требования техники безопасности, в том числе дополнительные при использовании перевернутой схемы, в которой узлы измерительного моста находятся под высоким потенциалом.
- Обязательно заземляются корпуса испытуемого оборудования и вывод экрана моста, проводником сечением не менее 4 мм.
Измерения проводятся в соответствии с инструкциями по эксплуатации используемых измерительных мостов. При необходимости, результаты приводятся к эталонной температуре с коэффициентами, согласно справочных таблиц.
Влияние электрического поля
При проведении измерений одной из задач является устранение влияния электрического (электромагнитного) поля на результаты:
- С повышением частоты воздействия, tgδ уменьшается. Соответственно, появление наведенных высших гармонических (их источником могут служить высоковольтные коммутаторы, работающие в непосредственной близости от участка, на котором проводятся измерения, преобразователи и другое оборудование) может вносить существенную погрешность.
- С ростом напряженности поля в диэлектриках развиваются процессы ионизации жидкостных, газовых и иных примесей, что приводит к появлению дополнительных потерь и также искажению результатов.
Кроме того, на результаты может оказать влияние емкостная связь между объектом испытаний и элементами регулирующего устройства.Чтобы уменьшить влияние перечисленных факторов:
Чтобы уменьшить влияние перечисленных факторов:
- Используются исключительно экранированные измерительные схемы.
- В обязательном порядке обеспечивают надежное заземление экрана измерительного устройства, корпусов моста, трансформатора и регулирующего устройства.
- Мост и другую необходимую для проведения измерений аппаратуру размещают в непосредственной близости от объекта, на котором проводится проверка. Однако, для уменьшения влияния на мост РУ и испытательного трансформатора, необходимо соблюдать расстояние между ними и мостом 0.5 м и более.
Почему выбрать стоит именно нас?
Квалифицированные специалисты с IV и V группой по ЭБ до и выше 1000 В
Оперативный выезд инженера в течение 24 часов
Используем современное поверенное оборудование
Наши технические отчеты прошли проверку в Ростехнадзоре
Гарантия качества и точности контроля параметров — испытания электролабораторией ООО «Энергобезопасность». В этом случае заказчик получает:
- Работу с надежным исполнителем, имеющим свидетельство Ростехнадзора (Энергонадзора) и все необходимые разрешительные документы;
- Выполнение измерений силами бригад специалистов с высоким уровнем профессиональных знаний, богатым опытом и всеми необходимыми допусками;
- Точность измерений, проводимых на современной поверенной аппаратуре, сертифицированной надзорными органами;
- Качественную обработку результатов с предоставлением отчетных документов по установленным формам.
Услуги электролаборатории предоставляются в рамках заключенного с компанией договора, в оговоренные сроки и по привлекательным ценам.
Рассчитайте приблизительную стоимость работ электролаборатории:
Предварительная стоимость работ 0 (руб., с НДС)
Минимальный выезд 7 500руб с НДС.
Внимание! Калькулятор стоимости дает близкое представление о стоимости работ для электроустановок до 150 линий.
Нам доверяют
Мы стремимся повышать качество услуг, поэтому просим вас оставить свой отзыв в независимом источнике — Яндекс.Картах. Мы обязательно изучим ваше мнение, чтобы сделать сервис еще лучше!
Оставьте честный отзыв, и получите скидку до 4% на любую услугу
Щукина Мария
Проводили со специалистами компании испытание и обслуживание силовых трансформаторов. Я хоть и мастер в компании, но многих нюансов даже не знала. Спасибо за то, что подходите к делу ответственно и все раскладываете по полочкам. Приятно было иметь с вами дело.
Милюшин Константин
Специалист приехал на выезд быстро. Стоило только оставить заявку на сайте, и он уже был в течение 6 часов. Понравилось, что оборудование при деле используют современное и профессиональное. Сразу видно тех, кто выполняет свою работу хорошо и качественно.
Синицин Александр
Оставили заявку на сайте и уже к обеду специалисты были у нас. Спасибо за то, то работаете так оперативно и не заставляете ждать. Безусловно, нельзя не отметить ваш профессионализм. Вам, однозначно, можно доверить испытание электроустановок.
Александрова Алла
Мы обратились в эту компанию для проведения комплексных высоковольтных испытаний, в том числе настройки РЗиА. Выполненными работами мы остались довольны. Техническую документацию получили отличную. Спасибо вам!
Тангенс угла диэлектрических потерь в трансформаторах и изоляции: измерение
Использование электроэнергии во всех областях хозяйственной деятельности человека вызывает необходимость своевременной диагностики и обслуживания объектов, которые выполняют функции её преобразования и поставки потребителям. Это различного рода трансформаторные подстанции, линии электропередачи, переключающие устройства и многое другое.
Обслуживание объектов энергетики требует проведение различных, порой, весьма сложных испытаний. В первую очередь это касается изоляции электрооборудования, работающего под высоким напряжением, которое также необходимо для эксплуатационного контроля, позволяющего определить работоспособность и уровень надежности объектов по рабочим параметрам, определяемым при помощи приложения как переменного, так и постоянного тока. Особо важным является измерение диэлектрических характеристик, наиболее информативной из которых является тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ).
По результатам анализа Евразийской экономической комиссии износ основных производственных фондов в отрасли энергетического машиностроения РФ в 2015 году характеризуется следующими цифрами: более 30 лет проработало оборудование на 50% высоковольтных линий, 60% — ТЭС, 35% — АЭС и 80% — ГЭС. На 70% выработан нормативный срок распределительного электросетевого комплекса. Испытательное и стендовое оборудование изношено, как правило, более, чем на 90%. Ситуация в других странах — членах ЕАЭС схожая.
Диагностическое измерительное оборудование устарело морально и физически. Необходимость безаварийной эксплуатации этого оборудования указывает на остроту проблемы оценки состояния и качества изоляции и делает её ещё более значимой.
Точность измерений тангенса угла диэлектрических потерь значительно снижается из-за электростатического и электромагнитного влияния находящихся под напряжением частей РУ и ЛЭП.
Измерительная схема должна быть огорожена различными защитными приспособлениями в виде экранов и охранных колец. Именно заземленные экраны приводят к появлению нежелательных паразитных емкостей, которые нужно минимизировать, как правило, при помощи метода защитного напряжения, которое надо тонко регулировать по величине и фазе.
Сложности измерений тангенса угла диэлектрических потерь при помощи мостовой схемы
Наибольшее распространение получили и до сих пор широко используются мостовые схемы измерения, определяющие ёмкость и тангенс угла диэлектрических потерь. Было выяснено, что основной причиной снижения качества изоляции является сквозные проводящие мостики, которые несложно обнаружить измерением сопротивления, производимого на постоянном токе. Измерение более информативной характеристики — тангенса угла диэлектрических потерь часто производят при помощи мостов переменного тока, таких как Р595, МД-16 и Р5026 (Р5026М), по существу являющимися измерителями ёмкости, в принципе работы которых лежит мост Шеринга.
Измерение по схеме перевернутого моста должно производиться на определённом расстоянии, при помощи изолирующих штанг. Другой способ — помещение оператора и измерительных элементов в общий экран. Эти неудобства объясняются наличием высокого напряжения на измерительной схеме. При измерении тангенса угла диэлектрических потерь в электрических машинах и трансформаторах необходимо непрерывное уточнение значения напряжения между корпусом и каждой обмоткой. При этом, свободные обмотки должны быть заземлены. Процесс довольно сложен и занимает много времени.
Устаревающие способы измерения tg δ предполагают следующие способы увеличения точности:
- Отключение напряжений, создающих влияющие поля. Способ является наиболее эффективным, но не всегда применяется из-за условий энергоснабжения потребителей.
- Вывод испытываемого объекта из области полей. Цель будет достигнута при помощи транспортировки, которая не всегда желательна или невозможна.
- Произведение измерений на частотах, отличающихся от 50 Гц, требующее особых возможностей аппаратуры.
- Исключение погрешностей при помощи различных методов расчета.
- Применение метода компенсации влияний, требующего совмещения векторов ЭДС влияющего поля и испытательного напряжения. Для этого в цепь регулирования напряжения должен быть включён фазорегулятор. Объект отключается. Равновесие моста подбирается вручную.
Новые возможности современных методов измерения характеристик изоляции
Эффективность диагностирования может быть повышена при помощи испытаний изоляции при различных напряжениях и температурах. Таким образом, основные дефекты могут быть выявлены на ранних стадиях развития. Благодаря относительной простоте испытаний, эффективность испытаний повышается за счёт увеличения их частоты, так как своевременное обнаружение произойдёт с большей вероятностью. Это особенно важно для быстро развивающихся повреждений. Появляется возможность обнаружения и построения зависимостей измеряемых параметров от времени, которые более точно оценивают характер и опасность дефектов. Для передачи измеряемых параметров оператору используется дистанционный способ доступа к измерительным системам.
Раннее выявление дефектов уменьшает ущерб, наносимый оборудованию, при этом, значительно снижаются затраты на проведение контроля. Выводить всё оборудование из работы не требуется. Отключаются лишь те части системы, в которых испытания под напряжением выявили дефекты. Применение стационарных схем измерений и исключение необходимости подготовки измерительного оборудования к испытаниям значительно уменьшает трудозатраты для их проведения.
Специальная оснастка облегчает контроль изоляции оборудования, которое находится под напряжением. Из-за уменьшения объёма работ, требующих нахождения персонала в зоне интенсивных полей заметно улучшаются условия работы. Испытания становятся более безопасными.
Диагностика без общего отключения оборудования даёт возможность применить более современную и эффективную стратегию обслуживания, заключающуюся в контроле технического состояния. В этом случае экономический эффект определяется не одним снижением аварийности, а и сокращением затрат на периодические и планово-предупредительные ремонты.
Роль измерений тангенса угла диэлектрических потерь в современных методах контроля
В настоящее время контроль состояния изоляции, в том числе, периодический, как правило, проводится при помощи переносных устройств.
В современных приборах применяется автоматический контроль состояния изоляции, имеющий функцию сигнализации в предаварийной ситуации. Важно, что измеряющие устройства могут быть установлены на стационарном пульте, удалённом от места измерения.
Автоматический контроль может входить в систему АСУ-ТП подстанции. В этом случае устройства АСУ-ТП управляют измерениями, оценивают их результаты и формируют сообщение о состоянии объекта.
Новые приборы для измерения тангенса угла диэлектрических потерь сделали методы контроля качества высоковольтной изоляции весьма эффективными. Измеренные значения tg δ оказываются значительно точнее, чем полученные при помощи испытаний высоким напряжением. Это объясняется следующими причинами:
- измерения не причиняют вреда изоляции по причине более низкого испытательного напряжения в сравнении с рабочим;
- появляется возможность прогнозирования дальнейшего состояния изоляции благодаря непрерывным наблюдениям в течение длительного времени;
- результаты измерений тангенса угла диэлектрических потерь автоматически заносятся в протокол и хранятся в электронном виде;
- резкое увеличение измеряемой величины свидетельствует о необходимости ремонта или замены, которые предупреждают аварию.
Референсные значения тангенса угла диэлектрических потерь наиболее часто применяемых диэлектриков
Диапазон значений тангенса угла потерь в различных справочных источниках может быть несколько шире или уже, но среднее значение остаётся постоянным.
Тип диэлектрика | tg δ |
Политетрафторэтилен (фторопласт-4) | 0,0001 — 0,0004 |
Полиэтилен | 0,0001 — 0,0005 |
Полистирол | 0,0001 — 0, 0005 |
Поливинилхлорид | 0,03 — 0,08 |
Полиметилметакрилат | 0,002 — 0,08 |
Шеллак | 0,01 |
Битумы | 0,01 |
Слюда мусковит | 0,0003 |
Слюда флогопит | 0,0015 |
Микалекс | 0,003 — 0,01 |
Кварцевое стекло (SiO 2 — 100%) | 0,0002 |
Технические стёкла (SiO2 и В2О3 с примесями металлов) | 0,0002 — 0,01 |
Трансформаторное масло (t=90 о С) | 0,005 |
Трансформаторное масло (t=20 о С) | 0,002 |
Силиконы | 0,0003 |
Электрофарфор | 0,01 |
Гетинакс, текстолит | 0,02 — 0,2 |
Лаки | 0,001 — 0,01 |
Резина | 0,01 — 0,1 |
Фторорганические жидкости | 0,0001 — 0,0002 |
Характеристики и особенности некоторых приборов для измерения тангенса угла диэлектрических потерь и других параметров
Приборы для измерения диэлектрических потерь в трансформаторном масле и жидких диэлектриках
Предельно компактные приборы для оценки пригодности или возможности дальнейшей эксплуатации трансформаторного масла просты в эксплуатации и дают важную информацию для длительной, безаварийной работы важных электроустановок. Тангенс-3М (Tangent-3M) – малогабаритная установка для измерения tgδ трансформаторного масла
При помощи этой компактной установки можно проанализировать важный показатель — тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторного масла, на промышленной частоте 50 Гц, в полном соответствии с ГОСТ 6581-75 и IEC 60247. В энергонезависимой памяти прибора сохраняется до 2000 измерений, используется до 6 ячеек для масла, имеется возможность подключения ПК. Программное обеспечение для компьютера прилагается на компакт-диске. Диапазон измерения тангенса угла потерь — 0,0001 1,0. Действующее значение переменного напряжения, прилагаемого к измерительной ячейке, составляет 2000 В. Измеряемая ёмкость лежит в пределах 5-50 пФ. Масло может иметь температуру от 10 до 100оС и нагревается прибором до 90°С. При этом, измерение производится автоматически, через каждые 10 градусов. В случае проведения измерений при повышенных температурах требуется подключение к сети с напряжением 205-235 Вольт.
ПрофКИП Тангенс-М
Такое же назначение имеет установка измерения диэлектрических потерь ПрофКИП Тангенс-М, но позволяющая измерять потери не только в трансформаторном масле, но и в жидких диэлектриках:
Устаревающий и новый приборы для измерения tg δ
Измеритель диэлектрических потерь ИДП-10
Этот сравнительно простой прибор позволяет определить тангенс угла диэлектрических потерь и ёмкость изоляции различного электрооборудования при помощи высокого переменного напряжения (до 10 кВ), имеет цифровой дисплей и стрелочный индикатор высокого напряжения. Измерение проводится при помощи высоковольтного измерительного моста СА7100-2, имеет переключатель вида измерения, короткозамыкатель типа КЗМК-10, понижающий и разделительный высоковольтные трансформаторы. Прибор размещается на стойке с колёсами, имеющей отсек для кабелей.
Измеритель параметров изоляции «Тангенс-2000»
«Тангенс-2000» является многофункциональным и помехозащищённым прибором, позволяющим точно оценивать свойства и характеристики изоляции агрегатов, установок и различных высоковольтных устройств. Блок проверки, входящий в комплект, позволяет производить измерения при напряжении до 10 000 В. Минимальные отклонения коэффициента диэлектрических потерь изоляции и ёмкости фиксируются во время процессов периодического тестирования испытательным напряжением, уровень которого устанавливается заранее. В отличие от многих их приборов подобного рода «Тангенс-2000» достаточно просто управляется, имеет повышенную безопасность при эксплуатации из-за применения 3-х блочного исполнения. Каждый модуль представляет собой конструктивно законченное устройство, выполняющее строго определенные функции.
Повышенная эффективность измерений, их качество и безопасность обусловлены беспроводным способом передачи информации, который обеспечивает полную гальваническую развязку и исключает дополнительные искажения. В конструкцию включён специальный генератор испытательного напряжения, рабочая частота которого не совпадает с частотой питающей электрической сети и периодических промышленных помех благодаря автоматической отстройке. Встроенный генератор значительно увеличивает точность измерений в условиях существенных паразитных электромагнитных полей.
Многофункциональные приборы для измерения тангенса угла диэлектрических потерь и других характеристик при низких и средних напряжениях
Измеритель параметров изоляции ПАРМА ТЕНЗОР-2
Часто возникает необходимость в измерении параметров изоляции в установках, работающих при невысоком напряжении — от 1 до 500 В. Компактный прибор автоматически измеряет ёмкость и тангенс угла потерь изоляции конденсаторов, вводов трансформаторов, жидких диэлектриков, как в лаборатории, так и в «полевых» условиях. При помощи прибора может быть измерено действующее значение первой гармоники тока и напряжения на частоте 50 Гц, фазового сдвига между двумя сигналами и частоты сети. Компактный блок позволяет с достаточной точностью оценить значения электроёмкости в диапазоне от 2 пФ до 9,9 мкФ, индуктивности — от 1 мкГн до 16 Гн, полное сопротивление цепи и диэлектрические потери в жидких диэлектриках.
Измерения можно производить как по прямой, так и по инверсной, то есть, перевернутой схеме. При помощи прибора ПАРМА ТЕНЗОР-2 можно выделить вектор тока влияния. Фазорегулятор источника опорного напряжения и устройства компенсации тока влияния не требуются. Измерению подлежит коэффициент трансформации, потери холостого хода, потери короткого замыкания, комплексное сопротивление, в том числе, при коротком замыкании. Калибровочные коэффициенты и параметры задаются перед проведением измерений. Измерительный блок может взаимодействовать с ПК. Безопасное управление может осуществляться при помощи пульта или по интерфейсу Bluetooth. Диапазон измерения тангенса угла диэлектрических потерь — 0,0001-1.
Установка для испытания кабеля HVA28
HVA28 позволяет испытывать кабели высоковольтным переменным напряжением, имеющим специальную форму, синусоиды или меандра, с очень низкой частотой. Измерения при постоянном токе позволяют оценить качество изоляции из сшитого полиэтилена и других материалов. Тестированию подлежат двигатели, генераторы, разъединители, трансформаторы, вакуумные камеры и другое оборудование. Режим работы может быть ручным или автоматическим. Действия выполняются заранее запрограммированным микропроцессором. Это касается выбора оптимальной частоты испытательного сигнала и заданного порядка тестов. Информация отображается в режиме онлайн и передаётся по Bluetooth или USB на ноутбук.
Важной особенностью прибора является отсутствие масляных компонентов, предназначенных для преобразования или охлаждения. Полупроводниковые элементы позволяют разместить сложную систему в компактном корпусе. Тепловые ограничения времени работы отсутствуют.
Высоковольтная СНЧ-установка с модулем для измерения tgδ HVA45TD
Установка позволяет испытывать кабели, имеющие изоляцию из сшитого полиэтилена и других изоляторов напряжением сверхнизкой частоты, равным 6,10 или 20 кВ. Силовые высоковольтные кабели испытываются постоянным напряжением. Тангенс угла диэлектрических потерь измеряется с высокой точностью. Испытания могут проводиться постоянным напряжением с различной полярностью, или переменным напряжением, имеющем форму синуса или прямоугольника. Можно проводить испытания как жил, так и оболочки кабеля, производить дожиг изоляции. Важным преимуществом является возможность точного определения места дефекта.
HVA45TD является наиболее современным на сегодняшний день устройством из предлагаемых на сегодняшний день. Форма высоковольтного сигнала на всём диапазоне напряжений не зависит от нагрузок и дает возможность избежать возникновения остаточных объемных зарядов в изоляциях различных типов. Режим измерений может быть ручным или автоматическим, что позволяет гибко использовать устройство для любых испытаний. Установка имеет функцию осциллографа, наглядно представляющего форму тестирующего сигнала, отражающего напряжение, силу тока, сопротивление, ёмкость и время в реальном времени. Все данные сохраняются в памяти. Контроль и управление этой современной системы дают возможность задавать требуемые пороги срабатывания и всевозможные условия испытаний. Величина пробивного напряжения отображается и запоминается. При детектировании дуги происходит автоматическая остановка испытания или продолжается в режиме контролируемого прожига.
Встроенный индикатор наличия высокого напряжения, находящегося поблизости, дополнен звуковым сигналом. Для измерений можно использовать как механическое, так и электронное разрядное устройство, которое встроено в прибор. Высокое напряжение генерируется при помощи сухой высоковольтной системы последнего поколения. Это значительно облегчает обслуживание установки. Микропроцессорное управление вместе с удобным и простым пользовательским интерфейсом, в виде колесика, облегчает работу с устройством. Меню установки представлено, в том числе, на русском языке. Энергонезависимая память усовершенствована функцией хранения результатов. Входящие в комплект съемные кабели имеют различную длину.
Погрешность измерения тангенса угла диэлектрических потерь не превышает 0,0001, при максимальной возможной нагрузке, равной 10,0 мкФ. При необходимости установка преобразуется в систему диагностики кабелей, при помощи добавления модуля, измеряющего частичные разряды (PD). Установка включена в Государственный реестр средств измерений РФ. Тестирование кабельных линий производится в полном соответствии со всеми международными стандартами.
Измерение tgδ при напряжениях до 120 кВ
Измеритель параметров изоляции ИПИ-100
Назначение прибора — измерение тангенса угла потерь и электроемкости высоковольтной изоляции при проведении технического обслуживания, наладки, ремонта и испытаний энергетических объектов на месте установки и в условиях лабораторий. В прибор входит высоковольтный блок, блок индикации и датчик. Тангенс может лежать в пределах от 0,0005 до 0,3, а напряжение — от 10 кВ до 100 кВ. Измерение производится на частотах 50 и 54 Гц. При подаче испытательного напряжения 100 кВ измеряемая ёмкость лежит в пределах от 5 пФ до 3 нФ. Измерение тангенса угла на частоте 54 Гц автоматически пересчитывается для частоты 50 Гц. Сопоставление этих значений увеличивает точность измерений. Блок индикации связан с измерительным блоком по радиоканалу. При помощи ИПИ-100 производятся измерения как по «прямой», так и «перевернутой» схемам, для измерения параметров объектов как с заземленными, так и изолированными выводами.
Высоковольтный измеритель тангенса угла диэлектрических потерь TD30
Модуль TD30 входит в линейку приборов серии TD, отличающихся главным образом значением максимального напряжения, которое может достигать 120 кВ. Высокое напряжение измеряется на низкой частоте и имеет специальную форму. Кроме этого, можно точно измерять тангенс угла диэлектрических потерь и силу тока. Метод измерения тангенса потерь представляет картину изменения измеряемых величин в реальном времени, исключающую негативные влияния на кабель, позволяет увидеть состояние изоляции по измеренным параметрам для взятия проблемных кабелей под дополнительный контроль. При этом обнаруживаются «водные триинги» в кабелях, имеющих изоляцию из сшитого полиэтилена. Изоляция может быть бумажно-масляной, этилен-пропиленовой, поливинилхлоридной, комбинированной. Измерения можно проводить на генераторах, трансформаторах, двигателях, емкостях, выключателях, изоляторах и муфтах.
Измерение Tan Delta производится быстро и в реальном времени, с предоставлением полной картины, включающий форму выходного высоковольтного сигнала, как по напряжению, так и по току, который может быть постоянным или переменным. Информация передаётся на компьютер посредством Bluetooth. Это обеспечивает дополнительную безопасность при работе с высокими напряжениями и сокращает время подключения. Программное обеспечение поставляется в комплекте. Прибор должен быть подключен к высоковольтному кабелю и СНЧ-установке серии HVA, предназначенной для соответствующего напряжения, которая будет рассмотрена ниже. Питание осуществляется от стандартных батарей типа «C», обеспечивающих непрерывную работу в течение 10 часов.
Выводы
Многие годы эксплуатации и последующая оценка применяемых технологий в области диагностики кабельных линий и устройств, работающих при низких и очень высоких напряжениях, анализ опыта промышленно развитых стран привели к созданию многофункциональных, точных и автоматических мобильных устройств, а также передвижных лабораторий, позволяющих производить комплексные испытания и обследования. Возможности приборов и специальных лабораторий продолжают совершенствоваться и демонстрируют при применении существенное снижение эксплуатационных затрат, которым уделяется особое внимание в энергокомпаниях, ведущих взвешенную техническую политику.
Рациональным следует считать подход к выбору приборов и установок, учитывающий их функциональность и основное назначение. Энергетическая компания должна иметь в своём арсенале не только самые современные и дорогостоящие изделия, предназначенные для диагностики при самых высоких напряжениях в важнейших энергосистемах, но и более простые, для оперативного контроля небольших, но ответственных установок и линий электропередач.
Тангенс угла диэлектрических потерь, измерение показателя диэлектрических потерь
Диэлектрическими потерями называют энергию, рассеиваемую в электроизоляционном материале под воздействием на него электрического поля.
Способность диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле обычно характеризуют углом диэлектрических потерь , а также тангенсом угла диэлектрических потерь . При испытании диэлектрик рассматривается как диэлектрик конденсатора, у которого измеряется емкость и угол δ , дополняющий до 90° угол сдвига фаз между током и напряжением в емкостной цепи. Этот угол называется углом диэлектрических потерь .
При переменном напряжении в изоляции протекает ток, опережающий по фазе приложенное напряжение на угол ϕ (рис. 1), меньший 90 град. эл. на небольшой угол δ, обусловленный наличием активного сопротивления.
Рис. 1. Векторная диаграмма токов через диэлектрик с потерями: U — напряжение на диэлектрике; I — полный ток через диэлектрик; Ia,Ic — соответственно активная и емкостная составляющие полного тока; ϕ — угол фазного сдвига между приложенным напряжением и полным током; δ — угол между полным током и его емкостной составляющей
Отношение активной составляющей тока Ia к емкостной составляющей Ic называется тангенсом угла диэлектрических потерь и выражается в процентах:
В идеальном диэлектрике без потерь угол δ=0 и, соответственно, tg δ=0. Увлажнение и другие дефекты изоляции вызывают увеличение активной составляющей тока диэлектрических потерь и tgδ. Поскольку при этом активная составляющая растет значительно быстрее, чем емкостная, показатель tg δ отражает изменение состояния изоляции и потери в ней. При малом объеме изоляции удается обнаружить развитые местные и сосредоточенные дефекты.
Измерение тангенса угла диэлектрических потерь
Для измерения емкости и угла диэлектрических потерь (или tg δ ) эквивалентную схему конденсатора представляют как идеальный конденсатор с последовательно включенным активным сопротивлением (последовательная схема) или как идеальный конденсатор с параллельно включенным активным сопротивлением (параллельная схема).
Для последовательной схемы активная мощность:
Р=(U 2 ω tg δ )/( 1+tg 2 δ ) , tg δ = ω С R
Для параллельной схемы:
Р=U2 ω tg δ, tg δ = 1/ (ω С R )
где С — емкость идеального конденсатора; R — активное сопротивление.
Значение угла диэлектрических потерь обычно не превышает сотых или десятых долей единицы (поэтому угол диэлектрических потерь принято выражать в процентах), тогда 1+tg 2 δ ≈ 1, а потери для последовательной и параллельной схем замещения Р=U 2 ω tg δ, tg δ = 1/ (ω С R )
Значение потерь пропорционально квадрату приложенного к диэлектрику напряжения и частоте, что необходимо учитывать при выборе электроизоляционных материалов для аппаратуры высокого напряжения и высокочастотной.
С увеличением приложенного к диэлектрику напряжения до некоторого значения U о начинается ионизация имеющихся в диэлектрике газовых и жидкостных включений, при этом δ начинает резко возрастать за счет дополнительных потерь, вызванных ионизацией. При U1 газ ионизирован и уменьшается (рис. 2).
Рис. 2. Ионизационная кривая tg δ = f (U)
Значение тангенса угла диэлектрических потерь измеряют при напряжениях, меньших U о (обычно 3 — 10 кВ). Напряжение выбирается так, чтобы облегчить испытательное устройство при сохранении достаточной чувствительности прибора.
Значение тангенса угла диэлектрических потерь ( tg δ) нормируется для температуры 20 °С, поэтому измерение следует производить при температурах, близких к нормированной (10 — 20 о С). В этом диапазоне температур изменение диэлектрических потерь невелико, и для некоторых типов изоляции измеренное значение может без пересчета сравниваться с нормированным для 20 °С.
Для устранения влияния токов утечки и внешних электростатических полей на результаты измерения на испытуемом объекте и вокруг измерительной схемы монтируют защитные приспособления в виде охранных колец и экранов. Наличие заземленных экранов вызывает появление паразитных емкостей; для компенсации их влияния обычно применяют метод защитного — напряжения, регулируемого по значению и фазе.
Наибольшее распространение получили мостовые схемы измерения емкости и тангенса угла диэлектрических потерь .
Местные дефекты, обусловленные сквозными проводящими мостиками, лучше обнаруживаются измерением сопротивления изоляции на постоянном токе. Измерение tg δ производят мостами переменного тока типов МД-16, Р5026 (Р5026М) или Р595, которые являются по существу измерителями емкости (мост Шеринга). Принципиальная схема моста приведена на рис. 3.
В этой схеме определяются параметры изоляционной конструкции, соответствующие схеме замещения с последовательным соединением конденсатора без потерь С и резистора R, для которой tg δ=ωRC, где ω — угловая частота сети.
Процесс измерения заключается в уравновешивании (балансировке) мостовой схемы поочередной регулировкой сопротивления резистора и емкости магазина конденсаторов. При равновесии моста, которое индицируется измерительным прибором Р, выполняется равенство. Если значение емкости С выразить в микрофарадах, то при промышленной частоте сети f = 50 Гц будем иметь ω=2πf = 100π и, следовательно, tg δ % = 0,01πRC.
П ринципиальная схема моста Р525 приведена на рис. 3.
Рис. 3. Принципиальная схема измерительного моста переменного тока Р525
Измерение возможно на напряжение до 1 кВ и выше 1 кВ (3—10 кВ) в зависимости от класса изоляции и емкости объекта. В качестве источника питания может служить измерительный трансформатор напряжения. Мост используется с внешним воздушным конденсатором С0. Принципиальная схема включения аппаратуры при измерении tg δ показана на рис. 4.
Рис. 4. Схема включения испытательного трансформатора при измерении тангенса угла диэлектрических потерь: S — рубильник; TAB — регулировочный автортрансформатор; SAC — переключатель полярности выводов испытательного трансформатор Т
Применяют две схемы включения моста: так называемую нормальную, или прямую, в которой измерительный элемент Р включен между одним из электродов испытуемой изоляционной конструкции и землей, и перевернутую, где он включен между электродом испытуемого объекта и выводом высокого напряжения моста. Нормальную схему применяют, когда оба электрода изолированы от земли, перевернутую — когда один из электродов наглухо соединен с землей.
Необходимо помнить, что в последнем случае отдельные элементы моста будут находиться под полным испытательным напряжением. Измерение возможно на напряжении до 1 кВ и выше 1 кВ (3—10 кВ) в зависимости от класса изоляции и емкости объекта. В качестве источника питания может служить измерительный трансформатор напряжения.
Мост используется с внешним образцовым воздушным конденсатором. Мост и необходимую аппаратуру размещают в непосредственной близости к испытуемому объекту и устанавливают ограждение. Провод, идущий от испытательного трансформатора Т к образцовому конденсатору С, а также соединительные кабели моста Р, находящиеся под напряжением, должны быть удалены от заземленных предметов не менее чем на 100—150 мм. Трансформатор Т и его регулировочное устройство ТАВ (ЛАТР) должны отстоять от моста не менее чем на 0,5 м. Корпуса моста, трансформатора и регулирующего устройства, а также один вывод вторичной обмотки трансформатора обязательно заземляют.
Показатель tg δ часто измеряется в зоне действующего РУ, а, поскольку между объектом испытания и элементами РУ всегда имеется емкостная связь, через испытуемый объект протекает ток влияния. Этот ток, зависящий от напряжения и фазы влияющего напряжения и суммарной емкости связи, может привести к неправильной оценке состояния изоляции, особенно объектов небольшой емкости, в частности вводов (до 1000—2000 пФ).
Уравновешивание моста производится путем многократного регулирования элементов схемы моста и защитного напряжения, для чего индикатор равновесия включается то в диагональ, то между экраном и диагональю. Мост считается уравновешенным, если при обоих включениях индикатора равновесия ток через него отсутствует.
В момент равновесия моста
г де f — частота переменного тока, питающего схему
Постоянное сопротивление R4 выбирается равным 10 4 / π Ом. В этом случае tg δ = С4, где емкость С4 выражена в микрофарадах.
Если измерение проводилось на частоте f’ , отличной от 50Гц, то tg δ = (f’/50)C4
Когда измерение тангесна угла диэлектрических потерь производится на небольших отрезках кабеля или образцах изоляционных материалов, из-за их малой емкости необходимы электронные усилители (например, типа Ф-50-1 с коэффициентом усиления около 60). Следует иметь в виду, что мост учитывает потери в проводе, соединяющем мост с испытуемым объектом, и измеренное значение тангенса угла диэлектрических потерь будет больше действительного на 2 π fRzCx , где Rz — сопротивление провода.
При измерениях по схеме перевернутого моста регулируемые элементы измерительной схемы находятся под высоким напряжением, поэтому регулирование элементов моста либо производят и а расстоянии с помощью изолирующих штанг, либо оператора помещают в общем экране с измерительными элементами.
Тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторов и электрических машин измеряют между каждой обмоткой и корпусом при заземленных свободных обмотках.
Влияния электрического поля
Различают электростатические и электромагнитные влияния электрического поля. Электромагнитные влияния исключаются полным экранированием. Измерительные элементы размещают в металлическом корпусе (например, мосты Р5026 и Р595). Электростатические влияния создаются находящимися под напряжением частями РУ и ЛЭП. Вектор влияющего напряжения может занимать любое положение по отношению к вектору испытательного напряжения.
Известны несколько способов уменьшения влияния электростатических полей на результаты измерения tg δ:
- отключение напряжения, создающего влияющее поле. Этот способ наиболее эффективен, но не всегда применим по условиям энергоснабжения потребителей;
- вывод объекта испытания из зоны влияния. Цель достигается, но транспортировка объекта нежелательна и не всегда возможна;
- измерение на частоте, отличной от 50 Гц. Применяется редко, так как требует специальной аппаратуры;
- расчетные методы исключения погрешности;
- метод компенсации влияний, при котором достигается совмещение векторов испытательного напряжения и ЭДС влияющего поля.
С этой целью в цепь регулирования напряжения включают фазорегулятор и при отключенном объекте испытания добиваются равновесия моста. При отсутствии фазорегулятора эффективной мерой может явиться питание моста от того напряжения трехфазной системы (с учетом полярности), при котором результат измерения будет минимальным. Часто бывает достаточно выполнить измерение четыре раза при разных полярностях испытательного напряжения и подключении гальванометра моста; Применяются как самостоятельно, так и для уточнения результатов, полученных другими методами.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Измерение тангенса угла диэлектрических потерь
Изоляция электрооборудования в общем случае может быть представлена эквивалентной схемой замещения (рис. 1.5,а). Ток, протекающий в изоляции (диэлектрике) под действием приложенного напряжения, представляется на векторной диаграмме (рис. 1.5,6) активной 1А и емкостной 1С составляющими. Потери мощности в изоляции (диэлектрические потери) существенно зависят от состояния изоляции и определяются: Р = U IA = U I cosφ = U IC tgδ = C U2 tgδ.
Таким образом потери мощности Р пропорциональны tgδ (тангенсу угла диэлектрических потерь). Измерение tgδ используют для оценки состояния изоляции независимо от массогабаритных характеристик последней. Чем больше tgδ тем больше диэлектрические потери, тем хуже состояние изоляции.
На практике tgδ измеряют в процентах.
Значение tgδ нормируется для электрооборудования и зависит от температуры и величины прикладываемого напряжения. Измерение tgδ следует производить при температуре не ниже +10°С. Для приведения измеренных значений tgδ к необходимой температуре (например, температуре при измерениях на заводе) используют поправочные коэффициенты.
Измерение tgδ производится мостами P5026, МД-16 и P595 на высоком (3 — 10 кВ) и низком напряжении. Для тангенса угла диэлектрических потерь справедливо отношение: tgδ = RХ/ХСХ = ω RХ СХ (см. рис. 1.5). При равновесии моста имеет место равенство: ω Rх Cх = ω R4 C4 (см. рис. 1.6). Таким образом измеряемый tgδ пропорционален изменяющейся для уравновешивания моста емкости С4. На этом основан принцип измерения tgδ указанными выше мостами. В табл. 1.3 представлены пределы измерения мостов.
Рис. 1.5. Эквивалентная схема замещения диэлектрика.
а — схема замещения диэлектрика; б — векторная диаграмма.
Таблица 1.3. Пределы измерения емкости измерительных мостов
Тип моста | Пределы измерения емкости, мкФ, при напряжении, кВ | |
3-10 | 0,1 | |
Р5026 | 10-2 — 103 | 0,65 — 5·105 |
МД-16 | 0,3·10-4 — 0,4 | 0,3·10-3 — 100 |
Р595 | 1 — 10-5 | 102 — 3·104 |
На рис. 1.6 представлена нормальная (прямая) схема включения измерительных мостов. Данная схема включения используется при измерениях на объектах, у которых оба электрода изолированы от земли. Применяется также перевернутая (обратная) схема включения мостов, в которой зажимы моста для заземления и подачи напряжения меняются местами. Перевернутая схема менее точна, чем нормальная. Однако, измерения tgδ изоляции трансформаторов, а также установленных на оборудовании вводов могут производится только по перевернутой схеме, т. к. один из электродов в этих случаях заземлен.
Значение tgδ изоляции измеряют при напряжении, равном номинальному напряжению объекта измерения, но не выше 10 кВ. При номинальном напряжении объекта менее 6 кВ измерения производят на напряжении 220 — 380 В. Измерения производят при удовлетворительных результатах оценки состояния изоляции с помощью мегаомметра и другими способами и удовлетворительных результатах испытаний пробы масла маслонаполненных аппаратов. Измерения при сушке изоляции производят на напряжении 220 — 380 В. Результаты измерений tgδ сравнивают с допустимыми нормами и результатами предыдущих измерений, в том числе заводских.
В качестве испытательного трансформатора используют трансформаторы напряжения НОМ-6 или НОМ-10. Трансформатор подключается по схеме рис. 1.7. Для обеспечения точности измерения мост и вспомогательное оборудование, необходимое для измерения, располагаются в непосредственной близости от проверяемого объекта (рис. 1.8), т. к. мост учитывает потери в соединительном проводе.
Рис. 1.6. Нормальная (прямая) схема включения моста переменного тока.
Tp — испытательный трансформатор; СN — образцовый конденсатор; СХ — испытываемый объект; G — гальванометр; R3 — переменный резистор; R4 — постоянный резистор; С4 — магазин емкостей.
На результаты измерений существенное влияние оказывают паразитные токи, обусловленные внешними магнитными и электростатическими полями и утечками по поверхности проверяемых изоляторов. Для исключения влияния магнитных и электростатических полей в мостах осуществлено экранирование, а поверхностных токов утечки — наложением охранного кольца на измеряемый объект. Паразитные токи существенно влияют на результаты измерений тангенса угла диэлектрических потерь объектов с малой емкостью (вводы, измерительные трансформаторы, конденсаторы связи). На результаты измерения tgδ изоляции силовых трансформаторов они влияют незначительно, т. к. последние обладают достаточно большой емкостью, а токи измерения существенно превышают паразитные токи.
Для уменьшения влияния паразитных токов необходимо надежное заземление корпусов проверяемого объекта, испытательного трансформатора, моста, регулировочного автотрансформатора. На практике, для учета влияния паразитных токов, производят четыре измерения tgδ изоляции при разных полярностях подаваемого на схему напряжения и включения гальванометра.
- Следующая страница
- Предыдущая страница
- Содержание