Контроль состояния изоляции силовых трансформаторов – важная задача для обеспечения надежности энергосистем. Измерение сопротивления изоляции постоянному току считается одним из основных и обязательных методов диагностики, позволяющим выявить увлажнение, загрязнение и грубые повреждения изоляционных конструкций, потенциально способных вызвать выход оборудования из строя или поражение человека электрическим током.
Для чего проводят измерение сопротивления изоляции силовых трансформаторов
Принцип измерения заключается в приложении к изоляции высокого постоянного напряжения и измерении протекающего тока утечки, что позволяет рассчитать сопротивление. Основной целью измерений является контроль качества монтажа или ремонта, оценка степени увлажненности твердой изоляции, выявление серьезных дефектов и мониторинг старения изоляции в эксплуатации без разбора трансформатора. Общая необходимость таких измерений закреплена в п.1.8.16 ПУЭ 7.
(п. 1.8.16 ПУЭ 7)
Приборы и методики измерений
Для измерений применяются электронные мегаомметры. Ключевой параметр –напряжение, которое выбирается в зависимости от испытываемых компонентов силового трансформатора. Согласно п. 9.4 СТО 34.0123.1‑001-2017 для измерения сопротивления изоляции обмоток используется мегаомметр на напряжение 2500 В, для измерения сопротивления изоляции доступных стяжных шпилек, бандажей, полубандажей ярем и прессующих колец относительно активной стали и ярмовых балок, а также ярмовых балок относительно активной стали и электростатических экранов относительно обмоток и магнитопровода – 1000 В.
(п. 9.4.1 СТО 34.0123.1‑001-2017)
(п. 9.4.2 СТО 34.0123.1‑001-2017)
Перед измерением трансформатор должен быть полностью отключен, заземлен и разряжен. Обязательный этап – замер температуры верхних слоев масла (или обмоток) для последующего пересчета сопротивления изоляции к эталонной температуре. Измерения не проводят при высокой влажности (>80%) или если изоляция покрыта конденсатом. Неиспытуемые обмотки и бак надежно соединяются с землей и зажимом «земля» мегаомметра. Испытуемая часть подключается к зажиму «линия».
Измерения проводятся для основных комбинаций: «обмотка-земля (бак)», «обмотка-обмотка» и отдельно для вводов высокого напряжения.
(п.4.1 ГОСТ 3484.3-88)
После подачи напряжения мегаомметра согласно п. 4.1.3 ГОСТ 3484.3-88 фиксируются ключевые показания:
- R15″ – сопротивление через 15 секунд;
- R60″ – сопротивление через 60 секунд (основное значение);
- R10′ – сопротивление через 10 минут.
(п.4.1.3 ГОСТ 3484.3-88)
(п.2.8 РД 16 363-87)
Строгое соблюдение безопасности обязательно: перед началом каждого измерения испытуемую обмотку необходимо заземлить не менее чем на 120 с, после измерения напряжение снижают до нуля, мегаомметр отключают, а испытуемую часть заземляют на 2-5 минут для снятия остаточного заряда.
Коэффициент абсорбции
Для силового трансформатора важна оценка состояния влажности и общего качества изоляции обмоток (преимущественно бумажно-масляной изоляции). Для этого было введено понятие коэффициента абсорбции, показывающего способность изоляции поглощать заряд при приложении постоянного напряжения.
Суть метода оценки состоит в измерении сопротивления изоляции обмоток трансформатора относительно корпуса («земли») и между обмотками.
При подаче постоянного напряжения на изоляцию ток через нее состоит из сквозного тока утечки (постоянная составляющая, зависит от общего состояния и загрязненности изоляции) и абсорбционного тока (затухающая во времени составляющая, связанная с процессом поляризации диэлектрика).
Вода в изоляции резко увеличивает сквозной ток утечки и подавляет процессы поляризации, уменьшая абсорбционный ток. Влажная изоляция быстрее «заряжается» и показывает меньшее изменение сопротивления во времени.
Коэффициент абсорбции вычисляется как отношение значения сопротивления изоляции, измеренного через 60 секунд, к значению, измеренному через 15 секунд после начала приложения напряжения мегаомметром.
Интерпретация результатов:
– Коэффициент абсорбции более 1,6 говорит об отличном состоянии изоляции и ее диэлектрических свойств. Абсорбционный ток значителен, сопротивление растет заметно в течение минуты.
– Коэффициент абсорбции равный 1,4–1,6 свидетельствует об удовлетворительном состоянии изоляции, возможно, с незначительной естественной увлажненностью или старением.
– Коэффициент абсорбции равный 1,3–1,4 указывает на повышенную влажность, загрязнение или начальную стадию старения изоляции. Требуется более тщательный контроль и планирование ревизии и сушки.
– Коэффициент абсорбции менее 1,3 приводит к выводу о критической влажности, сильном загрязнении или серьезных дефектах изоляции. Трансформатор считается бракованным по состоянию изоляции. Требуется немедленное обследование, сушка или ремонт.
Вывод
Измерение сопротивления изоляции – фундаментальный метод контроля состояния силовых трансформаторов. Его эффективность обеспечивается соблюдением методики, правил безопасности и требований нормативных документов. Комплексный анализ абсолютного значения сопротивления изоляции, коэффициента абсорбции и поляризации с обязательным учетом динамики изменений во времени позволяет достоверно оценить состояние изоляции, прогнозировать ее ресурс и предотвращать аварии.
