W diagnostyce transformatorów elektroenergetycznych jedne z najistotniejszych badań służących ocenie układu izolacyjnego jest …
pomiar wskaźników rezystancji izolacji oraz współczynnika strat dielektrycznych tgδ (współczynnik strat izolacji, z ang. dissipation factor).
Współczynnik stratności izolacji określa straty dielektryczne przy danej częstotliwości napięcia zasilania i danej częstotliwości pomiaru [4]
Pomiar współczynnika strat dielektrycznych tgδ (tangens delta) w diagnostyce transformatorów elektroenergetycznych wykonuje się za pomocą wysokonapięciowego mostka Scheringa lub wysokonapięciowymi systemami diagnostyki izolacji.
Pomiar ten powinien być wykonywany okresowo podczas przeglądów i badań eksploatacyjnych transformatorów. Kontrola wartości współczynnika strat dielektrycznych układu izolacyjnego danego urządzenia, a w szczególności jego wzrost pomiędzy kolejnymi badaniami okresowymi, sygnalizować może zawilgocenie i/lub starzenie się izolacji.
W zakresie diagnostyki transformatora dokonuje się pomiaru zarówno współczynnika tgδ jak i pojemności C badanego układu izolacyjnego.
W transformatorze dwuuzwojeniowym wyróżniamy trzy podstawowe układy izolacyjne z charakterystycznymi dla siebie pojemnościami:
- układ izolacyjny pomiędzy uzwojeniami górnego napięcia i dolnego napięcia transformatora, pojemność CHL,
- izolacja pomiędzy uzwojeniami górnego napięcia względem kadzi transformatora, pojemność CHG,
- izolacja pomiędzy uzwojeniami dolnego napięcia względem u kadzi transformatora, pojemność CLG.
Rys.1. Układ izolacyjny transformatora dwuuzwojeniowego
Taki układ izolacyjny transformatora dwuuzwojeniowego można przedstawić jako połączenie w trójkąt uziemiony trzech kondensatorów.
Rys.2. Schemat zastępczy układu izolacyjnego transformatora dwuuzwojeniowego.
Etapy pomiaru wskaźnika strat dielektrycznych tgδ transformatora:
1. Przygotowanie do pomiaru
Pomiar współczynnika strat dielektrycznych powinno wykonywać się w przy temperaturze uzwojeń transformatora w zakresie od 15 do 45°C.
Przed przystąpieniem do pomiarów należy:
- transformator odłączyć od systemu szyn,
- uziemić zaciski uzwojeń strony górnego i dolnego napięcia,
- połączyć ze sobą wszystkie zaciski uzwojenia górnego napięcia transformatora oraz wszystkie zaciski uzwojenia dolnego transformatora.
Bezpośrednio przed pomiarem należy usunąć uziemienie z zacisków uzwojeń transformatora.
2. Podstawowe układy pomiarowe współczynnika strat dielektrycznych tgδ
G-D-E – uzwojenia górnego napięcia względem dolnego napięcia
W tym układzie pomiarowym dokonuje się pomiaru współczynnika strat izolacji tgδ i pojemności CHL.
Przewód pomiarowy wysokiego napięcia HV przyłącza się do uzwojeń górnego napięcia (GN), przewód niskonapięciowy R podłączamy do uzwojeń dolnego napięcia (DN), przewód uziemiający połączamy do uziemionej do kadzi.
Test wykonuje się w trybie UST-R.
Przewód HV podaje napięcie na uzwojenia górnego napięcia natomiast przewód R jest przewodem pomiarowym.
Rys. 3. Schemat pomiarowy współczynnika strat izolacji tgδ przy pomiarze uzwojeń górnego napięcia transformatora dwuuzwojeniowego.
G-D+Z – uzwojenia górnego napięcia względem uziemionych uzwojeń dolnego napięcia i kadzią
W tym teście wykonuje się pomiar współczynnika dielektrycznych tgδ i pojemności CHG +CHL.
Przewody pomiarowe podłącza się jak na rysunku nr 3.
Test należy wykonać w trybie GST-GND.
Przewód HV podaje napięcie na uzwojenia górnego napięcia natomiast przewód R jest uziemiony.
Wykonując ten pomiar można dodatkowo uziemić uzwojenia dolnego napięcia.
D-G+Z – uzwojenia dolnego napięcia względem względem uziemionych uzwojeń górnego napięcia i kadzią
W tym układzie pomiarowym dokonuje się pomiaru współczynnika strat izolacji tgδ i pojemności CHL +CHG.
Przewód pomiarowy wysokiego napięcia HV podłącza się do uzwojenia dolnego napięcia (DN), przewód niskonapięciowy R podłączamy do uzwojeń górnego napięcia (GN), przewód uziemiający podłączamy do uziemionej kadzi.
Test wykonuje się w trybie GST-GND.
Przewód HV podaje napięcie na uzwojenia górnego napięcia natomiast przewód R jest uziemiony.
Wykonując ten pomiar można dodatkowo uziemić uzwojenia dolnego napięcia.
Rys. 4. Schemat pomiarowy współczynnika strat izolacji tgδ przy pomiarze uzwojeń dolnego napięcia transformatora dwuuzwojeniowego.
Napięcie pomiarowe przyjmuje się w zakresie od 5-12kV (standardowo 10kV lub 5kV).
Należy pamiętać aby napięcie pomiarowe nie przekroczyło napięcia znamionowego badanego uzwojenia transformatora.
Dla transformatora dwuuzwojeniowego dodatkowo można wykonać:
- pomiar współczynnika tgδ izolacji uzwojenia górnego napięcia względem uziemionej kadzi oraz pomiar pojemności CHG.
Pomiar wykonuje się podłączając przewody pomiarowe jak na rysunku 3.
Test jest w trybie GSTg-RB, gdzie przewód HV podaje napięcie na uzwojenia górnego napięcia natomiast przewód R jest „guadrem”.
- pomiar współczynnika tgδ izolacji uzwojenia dolnego napięcia względem uziemionej kadzi oraz pomiar pojemności CLG.
Pomiar wykonuje się podłączając przewody pomiarowe jak na rysunku 4.
Test jest w trybie GSTg-RB, gdzie przewód HV podaje napięcie na uzwojenia dolnego napięcia natomiast przewód R jest „guadrem”.
3. Interpretacja wyników
Uzyskane wyniki współczynnika strat dielektrycznych tgδ badanego układu izolacyjnego należy przeliczyć na temperaturę odniesienia 20°C i porównać z danymi podanymi przez producenta oraz z wynikami uzyskanymi podczas poprzednich badań eksploatacyjnych.
4 Literatura
- Polska Norma: PN-81/E-04070.03 „Transformatory. Metody badań. Pomiar wskaźników izolacji”
- Delta 4000 Reference manual applications guide. Megger
- Delta 4000. Instruction manual. Megger
- Diagnostyka techniczna i monitoring transformatorów. Energopomiar-Elektryka. Gliwice 2013
