4.2 Визначення пробивної напруги масла при частоті 50 Гц

Методика випробування масла на електричну міцність передбачає порядок підготовки вимірювальної камери, проведення випробувань, оброблення результатів та оцінювання достовірності випробувань. Випробування проби служить основою для перевірки відсутності шкідливих домішок у маслі.

Підготовка до випробування, відбір проб трансформаторного масла. Відбір проб масла або іншої ізолюючої рідини є відповідальною операцією. Трансформаторне масло й негорючі синтетичні рідини надзвичайно чутливі до забруднення сторонніми домішками. Тому необхідно дотримуватись особливих заходів застереження, інакше випробування проби може дати незадовільний результат.

Посудина для відбору проби повинна бути абсолютно чистою та сухою. Для відбирання проби рекомендується використовувати скляні банки з притертими пробками, на яких закріплюють етикетки з вказанням обладнання, дати й причини відбору, а також особи, яка відбирала пробу. Проба, як правило, береться з нижніх прошарків масла. Перед відбором проби зі зливного крана або пробки видаляється пил та бруд, потім кран (пробку) промивають шляхом зливу (0,5¸3) л масла в залежності від об’єму масла в апараті. Коли під кран неможливо безпосередньо поставити банку (а для обладнання напругою 220 кВ та вище у всіх випадках), проби відбирають через гнучкий чистий шланг, який надівають на кран.

При відбиранні проб банка двічі промивається маслом з трансформатора, а потім наповнюється ним до вузької частини горловини й закривається пробкою. У холодну пору року банку з маслом, яку принесли з вулиці в тепле приміщення, не відкривають протягом (3¸4) год, доки її температура не зрівняється з температурою приміщення для уникнення зволоження масла за рахунок утворення конденсату. Об’єм масла, який потрібний для випробування, складає 300 мл.

У трансформаторах з негорючою рідиною пробу відбирають з верхнього крану, тому що синтетичні рідини типу совтолу та інші мають щільність значно більше одиниці й волога в цих трансформаторах може знаходитись у верхніх прошарках рідини.

Випробування проби масла, оброблення результатів випробувань. Випробування виконують у вимірювальній камері (рисунок 4.1), яка складається з посудини 1, яка виготовляється з матеріалу, що не розчиняється в рідкому діелектрику та не впливає на нього (електроізоляційне скло, кварц, електроізоляційні пластмаси) та вмонтованих у ній латунних електродів 2.

Конструкція вимірювальної камери повинна забезпечувати можливість швидкого демонтажу електродів для їхнього чищення та полірування, а також точного юстирування зазору між електродами при повторному монтажі. Електроди повинні бути змонтовані так, щоб їх осі розташовувались на одній горизонтальній лінії в площині, яка паралельна нижній поверхні вимірювальної камери. Зазор між електродами повинен бути рівним 2,5 мм. Перевірка зазору здійснюється шаблоном (калібром): шаблон з номінальним зазором 2,45 мм повинен проходити між електродами, а шаблон з номінальним розміром 2,55 мм – ні.

Рисунок 4.1 – Вимірювальна камера:

1 – ємність для масла; 2 – електрод

При використанні нової вимірювальної камери або після тривалого її зберігання, а також при зміні типу рідини, яка випробовується, камеру обробляють розчинником. Для промивки камери використовують послідовно гас та петролейний ефір з границями кипіння (20¸120)°С. При використанні легкокиплячих розчинників у результаті швидкого випаровування електроди можуть охолонути й на їхній поверхні можлива поява вологи. У цьому випадку камеру необхідно трохи нагріти. Для періодичного чищення поверхні електродів потрібно використовувати полірувальні сполуки, сліди яких після полірування необхідно ретельно видаляти шляхом промивання вказаним розчинником.

Якщо поверхні електродів потемніли, їх необхідно зняти, відполірувати, промити розчинником і знову встановити. Після оброблення камеру обробляють маслом, яке випробовується, а потім заповняють порцією масла. У випадку, якщо на установці щодня проводять випробування, а значення пробивної напруги не нижче встановлених норм, оброблення вимірювальної камери зводиться до її промиванням маслом, яке випробовується. У неробочому стані вимірювальну камеру зберігають заповненою маслом.

Визначення пробивної напруги повинно виконуватись на установці (рисунок 4.2), яка має потужність, достатню для того, щоб при пробої струм на стороні ВН був не менший 20 мА на всьому діапазоні випробування напруг, що використовуються, які перевищують 15 кВ. Трансформатор повинен бути вибраний таким чином, щоб пробивна напруга рідини складала не менше 15% від номінальної напруги на стороні ВН трансформатора.

Джерело живлення установки, трансформатор та регулювальний пристрій повинні забезпечувати напругу синусоїдальної форми при частоті (50±5) Гц з коефіцієнтом амплітуди (відношення максимального значення до діючого) у межах . Для захисту установки й електродів струм КЗ обмежують шляхом послідовного вмикання резистора R, опір якого дорівнює (0,2¸1,0) Ом на 1 В на стороні ВН випробного трансформатора.

1 – високовольтний випробний трансформатор; 2 – регулювальний трансформатор; 3 – вимірювальна камера; 4 – вольтметр; 5 – сигнальна лампа; 6 – захисний резистор

Рисунок 4.2 – Схема випробувальної установки

У первинне коло трансформатора встановлюється вимикач, який спрацьовує при пробої зразка. Час спрацювання не повинен перевищувати 0,02 с. Регулювальний пристрій повинен забезпечувати плавне збільшення напруги з постійною швидкістю, яка дорівнює 2 кВ/с ±20%.

Для однієї проби робиться 6 пробоїв з інтервалами в 5 хв, що дозволяє забезпечити необхідну достовірність результатів випробувань. Перше випробування проводять через 10 хв після заповнення камери маслом. Після кожного пробою із зазору між електродами та з електродів за допомогою скляної трубки або пластинки з іншого матеріалу, який не пошкоджує поверхню електродів (наприклад, фторопласту-4), обережно видаляють частинки сажі, уникаючи появи бульбашок повітря в маслі.

Пробивна напруга , кВ, визначається як середнє арифметичне шести дослідів:

, (4.1)

де – значення напруги, яке отримано при послідовних пробоях, кВ;

– кількість пробоїв.

Якщо більше нормованого значення, то знаходять середньоквадратичну помилку середньої пробивної напруги:

, (4.2)

Значення повинно також відповідати нормованому значенню коефіцієнта варіації V:

, (4.3)

Якщо , то ще раз заповнюють вимірювальну камеру порцією масла з тієї ж посудини й ще 6 разів визначають пробивну напругу, а при остаточних розрахунках за формулами (4.1)¸(4.3) приймають .

Якщо коефіцієнт варіації й на цей раз перевищує 20%, якість масла в трансформаторі вважається незадовільною й масло потрібно замінити.