Как измерить тангенс угла диэлектрических потерь

Это также подтверждается из

. (1.15)

7 Виды диэлектрических потерь

Диэлектрические потери по их особенностями и физической природе разделяют на четыре группы:

1. Потери за счет сквозной электропроводности.

2. Потери, обусловленные релаксационной поляризацией.

3. Ионизационные потери.

4. Резонансные потери.

1. Потери за счет сквозной проводимости наблюдаются в диэлектрике, который имеет значительную объемную или поверхностную электрическую проводимость. Они обусловлены нагревом диэлектриков за счет токов сквозной электрической проводимости.

Из определения тангенса угла диэлектрических потерь

. (1.16)

Выражение (1.16) — закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме, он показывает связь мощности удельных потерь и электрической проводимости диэлектрика

. (1.17)

Мощность диэлектрических потерь в этом случае не зависит от частоты приложенного поля, а тангенс угла диэлектрических потерь уменьшается, согласно гиперболическому закону (рис.1.7). Поскольку повышение температуры способствует увеличению токов сквозной проводимости, активная мощность растет с повышением температуры согласно закона

, (1.18)

где P_АО — потери в диэлектрике при температуре окружающей среды;

• — температурный коэффициент потерь;

T, T₀ — температура соответственно диэлектрика и среды. В зависимости от температуры tgδ изменяется аналогично, поскольку реактивная мощность от температуры не зависит (рис.1.7). 2. Потери на релаксационную поляризацию обусловлены активными составляющими токов смещения и характеризуются наличием взаимосвязанных максимумов на частотной и температурной зависимостях тангенса угла диэлектрических потерь (рис. 1.8).Дипольные молекулы, следуя за изменениями электрического поля, вращаются в вязкой среде и вызывают потери энергии за счет трения. Если температура низкая, вязкость материала велика и диполи не успевают следовать за изменениями поля, поэтому tgδ маленький. Если температура высока, ориентация молекул происходит практически без трения и tgδ также уменьшается. С повышением частоты приложенного поля значения tgδ смещаются в область более высоких температур. Мощность диэлектрических потерь растет с повышением частоты до тех пор, пока дипольные молекулы не успевают полностью сориентироваться в направлении поля иtgδ уменьшается. Но мощность диэлектрических потерь остается постоянной (рис. 1.8). 3. Ионизационные диэлектрические потери свойственны газообразным диэлектрикам и диэлектрикам с газовыми включениями. Они проявляются в неоднородных электрических полях при напряженности поля, которая превышает значение напряжения, соответствующее началу ионизации газа. Ионизационные потери резко растут при превышении критического значения напряжения, когда начинается локальная ионизация газа. 4. Резонансные потери имеют место в некоторых газах и твердых веществах при некоторой строго обусловленной частоте и выражаются сильным поглощением энергии электромагнитного поля, когда частота вынужденных колебаний электрического поля равняется частоте собственных колебаний твердого тела. Этот вид потерь также имеет максимум на частотной зависимости tgδ, положение которого не зависит от температуры.

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь и емкости изоляции

Перед измерением сопротивления изоляции, tgδ и емкости аппаратов поверхность изоляторов должна быть очи­щена от пыли и грязи. Изоляторы не должны иметь трещин и ско­лов. Течь масла недопустима. Из­мерения производятся при отключенном положении контактов вы­ключателя.

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ) и емкос­ти изоляции выключателей и вводов может производиться как по прямой, так и по перевернутой схемам с помощью моста переменного тока при температуре окружающего воздуха не ниже 10°С. Результаты измерения по прямой схеме более точные, так как при этом исключаются посторонние влияния.

Тангенс угла диэлектрических потерь измеряют для вводов всех типов, кроме фарфоровых. Поскольку это измерение производят на вводах, установленных на выключателях, на его результат оказывает влияние как состояние самого ввода, так и состояние внутрибаковой изоляции (деионные решетки, экраны, направляющие камер и т.п.). Поэтому оценка состояния внутрибаковой изоляции производится в том случае, если при измерении tgδ вводов на полностью собранном выключателе получены значения, превышающие нормы, указанные испытаниях изоляции электрооборудования повышенным напряжением.

Необходимо повторить измерение с исключением влияния внутрибаковой изоляции. Для этого опускают баки, сливают масле, закорачивают дугогасительные камеры и производят измерения. Если значение tgδ в 2 раза превышает tgδ вводов измеренное при полном исключении влияния внутрибаковой изоляции дугогасительных устройств, т.е. до установки вводов в выключатель, внутрибаковая изоляция подлежит сушке. Если же tgδ остается выше нормы, то такой ввод должен быть заменен. После сушки внутрибаковой изоляции и повторной заливки выключателя маслом производят проверку сопротивления изоляции и измерение tgδ при включенном и отключенном выключателе.

Измерения tgδ на высоком напряжении производят измерительными мостами переменного тока Р-595 и Р-5026, построенными по схеме Шеринга, а также другими современными приборами и устройствами, методика измерения которых была рассмотрена в п.3.2 практического занятия №3. Наиболее распространенным прибором такого типа является мост Р5026, позволяющий измерять емкости изоляции от 10 пФ до 500 мкФ и тангенсы угла потерь от 0.0001 до 1.0 с погрешностями порядка единиц процентов при напряжении 10 кВ.

К новейшим приборам относятся: прибор «Вектор-2.0 М», цифровые мосты переменного тока серии «СА7100», автоматический прибор «ADTR-2K», автоматизированная установка «Тангенс-3М», измеритель емкости и тангенса угла диэлектрических потерь «Тангенс-2000», анализатор диэлектрических потерь и емкости система «PDTech DELTAMAXX», TD10-50.

Проверка времени движения подвижных частей выключателя.

Проводится при капитальном и текущем ремонтах. Полученные значения времени движения должны отличаться от паспортных данных не более чем на ±10 %.

Данная проверка осуществляется с помощью секундомера, миллисекундомера или осциллографа. При определении времени включения цепь питания измерительного прибора подключается параллельно контактам выключателя, а при измерении времени отключения — последовательно (рис. 5.4). Одновременно подается питание на электромагнит включения (отключения) выключателя и измерительный прибор. При включении выключателя его контакты шунтируют обмотку измерительного прибора, а при отключении питание с нее снимается.

Рисунок 5.4 — Схемы измерения времени отключения (а) и включения (б) масляного выключателя

1 — масляный выключатель; 2 — электросекундомер; 3 — электромагнит отключения; 4 — вспомогательный контакт; 5 — электромагнит включения.

Измерение скорости включения и отключения следует производить для выключателей 35 кВ и выше, а также независимо от класса напряжения в тех случаях, когда это требуется инструкцией заводов-изготовителей. Измеренные характеристики должны соответствовать данным заводов-изготовителей. Измерение данной характеристики на настоящем практическом занятии не выполняется.

3. Определение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Пределы допустимой относительной погрешности определения tg δ±(0,3 + 0,05) tg δ, %.

3.2. Требования к средствам измерений

Источник напряжения должен обеспечивать получение практически синусоидальной формы кривой напряжения (коэффициент амплитуды в пределах ± 5 % или 1,34 ± 1,48; колебания напряжения не более 1 %; изменение частоты не более 0,5 %).

Чувствительность нулевого индикатора должна быть не менее 1 мкВ на одно деление.

Установка должна обеспечивать измерение емкости от 20·10 -12 до 1000·10 -12 Ф с погрешностью не более ± (0,01С_x + 1 · 10 -12 ) Ф, измерение тангенса угла диэлектрических потерь — от 0,0001 до 1,0 с погрешностью не более ± (0,05tgδ_x+ 0,0002).

Напряженность электрического поля при измерении должна быть указана в стандартах или технических условиях на конкретный материал. Если таких указаний не имеется, измерение производят при напряженности 1 МВ·м -1 ± 3 %.

При выполнении измерений tg δ трансформаторного масла применяются следующие средства измерений: • мост переменного тока Р5026, класс точности определяется по формуле ±(0,3 + 0,05) tg δ,%, отвечающий требованиям п. 2.1.2 ГОСТ 6581-75; • образцовый конденсатор Р 5023, емкость 48,5 пкФ; • измерительные ячейки трехзажимного типа, конструкция которых соответствует черт. 1 (цилиндрическая ячейка) или черт. 1а (плоская ячейка) ГОСТ 6581-75 и требованиям п. 2.1.1. этого ГОСТ; • шаблон-калибр для контроля зазора между измерительным и высоковольтным электродами, который составляет (2 ±0,1) мм; • стеклянная палочка длиной 200 мм; • трансформатор НОМ-6 или НОМ — 10; • трансформатор ЛАТР — 2; • вольтметр Э-59 со шкалой 0-150 В.

3.3. Методы измерений

Определение tg δ жидких электроизоляционных материалов проводят в соответствии с требо-ваниями ГОСТ 6581-75, который соответствует Публикации МЭК 247. Значение tg δ электроизоляционных материалов является основным критерием их диэлектри-ческих свойств и совместимости масел при смешивании, а также служит для определения степени старения и наличия в жидких диэлектриках различных химических загрязнений (продуктов разложения и старения конструкционных материалов и др.).

3.4. Требования безопасности, охраны окружающей среды

3.4.1. Измерение tg δ трансформаторного масла при помощи моста Р-5026 должно производиться в полном соответствии с действующими правилами по технике безопасности. 3.4.2. Прежде чем приступить к работе на аппарате, необходимо убедиться в нормальном состоянии заземления моста, которое производится неизолированным медным гибким проводом сечением не менее 4мм 2 . В заземляющем проводе допускается соединение лишь при помощи винтов и болтов, пайка проводов заземления не допускается. Провод заземления должен быть доступен для осмотра. Р а б о т а б е з з а з е м л е н и я з а п р е щ а е т с я! 3.4.3. Испытание необходимо производить в диэлектрических перчатках, стоя на диэлектрическом коврике. 3.4.4. Установку и выемку испытательного сосуда производить только после отключения аппарата от сети сетевым выключателем, сетевой вилкой. Сборка схемы испытания должна производиться только при полном снятии напряжения с установки.

3.5. Требования к квалификации операторов

3.5.1. Испытания должны производиться лицом из обученного персонала электротехни-ческой лаборатории, имеющим группу по электробезопасности не ниже III, в стационарной электролаборатории, имеющей сетчатое ограждение испытательного поля и блокировку открыва-ния двери в испытательное поле. 3.5.2. Оператор, допущенный к проведению испытаний, должен хорошо знать схемы испытаний, устройство аппарата, иметь отметку о допуске к высоковольтным испытаниям в удостоверении о проверке знаний по электробезопасности.

3.6. Требования к условиям измерений

3.6.1.Тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторного масла определяется по ГОСТ 6581-75. Определение производится при температуре 90 и 70°С. 3.6.2. Определение tg δ производится при расстоянии в 2 мм и напряжении 5 кВ.

3.6.3.Требования к погрешности приборов

3.6.4. Средства измерений и вспомогательные устройства при определении tg δ

3.7. Подготовка к выполнению измерений

3.7.1. Отбор проб производится согласно п. 2.7.1. данной методики 3.7.2. Минимальный объем пробы жидкого диэлектрика для одного определения tg δ зависит от конструкции измерительной ячейки и составляет не менее 50 мл. 3.7.3. Перед проведением измерения измерительная ячейка должна быть полностью демонтирована и все ее детали должны быть дважды тщательно промыты растворителем. Для очистки ячейки при испытании нефтяных трансформаторных масел должны быть использованы углеводородные растворители (петролейный эфир, толуол и др.). После промывки растворителем все детали ячейки ополаскивают ацетоном, промывают мыльным раствором и кипятят в 5 %-ном растворе фосфата натрия в дистиллированной воде не менее 5 мин. Затем несколько раз детали промывают и кипятят в дистиллированной воде в течение 1 ч. Для удаления влаги детали ячейки сушат при температуре 105. 110°С в течение 60. 90 мин. Если после сушки и охлаждения ячейку сразу не используют для измерения, ее хранят в эксикаторе с сухим воздухом. 3.7.4.После сушки детали измерительной ячейки следует охладить до температуры,

которая на 5. 7 °С выше комнатной, а затем смонтировать ячейку, избегая прикосновения незащищенными руками к рабочей поверхности электродов (например, руками в чистых хлопчатобумажных или капроновых перчатках). 3.7.5. Собранную ячейку присоединяют к измерительной схеме и определяют емкость пустой ячейки (С₀). Одновременно с этим определяют тангенс диэлектрических потерь пустой ячейки. При температуре 15. 35 °С для трехзажимных ячеек измеренное значение tg δ не должно превышать 0,0001. На основании этих измерений оценивают чистоту изоляционных прокладок ячейки. При больших значениях tg δ ячейку следует разобрать и вновь тщательно промыть согласно требованиям п. 3.7.3. 3.7.6. При проведении ежедневных испытании tg δ одного типа электроизоляционного материала (например, нефтяных трансформаторных масел) подготовку ячейки следует проводить с помощью трехкратного ополаскивания испытуемой жидкостью. 3.7.7. При испытании трансформаторного масла, взятого непосредственно из электрических аппаратов или после подготовки к заливу, предварительная подготовка пробы не производится. Если необходимо определить tg δ свежих и эксплуатационных трансформаторных масел после их транспортировки или хранения, для оценки их диэлектрических свойств без учета воздействия загрязнения (вода и механические примеси),удаляемых неглубокой очисткой, производят обработку пробы в соответствии с требованиями п. 2.2.2. ГОСТ 6581-75. Данная обработка производится при определении соответствия значения tg δ свежих трансформаторных масел требованиям стандарта на конкретную марку масла при их приеме от поставщиков.

3.8. Порядок выполнения измерений

3.8.1. Определение tg δ трансформаторных масел осуществляют в соответствии с требованиями п. 2.2.3. ГОСТ 6581-75 и инструкции по эксплуатации моста переменного тока

3.8.2. Перед измерением ячейку заполняют трансформаторным маслом. Не проводя измерения, масло выливают из ячейки и повторно заполняют ячейку до уровня, превышающего не менее чем на 3. 5 мм нижний край охранного электрода. 3.8.3. Заполненную измерительную ячейку помещают в предварительно прогретый термостат, присоединяют к электрической схеме и после достижения ячейкой заданной температуры проводят испытания. Порции трансформаторного масла под напряжением выдерживают только в процессе определения тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости масла. Отсчет значений тангенса угла диэлектрических потерь проводят не позже чем через 3 мин после включения напряжения.. 3.8.4. При осуществлении двух или более определений tg δ трансформаторного масла целесообразно измерения производить в нескольких ячейках. Расхождение между результатами двух определений не должно превышать 15 % от значения большего результата + 0,0002.

3.9. Обработка результатов измерений

3.9.1.Обработку результатов определений tg δ производят в соответствии с требованиями пп. 2.2.3.6. и 2.2.3.7. ГОСТ 6581-75. 3.9.2.Тангенс угла диэлектрических потерь для трехзажимной ячейки вычисляют по следующим формулам:

tg δ tg δ₁= tg δ₀ (3.1.)

tg δ>0,1 tg δ₁ (3.2.)

где С₀, tg δ₀ — соответственно емкость (Ф) и тангенс угла диэлектрических потерь измерительной

ячейки с воздухом; C₁, tg δ₁ — соответственно емкость (Ф) и тангенс угла диэлектрических потерь измерительной

ячейки, заполненной испытуемым трансформаторным маслом.

3.9.3. За результат измерения тангенса угла диэлектрических потерь принимают меньшее из двух измеренных значений. 3.9.4. Качество диэлектрика считается неудовлетворительным, если значение tg δ не соответствует установленной норме (предельно допустимому значению). При этом в протоколе испытания указывается необходимость его замены или регенерации.

3.10. Оформление результатов измерений

Результаты измерений выносятся в протокол испытаний, по каждому виду раздела методик испытаний производится расчет и оформляются выводы о соответствии полученных измерений требованиям ГОСТ, ТУ и заводским инструкциям.

В протоколе должны быть отображены: адресная часть, основ­ные паспортные данные объекта измерений, результаты измере­ний, перечень приборов, заключение о пригодности устройства к экс­плуатации.

Протокол должен быть подписан лицами, проведшими испыта­ния, и и утверждается руководителем подразделения.

В качестве формы рекомендуются приведённый ниже образец формы протокола испытаний. Данные формы могут допол­няться, изменяться в зависимости от объекта, а также от других местных условий.

Лица, допустившие нарушения ПОТРМ, ПТЭЭП, а также допустившие искажение достоверности и точности измерений, несут ответственность в соответствии с законодательством и руководством по качеству испытательной лаборатории.

3.11. Контроль точности результатов измерений

Контроль точности необходимо выполнять при выполнении всех пунктов данной методики, обращая внимание на правильное выполнение всех условий и предписаний данной методики.

Особое внимание следует уделить правильному выбору коэффициентов.

3.11.1. Замеренное прибором значение всегда отличается от ее действительного значения, то есть всегда есть какая-то погрешность измерений. 3.11.2. Степень приближения измеренного значения к действительному характеризует относительная погрешность, определяемая следующим выражением:

где — возможная наибольшая относительная погрешность измерения; — класс точности прибора — допустимое значение приведенной погрешности; Ан -верхний предел измерения прибора; А — замеренная величина.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Как измерить тангенс угла диэлектрических потерь

Сообщение сайта

(Сообщение закроется через 2 секунды)

Это меню отключено

Сообщение форума

Обнаружена ошибка. Если вам неизвестны причины ошибки, попробуйте обратиться к разделам помощи.

Причина:

Некоторые требуемые файлы отсутствуют. Если вы хотели просмотреть тему, возможно эта тема перемещена или удалена. Вернитесь назад и попробуйте снова.

Ссылки

• Восстановление забытого пароля
• Регистрация нового пользователя
• Разделы помощи
• Связь с администрацией форума

Текстовая версия

Сейчас: 24.1.2024, 17:13