Методы оценки состояния изоляции силовых трансформаторов «емкость—частота» и «емкость—время»

Эти методы применяют только для оценки увлажнения изоляции трансформаторов, так как дефекты изоляции, не связанные с увлажнением, например загрязнения, трещины и другие, практически не оказывают влияния на результаты измерений. В основу этих методов положено явление увеличения абсорбционной емкости изоляции при ее увлажнении. Метод «емкость — частота» основан на использовании факта увеличения абсорбционной емкости влажной изоляции с уменьшением частоты приложенного напряжения за счет более полного проявления процесса внутрислоевой поляризации. Увлажнение изоляции трансформаторов по данному методу оценивают значением отношения емкостей изоляции, соответствующих частотам приложенного напряжения 2 и 50 Гц. Отношение С₂/С₅₀ определяют при помощи приборов типов ПКВ-7, ПКВ-8 и других. Этими приборами измеряют также геометрическую емкость С и соответствующую разность емкостей испытываемой изоляции при частотах 2 и 50 Гц (С₂—С₅₀). Отношение С₂/С₅₀ вычисляют по формуле: С₂/С₅₀=С₂-С₅₀/С+1. Принцип измерения прибором типа ПКВ-8 заключается в следующем (рисунок 1). Испытываемый объект (конденсатор) заряжается от источника напряжения и затем разряжается на конденсатор с известной емкостью. Напряжение на этом конденсаторе в процессе разряда объекта будет пропорционально измеряемой емкости. Напряжение измеряют электроламповым вольтметром. Рисунок 1 - Принципиальная схема измерения ∆С и С При определении значения емкости С напряжение на эталонном конденсаторе измеряют после кратковременного (около 10 мс) разряда объекта и, таким образом, измеряют только быстро разряжающуюся (геометрическую) емкость, объекта, мало зависящую от увлажнения. При определении разности С₂—С₅₀ в начальный момент цикла разряда испытываемый объект замыкают накоротко и его геометрический конденсатор успевает разрядиться. Оставшийся неразряженным абсорбционный конденсатор после размыкания передает часть своего заряда эталонному конденсатору. При этом напряжение на эталонном конденсаторе за время разряда, равное 0,15 с, будет пропорционально разности С₂—С₅₀. Значение С₂/С₅₀ зависит от температуры изоляции и tg δ масла, залитого в трансформатор, и характеризует общее увлажнение изоляции. Местные увлажнения выявляются этим методом плохо. Отношение С₂/С₅₀ измеряют при температурах изоляции 10—30°С. При более низких температурах чувствительность метода заметно уменьшается. Этот метод применяют в основном для оценки увлажнения трансформаторов на напряжение до 35 кВ. Полученные результаты оценивают по допустимым значениям, приведенным в таблице 1. Таблица 1 - Максимальные допустимые значения отношения С₂/С₅₀ обмоток трансформаторов на напряжение до 35 кВ включительно, залитых маслом

Мощность трансформатора	Отношение С2/С50 при температуре, °С
	10	20	30
До 6300 кВА включительно	1,1	1,2	1,3
10 000 кВ-А и более	1,05	1,15	1,25

Метод «емкость — время» основан на определении отношения прироста абсорбционной емкости ∆С по отношению к геометрической емкости С объекта. Так как прирост абсорбционной емкости зависит от степени увлажнения изоляции, то отношение ∆С/С может служить оценочным критерием ее увлажнения. Отношение ∆С/С измеряют приборами типов ЕВ-3, ПКВ-7, ПКВ-8 и другими, работающими по описанному выше принципу. Величину ∆С измеряют аналогично разности С₂—С₅₀. Различие заключается в продолжительности разряда объекта на эталонный конденсатор, равный для приборов типа ПКВ-8 1 с. Этот метод применяют для оценки увлажнения твердой изоляции трансформаторов в период нахождения их без масла, например в период транспортировки и хранения без масла, слива масла для установки комплектующих узлов или ревизии, в процессе сушки трансформаторов без масла. Применение этого метода для оценки увлажнения изоляции трансформаторов, залитых маслом, затруднено, так как свойства масла оказывают преобладающее влияние на результаты измерений. Оценку результатов производят по абсолютным значениям ∆С/С изоляции обмоток и прироста отношения ∆С/С за контролируемый период. Абсолютные значения ∆С/С не нормируются, но являются контрольными в условиях эксплуатации. Прирост ∆С/С в начале разгерметизации и слива масла и после окончания работ в начале герметизации должен соответствовать значениям в таблице 2. Таблица 2 - Максимальные допустимые значения прироста ∆С/С

Класс напряжения, мощность трансформатора	Значение прироста ∆С/С при температуре, °С
	10	20	30	40	50
35 кВ, до 6300 кВА включительно	4	6	9	13,5	22
35 кВ, 10000 кВА и более, 100 кВ и более независимо от мощности	3	4	5	8,5	13

Значения ∆С/С сильно зависят от температуры, поэтому при вычислении приращения ∆С/С полученные результаты необходимо привести к одной температуре при помощи температурных коэффициентов пересчета, значения которых приведены ниже:

Разность температур	1	2	3	4	5	10	15	20
Значение коэффициента	1,05	1,1	1,15	1,2	1,25	1,55	1,95	2,4

Этот метод очень чувствителен к увлажнению твердой изоляции трансформаторов даже при температуре ниже 0°С, однако находит некоторое применение. К основным недостаткам этого метода следует отнести: 1) влияние масла на результаты измерений; 2) необходимость точного определения температуры изоляции, что невозможно сделать в случае, когда трансформаторы подвергаются нагреву перед разгерметизацией.