Тангенс угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ) является показателем качества масла, чувствительным к присутствию в масле различных загрязнений (коллоидных образований, растворимых металлоорганических соединений и различных продуктов старения масла и твердой изоляции). Определение tgδ позволяет выявить незначительные изменения свойства масла даже при очень малой степени загрязнения, которые не определяются химическими методами контроля. Характер температурной зависимости tgδ позволяет определить тип загрязнения.

Диэлектрические потери в трансформаторном масле

Диэлектрические потери для свежих масел характеризуют качество и степень очистки масел на заводе, а в эксплуатации – степень загрязнения и старения масла.

Повышение диэлектрических потерь в изоляционных маслах имеет место за счет асфальто-смолистых веществ, которые образуют в масле коллоидный раствор, а также из-за наличия мыл.

Присутствие воды в масле повышает диэлектрические потери и придает U-образную форму зависимости tgδ от температуры. Однако на

тангенс угла диэлектрических потерь практически не влияет влага, находящаяся в состоянии истинного раствора. Существует порог концентрации воды в данном масле для заданных температур и относительной влажности воздуха, выше которого tgδ сильно возрастает.

Кислоты при комнатной температуре не повышают диэлектрических потерь масла. При повышении температуры масла потери возрастают и тем более, чем больше кислотное число масла.

Повышение диэлектрических потерь трансформаторного масла может привести к ухудшению всех изоляционных характеристик трансформатора, на основании чего может быть принято ошибочное решение о необходимости сушки трансформатора вместо принятия мер к восстановления масла. Поэтому при получении изоляционных характеристик, не удовлетворяющих нормам, проверяют диэлектрические потери масла.

Диэлектрические потери в твердой изоляции

В реальном трансформаторе имеется не только жидкая, но и твердая изоляция, пропитанная маслом. Поэтому повышение диэлектрических потерь в маслах в процессе эксплуатации, не связанное с их качеством, может быть обусловлено растворением в них лаков трансформатора, сопровождающимся, как правило, повышением кислотного числа. В свежих маслах в коллоидном состоянии могут находиться смолы и мыла. В процессе эксплуатации коллоидными веществами, накапливающимися в масле, могут быть:

1. компоненты лака обмоток и старого шлама масел;
2. мыла, образующиеся в результате взаимодействия кислых продуктов старения масел с метлами трансформатора;
3. кислые шламоподобные продукты, не содержащие в своем составе металла, например: кислоты, в том числе асфальтеновые, плохо растворимые в масле, смолы, асфальтены, карбены и другие продукты окисления;

При недостаточно совершенной конструкции трансформаторов имеются места с повышенной напряженностью электрического поля, в которых затруднена циркуляция масла. Именно в этих местах за счет высокой проводимости масла повышается температура. В результате этого усилено идут процессы старения. Образующиеся при этом продукты в свою очередь повышают tgδ масла и твердой изоляции. Эти взаимосвязанные и ускоряющие друг друга процессы, ведущие к локальному перегреву и старению жидкой и твердой изоляции, в конечном счете могут привести к пробою. Это опасение является весьма серьезным и подкрепляется рядом случаев пробоя трансформаторов, эксплуатировавшихся на маслах с повышенным tgδ.

Тангенс угла диэлектрических потерь: как определить

На практике диэлектрические потери трансформаторного масла определяются по мостовой схеме. Для этой цели используют мосты переменного тока, образцовый конденсатор, высоковольтный трансформатор, сосуд типа СИМ-2.

Обязательным условием при определении угла диэлектрических потерь является величина напряженности электрического поля между электродами. Она по требования ГОСТ должна быть равной 1 кВ/мм.

Повышение диэлектрических потерь в маслах, не связанное с их качеством, может быть обусловлено растворением компонентов плохо запеченных лаков трансформаторов, сопровождающимся, как правило, повышением кислотного числа. Во время эксплуатации тангенс угла диэлектрических потерь может увеличиваться из-за влияния мыла, образующегося в результате взаимодействия кислых продуктов старения масел с металлами трансформатора.

С практической точки зрения важно не только знать абсолютную величину tgδ в свежем масле, сколько суметь предвидеть изменение ее в процессе эксплуатации.

3. Определение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

3.1. Требования к показателям точности измерений

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 4мм². 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

Р-5026.

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<0,1 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

Определение тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Для определения tg дельта проводят два измерения, для которых используют специально разработанные ячейки. Конструкция ячейки должна быть удобной для разборки и тщательной очистки, а ее электроды должны сохранять первоначальное положение относительно друг друга, чтобы собственная емкость ячейки не отличалась при очередных испытаниях более чем на 3 %.
Применяемые для изготовления ячеек материалы должны выдерживать требуемые температуры, а изменение температуры не должно влиять на взаимное расположение электродов. В качестве твердого электроизоляционного материала применяют плавленый кварц, фторопласт или соответствующую указанным требованиям керамику.
Для изготовления электродов используются металлы, устойчивые против коррозии, вызываемой испытуемой жидкостью или промывочным составом, и не оказывающие каталитического воздействия (окисления) на испытуемые жидкости.
Измерительные ячейки могут иметь разную конструкцию: плоские или цилиндрические, двух- или трехзажимные. На рис.   показана трехзажимная ячейка с плоскими электродами. Ячейка имеет три электрода: внешний высоковольтный, внутренний измерительный и промежуточный охранный. Внешний электрод одновременно служит оболочкой сосуда, в который заливается испытуемая жидкость. Для сравнения на рис. 4 показана ячейка двухзажимного типа. Такие ячейки применяют при проведении приемосдаточных испытаний, входном и периодическом контроле. В остальных случаях используют ячейки трехзажимного типа.
Обязательными размерами в конструкции ячейки являются зазоры между измерительными и высоковольтными электродами и между измерительным и охранным электродами. Эти зазоры должны быть (2 ± 01) мм. Электроды ячейки должны иметь контактные зажимы, обеспечивающие надежное соединение с элементами схемы. Соединение с измерительным прибором выполняют экранированным кабелем. При этом охранный электрод ячейки трехзажимного типа должен быть присоединен к заземлению и к экрану кабеля, соединяющего внутренний (измерительный) электрод с измерительным прибором.
Установка для измерения тангенса угла диэлектрических потерь состоит из источника (генератора) напряжения, измерительного устройства и индикатора. Источник должен обеспечивать получение напряжения практически синусоидальной формы, колебания напряжения — не более 1 %, изменение частоты — не более 0,5 %. Установка должна обеспечивать измерение емкости от 20 до 1000 Ф с погрешностью не более ±0,01 Ф и тангенса угла диэлектрических потерь от 0,0001 до 1 с погрешностью не более ±5%.

Плоская трехзажимная измерительная ячейка:
I — зажимы для соединения с измерительной схемой: 2 ~ измерительный электрод; 3 и 5 проводники; 4 охранный электрод: 6 — высоковольтный электрод

Двухзажимная измерительная ячейка:
1 — зажимы для соединения с измерительной схемой; 2— отверстие для термометра; 3 — прокладка из твердого электроизоляционного материала: 4 — измерительный электрод; 3 — высоковольтный электрод

Измерение tgδ проводят мостом Вина — измерительным мостом переменного тока, предназначенным для измерения емкости и коэффициента потерь конденсаторов. Мост представляет собой последовательное соединение измеряемого объекта (емкость Сх с потерями) со схемой сравнения, копирующей схему замещения этой емкости, и параллельно соединенным с ними делителя напряжения из двух активных сопротивлений и Т?4.
В соответствии со схемой замещения измеряемого объекта схема сравнения представляет собой последовательную (рис. 5) цепочку образцовой емкости CN с малыми или пренебрежимыми потерями и фазовыравнивающего сопротивления Rw. Емкость и сопротивление потерь конденсатора определяются независимо от частоты источника:

(4)

Зная частоту со источника питания, получают коэффициент потерь

(5)

В качестве нулевого индикатора применяют вибрационный гальванометр, селективный микровольтметр или осциллограф.
Перед проведением измерения ячейка должна быть полностью демонтирована и все ее детали должны быть дважды тщательно промыты растворителем (при испытании нефтяных масел используются углеводородные растворители, например толуол). После промывки все детали ячейки ополаскивают ацетоном, промывают мыльным раствором или детергентом, кипятят в 5 %-ном растворе фосфата натрия в дистиллированной воде не менее 5 мин. Затем промывают детали несколько раз и в течение I ч кипятят в дистиллированной воде. Для удаления влаги детали ячейки сушат при температуре 105… 110°С в течение 60…90 мин. Если после сушки и охлаждения ячейку не используют для измерения, ее хранят в эксикаторе с сухим воздухом.

Мост Вина

После сушки летали ячейки осаждают до температуры на 5…7 С выше комнатной и собирают ее, стараясь избегать Прикосновения незащищенными руками к рабочей поверхности электродов. Затем ячейку присоединяют к измерительной схеме, определяют емкость пустой ячейки (С0), а также ее tgδ0. Значение tg50 при температуре 15…35 С для трехзажимной ячейки не должно превышать 0,0001, а для двухзажимной — 0,0003. На основании этих измерений оценивают чистоту изоляционных прокладок ячейки. При больших значениях tgδ  ячейку следует разобрать и вновь промыть.

Подготовка к измерениям.

Если электрофизические показатели определяют в пробе, взятой из трансформатора, или в пробе, подготовленной для заполнения бака, ее предварительную обработку не проводят.
При испытании масла после транспортировки или хранения на складе определяют электрофизические показатели сухого масла, проводя его предварительную сушку. Для этого масло пропускают через фильтрующую воронку при температуре 60…80°С и при избыточном давлении 1333…2666 Па (10…20 мм рт. ст.) с последующей выдержкой при таких условиях в тонком (5… 10 мм) слое в течение 50 мин.
Перед проведением первого измерения ячейку сначала заполняют испытуемым маслом и, не проводя измерения, жидкость выливают. Затем повторно заполняют ячейку до уровня на 3…5 мм выше нижнего края охранного электрода (поз. 4), помещают ее в предварительно нагретый до температуры испытания термостат, присоединяют к электрической схеме и после достижения ячейкой заданной температуры проводят измерение. Для измерений при комнатной температуре термостат не используют. Отсчет значения tg5 проводят не более чем через 3 мин после включения напряжения.
При проведении второго измерения чистую собранную ячейку нагревают до температуры, на 5… 10°С превышающей заданную температуру измерения, заполняют порцией нагретой жидкости и выливают ее. Ячейку вновь заполняют порцией нагретой жидкости и выдерживают 20 мин при заданной температуре, после чего определяют tgS. Каждое из двух измерений предпочтительно проводить в своей отдельной ячейке.
Обработка результатов измерений. Расхождение между результатами двух измерений tgδ не должно превышать 15 % от значения большего результата плюс 0,0002, Если расхождение между результатами измерений превышает указанные пределы, то продолжают измерения на новых порциях диэлектрика пока не получат удовлетворительное расхождение. Расчет значений tg δ проводится по следующим формулам:

при проведении измерений в трехзажимной ячейке

(6)

при проведении измерении в двухзажимной ячейке

(7)

где С0, tgδ — соответственно емкость (Ф) и тангенс угла диэлектрических потерь пустой измерительной ячейки; Сь tgδ — емкость (Ф) и тангенс угла диэлектрических потерь измерительной ячейки, заполненной испытываемым маслом; Сп — паразитная емкость ячейки (обусловлена наличием твердых электроизоляционных прокладок, пустот, емкости проводов и т.д.), Ф; Ск — емкость измерительной ячейки, заполненной жидкостью с известным значением диэлектрической проницаемости £к (калибровочной жидкостью) и с tg δ < 0,01.
За результат измерения tg δ принимают меньшее из двух полученных в опытах значений.

норма у трансформатора, формулы для измерения

Измерение тангенса угла различных диэлектрических потерь трансформатора – необходимая процедура, влияющая на эффективность работы оборудования. Потерями диэлектрического типа называют энергию, которая ушла под воздействием работы электрического поля. При этом способность механизма освобождать энергию характеризуется углом или его тангенсом диэлектрических потерь (зависит от ситуации и схемы измерения).

Как определить тангенс угла диэлектрических потерь

В силовых трансформаторах тангенс угла рассчитывается как диэлектрик конденсатора. Берется в расчет угол, который дополняет до прямого, основной угол между сдвигами фаз тока и напряжения.

Расположенный внутри этих плоскостей угол и является искомым диэлектрических потерь.

Для измерения принимают, что конденсатор относится к идеальному типу. Он может быть включен последовательным образом, то есть в последовательно включенным сопротивлением активной нагрузки, или по параллельной схеме. Для первой мощность составит Р=(U2ωtgδ)/(1+tg2δ), а для второй — Р=U2ωtgδ. Угол по этим расчетам вычислить несложно, зная емкость конденсатора и показатели сопротивления. Обычно значение его не превышает десятых или сотых долей единицы, определяется в графиках процентами. При этом увеличиваются, если увеличивается напряжение и частота работы. Для снижения коэффициента используются изоляционные материалы.

Что такое мостовая схема

Мостовая схема представляет собой тип соединения, при котором есть мостовая составляющая между двумя точками, которая не соединяет непосредственным образом источники. При равных значениях сопровождения в диагонали тока нет, поэтому удается добиться равнозначности.

Какие значения используют для расчёта

Мостовые схемы дают возможность проводить измерения различных по типам приборов с показателями от 10-8 до 1010 Ом, с высокой точностью (обычно погрешность вычислений составляет до двух девятых процента). Для расчетов необходимы значения сопротивлений отдельных и полного, сопротивления.

Формула расчета

Обычно мостовые схемы используются для вычисления характеристик конденсаторов с минимальными энергетическим тратам. Равновесие мостов рассчитывается по стандартной формуле:

Искомый тангенс, если рассчитывать по формуле равновесия, составит tgδ=ωCxRx=ωCNRN.

Что способствует повышению диэлектрических потерь

Норма диэлектрических потерь прописывается в инструкции к определенному прибору. Есть факторы, вызывающие колебания и отклонения от нормы (обычно это повышение). Различают несколько типов:

• за чет электропроводности сквозного типа;
• ионизирующие;
• резонансные;
• обусловленные поляризацией.

Если частотный и температурный график зависимости понятен интуитивно, то дело обстоит иначе с другими факторами, приводящими к негативному явлению. Обратите внимание, что нагревание трансформаторного масла приводит к более интенсивному смещению, иногда даже смещаются заряды диэлектрика. При стабильных низких показателях температуры вязкость не меняется, следовательно, нет смещения диполей.

А вот увеличение частоты обуславливает улучшенную проводимость. Показатели тока емкостного могут смещать диполи, при больших показателях уменьшается трение. Рост угла вызывает и проявление влаги в любом виде (это может быть и газообразное состояние). Приводит к повышению показателя ионизация, при этом увеличивается рост напряжения.

Факторы, которые увеличивают тангенс угла диэлектрических потерь

Специалисты выделяют несколько факторов, которые приводят к увеличению тангенса. На первый взгляд они кажутся несущественными, но в итоге обуславливают эффективность работы трансформатора.

Наличие мыла в маслах

Мыло в маслах, которые используются для смазки обмоток трансформатора, приводят к изменению численного показателя. Это объясняется тем, что мыло провоцирует дополнительное увлажнение, приводящие к снижению удельного сопротивления. Нюансы увеличивают проводимость, что влияет на рост тангенса.

Образования кислых продуктов старения

Кислотные продукты старения вызывают порчу вторичной и первичной обмотки. В свою очередь уменьшается проводимость, образуются дополнения на кристаллических решетках. Изменение в худшую сторону физико-технических характеристик диэлектрика приводит у увеличению потерь.

Одной из важнейших задач при использовании транспорта является уменьшение угла. Это позволит оптимизировать работы и избежать траты энергии в холостую.

Диэлектрические потери в трансформатор ных маслах

    Причиной повышения диэлектрических потерь в масле при 50 щ в процессе эксплуатации является образование коллоидных частиц, вызывающих катафоретическую проводимость. Такими коллоидными веществами могут быть 1) компоненты лака и старого шлама энергетических масел [33, 34] 2) мыла, образующиеся в результате взаимодействия кислых продуктов старения масел с металлами трансформаторов  [c.545]
    Повышение диэлектрических потерь в маслах в процессе эксплуатации, не связанное с их качеством, может быть обусловлено растворением в них компонентов плохо запеченных лаков трансформатора [7.20]. Случаи резкого роста 15 б в начальный период эксплуатации имели место при использовании отечественных масел в импортных и отечественных трансформаторах. Однако не исключена возможность повышения потерь в маслах в первые месяцы их работы и в отечественных трансформаторах, особенно при заливке в трансформатор ароматизированного свежего [c.189]

    Прежде всего депрессоры, изменяя коллоидное состояние масла, вызывают коагуляцию и выпадение в осадок парафинов, что может служить причиной повышенных диэлектрических потерь в масле при его хранении, а также в масле трансформаторов, находящихся в резерве. Из масла, содержащего депрессор, при длительном воздействии низких температур возможно выпадение в осадок твердых парафинов, что может привести к засорению масляных каналов и ухудшению условий отвода теплоты. Наконец, из практики применения смазочных масел с депрессорами известны случаи повышения их температуры застывания на 10—15°С при длительном хранении зимой, при резких переменах температуры. Все это убедительно свидетельствует о нецелесообразности применения депрессоров в трансформаторных маслах. Необходимая температура застывания этих масел должна достигаться глубокой депарафинизацией сырья. [c.215]

    При технической частоте 50 гц (используемой обы чно в трансформаторах) диэлектрические потери в жидких изоляционных маслах определяются практически только проводимостью, потому что дипольные потери в этих жидкостях не наблюдаются, так как время релаксации (порядка 10 —сек) намного меньше частоты. [c.532]

    Трансформаторное масло применяют для заливки трансформаторов в качестве изолирующей и охлаждающей среды. Так как масло выполняет роль электрической изоляции, то оно должно обладать высокой электрической прочностью и иметь незначительный тангенс угла диэлектрических потерь. Для обеспечения эффективного отвода тепла от нагретых частей трансформатора масло должно быть очень подвижным. Поэтому трансформаторное масло имеет небольшую вязкость. Подвижность масла должна сохраняться и при низких температурах, когда трансформатор выключен (температура застывания должна быть не выше —45° С). [c.307]

    Опыт стендовых испытаний в трансформаторах базового масла фенольной очистки (без присадки) показывает, что с углублением очистки (соответствующим уменьшению содержания серы) уменьшается образование осадка, рост тангенса угла диэлектрических потерь (tg8) и одновременно с этим увеличивается выход низкомолекулярных кислот в начале старения. [c.528]

    Электроизоляционные масла. Они используются для изоляции токонесущих частей электрооборудования. Выполняют функции диэлектрика и теплоотводящей среды. Применяются в трансформаторах, конденсаторах и для пропитки кабелей — по этим условиям применения и делятся на три подгруппы. Важными эксплуатационными свойствами этих масел являются низкие диэлектрические потери и малая проводимость, высокая электрическая прочность и газостойкость в электрическом поле. По опубликованным данным срок бессменной работы многих трансформаторных масел не превышает сейчас четырех лет, необходимо же не менее десяти. С повышением вязкости масел улучшаются их диэлектрические свойства, однако при этом они хуже отводят тепло. Поэтому требования к вязкости противоречивы — функции диэлектрика требуют ее повышения, а функции охлаждающей жидкости — снижения. [c.43]

    Кроме требований к маслу, вытекаюш,их непосредственно из его назначения, — обеспечивать электрическую прочность и охлаждать трансформатор, оно в процессе работы не должно снижать электрическую прочность и повышать тангенс угла диэлектрических потерь, а также образовывать продукты, ухудшающие условия охлаждения трансформатора и разрушающие твердую изоляцию, т. е. оно должно обладать высокой электрической и химической стабильностью. [c.112]

    Если диэлектрические потери tgo и отношение емкостей, измеренных при 2 и 50 гц, трансформаторов имеют повышенные значения, то прежде, чем делать заключение об увлажненности трансформаторов, следует произвести измерение диэлектрических потерь масла. [c.8]

    Для своевременного выявления скрытых дефектов, возникших в процессе эксплуатации, электрическое оборудование и электрические сети подвергаются регулярным профилактическим испытаниям. При проведении профилактических испытаний проверяют состояние изоляции распределительных устройств, трансформаторов, силовых и осветительных сетей, электродвигателей и другого электрооборудования, проверяют величину сопротивления заземляющих устройств, измеряют омические сопротивления токоведущих цепей машин и трансформаторов, контролируют качество трансформаторного масла в трансформаторах и маслонаполненных аппаратах, выявляют величины диэлектрических потерь, токов утечки и другие данные, необходимые для правильной и безаварийной эксплуатации электроустановок. Объем испытаний определяется инструк- [c.308]

    При длительной работе в электроизоляционных маслах накапливаются кислородсодержащие вещества, резко ухудшающие их свойства как изоляторов. Поэтому необходимо обеспечить высокую стабильность масел против окисления. В них недопустимо также наличие воды и механических примесей, повышающих диэлектрические потери и вызывающих пробои даже при низких напряжениях Для сохранения подвижности при отрицательных температурах трансформаторные масла должны — иметь низкую температуру застывания. Чтобы обеспечить минимальное газовы-делбние мз1сел для маслонашолненных кабелей высокого напряжения, из них удаляют в вакууме растворенный воздух и другие газы. Высокие требования к качеству электроизоляционных масел обусловлены и тем, что для замены масла в современных емких электроаппаратах их необходимо отключать от сети на длительное время. В связи с этим средний срок службы масел в трансформаторах и масляных выключателях составляет не менее [c.351]

    Силовой трансформатор №3, 110/6,3 кв (количе

Основные теоретические положения. Тангенс угла диэлектрических потерь (tgd) является показателем качества масла

Тангенс угла диэлектрических потерь (tgd) является показателем качества масла, чувствительным к присутствию в масле различных загрязнений (коллоидных образований, растворимых металлоорганических соединений и различных продуктов старения масла и твёрдой изоляции). Определение tgd позволяет выявить незначительные изменения свойств масла даже при очень малой степени загрязнения, которые не определяются химическими методами контроля. Характер температурной зависимости tgd позволяет определить тип загрязнения.

Диэлектрические потери для свежих масел характеризуют качество и степень очистки масел на заводе, а в эксплуатации — степень загрязнения и старения масла.

Повышение диэлектрических потерь в изоляционных маслах имеет место за счёт асфальто-смолистых веществ, которые образуют в масле коллоидный раствор, а также из-за наличия мыл.

Присутствие воды в масле повышает диэлектрические потери и придает U-образную форму зависимости tgd от температуры (при нагревании увлажнённого масла tgd уменьшается с нагревом до 50°С, а затем возрастает). Однако на tgd масла практически не влияет влага, находящаяся в состоянии истинного раствора. Существует порог концентрации воды в данном масле для заданной температуры и относительной влажности воздуха, выше которого tgd сильно возрастает. Сказанное иллюстрируется данными, приведёнными на рис. 1 .

Кислоты при комнатной температуре не повышают диэлектрических потерь масла. С увеличением температуры масла диэлектрические потери возрастают и тем больше, чем больше кислотное число масла.

Повышение диэлектрических потерь трансформаторного масла может привести к ухудшению всех изоляционных характеристик трансформатора, на основании чего может быть принято ошибочное решение о необходимости сушки трансформатора вместо принятия мер к восстановлению масла. Поэтому при получении изоляционных характеристик, не удовлетворяющих нормам, проверяют диэлектрические потери масла.

В реальном трансформаторе имеется не только жидкая, но и твёрдая изоляция (бумага, картон, хлопчатобумажная ткань и пр.), пропитанная маслом. Поэтому повышение диэлектрических потерь в маслах в процессе эксплуатации, не связанное с их качеством, может быть обусловлено растворением в них лаков трансформатора, сопровождающимся, как правило, повышением кислотного числа. В свежих маслах в коллоидном состоянии могут находиться смолы и мыла. В процессе эксплуатации коллоидными веществами, накапливающимися в масле, могут быть:

1) компоненты лака обмоток и старого шлама масел;

2) мыла, образующиеся в результате взаимодействия кислых продуктов старения масел с металлами трансформатора;

3) кислые шламоподобные продукты, не содержащие в своём составе металла, например, кислоты, в том числе асфальтогеновые, плохо растворимые в масле, смолы, асфальтены, карбены и другие продукты окисления.

При недостаточно совершённой конструкции трансформаторов имеются места с повышенной напряжённостью электрического поля, в которых затруднена циркуляция масла. Именно в этих местах за счёт высокой проводимости масла повышается температура. В результате этого усиленно идут процессы старения. Образующиеся при этом продукты, в свою очередь, повышают tgd масла и твёрдой изоляции. Эти взаимосвязанные и ускоряющие друг друга процессы, ведущие к локальному перегреву и старению жидкой и твёрдой изоляции, в конечном счёте могут привести к пробою. Это опасение является весьма серьёзным и подкрепляется рядом случаев пробоя трансформаторов, эксплуатировавшихся на маслах с повышенным tgd. Требования к качеству эксплуатационных масел по tgd приведены в табл. 1 .

 

Таблица 1. Требования к качеству эксплуатационных масел по tgd

 

Категория электрооборудования	Предельно допустимое значение показателя качества масла
Силовые и измерительные трансформаторы, высоковольтные вводы	предназначенного к за-ливке в электрооборудование	после заливки в электрооборудование
110-150 кВ включительно	8/12	10/15
220-500 кВ включительно	5/8	7/10
750 кВ	2/3	3/5

Примечание. В числителе tgd масла приведены при 70°С, в знаменателе – при 90°С.

 

Повышение диэлектрических потерь в маслах в процессе эксплуатации, не связанное с их качеством, может быть обусловлено растворением в них компонентов плохо запечённых лаков трансформаторов, сопровождающимся, как правило, повышением кислотного числа. На повышение tgd в эксплуатации оказывают влияние мыла, образующиеся в результате взаимодействия кислых продуктов старения масел с металлами трансформатора.

Автоматизированная установка измерения диэлектрических потерь трансформаторного масла Тангенс-3М

Автоматизированная установка измерения диэлектрических потерь трансформаторного масла Тангенс-3М предназначена для полностью автоматического измерения тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла при частоте 50 Гц (ГОСТ 6581-75 и IEC 60247).

Преимущества Тангенс-3М

Компактная моноблочная установка, масса не более 5 кг;

Высокая скорость проведения анализа масла;

Малый объем масла для анализа;

В комплект входит три измерительные ячейки;

Возможность комплектации установки эталонной ячейкой для проведения поверки и калибровки;

Удобный, интуитивно понятный интерфейс;

Результаты измерений сохраняются в энергонезависимой памяти и могут быть считаны компьютером;

Корпус установки изготовлен из термостойкого пластика.

Автоматизированная установка измерения диэлектрических потерь трансформаторного масла ТАНГЕНС-3М

предназначена для определения тангенса угла диэлектрических потерь tg? (далее — тангенса угла потерь) трансформаторного масла по ГОСТ 6581-75 и IEC 60247 на частоте сети 50 Гц.

Технические характеристики ТАНГЕНС-3М

Диапазон измерений тангенса угла потерь	0,0001-1,0
Погрешность при измерении тангенса угла потерь	±(0,0002+0,01·tg?)
Действующее напряжение, приложенное к измерительной ячейке, соответствующее напряженности поля 1 МВ/м, В	2000
Диапазон измерения рабочего напряжения, В	0 – 2700
Пределы допускаемой относительной погрешности при измерении рабочего напряжения, %	1,0
Диапазон измерений емкости, пФ	5 – 50
Пределы допускаемой относительной погрешности  при измерении емкости, %	(0,5 + tg?)
Диапазон работы нагревателя, °С	10 – 100
Пределы допускаемой абсолютной погрешности при измерении температуры, °С	±1,0
Время измерения, включая калибровку и нагрев до 90 °С (с измерениями через 10 °С), мин	30
Время измерения, включая калибровку и нагрев до 90 °С (с измерениями через 10 °С) и остывание, мин	80
Напряжение питающей сети переменного тока, В	230±23
Потребляемая мощность, кВ?А, не более	0,3
Габаритные размеры, мм	400х350х80
Масса, кг, не более	6
Рабочие условия применения: Температура окружающей среды, °С Относительная влажность (при 20 °С), не более, %	15 – 35; 80

 

Возможна комплектация установки ТАНГЕНС-3М эталонной ячейкой для проведения поверки и калибровки.

Тангенс-3М может работать с шестью различными ячейками, параметры которых сохраняются в энергонезависимой памяти и доступны для просмотра из меню.

Тангенс-3М сохраняет в энергонезависимой памяти до 2000 результатов последних измерений. В комплект поставки входит программное обеспечение на компакт-диске, позволяющее переписать файл с результатами в персональный компьютер в формате MS Word или Excel.

Документация на Тангенс-3М