+ All Categories
Home > Documents > Curs Sisteme de Izolatie Si de Tehnica Tensiunilor Inalte

Curs Sisteme de Izolatie Si de Tehnica Tensiunilor Inalte

Date post: 24-Nov-2015
Category:
Upload: sapcuta16smen
View: 74 times
Download: 1 times
Share this document with a friend
57
SOLICITARILE SI FENOMENELE FIZICE DE DETERIORARE A IZOLATIEI AP ELE. Ap ele utilizate in retelele ele de JT si ÎT sunt constituite din urmatoarele parti componente: - Izolatia; - Caile de curent - Circuitul magnetic - Mecanismele de actionare (inchidere, deschidere, zavorire) - Dispozitivele de stingere sau de supromare a arcului ele. În conditiile de exploatare elementul expus intr-o masura mai mare fen de distrugere (degradare) este izol. Izolatia este supusa la solicitari variate datorita actiunii separate sau suprapuse ale cimpurilor electrice, magnetice, termice sau mecanice. În aceste cimpuri iau nastere solicitari care actioneaza direct sau indirect in sensul degradarii (inbatrinirii) izolatiei sau chiar deteriorari prin conturnare sau strapungere. Izolatia interna sau externa a aparatelor ele in conditii de exploatare este supusa in primul rind solicitarilor ele caracterizate prin urmatoarele marimi: - Tensiunea de serviciu; care reprezinta o solicitare de lunga durata, valoarea ei cea mai mare fiind egala cu tensiunea max de serviciu a retelei electrice. - Supratensiunea temporara; care reprezinta solicitarea de durata limitata, frecventa joasa . Marimea acesteia depinde de structura si regimul de functionare a retelei. - Supratensiunea de comutatie; reprezinta o solicitare de scurta durata sub forma unor oscilatii amortizate, marimea acesteia este determinata in primul rind de caracteristicile ap de comutatie si in al doilea rind de parametri fizici ai retelei in care se produce comutarea. - Supratensiunea de origine atmosferica, legata de fenomenul descarcarilor electrice din natura, reprezinta o solicitare de f. scurta durata dar de amplitudine mare sub forma unor impulsuri avind fruntea abrupta iar spatele mai putin abrupt cu sau fara oscilatii suprapuse. Sub actiunea solicitarilor electrice enumerate in iz ele au loc procese si fenomene care duc la degradarea izolatiei. Aceste fenomene sunt: - de polarizare - de conductie - pierderilor dielectrice - de strapungere sau conturnare.
Transcript

Solicitarile si fenomenele fizice de deteriorare a izolatiei ap ele.

Ap ele utilizate in retelele ele de JT si T sunt constituite din urmatoarele parti componente:

- Izolatia; - Caile de curent - Circuitul magnetic

- Mecanismele de actionare (inchidere, deschidere, zavorire)

- Dispozitivele de stingere sau de supromare a arcului ele.n conditiile de exploatare elementul expus intr-o masura mai mare fen de distrugere (degradare) este izol. Izolatia este supusa la solicitari variate datorita actiunii separate sau suprapuse ale cimpurilor electrice, magnetice, termice sau mecanice. n aceste cimpuri iau nastere solicitari care actioneaza direct sau indirect in sensul degradarii (inbatrinirii) izolatiei sau chiar deteriorari prin conturnare sau strapungere.

Izolatia interna sau externa a aparatelor ele in conditii de exploatare este supusa in primul rind solicitarilor ele caracterizate prin urmatoarele marimi:

- Tensiunea de serviciu; care reprezinta o solicitare de lunga durata, valoarea ei cea mai mare fiind

egala cu tensiunea max de serviciu a retelei electrice.

- Supratensiunea temporara; care reprezinta solicitarea de durata limitata, frecventa joasa . Marimea

acesteia depinde de structura si regimul de functionare a retelei.

- Supratensiunea de comutatie; reprezinta o solicitare de scurta durata sub forma unor oscilatii

amortizate, marimea acesteia este determinata in primul rind de caracteristicile ap de comutatie si in al doilea rind de parametri fizici ai retelei in care se produce comutarea.

- Supratensiunea de origine atmosferica, legata de fenomenul descarcarilor electrice din natura, reprezinta o solicitare de f. scurta durata dar de amplitudine mare sub forma unor impulsuri avind fruntea abrupta iar spatele mai putin abrupt cu sau fara oscilatii suprapuse. Sub actiunea solicitarilor electrice enumerate in iz ele au loc procese si fenomene care duc la degradarea izolatiei.

Aceste fenomene sunt:

- de polarizare - de conductie - pierderilor dielectrice - de strapungere sau conturnare.

Toate aceste fenomeneconduc la degradarea in timp si chiar la distrugerea izolatiei.

Simptomele principale prin care se determina gradul de deteriorare sau degradare a iz echip ele sunt:

- micsorarea rigiditatii dielectrice (reducerea tensiunii de strapungere)

- aparitia descarcarilor ne distructive la tensiuni mai mici, - coborirea pragului de ionizare, - intensificarea descarcarilor partiale.

- inrautatirea caracteristicilor mecanice - modificarea compozitiei chim a iz

- aparitia fisurilor si crapaturilor in izolatie - micsorarea rezistentei de izolatie - cresterea pierderilor dielectrice - cresterea capacitatii ele a schip - schimbarea starii de agregare - modificarea greutatii Pt aprecierea gradului de deteriorare a izolatiei, aceasta este supusa urmatoarelor categorii de incercari:

incercarea cu tensiune continua (redresata)

incercarea cu tensiune alternativa (indusa sau aplicata)

incercarea cu impuls de tensiune de trasnet

ncercarea cu tensiune continua (redresata)

Schema echivalenta a izolatiei; rezistenta de izolatie.

Izolatia sufera un proces continuu de degradare datorita unor fenomene care se desfasoara in izolatii care cind este supusa actiunii unui cimp electric. Fenomenele respective sunt:

- de polarizare sau depolarizare - de conductie

- pierderilor dielectrice - de strapungerilor dielectrice.

Aceste fenomene sunt evidentiate in schema echivalenta a izolatiei.

Aceasta schema echivalenta este reprezentata sub forma unei retele cu 3 brate in care unul din brate reproduce fenomenul de conductie, al 2-lea brat reprez ramura de relaxare, al 3-lea brat care moduleaza clar fenomenul de incarcare. c=cb+cscb capacitatea geometrica obtinuta atunci cind iz naturala

a obiectului de incercat este inlocuita cu vid.

i=ic+ia+iRi - reprezinta curentul total prin dielectric, ia - curentul de absorbtie (polarizare)

ic - curentul capacitiv Riz - valoarea stabilizata a rezistentei de izolatie Riz=U0 / Ic

In fig este prezentata schema echivalenta a incercarii

izolatiei aparatelor ele si variatia in timp a celor trei componente

ale curentului debitat de sursa de inalta tensiune.

Studiul factorilor care influenteaza rezistenta de izolatie

Experienta de exploatare arata ca rez de iz a unei constructii izolate este dependenta de volumul, natura materialului si particularitatile constructive ale iz.

Un alt factor este valoarea tensiunii de incercare utilizata pe parcursul incarcari

Timpul de aplicare a tensiunii, starea de incarcare electrostatica anterioara si temperatura de izolatie.

Influenta tensiuni asupra rezistentei de izolatie poate fi exprimata complet prin urmatoarea caracteristica .

Se constata ca pina la valoarea Ucr, rezistenta de izolatie creste la cresterea tensiunii.

Dupa depasirea valorii critice rezistenta de izolatie scade pina cind ajunge o valoare Ustr la care intervine fenomenul de stapungere.

Se considera ca iz este satisfacatoare cind cotul curbei Riz =f(U0.) (U0 tensiunea aplicata) intervine la o valoare mai mare decit Umax (Umax - tensiunea max de functionare a izolatiei.

Durata de aplicare a tensiunii - influenteaza starea izolatiei prin 2 fenomene:

- fenomenul de polarizare si fenomenul de conductie care conduc la cresterea temperaturii iz si la aparitia fen de strapungere si conturnare.

Acesta este motivul pt care fiecare izolatie este insotita de indicatii in legatura cu temperatura max la care aceasta poate functiona fara riscul diminuarii caracteristicilor iz

Starea de incasrcare a iz poate conduce la rezultate contradictorii eronate , fapt pt care normativele in vigoare prevad ca iz sa fie descarcata prin conectare la pamint inaintea inceperii masuratorilor sau intre 2 incercari succesive.

Influenta temperaturii

Valoarea rez de iz este puternic influentata de temp prin fenomenul de polarizare si conductie

Cu cit temp de iz este mai mare cu atit rez de iz este mai mica

Normativele prevad ca incarcarile atit in fabrica constructoare cit si in inst sa fie executate la una din temp de referinta. Acestea sunt 200 C respectiv 500 C. in conformitate cu normativul PE 116 editia 1995.

n cazul in care temp la care se efectueaza incercarea este diferita de temp de referinta se procedeaza la recalcularea rez de iz pt una din temp de referinta.

Pt aceasta procedam astfel: tm- temp la care sa efectuat incercarea, tr - temp de referinta (200 C; 500 C)

n normativul PE 116 PAG 40 este prezentat coeficientul k1 de variatie.

k1 coeficientul de variatie a rez de iz in functie de diferenta de temp t; t=(tr tm); k1=f(t)

Riz(tr) = Riz(tm) / k1; pt tr > tm ;//; Riz(tr) = Riz(tm)*k1; pt tr > tm

Riz(tr)- rez de iz recalculata pt temp de referinta (tr); Riz(tm)- rez de iz masurata la temp (tm)

La normativul PE 116 pg 10,11,12 sunt prezentate ex de calcul pt recalcularea rez de iz si a tangentei unghiului de pierderi dielectrice pt una din temp de rsferinta.

Indicatii privind diagnosticarea izolatiei unui echipament electric

Specialistii fol urmatorii indicatori:

rez de izolare Riz coeficientul de absortie a rez de iz Kabs= R60 / R15

R60 - rez de iz masurata dupa 60 sec de la aplicarea tens.

R15 - rez de iz masurata dupa 15 sec de la aplicarea tens

indicele de polarizare Ki= R10 / R1

R10 - rez de iz masurata dupa 10 min de la aplicarea tens.

R1 - rez de iz masurata dupa 1 min de la aplicarea tens

Factorul de dispersie Kd= Cs / Cb

Cs rezistenta suplimentara, indicata in schema echivalenta a izolatiei

Cb rezistenta capacitiva de baza

curbele de absortie (de polarizare)

Sistem cu 4 ec{ Riz=f(t); U=ct; // i=f(t); U=ct; // Riz=f(U); timp=ct; //

i=f(U); timp=ct

curbele tensiunii de autodescarcare Ud = f(timp);

Ud tensiunea masurata la bornele unei constructii izolate cu izolatia anterior incarcata

curba tensiunii de revenire Ur = f(timp)

Ur tensiunea masurata la bornele unei constructii izolate cu izolatia anterior incarcata dupa scc dupa o perioada de izolatie.

Se considera ca iz este satisfacatoare dc valoarea stabilizata a rezistentei de iz este superioara limitelor indicate in PE 116; Dc coeficientul de absortie a izolatiei Kabs=1,3; dc indicele de polarizare Ki 2. Pentru diagnosticarea izolaiei, este deosebit de important studierea regimului tranzitoriu cuprins ntre momentul aplicrii tensiunii i momentul atingerii valorii standardizate a tensiunii. Regimul tranzitoriu se studiaz cu ajutorul curbei Riz=f(t) la tensiune constant, prezentat n cele ce urmeaz i care constituie una din curbele de absorbie, de polarizare utilizate pentru diagnosticarea izolaiei.

Curba 1 este ntlnit la un sistem electrotehnic cu izolaie bun, lipsit de umezeal. Se caracterizeaz prin faptul c Riz crete relativ repede i se stabilizeaz.

Curba 2 caracterizeaz izolaia fr umezeal dar afectat de murdrie, de incluziuni. n astfel de situaii rezistena de izolaie este mare i se stabilizeaz la o valoare sczut.

Curba 3 reprezint o izolaie umezit. Rezistena de izolaie crete greu datorit fen de polarizare provocate de ap i se stabilizeaz la o valoare sczut.

Pentru a da msurtorii un caracter expeditiv, ridicarea curbelor de absorbie a fost nlocuit cu msurarea coeficientului de absorbie Ka.

Curbele tensiunii de revenire si tensiunii de autodescarcare

Tens de autodescarcare au fost definite anterior, obtinerea acestora poate fi realizata prin intermediul schemei de principiu care cuprinde fig 3.7; autotransformatorul (1), transformatorul ridicator (2). Schema mai cuprinde un redresor, un comutator cu 3 pozitii (comutator de T cu viteza reglabila).

Vom incepe cu curba tensiunii de revenire analizata pt 2 cazuri.

1. in cazul de iz foarte buna Riz= 2. - Riz izolatie rea

n cazurile respective se obtin de fiecare data cite o curba diferita.

Timpul de incarcare trebuie sa asigure incarcarea ambelor capacitati (Cd si Cs) in timp ce timpul de scurtcircuitare extrem de scurt de ordinul ms, trebuie sa asigure doar descarcarea capacitatii de baza.

n cazul iz ideale tensiunea la bornele constructiei izolante creste rapid stabilizinduse la o valoare ridicata

n caz unei iz rele tens creste greu se stsbilizeaza atinge un max cu o val relativ scazuta dupa care scade rapid la zero. Cresterea greoaie a tens dupa scc se explica prin faptul ca umezeala acumulata in iz intervine prin fenomene de polarizare lente care explica evolutia inceata a tens de revenire.

n cazul curbelor tens de autodescarcare prezentate in fig timpul de inchidere a comutatorului (4) este limitat la valoarea necesara doar a incarcarii capacitatii de baza dupa care intervine deconectarea iz de la sursa de tens.

Corba din partea stinga indica o evolutie caracteristica unei iz ideale. Se observa ca tens de autodescarcare scade greu catre valoarea tens de descarcare (Ud).

n caz unei iz reale (curba din partea dreapta) tens la bornele constr izolante scade rapid tinzindnd la 0.

n ambele caz curba tens de descarcare indica si studiaza descarcarea capacitatii de baza pe ramura de relaxare a schemei echivalente a izolatiei studiate.

Atit curba tens de revenire cit si curba tens de autodescarcare pot fi fol pt calculul factorului de dispersie.

n cazul curbei tensiunii de revenire, factorul de dispersie kR= Ur / (U0 Ur), iar in caz curbei de autodescarcare factorul de dispersie kA= (U0 Ud) / Ud .

U0 tensiunea de incarcare a iz testate; Ur Ud semnificatiile indicate in fig (a si b)

Metoda capacitate -timp

Presupune incarcarea iz la tens de incercare U0 apoi scc de scurta durata a iz urmata de conectarea iz la bornele unui condensator etelon si urmarirea evolutiei in timp la bornele condensatorului etelon.

Cresterea rapida aproape instantanee si atingrerea unei valori relativ mari a tens indica o iz buna.

Cresterea lenta a U si atingerea unei val rel scazute a U la bornele C etalon indica o iz scazuta (umezita).

Msurarea rezistenei de izolaie la mainile electrice rotative

Privit n ansamblu, programul general de verificri i ncercri, n timpul sau la sfritul lucrrilor de montaj trebuie s cuprind n ordine:

- Verificarea exterioar i a strii generale a mainii;

- Verificarea montajului mecanic al mainii;

- Msurarea rezistenelor de izolaie;

- ncercarea rigiditii dielectrice a izolaiei nfurrilor;

- Msurarea rezistenei nfurrilor;

- Verificarea aezrii periilor i portperiilor pe colector;

- Pornirea de prob a mainii, verificarea mersului liber i controlul funcionrii prii mecanice la mersul n gol;

- Ridicarea caracteristicilor la mersul n gol;

- Pornirea n sarcin i verificarea funcionrii.

2. Msurarea rezistenei de izolaie

Rezistena de izolaie a nfurrilor mainilor electrice se msoar cu ajutorul megohmmetrului naintea pornirii de prob sau naintea tuturor pornirilor precedate de o oprire ndelungat.

Este indicat ca n perioada pornirilor de rodaj a instalaiilor tehnologice, s se verifice rezistena de izolaie a nfurrilor mainilor electrice mpreun cu tot circuitul de alimentare, cnd ntre dou porniri succesive au trecut mai mult de 24h. Tensiunea megohmmetrului este aleas n funcie de tensiunea nominal a nfurrii care se msoar.

Conform STAS 1893-65, rezistena de izolaie a nfurrilor mainilor electrice fa de mas i ntre nfurri nu trebuie s fie mai mic dect valoarea obinut din relaia:

Rizol = [M(],

n care Un i Pn sunt valorile nominale ale mainii (n V i KVA).

Prin circ electic independent se intelege orice circ ce prezinta borne separate de inceput si sfarsit.

Infasurarile inchise ale rotoarelor masurate cu colector nu au inceput si sfarsit legate la borne distincte insa pt acestea se pot considera drept inceput de ori ce punct de legare a infasurarii la colector.

In timpul exploatarii unele infasurari izolate ale masinii electrice trebuie sa fie legate la corpul masinii direct sau indirect prin condensatoare de protectie.

Valoarea obinut prin relaia de mai sus reprezint rezistena de izolaie minim admis n exploatare. La mainile noi aceasta este mult mai mare dect valoarea obinut prin relaia de mai sus, iar valorile de comparaie se iau din catalogul fabricii constructoare sau din cartea mainii. Rezistena de izolaie a nfurrilor mainilor electrice depinde foarte mult de temperatur. Se admite totui s se aprecieze starea izolaiei mainilor de joas tensiune cu puteri pn la 100 kW dup rezultatele msurtorilor la rece. Masurarea R60 se poate face si in stare calda la o temp coresp regimului nominal ( +/- 10 C).

In functie de conditia de lucru a masinii electrice valoarea Riz se pot situa in diferite domenii de masura. In cazul masinilor ce prevad infasurari cu tens nominala inalta datorita izolatiei puternice ce prrezinta o capacitate mare fata de masa. Durata de stabilizare a pozitiei indicelui megometru la R60 de IT este cu atat mai mare cu cat continutul de umuditate a izolatiei este mai mic.Aceasta afirmatie sta la baza aprecierii gradului de umuditate a izolatiei dupa metoda cunoscuta denumita metoda absorbtiei. Pe baza determinarilor viteza de stabilizare a pozitiei indicelui megometrului in cazul rotirii uniforme si neintrerupte a axului indicatorului. Aceasta viteza se det prin raport si face referire la acele 2 indicatii ale megometru.Coeficientul de absorbtie reprezinta si in cazul masinilor el raportul dintre R60/R15, iar rezultatele obtinute sunt considerare corespunzatoare daca se citesc la 60 sec de la aplicarea tens in conditiile mentionate anterior.

Asadar raportul R60 R15 reprezinta un criteriu de apreciere a izolatiei infasurate si se recomanda ca acesta sa prezinte o val minima de 1,3 in conditiile de temp aferente unui interval 15-30 grade C. Cu cat acest raport este mai mare cu atat gradul de umuditate al izol este mai mic.

Cu cat R60 are o val mai mica sub cea normala , iar coeficientul de absorbtie se apropie de 1 cu atat izol este mai umeda si trebuie efectuata o uscare.

Valoarea medie a izolatiei la o anumita temp este definita ca o medie aritmetica a tuturor val masurate la acea temperatura. Modificand val Riz si a corficientului de abs poate fi provocata de urmatoarele cauze:

umuditatea pe suprafeta infasurarii ;

umuditatea in grosimea izol ;

depuneri de praf pe suprafata infasurata, pe colector pe inele.

In asemenea cazuri trebuie luate masuri pt stabilirea cauzei ce a dus la scaderea rezist de izol si apoi uscarea izolatiei, curatarea masinii sau dupa caz repararea izol deteriorate. In cazul rezistentelor f mari , pt a se preciza daca izol este deteriorata sau puternic umezita trebuie sa se efectuieza masurarea rezist de izolatie cu o punte Wheaston. In aceasta situatie masurarea se face pt ambele sensuri de circulatie a curentului in infasurarea verificata.

In functie de rezistenta obtinuta la cele 2 masuratori apar 2 situatii distincte:

1. rezist sunt diferite: Scaderea Riz se datoreaza umezelii existente in grosime, ceea ce duce la aparitia unei t.e.m. intre infasurari si miezul magnetic.2. rezist sunt egale: scaderea Riz se datoreaza umezelii de la suprafata sau a prafului depus pe infasurari.

Daca in urma masuratorii R60 sa stabilit ca nivelul coborat al acestuia este datorat umiditatii din izol. Singura metoda pt ridicarea valorii este reprezentata de uscarea izolatiei.

Daca nivelul scazut se datoreaza prafului exterior pe suprafata infasurata se trece la suflarea cu aer comprimat. Daca se stabileste ca suprafata este umzita uscarea trebie facuta in c.c. incepand cu un curent de 0,5*In, pt incalziri uniforme urmand ca la finalul operatiei de uscare sa se ajunga la curent nominal. In cazul masinii de c.a. rotorul trebuie imibilizat iar la cele cu rotorul bobinat infasurarea trebuie scurtcircuitata. In ultima situatie amintita trebuie monitorizata temp inbfasurarii rotorice a.i. sa nu se depaseasca temp max admisa dictata de clasa de izolatie a masinii.Masurarea Riz la masinile de c.c.

Riz se masoara separat pt infas statorului respectiv rotorului fata de masa.

Dupa masutatorile rezist de izol pt fiecare circ electric independent in cazul infas cu tens mai mare de 3000 V se va trece la descarcarea la pamant a sarcinii acumulate in infasurarile supuse verificarii.

In acest scop fiecare infas se conecteaza la masa timp de 15 sec , daca put masinii este pana la 1000W si de minim 1 minut daca put este mult mai mare.

Un megohmetru prezinbta 2 borne una de + si cealalta de (-) si reprezinta un ohmetru serie destinat masurarii val mari, borna (-) reprezentand borna de linie , se conecteaza la infas testata , iar borma + reprezinta borna de masa care se conecteaza la masa.

In cazul in care se masoara izol dintre 2 infasurari cu Un diferite (-) se conecteaza la infas cu tens cea mai mare , iar (+) la infas cu tens cea mai mica.

In cazul masurarilor Riz la generator sau compensator sincron aceasta se face la temp mediului ambient si cu gen deconectat.

In situatia amintita R60 >1 M , la masina cu Un1000V iar la cele cu Un>1000V Riz se det cu relatia:

Riz= (k*Un)/(1000+Sn/100) unde: k- coeficientul de variatie a Riz ; Un- tens nom a infas incercate; Sn put nomin a masinii;

Coeficientul de absorbtie: Ka=R60/R15 la temp 1530 CIn cazul mot de c.c. R60 se verifica pt toate infas motorului indiferent de tipul constructiv.

In cazul mot de c.a. tens de incercare sunt in fc de tens nominale intre faza dupa cum urmeaza:UnUi=500V

Un=5001000V=>Ui=1000V

Un=3000V=>Ui=2500V

Incercarea Riz se face la temp med ambiant tm si se recomanda verificarea acesteia cu urmatoarea relatie:

Riz = Un/(1000+P/100)

Riz in cazul verificarii bandajului ..........nu trebuie sa scada sub un megaohm.

Determinarea coeficientului de absorbtie al capacitatii

Capacitatea izol masurata in c.a. la o temp si o frecventa data reprezinta o caracteristica constanta a dielectricului.

Metoda este sensibila la detectarea defectului atunci cand tg este mai mare decat 1% si capacitatea izolatoare este mai mica.

Variatia abrupta a capacitatii denota faptul ca in izolatia examinata este un defect concret, prin niste punti conductoare care sunteaza o parte din izolatie . Asadar din acest motiv pt aprecierea starii izolatoare se efectuiaza masuri ale capacitatii executate la frecvente diferite.

Explicatia care sta la baza evaluarii rezist obtinute se datorteaza schemei echivalente valabile pt orice sist el.mag. si care cuprinde cele n ramuri conectate in pasralel:

Cb- capacitatea de baza (fenomen de incarcare)

Rs;Cs- rezist si capacitatea serie (fenomen de polarizare)

Riz- rez de izol (fenomen de conductie)

Valoarea capacitatii Cs depinde de nivelul de degradare aferent izol verificateCalitatea izol se poate aprecia , comparand Cs si Cb . In vederea separarii celor 2 capacitati se realizeaza o mauratoare a capacitatii izol la 2 frecvente diferite.

Toate metodele capacitatii se bazeaza pe fenomenul de polarizare care apar datorita neomogenitatii dielectricului. Polarizarea suprtafetei limita se produce cu o intarziere caracrerizata de constanta de timp rezultand o val a capacitatii ce se poate determina cu urmatoarea relatie: C=Cb[1+(k/1+2T2)]; C- capacitatea geometrica; k-constanta ce depinde de dielectric; T- constanta de timp a polarizarii intre straturile dielectrice.

Pe baza acesei relatii de calcul a capacitatii putem formula 2 metode de masurare:1- prima metoda are in vedere faptul ca la cresterea temperaturii , conductibilitatea straturilor umede prezente in dielectric creste, fapt ce duce la micsorarea constantei de timp T, deci cresterea capacitatii este cu atat mai intensa cu cat umezeala este mai pronuntata. Metoda prezinta o sensibilitate mica la un grad de umezire relativ redus.2- A doua metoda mentioneaza faptul ca, pt acelasi K micsorarea frecventei duce la cresterea capacitatii. Deci prin aplicarea unui camp electric de frecventa joasa, permitivitatea dielectrica si capacitatea izolatiei poate sa ajunga la marimi considerabile.n practic msurtorile capacitii C sunt realizate la frecvena de 2 Hz respectiv la 50 Hz. Valorile capacitii C pentru cele dou frecvene se noteaz cu C2 respectiv C50. La aceste aparate, acest indice de umiditate a fost luat raportul capacitii msurate la 2 Hz, fa de cea msurat la 50 Hz.

Cu ct se apropie acest raport de valoarea ideal 1, cu att starea izolaiei este mai bun.

Raportul C2/C50 este denumit coeficient de absorbie al capacitii.

Valorile maxime admisibile ale raportului C2/C50 la diferite temperaturi sunt prezentate n tabelul 1.

Tabelul 1

t (C)5102030405060

C2/C501,251,301,401,501,601,701,801,90

n unele lucrri de specialitate se consider c izolaia unui transformator este bun dac pentru temperaturi ntre 10 300 C, se obine: C2/C501,3

Variaia capacitii izolaiei n funcie de frecven poate semnala nu numai prezena umezelii ci i gradul de mbtrnire a structurii izolante investigate (fig. 1). Aceste cercetri ns trebuie s fie efectuate la frecven mai ridicat(kHz) cu aparate greu accesibile n practic (surs de tensiune reglabil de putere, punte de msur special).

Cele artate indic faptul c variaia raportului C2/C50 n funcie de temperatur poate fi considerat o posibilitate suplimentar de apreciere a calitii izolaiei n cazul transformatoarelor. Cu ct panta curbei de variaie C2/C50 = f(t) este mai redus cu att izolaia este mai bun (fig. 2).

Fig. 2 Variaia coeficientului C2/C50 n funcie de temperatur:

1 izolaie umezit prin introducerea unui ulei saturat 100% cu ap; 2 aceeai izolaie bine uscat.

INCERCARI DISTRUCTIVE PENTRU TESTAREA IZOLATIEI ECHIMAMENTELOR ELECTRICE

Dupa verificarea starii izolatiei prin metode nedistructive, pe platforma de incercare a fabricii constructoare, sunt folosite o serie de incercari distructive: cu tensiune inalta sinusoidala si de impuls.

Exista 2 tipuri de incercari cu tensiune sinusoidala:

-incercarea cu tensiune aplicata, cand tensiunea se aplica infasurarii de incercat a transf de la o sursa exterioara

-incercarea cu tensiune indusa, obtinuta chiar de la transformatorul incercat.

1. Incercarea cu tensiune aplicata

Instalatiile pentru producerea tensiunii sinusoidale cuprind, de obicei:

-o sursa de alimentare cu tensiune reglabila

-o sursa de inalta tensiune

-o instalatie de masurare a tensiunii

Schema de principiu a unei instalatii de incercare la frecventa industriala este prezentata in fig urm:

Sursa de inalta tensiune

In cel mai simplu caz sursa de inalta tensiune este reprezentata de un transf ridicator de tensiune. Principal, se pot obtine cu un transf, tensiuni de orice valoare, prin executarea infasurarilor cu numar corespunzator de spire. Cu marirea tensiunii apar insa probleme de izolatie ce atat mai greu de solutionat, cu cat tensiunea este mai ridicata. Din acest motiv, obisnuit se construiesc trasf intr-o singura unitate pana la circa 500-600 kv iar pt tensiuni mai mari se conecteaza mai multe trasf in cascada. Pentru mai mici se executa sub forma de transf uscate, iar pt tensiuni mai mari (peste 100 kv) sub forma de transf in ulei. Puterea necesara unei surse de inalta tensiune se determina in functie de capacitatea obiectului de incercat cu ajutorul relatiei:

PSA=2fU2C10-9 [KVA] unde f este frecventa de alimentarea sursei, in Hz, U tensiunea de incercare, in KV, C capacitatea de sarcina, in pF, constand din capacitatea obiectului de incercat, capacitatea proprie fata de pamant a sursei si capacitatile parazite ale legaturilor de inalta tensiune, ale ecranelor, ale eclatoarelor, etc.

O reducere sensibila a puterii sursei (PSA) se poate obtine prin micsorarea frecv tensiunii de alimentare daca instalatia de incercare permite acest lucru. O alta solutie o reprez utilizarea bobinelor de compensatie montate in primarul trasf ridicator de tens. In modul descries puterea debitata de sursa se poate micsora prin compensarea puterii reactive absorbite. In cazul incercarii cu tensiune marita aplicata compensarea se face cu bobine de compensatie. In cazul incercarii cu tensiune indusa compensarea se face cu condensatoare. La incercarea izolatiei cu tensiune aplicata sau indusa tens sinusoidala se caract prin: frecv, sinusoidalitate (raportul dintre val de varf si val efectiva a tens), simetria fazelor, durata si modul de aplicare a tens, factorul de supraoscilatie.

O conditie de baza o reprez cur de scurt pe partea de inalta tens. Acest cur treb sa fie suficient de mare pt a produce un defect vizibil prin strapungerea izolatiei interne sau conturnarea cele externe, adica tens de scurt k [%] a trasf treb sa fie suficient de mica. Normele rusesti prevad un cur de scurt stabilizat de cel putin 0,1 A in cazul incercarii izol int si a celei ext in stare uscata. La incercarea izolatiei ext, sub ploaie, cur de scurt nu treb sa fie mai mic de 0,7 A. Normele germane prevad ca puterea instal sa asigure un cur de scurt pe partea de inalta tens de cel putin 3 ori mai mare decat cur capacitiv al aparatului. Cu alte cuvinte sursa de inalta tens treb sa aiba o tens de scurt cat mai mica si un cur de scurt cat mai mare conform relatiei:

[A] Sn-puterea nominala a surse in KVA ; Un-tens nominala in V

uk-tens de scurt in [%]

In prezent se considera ca incercarile concludente se pot obt numai daca sursa de tens inalta, in cazul strapungerii sau conturnarii izolatiei poate debita un cur de scurt de circa 1 A. Valorile ale mai mari ale cur de scurt, de obicei sunt limitate prin rez ohmice (confectionate din sarma rezistiva bobinata neinductiv sau din rez cu apa), conectate in serie cu borna de inalta tens a sursei. Val acestei rez se alege, in general de 1 /V. O astfel de rez nu limiteaza numai cur de scurt al sursei ci alterneaza in mare masura si oscilatiile de inalta frecv care au loc la strapungerea sau conturnarea izolatiei. La incercarea aparatelor de capacitate mare poate sa aiba loc o crestere a tens datorita asa numitului fenomen de autoexcitatie. Acest fenomen isi pierde insemnatatea, daca cur de magnetizare al transf ridicator are o pondere sufficient de mare in cur total absorbit (ca de ex la trasf sau cascade de trasf cu circuit magnetic deschis).

O cascada formata din 3 trasf este indicate in fig urm.

Fiecare trasf component al cascadei are tens sec U2 pt care se dimensioneaza izolatia lui. Tensiunea rez se obtine prin insumarea tens trasf componente. Daca cascada are n trasf at tens rez este n*U2. Fiecare trasf este izolat fata de pamant pt o tens egala cu (-1)U2 unde este nr de ordine a transf in cascada.

Alimentarea transf se poate realiza fie alimentand fiecare trasf de la cate un gen care se gaseste la potentialul cuvei trasf respective, sau prin intermediul trasf separatoare fie in serie cum este cazul din fig. In ultimul caz toate celelalte trasf in afara de ultimul mai au inca o a treia infasurare, in serie cu infasurarea secundara, de la care este alimentata infasurarea primara a trasf urmator. In acest fel un trasf oarecare din cascada, spre exemplu cel de ordinul treb dimensionat pt puterea (n+1-)U2I2 unde I2 este cur secundar, acelasi pt toate trasf inseriate. In consecinta puterea tuturor trasf care compun cascada este de . In cazul cascadei din fig suma puterilor trasf este de 2 ori mai mare decat cea necesara. Pt incercari cu tens de ordinal (1,5-2) MV sunt necesare puteri de ordinul (1000-1500) KVA. Din punct de vedere economic este recomandabil ca trasf componente ale cascadei sa fie executate pt o tens cat mai mare in vederea reducerii nr lor. Practic se utilizeaza cascade compuse din 2 sau 3 trasf, iar pt tens f mare se merge pana la 5. Un inconvenient f imp al maririi nr de trepte il reprez faptul ca tens de scurt a cascadei creste brusc cu nr de trepte.

Sursa de alimentare cu tensiune reglabilaCa surse de tens reglabila se utilizeaza:

-generatoare sincrone la care tens se regleaza prin cur de excitatie.

-trasf si autotrasf reglabile

In cazul util generat sincrone ca sursa de tens reglabila este imp sa se elimine posibilitatea de autoexcitatie. De obicei pericolul de autoexcitatie creste daca incercarea se executa la excitatii mici ale generat. Autoexcitatia este eliminata daca se respecta conditia: Xc>XdXc-reactanta cpacitiva a sarcinii

Xd-reactanta sincrona a gen sincron

Pericolul de autoexcit creste daca incercarea se executa la o tens a generat mult mai mica decat cea nominala adica la excitatii mici. De aceea pt ca generat sa lucreze totusi la o tens apropiata de cea nominala in limite cat mai largi a tens se echipeaza cu bobinaj statoric compus din mai multe sectiuni colectate in mod corespunzator fie intercaland intre trasf de incercare si generat un trasf intermediar cu prize de reglaj. In cazul utilize trasf si in cazul utilize autotrasf reglabile, ne intalnim cu dezvantajul legat de influenta fluctuatiilor tens de alimentare. Un alt dezavantaj il reprez supratens cauzate de fenomenul de rezonanta in circ de inalta tens. Pt eliminarea acestui inconvenient se recomanda sa se aleaga tens nominala sec acestora astfel incat tens de incercare pe partea de inalta tens se obt pt o val a tens de aliment de cel putin 0,5Un.

Instalatii de masurare a tensiunii

Tensiunea inalta sinusoidala se masoara cu trasf de tens, cu divizoare de tens cu voltmetre electrostatice sau cu eclatoare cu sfere. Datorita preciziei lor mai mari se prefera divizoarele capacitive cuplate la instal de masurare a val de varf a tens aplicate sau induse. Transf de tens are dezavantajul ca eroarea lui de masurare este garantata in limite stranse. Divizoarele de tens ohmice care sunt util pe scara larga pt mas tens inalte continue nu dau rez satisfacatoare in c a din cauza erorilor care au loc datorita cur trasversali, prin capacity parasite ale divizorului. Rezultate bune se pot obtine in schimb cu divizoarele capacitive la care se compenseaza pierd de cur printro ecranare potrivita. Voltmetrele electrostatice se fol la masurarea val effective a tens sinusoidale nu prea inalte. Masurarea tens inalte sinusoidale cu eclatoare sferice asigura o precizie relativ mica dar se bucura de o mare popularitate in randul receptionarilor. Mas tens in acest caz se face prin apropierea sferelor pana la strapungerea intervalului si consta in determinarea val de varf a tens de descarcare coresp a distantei de eclatare. Val gasite in tabele treb sa fie corectate la temperature si presiunea atmosferica din timpul efectuarii probelor cu ajut rel:

U=b*Ut

unde:

Ut-este tens de strapungere in KV, gasita in tabele

ba-presiunea atmosferica in torri

-temperatura mediului ambiant in grade C

In unitatile SI rel anterioara se va scrie sub forma:

unde Pa se exprima in N/m2 iar T in grade K.

Efectuarea probei si interpretarea rezultatelor

Incercarea cu tens aplicata treb sa se execute cu o tens alternativa monofazata, avand forma cat mai apropiata de cea sinusoidala si o frecv convenabila dar nu mai mica de 40 Hz. Val de varf a tens de incercare impartiata la treb sa fie egala cu val eficace a tens de incercare. La trasf avand una sau mai multe infasurari cu izol neuniforma, tens de incercare sunt determ atat la tens aplicata cat si la tens indusa de infas pt care val Um este cea mai mare. Incercarea treb sa inceapa de la o tens egala cu cel mult o treime din tens de incercare specificata, tens fiind adusa la val impusa atat de repede cat permite masurarea. La sf incercarii se reduce rapid tens de incercare la o val mai mica decat o treime din tens de incercare inainte de a o intrerupe. In schema sunt indicate elementele de masura si protectie. Alimentarea trasf de incercare se aplica trasf incercat verificanduse izol fiecarei infas ale trasf fata de masa.si izolatia fata de celelalte bobine legate impreuna la masa. Pt aceasta bornele infasurarii incercate sunt legate impreuna la borna de inalta tens a instal iar bornele infas neincercate sunt conectate impreuna la borna de legare la pamant a trasf care la randul ei e conectata la pamant. Pt controlul si supravegherea incercarii schema este prevazuta cu 2 ampermetre dintre care unul masoara cur I din infas primara a trasf de incercare iar celalt masoara prin intermediul unui trasf de cur cur Ic din bobina secundara a trasf de inalta tensiune. Tensiunea de incercare se va aplica timp de 60 s. In cazul strapungerii trasf care se incearcam, deconectarea sursei de alim treb facuta printrun intrerupator automat cu act rapida iar gen de aliment treb dezexcitat printrun automat de dezexcitare rapida. Acest lucru este necesar pt a limita amplitudinea oscilatiilor proprie ale cur de inalta tens iar distrugerile provocate de strapungere sa nu fie prea mari atat cat este necesar pt a stabili cauzele strapungerii. Se considera ca trasf a corespuns la incercarea cu tens aplicata daca in timpul incercarii nu sa produs strapungeri sau conturnari ale izol sesizate vizual, auditiv din indicatiile aparatelor de masurat sau din datele aparatelor inregistratoare. Criteriile de interpretare a rezultatelor sunt aceleasi atat la proba cu tens aplicata cat si la proba cu tens indusa.

INCERCAREA CU TENS INDUSA

TR de put pt tens f inalte >110KV ,ca si uneletipuri de TR de 35 KV se executa , in general cu izol partial gradate.

Izol principala a inf se iceaca numai prin tens indusa.

Incercarea se executa diferit , in fc de tipul izil infasurarii si de marimea tens max dintre faze.

Valoarea tens de incercare trebuie sa fie = cu val tens TI din normativ. Incercarea trebuie sa inceapa de la tens = cu cel mult o treime din val tens de incercare specificata.

Inainte de intreruperea incercarii tens trebuie redusa rapid la o val mai mica de o treime din tens de incercare.

Durata aplicarii tens de incercare este de 60 sec pt orice frecventa de incercare mai mica sau = cu de doua ori frecfenta nominala, daca frecventa de incercare depaseste dublul frecv nominale durata incercarii t.inc trebuie sa fie data de relatia: t.inc=120*(frecventa nominala/frecventa de incercare ) [sec], darn u mai mica de 15 secunde.

La incercarea TR cu izolatie neuniforma si cu Un pierderile care apar in dielectric. P=U*I*cos fi=U*I*C*tg d; unde: d unghi de pierdere dielectric, si reprezinta complementul unghiului de defazaj dintre curentul I si tens U; Ia si Ic reprezinta componentele active si reactive ale curentului total prin dielectric.

Daca se exprima Ic in fc de capacitatea totala C al izol => Ic=*C*U; se obtine in final P=*C*U2 *tg , care exprima pierderile totale prin dielectric care depind de dimensiunile geometrice ale izolatiei.

Practic sa demonstrat ca pt aprecierea starii izol este suficient sa se masoare numai tg care nu depind de volumul izolatiei. In literatura de specialitate val acestei marimi se cal cu relatia: Tg = [(C/Cb)-1]*T}/[(C/Cb)+(T)2] ; unde T=Rs*Cs in cazul efectuarii masuratorilor la frecventa industriala. Din ultima expresie se vede ca tg nu depinde de valoarea absoluta a capacitatii obiectului incercat, ci numai de rap capacitatilor C/Cb ceea ce justifica afirmatia anterioara referitoare la independenta valorii tg de dimensiunile geometrice ale izol.

La aparatele electrice de IT det val acestor marimi se efectuiaza cu punti speciale de c.a.. Puntea Shering reprezinta de fapt o punte de c.a.

Schema generala a unei astfel de punti este constituita din patru brate reprezentate prin impendantele Z1 Z2 Z3 Z4. la pct A si B se conecteaza sursa de c.a. iar la C si D aparatul indicator de zero. La echilibru caderile de tens in bratele AC si AD sunt egale, la fel si in bratele BC si BD.

Astfel => conditia de echilibru a puntii: Z1*Z4=Z2*Z3 (conditia de modul) si 1+4=2+3 (conditia de faza); in care Z1 Z2 Z3 Z4 sunt modulele impedantelor bratelor ; 1 4 2 3 sunt defazaje le curentului fata de caderea de tens pe impedantele bratului respectiv.

De obicei nu toate bratele puntilor de c.a. sunt formate din impedante ci pot fi formate din rezistente pur activ sau prin capacitati.

Pt marirea preciziei de masurare puntile de c.a. se alim la frecventa inalta. Cele mai respandite sunt sursele de alim electronice de frecv inalta care furnizeaza o curba de tens de forma sinusoidala si asigura o stabilitate mare a frecventei.

Aceste puni constau, n general, dintr-un condensator etalon fr pierderi dielectrice (de regul umplut cu gaz comprimat sau cu aer la presiunea atmosferic), un bra rezistiv reglabil, un bra rezistiv de valoare constant, un bra capacitiv reglabil i un indicator de zero de curent alternativ (galvanometru de vibraii). Cellalt bra al punii este constituit de capacitatea obiectului de ncercat. Alimentarea schemei se realizeaz de la un transformator ridictor (surs de nalt tensiune sinusoidal).

2 Scheme utilizate; Echilibrarea puntii Schering

Schemele principale ale puntiiSchering de IT sunt:

schema normala;

schema rasturnata;

schema cu diagonala pusa la pamant;

Schema normal permite ncercarea acelor izolaii la care ambele borne (ambii electrozi) sunt izolate fa de pmnt sau se pot izola provizoriu pentru efectuarea ncercrilor. n schimb schemele rsturnate i schema cu diagonala punii legat la pmnt, permite ncercarea izolaiilor la care unul din electrozi este legat ferm la pmnt.

Schema cu diagonala punii legat la pmnt este mai avantajoas din punct de vedere al electrosecuritii dect schema rsturnat, deoarece elementele care se regleaz (braele cu rezistene si capaciti reglabile) se gsesc n timpul probei la un potenial redus fa de pmnt (exact ca la schema normal), ns rezultatele msurrilor se obin cu o precizie ceva mai sczut, datorit capacitii parazite (i a curentului de scpri) a bobinajului transformatorului i a conductoarelor de legtur fata de pamant.

Deci conditia de echilibru este exprimata prin relatia: Ucb=Udb in care Ucb si Udb reprezentand caderile de tens masurate intre pct CB si DB.

Echilibrarea puntii se face prin reglarea rezist Rx si a capacitatii Cr, dupa ce sa stabilizat val acestor marimi la echilibrarea puntii, cu ajutorul indicat de zero se calc tg si capacitatea obiectului incercat:

tg= CrRn si Cx= Rn/Rx *Cn

Schema rsturnat se deosebete de cea normal prin faptul c n acest caz tensiunea nalt se aplic n punctul B (opus fa de A) prin care toate braele de msurare se pun la un potenial nalt, ca i ecranul punii.

Este evident, c msurarea n schema rsturnat necesit luarea unor msuri speciale, ca de exemplu: folosirea mnuilor i a cizmelor de cauciuc precum i a covoraelor electroizolante.

3 STUDIUL CURBELOR DE FUNCTIONARE

Curba de variatie a tg in fc de temp

Val tgd in general cresc cu temp (dupa 40 gr C) si din acest motiv datele masurarii trbuie sa fie raportate la temp de referinta (20 gr C). In cazul TR recalcularea val masurate a tg d pt o alta temp se face astfel:

se noteaza cu tm temp la care sa masurat val tgd;

se noteaza cu tr temp de referinta; se noteaza tm val tgd masurata la temp tm se noteaza cu tr val recalculata a tgd pt temp de referinta.Sunt intalnite doua cazuri:

Cazul I : tr tr = (1/K2)*tg tmCazul II: tr>tm => tr = K2*tg tm Remarca I : cresterea temp conduce la crersterea val unghiului de pierderi dielectrice

Remarca II: cresterea in timp a tgd indica degradarea izol cercetate.

Curba de variatie a tg d in fc de temp poate sa aduca lamuriri suplimentare prin panta sa de variatie mai abrupta decat cea normala(pt izol uscata).

In fig 5 se indica dependenta tg d in fc de temp pe 2 stari ale izol: izol umezita (cuba1) si aceeasi izol dupa uscare(crba2); deosebirea consta in panta de variatie care este mai mare in cazul izol umezite.

Variatia tgd in fc de tens U (curba de ionizare) tgd=f(U)

Evolutia curbei => din modul de comportate a izol lichide si a celei solide.; care este influientata de:

pierderile dielectrice suplimentare in incluziunile de gaza sau aer din izolatia solida;

de descarcarile partiale

de circulatia ionilor in cazul izol lichide

In cazul TR se obtine o caracteristica ca in fig 6 destul de uniforma si la care pragul de ionizare incepe sa se faca simtit abia peste Un.

Se poate remarca ca in cazul unei izolatii umezite (2) cu impuritati si incluziuni gazoase numeroase , tgd creste virtiginos chiar sub tens Un , se poate ajunge la strapungerea izol.

Ridicarea caracteristicii tgd=f(U) se incepe de obicei la aproximativ 25% din Un. Limita superioara a tems este de cel putin 120% din Un.

Variatia tgd in fc de timp

Schema de masurare este aceeasi ca si in cazul masurarii in fc de tens. Masurarea se efectuiaza la fiecare 15 min si se continua pana cand intr-un interval de 30 min val tgd nu variaza.

In cazul unei izol bine tratate , caracteristica tgd =f(t), are alura din fig 7a, pa cand in cazul unei izol defectuase alura caract este complet diferita fig 7b.

Scaderea val tg d in fc de tmp la izol bine tratate nu a fost inca pe deplin clarificata.

4 FACTORI DE CARE DEPINDE PRECIZIA MASURARII CU PUNTEA SCHERING

1 sensibilitatea indicatorului de zero

2 campurile electrice si mag ext perturbatoare

3 curentii paraziti de fuga (conductie)

4 capacitatile parazite ale conductoarelor si cablurilor folosite pt incercare

5 pierderi prin ionizari , descarcari partiale si fenomenul corona, care pot avea loc la detectarea pierderilor dielectrice propriuzise

1 SENSIBILITATEA INDICATORULUI DE ZERO si precizia masurarilor se poate ridica prin introducerea in diagonala puntii a unui amplifinator crespunzator.

2 campurile electrice si mag ext perturbatoare

In cazul campurilor ext pertirbatoare f puternice partile puntii aflate la tens joasa sunt protejate printr-un ecran metalic pus la pamant. Pt eliminarea erorilor de masurare introduse de campurile ext se fac mai multe masurari. O prima metoda consta in alegerea perechii de faze a tens de alim a TR de incercare pt care indicatia galvanomertului de vibratie este minima. Se fac apoi 2 masurari prin schimbarea sensului curentului in primarul TR ridicator. Valoarea tgx si val Cx se calc cu rel:

Cx=(C1+C2)/2 tgdx = (C1*tgd1+C2*tgd2)/(C1+C2)

Unde C1; tgd1 si C2;tgd2 reprezinta val masurate pt cele 2 sensuri ale curentului in primarul TR ridicator.

In cazul campurilor ext f puternice deseori se intampla sa nu pata fi echilibrata puntea datorita faptului ca tgd este negativa. O solutie aplicabila fig 4 se utilizeaza un comutator suplimentar care deconecteaza pe Cr de pe rezistenta Rn si il pune in paralel cu Rx. In acest caz tgdx => din rel: tgdx = omega*Cr*Rx

Campurile elmag ext pot da nastere la tens induse chiar in bobinajul galvanometrului de vibratie. O solutie consta in introducerea elementelor sensibile ale puntii in ecrane din materiam feromag cu permiabilitate mare.

Daca ecranarea nu este completa si galvanometrul ramane sensibil la campuri mag ext se executa 2 masurari prin inversarea sensului curentului in galvanometru.

In acest caz se obtine: tgd = (tgd1+tgd2)/2 Cx =(C1+C2)/2

Unde: C1; tgd1 si C2; tgd2 - valori obtinute pt un sens sau altu al curentului prin galvanometru.

Scema cu diag pusa la pamant implica, cazul, capacitati parazite Cp introduse de infasurarea de IT a TR ridicator si de conductoarele de legatura. Aceste capacitati parazite conduc la rezultate eronate.

Pt eliminarea acestor erori se fac 2 masurari: intai se masoara capacitatea totala Ct=Cx + Cp ; si unghiul de pierderi total tgdt; a 2 masurare se face cu obiectul incercat deconectat si se termina capacitatea parazita Cp si tgdp. Val corectate Cx si tgdx se calc cu rel:Cx= Ct-Cp tgdx= (Ct*tgdt-Cp*tgdp)/(Ct-Cp)

3 curentii paraziti de fuga (conductie)

Pot influenta precizia masurarii. Se poate remarca ca sensul curentului prin Rx se schimba daca se inverseaza bornele in secundar (a cu x) a TR ridicator. Din acest motiv se fac masurari in ambele situatii si val corectata a tgd se considera = cu val medie a celor 2 masurari. Trebuie mentionat ca in cazul izilatiei ext f murdare precum si a umezelii tgd poate fi chiar negativa. O alta solutie pt eliminarea influientei curentilor paraziti consta infolosirea unui inel de garda care se leaga la ecranul puntii de masura .

4 capacitatile parazite ale conductoarelor si cablurilor folosite pt incercare

Datorita ecranelor , capacitatilor uniform raportate ale cablurilor coaxiale de masurare si a racordurilor de IT pot conduce la erori suplimentare. Compensarea capacitatilor parazite reprezinta o solutie pt diminiuarea acestor erori.

5 pierderi prin ionizari , descarcari partiale si fenomenul corona

La masurarea tgd la tens mai marei decat Un a obiectului incercat , masurarile sunt puternic influientate de ionizari , cescarcari partiale, fenemenul corona, in instalatia de incecare facand deseori imposibila efectuarea probelor.

Daca val tgd, facand toate corectiile mentionate, nu se incadreaza in limitele admise, atunci pt lamuriri suplimentare privind starea izol se apeleaza la trasarea curbelor tgd=f(fi) ; tgd=f(U); tgd=f(t).

VERIFICAREA RAPORTULUI DE TRASFORMARE. VERIFICAREA GRUPEI DE CONEXIUNI

Pt conectarea in paralel a doua sau mai multe transf este necesar indeplinirea urm cond:

-egalitatea rap de trasf

-identitatea indicelui orar

-egalitatea in modul si in faza a transf de scurtcircuit

-raportul puterilor sa fie cel mult 1/5

In ceea ce priveste rap de trasf standardele in vigoare accepta abateri de 0,5 % din rap de trasf garantat. In anumite situatii standardele in vigoare accepta si o eroare de 1 %. In practica ne intalnim cu rap de trasf calculat (k) si rap de transf (k1n).

k=W1/W2 unde W1 este nr de spire al infas de faza din primar, W2 din secundar.

K1n=U1n/U20 unde U1n tens nominala de linie din primar, U20 tens sec de linie la mersul in gol.

In cazul unui trasf trifazat exista 2 rap de trasf :

-rap de trasf de faza (kf =rap tens de faza din primar si sec) kf=Uf1/Uf2-rap de trasf de linie (kl=rap tens de linie din primar si sec)

Relatia dintre rap de transf de linie si de faza depinde de conexiunea infas primare si de cea sec. Aceasta rel poate fi exprimata prin urm rel:

In cazul D,d: kl=kf Y,y: kl=kf

D,y: Y,d:

D,z: kl=2/3kf Y,z:

In cazul unui trasf trifazat rap de trasf se determina pe fiecare faza si pe fiecare priza a infas de faza. Pt o anumita pozitie a domeniului de reglaj rap de trasf reprez media rap de trasf de linie coresp transf trifazat.

Intre val calculata si cea mas a rap de trasf (k, kn), intotdeauna rap de transf masurat este mai mare decat rap de transf calculat.

Diferenta este data de urmatoarea rel:

unde I10 cur primar la mersul in gol, Uei t. e. m. a infas primare, XT1 reactanta de scapari a infas primare.

Ac rel arata ca erorile de masurare sunt cu atat mai mici cu cat rap I10/Uei pe de o parte si XT1 pe de alta parte sunt mai mici. Ac tendinta este exprimata practice prin imaginea din fig 1 unde curba b reprez rap dintre I01/U01 iar curba c reprez evolutia cur de mers in gol. Evolutia celor 2 curbe arata ca rap de trasf I01/U01 care intervine in rel de legatura dintre rap de transf calculat sic el masurat influenteaza in cazul val mici ale tens de alimentare, precum si in cazul valorilor mari ale tens de alimen val peste 50 % din tens de alimentare. Aceste constatari arata ca tens de alimentare in cazul masurarii rap de trasf treb sa aiba val intre 1% si 50% din tens nominala a infas.

Pt determ rap de transf se recomanda metodele:

-met celor 2 V

-met compensarii

-met transf etalon diferential

Metoda celor 2 V pp utilizarea schemei de montaj prez in fig 2 si care pp ca transf incercat este alimentat de la o sursa de alimentare trifazata simetrica cu tens sinusoidala de 3*380 V, 50 Hz, care aliment prin intermediul unor sig fuzibile S1, S2, S3 si a unui intrerupator tripolar H, infas primara a transf trifazat indicat in fig. Pt mas tens de linie si de faza din primarul si sec transf sunt util 2 voltmetre electromagn V1 si V2, de tip tip electromagnetic si electrodinami, clasa 0,1 sau 0,2 corectate in circuitul transf prin intermediul unor comutatoare volmetrice C1 si C2. Cordoanele de legatura treb sa aiba o rez redusa sub 0,001 din val rez int aferenta voltm. In cazul in care tens masurate depasesc domeniile de mas pt care au fost construite voltm este necesara util rez aditionale sau dupa caz transf de masura pt tens. Pt fiecare caz in parte clasa de precizie treb sa fie cel putin 0,1-0,2. In scopul asigurarii unor precizari coresp indicatiilor V indicate in fig 2 treb sa fie situate in a doua treime a scalei indicatoare aferenta volmetrului. Este indicat ca in cazul unor transf in care tens nominala a inafas alimentate este mai mica de 20 KV, sa fie util transf capabile sa furnizeze o tens de cel putin 2200 V. Citirea indicatiilor V in primarul/sec transf realizata simultan fapt care presupune prezenta in timpul incercarii a 2 persoane.

Metoda puntii

Metoda compensarii este ceam mai util met in momentul de fata. Este o punte remarcabila in rapiditate, capabila sa execute verif rap de transf si a grupei de conexiuni. Schema de principiu este prez in fig 3. Permite determ rap de transf cu 4 cifre semnificative. Principiul de funct se bazeaza pe faptul ca o parte din tens sec este compensata prin tens primara obt prin intermediul unui divizor de tens rezistiv constituit dintro rez fixa R si o rez de echilibrare reglabila Re. Actiunea de compensare introdusa prin ac schema este controlata printrun galvanometru introdus in circuit printrun transf de transf si o punte redresoare P.R. In cazul cand transf masurat are o infas cu tens nominala de 20 KV sau mai mare se pune probl unui transf ridicator de la 380 cat reprez tens oferita de reteaua industriala pana la tens de 2200 V necesara masurarii. In acest caz este util un transf ridicator T conectat in circuit asa cum indica fig5. O sansa mare pt crest preciziei mas o reprez transf cu 3 infas; folosind una din cele 3 infas doar ca infas de alim pt determ rap de transf; in cazul infas realimentate este util schema din fig 4 in care infas AmXm este fol doar ca infas de aliment. Se elimina in ac caz erorile introduce de tens ohmica si inductive pe infas aliment.

Fig3 fig 4 fig5

Metoda transf etalon diferential

In cazul unei fabrici de transf care implica verific unui nr mare de transf de acelasi tip si cu ac rap de transf, este indicate met transf diferential. Pt ac transf verificat este compensat in ceea ce primeste tens sec cu val tens furnizate de un transf etalon cu rap de transf cunoscut. Intreaga install este alimentata cu o tens sinusoidala cu frecv ct de la un generator sincron. Val tens incarcate si a rap tens de incercat se determina prin intermediul urm rel:

Uinc=UctU Uct indicatia voltm 5

U indicatia voltm 4

-semnul asociat celor 2 formule se determna in schema din fig 6 prin intermediul rez de control 7 introdusa in circuit la inchiderea intrerupatorului 8

Daca la inchiderea lui 8 indicatia V-lui 4 evolueaza in sens crescator,semnul asociat formulei este +,in caz contrar semnul asociat formulelor este -.

Studiul literaturii de specialitate evidentiaza urmat. met pt determ indicelui orar afferent unui transf:

-met compensarii (puntii);

-met directa (cu fazmetru);

-met celor 2 V;

-met alimentarii in c.c.

Permiterea rotatiilor,inversarea inceputului cu sfarsitul,inversarea rotatie.

Masurarea pierderilor si a curentului de functionare in gol

Pierderile la functionarea in gol (Po) si curentul de functionare in gol (Io) trebuie masurate la una din infasurari, la frecventa nominala si la tensiune egala cu cea nominala, daca incercarea se face pe priza principala, sau egala cu tensiunea pe priza corespunzatoare, daca incercarea se face pe alta priza.

Celalte infasurari se lasa in gol. Fluxul in miezul magnetic al transformatorului are valoarea nominala si, in consecinta, apar in miez atat pierderile datorate fenomenului de histerezis, cat si pierderile prin curenti turbionari. La aceste se adauga si pierderile JOULE. Toate aceste pierderi constituie pierderile la functionarea in gol, sau pierderile in fier .

La masurarea curentului si a pierderilor de functionare in gol se utilizeaza schemele principale de montaj din fig.b, la transformatoarele monofazate, respective din fig.7 la transformatoarele trifazate.

In cazul transformatoarelor trifazate se folosesc metode cu doua sau trei wattmetre in fiecare din scheme (directe sau inverse).

Cu ajutorul rezistentelor aditionale ale wttmetrului

se formeaza un neutru artificial, astfel incat schemele sa fie valabile pentru orice conexiune a transformatorului de masura.

In functie de factorul de putere al transformatorului incercat, in schemele cu doua wattmetre, unul dintre ele poate sa indice semnul minus.

Din acest motiv, pierderile masurate se calculeaza din suma algebrica a indicatiilor cu relatia: Pm2=Kw(+/- alfa1. +/- alfa2) [W] in care:

.Kw- este constanta wattmetrelor;

1, 2 indicatiile celor 2 wattmetre; Pm2- pierderile masurate.

Constanta wattmetrului se calculeaza cu relatia:

Kw=Ki*Kt*(Un*Ir*cosfi.n / landa.n)

Ki raportul de transformare al transformatoarelor de curent;

Kt - raportul de transformare al transformatoarelor de tensiune;

Un tensiunea nominala a bobinei de tensiune a wattmetrului corespunzatoare domeniului de masurare ales;

In curentul nominal al bobinei de curent a wattmetrului corespunzator domeniului de masurare ales;

Cos alfa.n factorul de masurare pentru care a fost construit wattmetrul

(poate fi: 0,1; 0,5; 1)

alfa.n numarul de diviziuni al scalei wattmetrului.

La metoda celor trei wattmetre , rezultatul masuratorilor se obtine din suma algebrica a indicatiilor (a1, a2, a3)

Pm3=Kw*(a1; a2; a3) [W]

Deoarece pierderile la functonarea in gol variaza aproximativ cu patratul tensiunii, erorile de masurare a pierderilor. Este deci, necesara folosire voltmetrelor cu clasa de precizie act mai buna (0,2), realizand criteriile in a doua jumatate a scalei sau chiar in ultima ei treime.

Incercarea la functionarea in gol s executa ca proba individuala, transformatorul complet montat si umplut cu ulei. Se verifica in prealabil nivelul uleiului si se elimina aerul care eventul a ramas in anumite locuri, prin orificiile special prevazute, iar cuva se leaga la pamant.

Prin aceasta incercare, odata cu determinarea pierderilor Po si a curentului de functionare in gol Io, se verifica si capacitatea transformatorului de a functiona la tensiune nominala, calitatea miezului magnetic, corectitudinea sistemului de reglaj in sarcina a tensiunii si nivelul de zgomot al transformatorului. La transformatoarele trifazate cu sistem magnetic plan cu trei coloane cu (flux fortat) curentul de functionare in gol nu va fi egal pe cele trei faze, datorita asimetriei circuitului magnetic pe cele trei coloane. Asimetria in curentii de linie se manifesta, in mod deosebit, in functie de conexiunea infasurarii alimentate (stea sau triunghi). De aceea, curentul de functionare in gol al uni transformator trifazat se determina ca fiind media aritmetica a curentilor masurati pe cele trei faze.De obicei, valoarea acestuia se determina in procente din curentul nominal al infasurarii alimantate.Tensiunea de alimentare se considera ca fiind media aritmetica a celor trei tensiuni de linie sau de faza masurate.

Pierderile de functionare in gol nu depind, prectic, de temperatura miezului magnetic.

Daca conditiile de incercare nu permit realizara cu suficienta precizie a frecventei nominale se admite masurarea la o frecventa diferita de cea nominala cu cel mult +-3%.Tensiunea aplicata la incercare trebuie sa fie: Ua=Un*f/fn [V]

Unde: f este frecventa tensiunii aplicate;

Un si fn valorile nominale ale tensiunii si frecventei transformatorului.

Pierderile in gol recalculate la 50 Hz sunt:

Po=Po/[(p2(f/50)^2 + p1(f/50)] [W] unde:

Po pierderile masurate la frecventa f si tensiunea Ua;

P1 partea din pierderile in fier care reprezinta pierderi prin histeresis egala cu 0,5 pentru tabla cu cristale orientate si 0,7 pentru tabla cu cristale neorientate.

P2 partea din pierderile in fier care reprezinta pierderile prin curenti turbionari, egala cu 0,5 pentru tabla cu cristale orientate si 0,3 pentru tabla cu cristale neorientate.

Incercarea de functionare in gol, la tensiuni diferite de tensiunea nominala se va efectua , ca incercare speciala in urmatoarele conditii:

a) pentru mai multe tensiuni ( de exemplu 0,9 Un, Un, 1,1 Un)

b) la tensiune redusa (380 V)

4. Verificarea pieredilor si a tensiunii de functionare in circuit

Tensiunea de scurtcircuit care, de obicei, se exprima in tensiunea nominala, este tensiunea care se aplica pe priza nominala a uneia din infasurari, la temperatura conventionala, cealalta infasurare fiind in scurtcircuit,astfel incat curentul in infasurare alimentata sa aiba valoarea sa nominala. Temperatura conventionala (de calcul) tn a infasurarilor se considera de 75 grade C cand materialele izolante sunt in clasa A, E si B si de 115 grade C la clasele de izolatie F,H si C(conform STAS 1703/7 80).Aceasta regula nu se aplica la transformatoarele speciale.

Pierderile nominale datorate sarcinii, la transformatoarele cu doua infasurari, se considera pierderile care rezulta in conditiile masurarii tensiunii nominale de scurtcircuit. Daca se masoara tensiunea primara de linie Uk la frecventa nominala si la diferiti curenti de linie Ik ai infasurarii primare, se obtine caracteristica de scurtcircuit Uk=f(Ik), care la temperatura constanta a infasurarilor este foarte apropiatade o dreapta.Puterea activa absorbita pe partea de alimentare de incercare de scurtcircuit, este practic egala cu suma dintre pierderile JOULE in infasurari (calculate cu rezistenta masurata in curent continuu) si zona campului de scapari, pierderile in fier fiind neglijabile in raport cu pierderile JOULE, ele corespunzand unei inductii foarte mici in miez, deoarece Uk


Recommended