Olej transformatorowy jest stosowany w urządzeniach wysokiego napięcia jako środek izolacyjny ze względu na wyższą wytrzymałość dielektryczną w porównaniu np. z gazami.Jednak podczas eksploatacji oleje mogą ulec uszkodzeniu, co oznacza utratę zdolności do wytrzymywania wysokich napięć. Awaria stwarza ryzyko awarii kosztownych urządzeń elektrycznych: transformatorów, przewodów olejowych, kondensatorów, wyłączników, ograniczników itp. Aby zapobiec awarii, test na obecność ciekłych dielektryków przeprowadza się w celu pomiaru napięcia przebicia. W tym artykule omówimy, jak dochodzi do rozpadu ciekłych dielektryków, dlaczego spada napięcie przebicia i jak oczyszczanie i sprawdzanie oleju transformatorowego są realizowane.
Rozkład ciekłych dielektryków
Rozpad ciekłych dielektryków jest złożonym zjawiskiem, które wciąż jest badane. Jedna z głównych teorii początku jest następująca. Jeśli wysokie napięcie jest przykładane do dielektryka (oleju) przez długi czas, a olej zawiera zanieczyszczenia, wówczas zanieczyszczenia te są spolaryzowane i połączone w łańcuchy, które rozciągają się wzdłuż elektromagnetycznych linii siły. Łańcuchy stają się kanałem, przez który przepływa prąd elektryczny. Prąd podgrzewa ciecz sąsiadującą z kanałem, aż zacznie wrzeć, a przez utworzony kanał gazowy nastąpi przebicie.
W dokładnie oczyszczonych olejach może dojść do rozpadu w wyniku jonizacji uderzeniowej cząsteczek. Po awarii właściwości elektroizolacyjne oleju są przywracane, ale z reguły jego jakość ulega wyraźnemu pogorszeniu.
Napięcie przebicia oleju transformatorowego
Sprawdź właściwości dielektryczne oleju przeprowadza się poprzez pobranie próbek, a następnie ich analizę z określeniem napięcia przebicia, tangensa strat dielektrycznych, przenikalności elektrycznej dielektrycznej itp.
Napięcie przebicia to minimalne przyłożone napięcie, przy którym w dielektryku tworzy się kanał przewodzący. Napięcie przebicia jest zwykle mierzone w kilowoltach.
Stosowany jest również inny podobny parametr — wytrzymałość dielektryczna (napięcie przebicia). Fizycznie wytrzymałość dielektryczna to napięcie, które należy przyłożyć do próbki, aby zapewnić jej przebicie, podzielone przez grubość próbki. Wytrzymałość dielektryczną mierzy się w kilowoltach na milimetr.
Jakie czynniki wpływają na napięcie przebicia oleju transformatorowego?
Napięcie przebicia jest bardzo wrażliwym parametrem oleju transformatorowego, ponieważ może na nie wpływać wiele czynników. Obejmują one:
- Zanieczyszczenia zanieczyszczeniami mechanicznymi i wilgocią. Im bardziej zanieczyszczony olej, tym niższe jest jego napięcie przebicia.
- Lepkość. Wraz ze spadkiem lepkości oleju transformatorowego maleje również napięcie przebicia.
- Temperatura. Wraz ze wzrostem temperatury napięcie przebicia oleju maleje. Przy zastosowaniu napięcia impulsowego zależność ta jest słabo wyraźna. W przypadku głęboko oczyszczonych olejów zależność napięcia przebicia od temperatury oleju ma złożony charakter.
- Ciśnienie. Wraz ze wzrostem ciśnienia wzrasta napięcie przebicia, co tłumaczy się wzrostem ciśnienia w pęcherzykach gazu. Zależność jest bardziej wyraźna w technicznie czystym oleju.
- Czas ekspozycji na napięcie. Im dłużej trwa wystawienie oleju na napięcie, tym niższe jest napięcie przebicia. Związek ten słabnie w olejach głębiej oczyszczonych.
- Kształt i powierzchnia elektrod, odległość między elektrodami. Przy różnych kształtach elektrod powstają pola o różnym stopniu niejednorodności, a im większy współczynnik niejednorodności, tym mniejsze napięcie przebicia. Wraz ze wzrostem powierzchni elektrod napięcie przebicia maleje, a wraz ze wzrostem odległości między elektrodami również wzrasta.
Test przebicia oleju transformatorowego
Test przebicia oleju transformatorowego przeprowadza się w laboratorium, ale jeśli dostępny jest niezbędny sprzęt, napięcie przebicia można zmierzyć w pobliżu transformatora.
Kontrola awarii oleju transformatorowego odbywa się zgodnie z obowiązującymi normami. Mogą to być zarówno normy krajowe krajów, w których eksploatowane są transformatory, jak i normy międzynarodowe. Najczęściej stosowane są testery IEC-60296 BDV i testery ASTM BDV.
Tester rozkładu oleju
GlobeCore zapewnia światowe standardy jakości sprzętu w sektorze konserwacji transformatorów, w tym laboratoryjne testery ciekłego dielektryka. Tester awarii oleju TOR-80 zalicza się do nich. Działa na zasadzie stopniowego podwyższania napięcia na uzwojeniu wtórnym transformatora wysokiego napięcia od zera do wartości maksymalnej lub do wartości, przy której następuje przebicie dielektryczne. Czas wyłączenia wysokiego napięcia po przebiciu nie przekracza czterech mikrosekund. Według tego wskaźnika TOR-80 stanowisko testowania oleju transformatorowego przewyższa wszystkie istniejące instrumenty o podobnym przeznaczeniu. Olej znajdujący się w celi pomiarowej nie ma czasu na spalenie się pod spodem i zmianę swojego składu chemicznego, co zapewnia równe warunki powtarzania pomiarów.
Pod względem innych cech i parametrów, najlepszy GlobeCore testy BDV nie ustępuje żadnemu ze znanych odpowiedników. W ustawieniach TOR-80 można wybrać dowolną z obowiązujących norm dotyczących metod testowania elektrycznego (IEC 60156, ASTM D877 itp.). Nawet jeśli norma uległa zmianie w czasie, użytkownik może szybko dokonać niezbędnych korekt i kontynuować testowanie oleju zgodnie z odpowiednim algorytmem. Dlatego, niedrogi GlobeCore testy BDV może być używany w każdym kraju na świecie. Ponadto za pomocą tego przyrządu bada się ciekłe dielektryki różnego pochodzenia o napięciu przebicia nie większym niż 80 kilowoltów, wykonane na bazie ropy naftowej, olejów roślinnych lub syntetycznych.
Przyrząd ma kompaktowe wymiary: szerokość 49 cm, długość 32 cm, wysokość 30 cm i jest wyposażony we wbudowane uchwyty, za pomocą których można go przenosić w laboratorium lub łatwo przenosić z jednego pomieszczenia do drugiego. Proces testowania awarii oleju jest prosty. Pracownik laboratorium elektrycznego musi podłączyć urządzenie do sieci elektrycznej, włożyć celę pomiarową, napełnić ją olejem, wybrać wymagany standard i uruchomić proces poprzez naciśnięcie odpowiedniego przycisku. TOR-80 testy BDV resztę zrobi sam w trybie automatycznym, a wynik pierwszego pomiaru napięcia przebicia zostanie następnie wyświetlony w kilowoltach po pięciu minutach.
Tolerancja pomiarów napięcia przebicia po cyklu testowym nie przekracza jednego procenta. Dokładność tę osiąga się dzięki technologiom opracowanym przez GlobeCore i nowe standardy branżowe.
Jednocześnie instrument pozostaje wygodny i praktyczny. W razie potrzeby wyniki pomiarów można wydrukować za pomocą zintegrowanej drukarki termicznej lub zgromadzoną tablicę danych przenieść za pomocą pendrive’a z wewnętrznej pamięci nieulotnej do komputera w celu późniejszej obróbki statystycznej i wizualizacji.
Stosowanie TOR-80 przy przestrzeganiu zasad obsługi jest bezpieczne dla personelu laboratorium. Górna pokrywa nie tylko chroni próbki i strefę operacyjną przed zanieczyszczeniem, ale jest również wyposażona w monitor położenia. Gdy pokrywa jest w pozycji „otwartej”, wzrost napięcia testowego jest blokowany, co zapobiega porażeniu prądem elektrycznym.
Wszystkie przyrządy przed wysłaniem do laboratoriów zakładów elektroenergetycznych są sprawdzane pod kątem zgodności z wymaganiami technicznymi i specyfikacjami poprzez badanie rzeczywistych próbek olejów z wykonaniem dla nich co najmniej 900 pomiarów, co odpowiada 150 cyklom testowym, a także poprzez weryfikację za pomocą bardzo precyzyjnych kilowoltomierzy.
Badanie oleju nowym instrumentem TOR firmy GlobeCore pozwala na wykrycie krytycznego spadku napięcia przebicia i podjęcie szybkiej decyzji o wymianie lub oczyszczeniu oleju.
Ciągły strumień BDV-test
Oprócz analiz laboratoryjnych możliwość wykrycia napięcia przebicia oleju online, czyli bez pobierania próbek, ma praktyczne znaczenie dla właścicieli transformatorów i organizacji serwisowych. GlobeCore produkuje internetowy tester BDV, a raczej TOR-5, cały system diagnostyczny pozwalający na wykrywanie istotnych parametrów oleju transformatorowego. TOR-5 instaluje się w pobliżu transformatora i podłącza do niego. Po podłączeniu przyrządu olej krąży w sposób ciągły w zamkniętej pętli przez czujniki. Czujniki mierzą ważne parametry oleju. Oprócz tego, że parametry te są samoistnymi danymi diagnostycznymi, na ich podstawie obliczane są również dodatkowe wskaźniki zapewniające pełniejszy wgląd online w stan oleju transformatorowego. Jednym ze wskaźników szacunkowych jest napięcie przebicia oleju.
Wszystkie zmierzone i obliczone parametry są gromadzone raz na minutę i dostępne do przeglądania i analizy w specjalnej aplikacji internetowej, którą można otworzyć w dowolnym miejscu na świecie z dostępem do Internetu.