PROCES STARZENIA IZOLACJI UZWOJEŃ MASZYN ELEKTRYCZNYCH

Transkrypt

1 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr /1 (97) 37 Tadeusz Glnka, Artur Polak, Adam Decner BOBRME KOMEL, Katowce PROCES STARZENIA IZOLACJI UZWOJEŃ MASZYN ELEKTRYCZNYCH AGING PROCESS OF INSULATIONS OF ELECTRICAL MACHINES WINDINGS Abstract: Electrcal machnes, especally nducton machnes, are also nstalled n the open space, for example n cement mlls. In the perod from November to March, cement producton s stopped, engnes do not work, they are cold and exposed to weather condtons, whch promotes the absorpton of mosture by the nsulaton system. Not all of the motors have heatng systems nstalled, and among those whch do, most have heatng often turned off by the operators. Durng the off perod for engnes, there s tme for dagnostc tests off-lne. Ths artcle presents a methodology of dagnostc tests of man nsulaton wth the use of DC voltage, the crtera for assessng the techncal condton of the nsulaton and also the results of the tests of the nsulaton of wound-rotor nducton motors, that was regularly performed every year n the perod (1-7) n one of the cement mlls. These are the engnes nstalled n the open ar. The results of the dagnostc tests are used for engne-repar plannng. 1. Wstęp W wększośc zakładów typu cementowna slnk elektryczne tam pracujące są poddawane znacznemu oddzaływanu warunków atmosferycznych ze względu na ch mejsce zanstalowana. Znaczna część tych maszyn umeszczona jest na wolnym powetrzu, a w nektórych zakładach w okrese podwyższonej wlgotnośc powetrza: lstopad marzec, zakład wstrzymuje produkcję przeprowadza planowe remonty ln produkcyjnych. W tym okrese prowadzone są równeż badana dagnostyczne maszyn elektrycznych. Nektóre z badanych slnków posadają zabudowane systemy grzewcze, co ograncza wchłanane wlgoc przez zolację uzwojeń, nektóre ne posadają takch urządzeń, co uwdaczna sę w otrzymywanych wynkach badań.. Dagnostyka zolacj napęcem stałym Dagnostyka układu zolacyjnego uzwojeń maszyn elektrycznych napęcem stałym jest najprostszą metodą oceny stanu techncznego zolacj. Metoda ta obejmuje trzy próby: - wyznaczene charakterystyk R = f(u), o le jest to możlwe w przedzale napęca od zera do U N, - zdjęce przebegu czasowego prądu upływu p po skokowym załączenu, na całkowce rozładowany układ zolacyjny, napęca stałego o wartośc znamonowej U o = U N bądź wyższej, - naładowane układu zolacyjnego do napęca U o U N (do stanu ustalonego), następne odłączene napęca zaslającego zwarce układu zolacyjnego na czas t z po czym rozwarce układu zolacyjnego zdjęce przebegu odbudowy napęca na układze zolacyjnym U od (t). Perwsze dwe próby są powszechne stosowane w badanach okresowych zolacj, gdyż są zalecane w nstrukcjach eksploatacj maszyn elektrycznych. Jednak zakres tych prób ograncza sę zwykle do jednej wartośc napęca V, 1V, V coraz częścej V. W polecanym programe badań dagnostycznych rozszerza sę zakres tych prób na wyznaczene charakterystyk R = f(u), o le jest to możlwe do U N wyznaczene p = f(t) przy U N. Badane odbudowy napęca (próba trzeca) jest próbą najważnejszą dla dagnostyk stanu techncznego zolacj oceny stopna jej zużyca. U µa V Z K1 V1 µa K Rys. 1. Schemat układu pomarowego do dagnostyk stanu techncznego zolacj

2 3 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr /1 (97) Badana przeprowadza sę w układze pomarowym przedstawonym na rys.1. Podstawowym elementem tego układu jest zaslacz Z napęca stałego o wartośc regulowanej w przedzale od zera do U N, mkroamperomerz woltomerz elektrostatyczny oraz wyłącznk pozwalające realzować poszczególne próby. W oparcu o przeprowadzone pomary wyznacza sę następujące charakterystyk parametry układu zolacyjnego: - wykres rezystancj zolacj R = f(u) w zakrese napęca od do U N, z którego określa sę rezystancję R przy U N, - z ekstrapolacj krzywej R = f(u) szacuje sę pozom napęca przebca U p układu zolacyjnego, - wykres odbudowy napęca U od (t) na układze zolacyjnym, z którego odczytuje sę czas odbudowy t od wartość maksymalną odbudowanego napęca U od max, - współczynnk absorpcj układu zolacyjnego p1 / p, - pozom wahań prądu upływu p max p mn lczony po czase t > s od chwl załączena napęca (tzn. dla stanu ustalonego). W tabel 1 scharakteryzowano ocenę punktową stopna degradacj zolacj w oparcu o wyznaczone parametry kryteralne. Ocena napęca przebca jest ważnym parametrem dagnostycznym. Napęce przebca U p U N może wystąpć w mocno zdegradowanej zolacj uzwojeń w maszynach prądu, gdy środek uzwojena jest uzemony. Stan tak autorzy welokrotne stwerdzl, także w maszynach, których wynk są prezentowane w tym artykule, mmo to maszyny te pracują, narażone są jednak na wystąpene dozemena. W oparcu o wartość rezystancj zolacj można ocenć czy zolacja ne jest zawlgocona, natomast ne można, nawet w przyblżenu, ocenć stopna degradacj zolacj. Izolacja zużyta (ocena 1) może meć rezystancję nawet klkaset kω/v. Natomast zolację zawlgoconą trudno jest sklasyfkować, najperw należy ją wysuszyć, a następne wykonać pomary dagnostyczne. Sam fakt, że jeśl maszyna sto (np. mesąc) w pomeszczenu w marę suchym, a zolacja wchłana wlgoć rezystancja jej spada, śwadczy, że stopeń jej degradacj jest znaczny (ocena co najwyżej 3). Tabela 1. Krytera oceny wynków badań Ocena stanu techncznego zolacj Lp Parametr układu zolacyjnego zol. 3 1 wlgo tna 1 Napęce przebca U p /U N >3 >3 > ~1, ~1 ~1 Rezystancja przy U N = R N /U N [kω/v] kv > > >1 >1 >1 <3 przy U N < 1kV > > >1 >3 >1 <1 3a zwarca dla U N = dla kv t z [s] dla U N <kv b Maksymalna wartość odbudowanego napęca U od max /U o >,1,1,,1 odbudowy dla U N napęca t od [s] =kv > >1 >3 ~1 dla U N <1kV >1 > >1 ~ Wahana prądu upływu przy U N p max p1 / p p śr p mn <, <1 >1 >1 > U N =kv >1, >1, > U N < 1kV >1,3 >1,1 >

3 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr /1 (97) Pomary dagnostyczne w cementown Pomary dagnostyczne w jednej z cementown prowadzone są systematyczne w każdym okrese remontowym przypadającym na zmę już od 1 roku. Pęć lat prowadzena dagnostyk dało ponad 1 pomarów dagnostycznych. Nektóre z slnków, zwłaszcza maszyny kv był badane klkakrotne, co dało pogląd na zmenające sę właścwośc materałów zolacyjnych. Wykonane remontu zolacj jest od razu wdoczne poprzez polepszene parametrów zolacj zmanę jej oceny na wyższą. Na rysunkach od do 11 przedstawone są wynk badań dagnostycznych zolacj maszyn o napęcu znamonowym U NS =V; U NW =1V; moc znamonowa P N =kw. 1 1 R/Un [MOm/V] kw 1 wrz sty maj paź lut Rys.. Badana dagnostyczne stojana maszyny SyUe1t (slnk nr 1 młyna cementu A) 1 1 R/Un [MOm/V] kw 1 wrz sty maj paź lut Rys. 3. Badana dagnostyczne wrnka maszyny SyUe1t (slnk nr 1 młyna cementu A) Izolacja stojana slnka nr 1 młyna cementu A, którego wynk przeprowadzonych dagnostyk zaprezentowano na wykresach powyżej wykazuje tendencje znżkową ulegał stopnowemu zużycu. Postanowono wykonać remont stojana, co odzwercedlło sę podczas ostatnch pomarów. Natomast wrnk tegoż slnka po dwóch perwszych pomarach został poddany pracom remontowym myce, naprawa zolacj. Ostatn pomar wykonany w stycznu 7 pokazuje stan gorszy od pomaru perwszego wykonanego w kwetnu, stąd wnosek przeprowadzona naprawa dała krótkotrwałą poprawę. Układ zolacyjny wrnka ulega degradacj. Na kolejnych wykresach prezentowane są wynk badań następnego slnka R/Un [MOm/V] cze 3 sty se lut wrz mar paź kw 7 Rys.. Badana dagnostyczne stojana maszyny SyUe1t (slnk nr młyna cementu A) R/Un [MOm/V] cze 3 sty se lut wrz mar paź kw 7 Rys.. Badana dagnostyczne wrnka maszyny SyUe1t (slnk nr młyna cementu A) Slnk nr młyna cementu A, którego wynk dagnostyk prezentowane są na rysunkach 3 w czase objętym badanam dagnostycznym ne był w żaden sposób remontowany. Zmany parametrów wdoczne na wykresach są powodowane różnym czasem postoju, temperaturą otoczena wlgotnoścą względną powetrza w jakch slnk przebywał bezpośredno przed pomaram. 1 1 R/Un [MOm/V] kw 1 wrz sty maj paź Rys.. Badana dagnostyczne stojana maszyny SyUe1t (slnk nr 1 młyna cementu B)

4 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr /1 (97) 1 1 R/Un [MOm/V] kw 1 wrz sty maj paź Rys. 7. Badana dagnostyczne wrnka maszyny SyUe1t (slnk nr 1 młyna cementu B) Slnk nr 1 młyna cementu B w trakce badań dagnostycznych był remontowany. Stojan wrnk slnka były myte, naprawona była zolacja uzwojeń R/Un [MOm/V] kw 1 wrz sty maj paź Rys.. Badana dagnostyczne stojana maszyny SyUe1t (slnk nr młyna cementu B) 1 1 R/Un [MOm/V] kw 1 wrz sty maj paź Rys. 9. Badana dagnostyczne wrnka maszyny SyUe1t (slnk nr młyna cementu B) Slnk nr młyna cementu B w okrese, w którym prowadzone były badana dagnostyczne poddany był remontow. Stojan slnka był myty, naprawona była zolacja uzwojeń, natomast wrnk slnka był przezwojony. Jako ostatn przykład wynk slnka po remonce. Od początku prowadzena dagnostyk stwerdzono znaczne zużyce zolacj. Slnk bardzo ntensywne absorbował wlgoć z powetrza. Aby go załączyć do sec służby utrzymana ruchu na dwe lub trzy doby wcześnej załączały slnk na napęce V w celu jego wysuszena. Napęca znamonowe slnka: U NS =V; U NW =11V; moc znamonowa P N =1kW R/Un [MOm/V] kw 1 wrz sty maj paź lut Rys. 1. Badana dagnostyczne stojana maszyny SZUre13t (wentylator) 1 1 R/Un [MOm/V] kw 1 wrz sty maj paź lut Rys. 11. Badana dagnostyczne wrnka maszyny SZUre13t (wentylator) Z przedstawonych wykresów slnka wentylatora wynka, że slnk ten osągnął bardzo zdegradowany stan zolacj, w którym w każdej chwl mógł ulec uszkodzenu. Decyzja właśccela slnka o przeznaczenu go do kaptalnego remontu była słuszna jak najbardzej uzasadnona. Pomary wykonane w stycznu 7 ukazują poprawę stanu zolacj w stosunku do wynków uzyskanych w poprzednch latach.. Wnosk Przeprowadzając analzę wynków dagnostyk zolacj slnków zanstalowanych w napędach cementown można określć czas życa slnka. Służby odpowedzalne za prowadzene napraw remontów slnków mogą na podstawe posadanych wynków określć termny zakresy przeprowadzanych prac remontowych. Zestawając otrzymane wynk w sposób podobny do przedstawonych w artykule wdać tendencje zachodzących zman oraz ch ntensywność.

5 Zeszyty Problemowe Maszyny Elektryczne Nr /1 (97) 1 Przed rozpoczęcem w 1 roku dagnostyk maszyn elektrycznych w cementown przeglądy remonty były planowane według harmonogramu były realzowane bez względu na stan maszyny. Dochodzły jeszcze remonty neplanowane po awar slnka. Wązało sę to jeszcze oczywśce z neplanowanym postojem wynkającym z tego stanu stratam. Po 1 zmenło sę podejśce służb utrzymana ruchu do remontów. Obecne remonty planowane są na podstawe otrzymanych wynków z przeprowadzonej dagnostyk. Zakres remontów ch lość obnżyła sę o ok. %. Koszty przeznaczone na wykonane dagnostyk w danym sezone są znkome w porównanu z kosztam systematyczne prowadzonych prac remontowych. Koszty przeprowadzena remontu jednego slnka welokrotne przewyższają koszty jego dagnostyk. Lteratura [1]. Glnka T.: Klasyfkacja stopna zużyca zolacj uzwojeń maszyn elektrycznych. Przegląd Elektrotechnczny PL ISSN Nr.9/, s.. []. Glnka T.: Badana dagnostyczne maszyn elektrycznych w przemyśle. Wyd. BOBRME KOMEL w Katowcach ISBN , r. [3]. PN-9/E-7. Urządzena układy elektryczne. Wytyczne przeprowadzena pomontażowych badań odborczych. []. Glnka T.; Polak A.; Decner A.: Wpływ czasu eksploatacj maszyn elektrycznych na stopeń degradacj zolacj uzwojeń. Wadomośc Elektrotechnczne nr 7-/; ISSN3-11; str. 1-. []. Glnka T.; Polak A.; Decner A.: Degradacja zolacj uzwojeń maszyn elektrycznych pod wpływem czasu ch eksploatacj. Zeszyty Problemowe - Maszyny Elektryczne nr 7/ str. 1-. []. Decner A.; Pcheta B. Dagnostyka zolacj metodą napęca stałego w Cementown Nowny. Zeszyty Problemowe-Maszyny Elektryczne nr 7/ str Artykuł opracowano w ramach projektu badawczego nr N N1 9 Narodowego Centrum Nauk. Autorzy prof. dr hab. nż. Tadeusz Glnka dr nż. Artur Polak, Dr nż. Adam Decner Laboratorum Maszyn Elektrycznych BOBRME KOMEL ul. Monuszk 9, 1-9 Sosnowec tel. (+ 3) labor@komel.katowce.pl