PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA W LESZNIE
Inżynieria Materiałowa - Laboratorium
Temat ćwiczenia: Badanie oleju transformatorowego (próba skrócona)
Rok akademicki: 2012/2013 Tryb studiów: Dualne Grupa: A
Data wykonania ćwiczenia: 06.11.2012.

1. Wstęp teoretyczny:

Badany olej transformatorowy jest jednym z wielu olei izolacyjnych , które są dielektrykami ciekłymi stosowanymi w elektrotechnice. Oleje te ze względu na zastosowanie dzieli się na:

Oleje transformatorowe

• Oleje kondensatorowe

• Oleje kablowe

• Oleje łącznikowe

Natomiast ze względu na pochodzenie oleje te dzieli się na :

• Oleje mineralne

• Oleje syntetyczne

• Oleje roślinne

W transformatorze energetycznym olej pełni funkcję izolacyjną jak i chłodzącą. Ponieważ uzwojenia i rdzeń nagrzewają się podczas pracy w transformatorze, jednakże krążący olej przekazuje ciepło do ścianek kadzi wyposażonych w radiatory.

Badanie oleju rozróżnia się na pełne i skrócone. Poza nowymi olejami są również badane oleje okresowe (eksploatacyjne) Wymagania dotyczące oleju mineralnego a więc najczęściej stosowanego w urządzeniach elektroenergetycznych zawarte są w normie PN-90/C-96058 lub PN-E-04700 natomiast dla oleju transformatorowego PN-E-04700 z podziałem na 3 grupy:

- grupa I – transformatory o górnym napięciu 220kV i wyższym, lub transformatory o mocy 100MVA i większej,

- grupa II – transformatory o mocy większej od 1.6MVA i nie zaliczone do grupy I

- grupa III – transformatory o mocy 1.6MVA i mniejszej

2. Zakres ćwiczenia

• Oględziny i próba na zawartość wody:

Ćwiczenie to polegało na oględzinach oleju transformatorowego. Zabarwienie próbki oleju powinien mieć barwę słomkowo-zółtą.

Po stwierdzeniu organoleptycznym czystości oleju jak braku zawartości zanieczyszczeń mogących wpływać na rezystywność oleju. Dokonuje się przelania około 10 gram oleju transformatorowego do probówki i umieszczenie go nad palnikiem. Jeżeli podczas podgrzewania zawartość probówki nie wykaże żadnych zachowań np. syczenia, odgłosy wybuchów, pryskania - wtedy stwierdzić brak domieszki wody do oleju. Po pewnym czasie olej zacznie łagodnie wrzeć.

• Pomiar wytrzymałości elektrycznej:

Badanie wykonano przy napięciu sinusoidalnym o częstotliwości

f = 50Hz, w otoczeniu o temperaturze T = 15-35 C i wilgotności względnej 45 ÷ 75 %.

Jako źródła napięcia wraz z całym układem pomiarowym użyto typowego aparatu do badania oleju transformatorowego, w którym znajdowały się dwie elektrody rozsunięte od siebie na odległość około 2,5 mm i zanurzone badanym w oleju własnym do ceramicznej misy.

Po uruchomieniu automatycznego miernika urządzenie to samodzielnie podnosi napięcie na elektrodach z prędkością 0,5 kV/s. Po osiągnięciu napięcia przebicia na elektrodach, aparat automatycznie wyłączał zasilanie. Jednocześnie zapamiętywał wartość napięcia, w którym nastąpiło przebicie i wyświetlał je na cyfrowym czytniku.

• Po wykonaniu ćwiczenia olej mechanicznie zamieszano i po 5 minutach powtarzano pomiar. Taki pomiar wykonano sześciokrotnie.

3. Obliczenia

Wzory podane w ćwiczeniu:

$$U_{p} = \frac{1}{n}*\ \sum_{i = 0}^{n}U_{p_{i}}$$

$$S = \sqrt{\frac{\sum_{i = 0}^{n}{(U_{p} - U_{p_{i}})}^{2}}{n - 1}}$$

$$V = \frac{S}{U_{p}}*100$$

gdzie:

U_pi – wartość napięcia przebicia otrzymane przy kolejnych pomiarach [kV],

n – liczba pomiarów,

S – średnie odchylenie standardowe obliczone z powyższego wzoru,

V – wartość względna odchylenia standardowego, która nie powinna

przekraczać 20%.

Przykładowe obliczenia :

$U_{p} = \frac{1}{n}*\ \sum_{i = 0}^{n}U_{p_{i}}$ => $U_{p} = \frac{1}{6}*\ 255 = 42,5$

$$V = \frac{S}{U_{p}}*100\ \ \ = > \ V = \frac{S}{U_{p}}*100$$

4. Wyniki pomiarów:

Up1	Up2	Up3	Up4	Up5	Up6	Up	S	V
[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	%
56	58	52	26	37	26	42,5	14,74	34,70

Uwaga wartość V względna odchylenia standardowego przekroczyła 20% należy powtórzyć pomiaru na drugiej próbce oleju, w przypadku ponownego wyniku V>20% wynik badania oleju – negatywny.

Weryfikując błędy pomiarowe (błąd studencki przy mieszaniu oleju pomiędzy pomiarami) odrzucamy

trzy pomiary : U_{p4 i} U_p5 U_p6 w takim wypadku:

Sposób obliczeń jak wyżej.

Up1	Up2	Up3	Up	S	V
[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	[kV]	%
56	58	52	55,33	3,055	5,52

5.Wnioski:

Badany olej transformatorowy jest czysty, ponieważ podczas oględzin stwierdziłem, że jego kolor jest słomkowy, nie zawiera zawiesin, czyli brak zanieczyszczeń.

Badanie na zawartość wody zostało wcześniej wykonane, olej nie wykazywał żadnych zachowań, dla których można stwierdzić zawartość wody.

Przy obliczeniach okazało się ,że wartość względna odchylenia standardowego przekroczyła 20% ze względu na brak możliwości ponownego dokonania pomiarów uznany został błąd podczas dokonywania pomiaru wykluczając zużyty olej ze względu na jego kolor, brak zawiesin itp.

Dokonując ponownych obliczeń uwzględniając pierwsze poprawnie dokonane parametry wartość względna odchylenia standardowego nie przekroczyła 20 %, w związku powyższym nie trzeba powtarzać pomiarów i można je uznać za wiarygodne.

Według Polskiej Normy przewidują napięcie przebicia U_p :

• 40 kV – transformator o mocy do 1,6 MVA,

• 45 kV – transformator o mocy od 1,6 MVA do 100 MVA,

• 50 kV – transformator o mocy ponad 100 MVA i napięciu 220 kV,

• 55 kV – transformator o mocy ponad 100 MVA i napięciu 400 kV lub wyższym,

• 50 kV – olej nowy przed napełnieniem wyłącznika,

• 30 kV – wyłącznik o napięciu 36 kV,

• 40 kV – wyłącznik o napięciu powyżej 36 kV.

Badany olej transformatorowy po ponownych obliczeniach można zakwalifikować do transformatorów o mocy ponad 100 MVA i napięciu 400 kV lub wyższym, ponieważ obliczone napięcie przebicia (56 kV) jest bardzo zbliżone do napięcie przebicia podane w Polskich Normach (55 kV).