Pomiary współczynnika strat

Podobne dokumenty
Większość urządzeń elektrycznych

Pomiary rezystancji izolacji

15. UKŁADY POŁĄCZEŃ PRZEKŁADNIKÓW PRĄDOWYCH I NAPIĘCIOWYCH

Ćwiczenie nr 3 OBWODY LINIOWE PRĄDU SINUSOIDALNEGO

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

TRANSFORMATORY. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki

ĆWICZENIE nr 5. Pomiary rezystancji, pojemności, indukcyjności, impedancji

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Całkowity prąd, który płynie podczas pomiaru rezystancji izolacji jest tworzony przez trzy główne składowe:

transformatora jednofazowego.

Podstawy Elektroenergetyki 2

Przesył Energii Elektrycznej i Technika Zabezpieczeniowa

Miernictwo I INF Wykład 13 dr Adam Polak

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

Badanie transformatora

Pomiary rezystancji izolacji

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTROTECHNIKI Badanie transformatora jednofazowego

st. stacjonarne I st. inżynierskie, Energetyka Laboratorium Podstaw Elektrotechniki i Elektroniki Ćwiczenie nr 4 OBWODY TRÓJFAZOWE

BADANIE IZOLACJI ODŁĄCZNIKA ŚREDNIEGO NAPIĘCIA

LABORATORIUM PRZEKŁADNIKÓW

ZAKRES BADAŃ I PRÓB EKSPLOATACYJNYCH URZĄDZEŃ SIECI ELEKTROENERGETYCZNEJ ORAZ

Ćwiczenie 1 Badanie układów przekładników prądowych stosowanych w sieciach trójfazowych

LABORATORIUM PRZEKŁADNIKÓW

MCP MS-305 WATOMIERZ ANALOGOWY TRÓJFAZOWY

BADANIE JEDNOFAZOWEGO SILNIKA ASYNCHRONICZNEGO Strona 1/5

XXXIV OOwEE - Kraków 2011 Grupa Elektryczna

Pomiar mocy czynnej, biernej i pozornej

PRZEKŁADNIKI PRĄDOWE MONTAŻ I EKSPLOATACJA

Elementy elektroniczne i przyrządy pomiarowe

Pęseta R/C do SMD AX-503. Instrukcja obsługi

Ćw. 27. Wyznaczenie elementów L C metoda rezonansu

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

CLIMATE 5000 VRF. Złącze trójfazowe TPP. Instrukcja montażu (2015/07) PL

LABORATORIUM PRZEKŁADNIKÓW

Nr programu : nauczyciel : Jan Żarów

Temat: ŹRÓDŁA ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

Pomiar rezystancji metodą techniczną

Rozkład materiału z przedmiotu: Urządzenia elektryczne i elektroniczne

Cyfrowy miernik cęgowy AX-3550

AX-850 Instrukcja obsługi

Strona 1 z 7. Dystrybucja Conrad Electronic Sp. z o.o., Copyright Conrad Electronic 2012, Kopiowanie, rozpowszechnianie, zmiany bez zgody zabronione.

Lekcja Układy sieci niskiego napięcia

1. Gniazdo pomiarowe Lo. 2. Gniazdo pomiarowe Hi. 3. Wskaźnik napięcia pomiarowego. 4. Klawisz zmiany napięcia pomiarowego

STYCZNIK PRÓŻNIOWY CXP 630A kV INSTRUKCJA OBSŁUGI

Uniwersalny tester sprzętu elektrycznego Megger PAT350

Badanie transformatora

KIESZONKOWY MULTIMETR CYFROWY AX-MS811. Instrukcja obsługi

LABORATORIUM PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH. Ćwiczenie nr 2. Pomiar pojemności i indukcyjności. Szeregowy i równoległy obwód rezonansowy

4.1. Kontrola metrologiczna przyrządów pomiarowych 4.2. Dokładność i zasady wykonywania pomiarów 4.3. Pomiary rezystancji przewodów i uzwojeń P

Wyznaczenie parametrów schematu zastępczego transformatora

Przekładnik prądowy IWF

Generator. R a. 2. Wyznaczenie reaktancji pojemnościowej kondensatora C. 2.1 Schemat układu pomiarowego. Rys Schemat ideowy układu pomiarowego

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH

Instrukcja Obsługi AX-7020

Laboratorium Elektroenergetycznej Automatyki Zabezpieczeniowej Instrukcja laboratoryjna LABORATORIUM ELEKTROENERGETYCZNEJ AUTOMATYKI ZABEZPIECZENIOWEJ

Wielkości opisujące sygnały okresowe. Sygnał sinusoidalny. Metoda symboliczna (dla obwodów AC) - wprowadzenie. prąd elektryczny

Dalsze informacje można znaleźć w Podręczniku Programowania Sterownika Logicznego 2 i w Podręczniku Instalacji AL.2-2DA.

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Woltomierz analogowy AC/DC [ BAP_ doc ]

Ochrona instalacji elektrycznych niskiego napięcia przed skutkami doziemień w sieciach wysokiego napięcia

Ćwiczenie: "Pomiary mocy w układach trójfazowych dla różnych charakterów obciążenia"

Badanie transformatora

Tester kolejności faz. Model PRT200

13 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

2.3. Bierne elementy regulacyjne rezystory, Rezystancja znamionowa Moc znamionowa, Napięcie graniczne Zależność rezystancji od napięcia

I. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego zawierającego elementy R, L, C.

11. Wzmacniacze mocy. Klasy pracy tranzystora we wzmacniaczach mocy. - kąt przepływu

INSTRUKCJA LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI BADANIE TRANSFORMATORA. Autor: Grzegorz Lenc, Strona 1/11

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Układy regulacji i pomiaru napięcia zmiennego.

Przekładnik prądowy ISS-1

MODELE ELEMENTÓW SEE DO OBLICZEŃ ZWARCIOWYCH

Metody mostkowe. Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena

2.3. Praca samotna. Rys Uproszczony schemat zastępczy turbogeneratora

WYDZIAŁ.. LABORATORIUM FIZYCZNE

INSTRUKCJA OBSŁUGI M-320 #02905 KIESZONKOWY MULTIMETR CYFROWY

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

INSTRUKCJA OBSŁUGI ZABEZPIECZENIA TERMICZNEGO TYPU TTV

Podstawy kompatybilności elektromagnetycznej

PL B1. Trójfazowy licznik indukcyjny do pomiaru nadwyżki energii biernej powyżej zadanego tg ϕ

Weryfikacja przyłączenia zabezpieczenia odległościowego ZCS 4E i ZCR 4E. ( Test kierunkowości )

Laboratorium Podstaw Pomiarów

W tym krótkim artykule spróbujemy odpowiedzieć na powyższe pytania.

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

PN-EN : Wysokonapięciowa aparatura rozdzielcza i sterownicza.

Problematyka mocy biernej w instalacjach oświetlenia drogowego. Roman Sikora, Przemysław Markiewicz

Lekcja 10. Temat: Moc odbiorników prądu stałego. Moc czynna, bierna i pozorna w obwodach prądu zmiennego.

Rezystancja izolacji przeliczona na 1 km linii większa od MΩ

ZASILACZ IMPULSOWY NSP-2050/3630/6016 INSTRUKCJA OBSŁUGI

Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

PL B1. POLITECHNIKA GDAŃSKA, Gdańsk, PL BUP 10/16. JAROSŁAW GUZIŃSKI, Gdańsk, PL PATRYK STRANKOWSKI, Kościerzyna, PL

I. Cel ćwiczenia: Poznanie własności obwodu szeregowego, zawierającego elementy R, L, C.

Sposób analizy zjawisk i właściwości ruchowych maszyn synchronicznych zależą od dwóch czynników:

Moc pobierana przez rezystory dociążające przeznaczone dla obwodów prądowych 3 5A. Moc pobierana przez rezystory przy znamionowej wartości prądu

2. Zwarcia w układach elektroenergetycznych... 35

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

EUROELEKTRA Ogólnopolska Olimpiada Wiedzy Elektrycznej i Elektronicznej Rok szkolny 2014/2015

Transkrypt:

Pomiary współczynnika strat dielektrycznych tg D Tomasz Koczorowicz Wstęp Pogarszający się stan izolacji jest jedną z najczęstszych przyczyn uszkodzeń aparatury elektrycznej. Wielu awariom można zapobiec stosując systematyczne badania profilaktyczne. Jednym z takich badań jest pomiar pojemności i współczynnika strat dielektrycznych. W artykule omówiono zagadnienia związane z tym rodzajem diagnostyki. Teorię uzupełniono informacjami o przyrządzie pomiarowym Delta 2000 produkowanym przez amerykański oddział firmy MEGGER LIMITED. Większość urządzeń elektrycznych można przedstawić w dwu- lub trójbiegunowym (zaciskowym) układzie zastępczym (rys. 1). Pojemność między zaciskami W (wysoki) i N (niski) można oznaczyć jako CWN, natomiast pojemności między zaciskami i ziemią jako określenia relacji między dwoma składowymi prądu, czyli oceny stanu oraz jakości materiałów izolacyjnych służą współczynniki mocy i strat dielektrycznych. współczynnik mocy: cos j = sin δ = P/S = IR / I, gdzie P - moc czynna, S moc pozorna, IR składowa prądu o charakterze rezystancyjnym, I prąd całkowity współczynnik strat dielektrycznych: tg δ = ctg j = IR / IC, gdzie IR składowa prądu o charakterze rezystancyjnym, IC składowa prądu o charakterze pojemnościowym Przyrząd Delta 2000 Rys. 3. Przyrząd Megger Delta 2000 Rys.1 Dwu- i trój- biegunowy układ zastępczy Rys. 2. Wykres wskazowy systemu izolacji CWZ oraz CNZ. W układzie zastępczym z dwoma zaciskami zacisk N jest podłączony do ziemi. Przykładem kondensatora dwuzaciskowego jest przepust aparatowy. Środkowy przewodnik jest jednym (W), natomiast kołnierz montażowy drugim zaciskiem (N). Przykładem kondensatora trójzaciskowego jest przepust aparatowy, który wyposażono w odczep pomiarowy współczynnika strat dielektrycznych. Środkowy przewodnik jest jednym (W), odczep pomiarowy drugim (N), a kołnierz montażowy trzecim zaciskiem (Z ziemia). W idealnym systemie izolacji podłączonym do źródła napięcia przemiennego wektory napięcia U i prądu I są wzajemnie prostopadłe. Przez izolację płynie wyłącznie prąd o charakterze pojemnościowym IC. W praktyce idealna izolacja nie występuje, a prądowi pojemnościowemu towarzyszy prąd upływowy o charakterze rezystancyjnym IR o fazie zgodnej z napięciem (rys. 2). Do Urządzenie Delta 2000 (rys. 3) mierzy współczynnik strat dielektrycznych, współczynnik mocy oraz pojemność izolacji elektrycznej aparatury wysokonapięciowej takiej jak kable, przepusty, izolatory, wyłączniki, transformatory, maszyny wirujące, ograniczniki przepięć itp. Przyrząd mierzy również prąd magnesowania transformatora i stałą dielektryczną. Pracą miernika steruje mikroprocesor. Funkcjonowanie urządzenia jest w pełni zautomatyzowane. Każdorazowo po uruchomieniu zasilania włącza się procedura samokontroli i autokalibracji. Delta 2000 ma wbudowany układ automatycznego tłumienia i monitorowania interferencji elektrycznych, który gwarantuje bezproblemową pracę w rozdzielniach do 765 kv. Napięcie pomiarowe regulowane jest płynnie w zakresie do 12 kv, a maksymalny prąd ciągły płynący przez obciążenie wynosi 83 ma przy 12 kv. Przyrząd wyposażono w złącze transmisji szeregowej, pamięć pomiarów oraz zewnętrzną drukarkę. Zasada działania przyrządu polega na neutralizowaniu (wyzerowaniu) reaktancji w układzie pomiarowym. Reaktancja pojemnościowa badanego obiektu jest równoważona przez reaktancję indukcyjną układu pomiarowego miernika. Na podstawie wartości indukcyjności, przy zrównoważonym układzie, obliczana jest pojemność obiektu. Po zrównoważeniu reaktancji w układzie pomiarowym płynie wyłącznie prąd rezystancyjny, który po wymnożeniu przez napięcie pomiarowe daje w wyniku moc czynną, traconą w systemie izolacji badanego obiektu. Delta 2000 może pracować w trybie GST (badany obiekt uziemiony) i UST (badany obiekt nie uziemiony), dzięki czemu pozwala wykonać badanie między dowolną konfiguracją zacisków obiektu. 2 Elektroinstalator 9/2007 www.elektroinstalator.com.pl

Dlaczego mierzymy pojemność i współczynnik strat dielektrycznych Rys. 4. Zależność współczynnika strat dielektrycznych od napięcia próby w obecności zjawiska jonizacji Pomiar pojemności i współczynnika strat dielektrycznych wchodzi w zakres programu badań profilaktycznych przedsiębiorstw. Badanie to, z uwagi na warunki w jakich jest wykonywane, należy do tych, które najlepiej charakteryzują stan izolacji obiektu. Zmiana pojemności lub współczynnika strat dielektrycznych informuje o procesach starzenia izolacji oraz jej chemicznej degradacji pod wpływem oddziaływania temperatury (np. miejscowego przegrzania). Wskazuje również na zawilgocenie, obecność brudu, węgla i innych substancji chemicznych. Informuje o pęknięciach, upływności powierzchniowej izolatora oraz obecności procesów jonizacji. Diagnostyka ta wymaga dużego doświadczenia od operatora i konsekwentnego oraz planowanego działania. Najlepsze efekty uzyskuje się obserwując różnice w wynikach pomiarów tego samego urządzenia po upływie kolejnych przedziałów czasu (trend) lub porównując wyniki testów urządzeń tego samego typu uzyskane w tych samych warunkach i czasie. Jeżeli np. zwiększeniu współczynnika strat dielektrycznych towarzyszy wzrost pojemności obiektu, oznacza to zawilgocenie izolacji. Jeżeli natomiast obserwowany jest wyłącznie wzrost współczynnika strat dielektrycznych powodem może być termiczna degradacja lub obecność zanieczyszczeń chemicznych. Można także poddawać badaniom urządzenia przy różnych napięciach. Jeżeli uzyskana w ten sposób krzywa współczynnika strat dielektrycznych w funkcji napięcia próby (rys. 4) zmienia swój kąt nachylenia, oznacza to, że przy określonej wartości napięcia ujawniają się zjawiska jonizacji. Jeżeli wartość napięcia progowego jest mniejsza od znamionowego napięcia pracy danego obiektu, wówczas procesy jonizacji występują w sposób ciągły powodując degradację izolacji. Wpływ czynników zewnętrznych na pomiar Osoba wykonująca badanie musi uwzględniać wpływ czynników zewnętrznych na pomiar, takich jak temperatura, wilgotność, brud czy interferencje elektryczne. Największy wpływ na wynik pomiaru mają zmiany temperatury i wilgotności. Wpływ temperatury Straty dielektryczne większości izolatorów rosną wraz ze wzrostem temperatury. Zdarza się, że obserwowany jest efekt lawinowy, tzn. wzrost temperatury powoduje wzrost prądu upływowego o charakterze rezystancyjnym, w wyniku czego następuje dalszy wzrost temperatury, co w konsekwencji prowadzi do awarii. Pomiary powinno się wykonywać przy tej samej temperaturze, aby uzyskane wyniki można było wykorzystać podczas analizy porównawczej. Można uniezależnić się od wpływu temperatury wykonując serię pomiarów i kreśląc charakterystykę zależności współczynnika strat dielektrycznych badanej izolacji od temperatury. Chcąc porównać wartości współczynnika strat dielektrycznych otrzymane dla tego samego lub podobnego urządzenia przy różnych temperaturach, należy odnieść uzyskane wyniki do określonej temperatury, np. 200C. Wpływ temperatury na wynik próby jest szczególnie istotny w przypadku pomiaru transformatorów, natomiast ma mniejsze znaczenie np. w przypadku badania wyłączników powietrznych, przepustów, ograniczników przepięć, które nie nagrzewają się podczas pracy. Dla wyłączników olejowych i transformatorów zakłada się, że temperatura pomiaru jest taka sama jak temperatura oleju. Jeżeli transformatory olejowe przed wykonaniem pomiaru były wyłączone z pracy przez około 12 godzin, przyjmuje się, że temperatura pomiaru jest taka sama jak temperatura otoczenia. Zmiana temperatury szczególnie wpływa na wynik badania zawilgoconej izolacji, gdyż w takiej sytuacji mocno zmienia się pojemność obiektu. Ciekawe zjawiska obserwowane są dla różnych stanów skupienia wody. Pęknięcie izolatora jest łatwo wykrywalne jeżeli zawiera przewodzącą warstwę wody. Gdy woda zamarza, przestaje przewodzić i to samo uszkodzenie może nie zostać wykryte przez badanie, gdyż lód ma rezystywność około 100 razy większą od wody. Wpływ wilgotności Na odsłoniętych powierzchniach obiektów, np. przepustów, w warunkach dużej wilgotności względnej może gromadzić się wilgoć powierzchniowa. Taki proces występuje szczególnie wówczas, kiedy powierzchnia izolatora znajduje się w temperaturze niższej od temperatury otoczenia (poniżej punktu rosy). Zawilgocenia znacząco wpływają na wartość prądu upływowego płynącego po powierzchni izolatora, a w konsekwencji na wartość współczynnika strat dielektrycznych. Okazuje się, że wzrost wilgotności względnej o 15% powoduje zmniejszenie rezystywności czystej powierzchni o jeden rząd wielkości. W warunkach silnych chemicznych zanieczyszczeń obecność wilgoci i zanieczyszczeń na powierzchni izolatora może istotnie wpływać na wynik pomiaru współczynnika strat dielektrycznych już przy wilgotności względnej poniżej 50%. Wpływ wilgotności na pomiar jest w większości przypadków pomijalny w warunkach słonecznej pogody, przy wilgotności względnej nie przekraczającej 80%. Tomtronix www.elektroinstalator.com.pl Elektroinstalator 9/2007

Wpływ upływności powierzchniowej Upływność po powierzchni badanego obiektu dodaje się do prądu skrośnego przez izolację i w wielu sytuacjach może być przyczyną złej oceny stanu izolacji urządzenia. Bardzo ważne jest, aby powierzchnie głowic, przepustów i izolatorów były czyste i suche. Dlatego zaleca się czyszczenie i suszenie powierzchni przed wykonaniem pomiarów, a także pokrywanie powierzchni cienką powłoką smaru izolacyjnego. Pomiar współczynnika strat dielektrycznych może okazać się niestabilny w czasie przy zmiennych warunkach pogodowych, kiedy duże powierzchnie badanego urządzenia poddane są oddziaływaniu zmiennych warunków zewnętrznych, np. promieni słonecznych i cienia lub wiatru zmieniającego swoją prędkość i kierunek. Wpływ interferencji elektrycznej Interferencja elektryczna może wpływać na wyniki badania wówczas, gdy pomiary przeprowadzane są w pracujących stacjach lub w ich bezpośrednim sąsiedztwie. Główną przyczyną interferencji są sprzężenia pojemnościowe między badanym obiektem a szynami i liniami znajdującymi się pod napięciem. O ile w rozdzielniach niskiego napięcia wpływ interferencji elektrycznej można neutralizować wykonując dwa badania przy wzajemnie odwróconych sygnałach pomiarowych, o tyle w stacjach wysokiego napięcia wpływ interferencji elektrycznej na wynik eliminuje się stosując układy tłumiące. Najbardziej skuteczną metodą przeciwdziałania interferencjom elektrycznym pozostaje separacja obiektu od odłączników i szyn. Wszelkie znajdujące się w pobliżu odłączniki, przewody i szyny, które nie znajdują się pod napięciem należy uziemić, aby zmniejszyć sprzężenia pojemnościowe. Szczególnie kłopotliwe mogą okazać się pomiary w warunkach występowania interferencji elektrycznej obiektów o małej pojemności i małym współczynniku strat dielektrycznych. Na wartość interferencji oraz jej zmienność w czasie mają wpływ również warunki atmosferyczne. Chcąc uzyskać najlepsze dokładności wyników należy separować się od połączeń elektrycznych, uziemiać odłączone połączenia oraz wykonywać badanie największym możliwym napięciem. Jeżeli przyrząd pomiarowy jest zasilany z przenośnego generatora wówczas częstotliwość sygnału pomiarowego nie będzie zsynchronizowana z częstotliwością pola elektromagnetycznego stacji co może stanowić dodatkowe źródło błędu. Reasumując, pomiar pojemności i współczynnika strat dielektrycznych powinien być wykonywany w sprzyjających warunkach pogodowych, przy niedużej wilgotności, mniejszej od 80%. Przed przystąpieniem do badania należy upewnić się, czy powierzchnia urządzenia jest czysta i sucha oraz usunąć wszelkie przedmioty znajdujące się w pobliżu obiektu, które mogą być źródłem interferencji elektrycznej. Rys. 5. Sposób podłączenia przyrządu pomiarowego do transformatora z dwoma uzwojeniami W ten sposób osiągamy separację między uzwojeniami. Na koniec sekwencji badania wykonuje się pomiar między wszystkimi uzwojeniami połączonymi ze sobą i uziemioną kadzią. Na rys. 5 przedstawiono sposób połączenia przyrządu z transformatorem dwuuzwojeniowym, natomiast na rys. 6 i rys. 7 uproszczone schematy układów pomiarowych odpowiednio dla trybów pracy UST i GST. Układ mostka pomiarowego zawiera trójuzwojeniowy różnicowy transformator prądowy. Amperozwoje od prądu I X płynącego przez badany obiekt C WN (rys. 6) lub C WZ (rys. 7) są równoważone przez amperozwoje od prądu I S płynącego przez kondensator wzorcowy C S. Zrównoważenie amperozwojów dla składowej pojemnościowej prądu następuje automatycznie przez dobór liczby zwojów N X i N S. W wyniku zbalansowania układu na wyświetlaczu przy- Rys. 6. Schemat układu pomiarowego w trybie pracy UST (pomiar między uzwojeniami) Typowe zastosowania Prawidłowa interpretacja wyników pomiarów pojemności i współczynnika strat dielektrycznych wymaga wiedzy o konstrukcji urządzeń, również znajomości charakterystyk poszczególnych rodzajów zastosowanych izolatorów. Transformatory Wartość napięcia próby musi uwzględniać wartości napięć znamionowych poszczególnych uzwojeń. Badania wykonywane są dla każdej kombinacji uzwojeń wewnętrznych, a także między każdym uzwojeniem (lub zestawem trzech uzwojeń w transformatorze trójfazowym) a wszystkimi pozostałymi uzwojeniami połączonymi z ziemią (uziemioną kadzią) oraz we wszystkich kombinacjach między uzwojeniem (lub zestawem trzech uzwojeń w transformatorze trójfazowym) a ziemią przy wszystkich pozostałych uzwojeniach podłączonych do ekranu. W transformatorach trójfazowych powinno się również przeprowadzać badanie między każdym z uzwojeń i ziemią przy jednym z uzwojeń podłączonych do ekranu, a drugim do uziemienia. Rys. 7. Schemat układu pomiarowego w trybie pracy GST (pomiar między uzwojeniem i ziemią przy pozostałych uzwojeniach podłączonych do ekranu) Elektroinstalator 9/2007 www.elektroinstalator.com.pl

rządu pojawia się wartość pojemności badanego obiektu. Prąd płynący przez obiekt zawiera również składową rezystancyjną, więc szczątkowy prąd różnicowy będzie także występował w trzecim uzwojeniu transformatora prądowego po zbalansowaniu układu pomiarowego. Składowa ta jest również automatycznie równoważona w celu uzyskania współczynnika strat dielektrycznych. Na rys. 6 pokazano, w jaki sposób w układzie pomiarowym UST eliminowane są pojemności pasożytnicze. Mostek mierzy wyłącznie pojemność C WN. Wszystkie zewnętrzne i wewnętrzne pojemności pasożytnicze między zaciskiem wysokiego napięcia W oraz ziemią bocznikuje zasilacz przyrządu pomiarowego. Dzięki temu nie mają one wpływu na wynik pomiaru. Wszystkie pasożytnicze pojemności między zaciskiem N oraz ziemią bocznikuje uzwojenie N X mostka. W układzie pomiarowym GST na rys. 7 mierzona jest pojemność C WZ. Wszystkie zewnętrzne i wewnętrzne pojemności pasożytnicze między zaciskiem wysokiego napięcia W oraz zaciskiem ekranu bocznikuje zasilacz przyrządu pomiarowego. Wszystkie pasożytnicze pojemności między zaciskiem ekranu oraz ziemią bocznikuje uzwojenie N X mostka. Zwiększona wartość współczynnika strat dielektrycznych w stosunku do wyników pomiarów uzyskanych wcześniej lub wyników pomiarów identycznych transformatorów może oznaczać zanieczyszczenie oleju. Jeżeli jednocześnie większe są również pojemności wówczas powodem jest zanieczyszczenie oleju wodą. Olej transformatorowy podlega procesowi utleniania, podczas którego tworzy się osad. Osad znacząco wpływa na wartość współczynnika strat dielektrycznych. Pomiar współczynnika strat może dać odpowiedź czy wymiana oleju i wypłukanie osadu było efektywne i przywróciło pierwotną sprawność transformatora. Należy brać pod uwagę to, że wyniki pomiarów poszczególnych uzwojeń nie będą identyczne ze względu na różnice w materiałach izolacyjnych i geometrii warstw, jakkolwiek duże różnice między uzyskanymi rezultatami będą sygnalizowały uszkodzenie lub degradację izolacji. Onninen Wyłączniki Badanie wyłączników średnich i wysokich napięć wykonuje się między każdym zaciskiem przepustu a obudową podłączoną do ziemi przy otwartym wyłączniku oraz między każdą parą zacisków (jedna faza) a obudową podłączoną do ziemi przy zamkniętym wyłączniku. Jeżeli wyłącznik jest otwarty drugi zacisk jest ekranowany. Dla wyłączników wprowadzono specjalny parametr tzw. wskaźnik strat w kadzi. Oblicza się go dla każdej fazy jako różnicę mocy w watach zmierzoną przy zamkniętym i otwartym wyłączniku, przy czym moc przy otwartym wyłączniku stanowi sumę dwóch wyników pomiarów dla obu zacisków. Najwięcej wniosków można uzyskać porównując wartość wskaźnika strat w kadzi dla badanego i nowego wyłącznika. Przepusty Wszystkie współczesne przepusty o wartości znamionowej wyższej od 23 kv wyposażone są w odczep pomiarowy, który pozwala wykonać pomiar współczynnika strat gdy jest on umieszczony w aparacie, bez odłączania przewodów od przepustu. Współczynnik strat przepustu mierzy się w układzie pomiarowym UST (rys. 8). W ten sposób eliminuje się wpływ obecności uzwojeń transformatora, komory gaszeniowej wyłącznika, konstrukcji wsporczej przepustu oraz pojemności między zaciskiem przepustu i ziemią, a także upływności powierzchniowej porcelany na wynik badania. Przewód pomiarowy wysokiego napięcia podłącza się do zacisku na górze przepustu, natomiast przewód pomiarowy niskiego napięcia do odczepu pomiarowego. Uziemiana jest kadź urządzenia. W tym samym układzie pomiarowym można również mierzyć przepusty, które zostały wyposażone w zewnętrzny kołnierz. W takich konstrukcjach kołnierz jest izolowany od pokrywy aparatu uszczelkami izolacyjnymi, natomiast połączenie kołnierza z pokrywą realizowane jest przez pojedynczą metalową śrubę. W warunkach normalnej pracy kołnierz jest uziemiony przez tą śrubę, ale podczas pomiaru to połączenie jest usuwane. W tym przypadku kołnierz przepustu pełni www.elektroinstalator.com.pl Elektroinstalator 9/2007

korzystne efekty osiąga się zamieniając podłączenia przewodu fazowego i neutralnego. Pomiar uzwojenia wirnika lub stojana wykonuje się między uzwojeniem i ziemią. W przypadku uzwojeń trójfazowych stojana, tam gdzie połączenia między uzwojeniami faz i przewodem neutralnym można rozewrzeć, należy wykonać badania między uzwojeniami poszczególnych faz i ziemią oraz między uzwojeniami poszczególnych faz. Jeżeli poszczególne uzwojenia nie zostaną wzajemnie odseparowane, a przewód pomiarowy będzie podłączony do wszystkich uzwojeń fazowych, wówczas wynik badania uzyskany w takim układzie pomiarowym będzie stanowił wartość wypadkową współczynnika strat dielektrycznych. W tej sytuacji wyniki negatywne, które moglibyśmy uzyskać dla poszczególnych kombinacji połączeń miernika i maszyny z odseparowanymi uzwojeniami, mogą być całkowicie zamaskowane. Rys. 8. Sposób podłączenia przyrządu pomiarowego podczas pomiaru przepustu transformatora oraz schemat układu pomiarowego w trybie pracy UST rolę odczepu pomiarowego. Interpretacja wyników pomiarów przepustów wymaga wiedzy o ich konstrukcji, gdyż każdy typ przepustu ma swoje własne charakterystyki. Powodem wzrostu współczynnika strat przepustu wypełnionego olejem mogą być zanieczyszczenia oleju. Jeżeli jednocześnie obserwujemy wzrost pojemności wówczas prawdopodobną przyczyną będzie obecność wody w oleju. Maszyny wirujące Głównym celem pomiaru współczynnika strat dielektrycznych w maszynach wirujących jest ocena skali występowania szczelin wypełnionych gazem wewnątrz izolacji uzwojeń, które są miejscem występowania zjawisk jonizacji oraz wyładowań niezupełnych powodujących uszkodzenia izolacji. Wynik badania stanowi również informację o kondycji izolacji uzwojenia ujawniając potencjalne problemy spowodowane jej degradacją, obecnością zanieczyszczeń lub wilgoci. W celu wykrycia procesów jonizacji wykonuje się dwa pomiary współczynnika strat dielektrycznych przy różnych napięciach próby: niższym, przy którym zazwyczaj procesy jonizacji nie występują (z reguły 25% wartości znamionowej napięcia) i wyższym, równym lub nieco wyższym od wartości znamionowej napięcia. Jeżeli współczynnik strat dielektrycznych wzrasta znacząco przy wyższym napięciu próby jest oczywiste, że powodem takiego stanu rzeczy jest obecność jonizacji. Wykonując pomiary przy różnych napięciach próby można określić wartość progową napięcia, przy której nieliniowo zaczyna wzrastać składowa czynna prądu płynącego przez izolację (rys. 4). Najczęściej jonizacja występuje w pobliżu zwojów znajdujących się blisko zacisków wysokiego napięcia, czyli tam, gdzie potencjał poszczególnych zwojów względem ziemi jest największy. Mierząc współczynnik strat dla poszczególnych uzwojeń można tak skonfigurować podłączenia z maszyną, aby zwoje z mniejszą wartością współczynnika strat dielektrycznych tych uzwojeń, które są najbardziej podatne na procesy jonizacji, znajdowały się bliżej zacisku wysokiego napięcia. W wielu innych przypadkach Kable Kable jednożyłowe o napięciu pracy wyższym od 5 kv są zwykle ekranowane przez metalowy pancerz kabla. Tego typu kable mierzone są w układzie pomiarowym GST. Przewód wysokiego napięcia podłącza się do żyły kabla natomiast pancerz kabla do systemu uziemienia, do którego podłącza się również przyrząd. Jeżeli badane są kable trójżyłowe w zewnętrznym metalowym pancerzu, wówczas wykorzystuje się układ pomiarowy UST. Przewód wysokiego napięcia podłącza się do żyły kabla, pancerz kabla do ziemi, natomiast pozostałe dwie żyły do ekranu. Dodatkowo wykonuje się badanie w układzie pomiarowym GST między zwartymi wszystkimi żyłami i ziemią. Należy brać pod uwagę to, że mierzona jest wartość wypadkowa współczynnika strat dielektrycznych kabla. Jeżeli poszczególne sekcje (fragmenty) kabla mają wysoki współczynnik strat dielektrycznych, wówczas w przypadku długiego kabla złe wyniki poszczególnych odcinków mogą być całkowicie maskowane. W takim przypadku najlepsze wyniki daje metoda porównawcza np. z wynikami pomiarów tego samego kabla wykonanymi wcześniej lub takiego samego odcinka innego kabla tego samego typu. Ograniczniki przepięć Pełne badania ograniczników wymagają testów sygnałem impulsowym o dużej amplitudzie. Tego typu badania wykonuje się specjalistycznym sprzętem pomiarowym o dużych gabarytach i dlatego nie przeprowadza się ich w terenie. Praktyka pokazuje, że pomiar współczynnika strat dielektrycznych pozwala w sposób efektywny ocenić stan izolacji ogranicznika, zlokalizować stany, które decydują o sprawności ogranicznika, takie jak zawilgocenia, korozja, obecność osadów chemicznych, pęknięcia porcelany, uszkodzenia elementów zapobiegających jonizacji, uszkodzenia szczelin. Pomiary ograniczników wykonuje się zawsze tym samym, zalecanym napięciem pomiarowym z uwagi na to, że konstrukcja ogranicznika może zawierać elementy nieliniowe. Odsłonięta powierzchnia izolatora ogranicznika powinna być czysta i sucha. Najlepsze rezultaty osiąga się porównując wyniki uzyskane obecnie z tymi, które uzyskano wcześniej na tych samych obiektach lub porównać je z wynikami pomiarów innych ograniczników tego samego typu. Podsumowanie Pomiar współczynnika strat dielektrycznych jest jednym z najstarszych sposobów badania systemów izolacji. Wyniki pomiarów, z uwagi na warunki badania zbliżone do realnych warunków pracy urządzeń, są bardzo wiarygodne. Opisany w artykule przyrząd firmy MEGGER Delta 2000 spełnia wymagania dyrektywy niskonapięciowej LVD oraz dyrektywy kompatybilności elektromagnetycznej EMC obowiązujących w Unii Europejskiej. Miernik został oznaczony symbolem zgodności CE. Tomasz Koczorowicz TOMTRONIX Elektroinstalator 9/2007 www.elektroinstalator.com.pl