Studia dzienne - semestr III

Laboratorium Inżynierii Materiałów Elektrotechnicznych Ćwiczenie nr 3 Temat: Badanie oleju izolacyjnego.

1. WIADOMOŚCI OGÓLNE

Oleje izolacyjne ze względu na ich przeznaczenie można podzielić na:

• transformatorowe,

• kondensatorowe,

• kablowe,

• łącznikowe.

Funkcje olejów trzech pierwszych grup sprowadzają się głównie do zapewnienia właściwości elektroizolacyjnych oraz odpowiednich warunków chłodzenia układu izolacyjnego. Natomiast zasadniczym zadaniem olejów łącznikowych jest gaszenie łuku elektrycznego.

Ze względu na pochodzenie surowca oleje można podzielić na: mineralne, syntetyczne, roślinne.

Do transformatorów w przeważającej większości są stosowane oleje mineralne, rzadziej, w specjalnych warunkach - oleje syntetyczne. Oleje mineralne o odpowiednio dobranym składzie węglowodorów mają bardzo dobre właściwości elektroizolacyjne i chłodzące. Wadą ich jest jednak palność i wybuchowość. Z kolei oleje syntetyczne typu chlorowane dwufenyle mają niekorzystną, zbyt dużą lepkość oraz uważane są za toksyczne, natomiast zaliczane są, do niepalnych i niewybuchowych. Z racji niepalności i niewybuchowości używane bywają do transformatorów pracujących w warunkach zagrożonych wybuchem.

Jakość oleju ocenia się badając jego własności chemiczne, fizyczne i dielektryczne.

Rozróżnia się badania pełne oraz skrócone. Badania pełne obejmuj wszystkie próby wyszczególnione w tabeli 11.1. W tabeli tej ujęto też wymagane wartości liczbowe poszczególnych badanych wielkości, jakie po­winien posiadać olej nowy oraz olej znajdujący się w transformatorach eksploatowanych i po remoncie zaliczanych do I, II i III grupy, wymagania dotyczące oleju nowego są określone zgodnie z normą PN-72/C-96058,

natomiast wymagania dla olejów w transformatorach eksploatowanych oraz transformatorach po remoncie określono zgodnie z „Instrukcją Eksploatacji:; Transformatorów" wydaną w 1975 r. przez Instytut Energetyki -Ośrodek Normalizacji.

Podział transformatorów na grupy przedstawia się następująco: grupa I - transformatory o górnym napięciu 220 kV i wyższym oraz transformatory o mocy 100 MVA i

większej, grupa II - transformatory, o mocy większej od 1,6 MVA nie zaliczone do grupy I grupa III - transformatory o mocy 1,6 MVA i mniejszej.

Badania skrócone oleju obejmują:

1. oględziny,

2. próbę na zawartość wody,

3. pomiar wytrzymałości elektrycznej,

4. pomiar rezystywności.

Badania skrócone wykonuje się:

1. przy badaniach poawaryjnych transformatorów grupy I i II,

2. przy badaniach transformatorów grupy III,

3. przy badaniach oleju przeznaczonego do dopełnienia transformatora.

/

Celem badań skróconych jest wykrycie zanieczyszczeń oraz zawilgocenia.

Olej powinien spełniać odpowiednie wymagania ujęte w tabeli 11.1. Olej zawierający wodę wydzieloną oraz zanieczyszczenia mechaniczne musi być poddany czyszczeniu i osuszeniu. Jeśli po tym zabiegu właściwości dielektryczne są niezadowalające, wówczas należy uznać, że olej nie nadaje się do użytku.

2. BADANIA SKRÓCONE OLEJU.

W ćwiczeniu należy wykonać badania skrócone oleju transformator pobranego z transformatora będącego w eksploatacji lub oleju przygotowanego do zalania transformatora po remoncie.

2.1. Oględziny

Badanym olejem należy napełnić cienkościenną probówkę do 1/3 wysokości i oglądając olej pod światło nie uzbrojonym okiem ocenić jego wygląd. Nowy olej powinien być barwy słomkowo-żółtej, używany może być ciemniejszy. Olej nie powinien być mętny oraz nie powinien zawierać zanieczyszczeń dostrzegalnych gołym okiem.

2.2. Badanie na zawartość wody wydzielonej.

Probówkę napełnioną olejem ogrzewać nad palnikiem, trzymając ją nachyloną pod kątem 45°, wylotem skierowanym od osoby wykonującej badanie. Dobrze słyszalne ostre trzaski świadczą o zawartości wody wydzielonej. Przy dużej zawartości olej może gwałtownie

wypryskiwać z probówki, dlatego należy zwrócić uwagę na bezpieczeństwo osób wspólnie wykonujących ćwiczenie.

2.3 Napięcie przebicia oleju.

2.3.1. Zakres ćwiczenia

Należy określić średnie napięcie przebicia oleju oraz względne odchylenie standardowe.

2.3.2. Sposób przeprowadzenia pomiarów

Badania należy wykonać przy napięciu sinusoidalnym o częstotliwości 40-60 Hz w otoczeniu o temperaturze 288-308 K i wilgotności względnej powietrza 45-75%.

Jako regulowanego źródła napięcia wraz z całym układem pomiarowym należy użyć typowego aparatu do badania oleju, oznaczonego symbolem ABO. Iskiernik czaszowy oraz ceramiczne naczynie pomiarowe powinny spełniać wymagania normy PN-77/E-04408. Według cytowanej normy odległość między elektrodami powinna wynosić 2,5 mm, jednak ze względu na napięcie przebicia oleju wymagane przez Zakłady Energetyczne, a ustalone w odniesieniu do odległości elektrod równej 3 mm, obowiązującej według starej normy PN-58/E-04408 (patrz tabela 11.1, punkt 14), odległość elektrod należy ustalić na 3 mm posługując się w tym celu odpowiednim przymiarem. Przymiar 2,95 mm powinien przechodzić między elektrodami, a przymiar 3,05 mm nie powinien przechodzić.

Przed przystąpieniem do pomiarów należy sprawdzić stan powierzchni elektrod i w przypadku stwierdzenia śladów opalenia elektrody wyczyścić papierem ściernym nr 800, a następnie wypolerować. Do mycia iskiemika oraz naczynia pomiarowego przed pomiarami użyć nafty, a po pomiarach toluenu i trójchlorobenzenu.

Naczynie z próbką badanego oleju należy kilkakrotnie odwrócić dnem do góry w celu jej wymieszenia. Nie należy wstrząsać naczyniem, aby uniknąć tworzenia się pęcherzyków powietrza. "Następnie niewielką ilością badanego oleju opłukać elektrody i naczynie pomiarowe. Napełnić naczynie pomiarowe olejem, wlewając po ściance naczynia.

Po 10 minutach od chwili napełnienia naczynia pomiarowego należy włączyć napięcie i podnosić je z szybkością 2 kV/s ± 20% od zera aż do wystąpienia przebicia oleju. Na jednej próbce należy wykonać sześć pomiarów. Po każdym pomiarze należy olej wymieszać szklanym pręcikiem, po czym po 5 min. wykonać następny pomiar. Pręcik szklany należy pozostawić przez cały czas pomiaru w naczyniu pomiarowym.

2.4. Rezystywność oleju.

2.4.1. Zakres ćwiczenia.

Dla trzech próbek oleju określić jego rezystywność w warunkach otoczenia.

2.4.2. Sposób przeprowadzenia pomiarów.

Badania należy wykonać przy napięciu stałym przy temperaturze 323 K. Badanie rezystywności oleju sprowadza się do pomiaru rezystancji oleju między dwiema elektrodami kondensatora pomiarowego, a następnie przy znajomości wymiarów kondensatora do wyliczenia rezystywności oleju. Pomiaru rezystywności oleju można dokonać metodą techniczną, używając do pomiaru prądu galwanometru o odpowiednio dobranej stałej prądowej, a do pomiaru napięcia woltomierza elektrostatycznego lub cyfrowego.

W ćwiczeniu do pomiaru rezystancji oleju użyto miernika izolacji typu P-435, posiadającego własne źródło o napięciu od 20 V do 10 kV." Kondensator pomiarowy, wykonany jako ćzaszowy dwuelektrodowy, odpowiada wymogom normy PN-61/E-04409 „Materiały elektroizolacyjne ciekłe. Pomiary współczynnika stratności dielektrycznej, przenikalności dielektrycznej i oporności właściwej".

Zgodnie z Instrukcją Eksploatacji Transformatorów napięcie przy pomiarze rezystancji należy tak dobrać, aby natężenie pola między elektrodami wynosiło 5 kV/cm przy odległości elektrod 2 do 5 mm. W ćwiczeniu proponuje się odległość elektrod równą 2 mm i napięcie probiercze równe 1 kV.

Kondensator pomiarowy podgrzać za pomocą grzejnika elektrycznego dc temperatury 323 K mierzonej przy użyciu termometru termistorowego.

Przy pomiarze rezystancji oleju za pomocą miernika izolacji P-435 należy wykonać następujące czynności:

• obudowę przyrządu dołączyć do uziemienia,

• połączyć przyrząd z siecią napięcia przemiennego 220 V,

• elektrodę wysokonapięciową kondensatora połączyć z gniazdem wysokiego napięcia, oznaczonym „HIGH VOLTAGE +", elektrodę niskonapięciową połączyć z gniazdem „-",

• sprawdzić, czy wskazówka znajduje się w pozycji zerowej; w razie potrzeby poprawić jej ustawienie korektorem mechanicznym,

• włączyć przyrząd przez wciśnięcie klawisza „MAINS" i pozostawić go w takim stanie przez 15 min.,

• po okresie wygrzewania przyrząd wyzerować elektronicznie.

• wcisnąć klawisz z symbolem U (czarny) oraz klawisz oznaczony 1 kV (szary), po czym pokrętłem H.T. ustawić dokładnie napięcie na wartości 1 kV; następnie ponownie wcisnąć czarny klawisz, co będzie odpowiadało pozycji RJ oraz wybrać spodziewany podzakres rezystancji; wybrany pódzakres powinien zapewniać odczyt wartości zmierzonej w środkowej części skali; uwzględnić mnożnik włączonego podzakresu,

• odczytu rezystancji oleju dokonać po upływie 60 s od chwili przyłożenia napięcia.

3. Wnioski.

Opisać przebieg ćwiczeń, oraz porównać uzyskane wyniki z tabelą 11.1.

Literatura.

Ćwiczenie laboratoryjne z techniki wysokich napięć - Politechnika Poznańska Hanna Mościcka - Grzesiak - Inżynieria wysokich napięć w elektroenergetyce. Jerzy Skubis - Wybrane zagadnienia z techniki i diagnostyki wysokonapięciowej.

---