Способ диагностики электроизоляционных жидкостей на основе высоковольтной поляризации

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для диагностики жидких диэлектриков. Сущность изобретения: способ диагностики электроизоляционных жидкостей, включающий помещение исследуемой электроизоляционной жидкости в измерительную ячейку из диэлектрического материала, установленную на проводящем основании, помещение электрода игольчатой формы в исследуемую жидкость, подачу на электрод высокого постоянного напряжения электрического поля относительно проводящего основания для обеспечения в жидкости поляризации высокого напряжения, последующую регистрацию и анализ электрических сигналов высоковольтной реполяризации, появляющихся на электроде после снятия испытательного напряжения, при этом для «чистых» электроизоляционных жидкостей характерно плавное изменение кривой напряжения реполяризации, а для жидкостей, содержащих примеси, характерно появление скачков напряжения реполяризации, обусловленных внутренними разрядами зон высоковольтной поляризации. Изобретение обеспечивает проведение диагностики электроизоляционных жидкостей при высоких значениях напряженности постоянного электрического поля, приводящих к явлениям высоковольтной поляризации для выявления изменения структурного состава жидкости и содержания инородных примесей, с использованием малых объемов проб.

 

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к определению состояния качества жидких диэлектриков (нефтяных, трансформаторных и кабельных масел, синтетических электроизоляционных жидкостей).

Известен способ контроля качества электроизоляционных жидкостей путем определения пробивного напряжения [1]. Для измерения пробивного напряжение используют измерительную ячейку с двумя электродами, которая заполняется жидким диэлектриком, и подается переменное напряжение. Повышая напряжение на электродах, фиксируют напряжение, при котором происходит пробой. Качество масла оценивают по величине пробивного напряжения.

К недостаткам способа контроля качества электроизоляционных жидкостей путем определения пробивного напряжения относится неспособность выявления полярных свойств жидкости.

Другой известный способ оценки качества электроизоляционных жидкостей основан на измерении тангенса угла диэлектрических потерь на переменном напряжении частотой 50 Гц. Для измерения тангенса угла диэлектрических потерь жидких диэлектриков используются схемы с применением мостов переменного тока. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь масел служит критерием оценки степени старения масел [1].

Основным недостатком способа оценки качества электроизоляционных жидкостей, основанного на измерении тангенса угла диэлектрических потерь, является то, что тангенс угла диэлектрических потерь электроизоляционных жидкостей измеряется при небольших значениях напряженности электрического поля, обусловленных геометрическими размерами измерительной ячейки (на измерительную ячейку подается не более 2,5 кВ). Указанные способы не выявляют всех недостатков, которые могут проявляться при более высоких значениях напряженности электрического поля.

Для измерения тангенса угла диэлектрических потерь электроизоляционных жидкостей в современной измерительной ячейки требуется 140 мл изоляционной жидкости, что вызывает необходимость неоправданно большого оборота объема жидкости, используемой для анализа, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь на переменном напряжении отражает процессы поляризации, имеющие место только в переменном электрическом поле, и не отражает процессов, проходящих при постоянном электрическом поле, характерных для грозовых перенапряжений.

Целью настоящего изобретения является диагностика электроизоляционных жидкостей при высоких значениях напряженности постоянного электрического поля, приводящих к явлениям высоковольтной поляризации для выявления изменения структурного состава жидкости и содержания инородных примесей, с использованием малых объемов проб жидкостей.

Предлагаемый способ диагностики электроизоляционных жидкостей заключается в том, что исследуемая жидкость помещается в измерительную ячейку из диэлектрического материала, установленного на проводящем основании.

В электроизоляционную жидкость помещается электрод игольчатой формы (для создания высоких значений напряженности электрического поля на острие иглы), на который подается высокое постоянное напряжение относительно проводящего основания.

Заряды, возникающие внутри жидкого диэлектрика при поляризации, создают противоЭДС поляризации по отношении к разности потенциалов на электродах. При воздействии на больших уровнях напряженности поля эта противоЭДС поляризации невелика. Однако в резко неоднородном поле высокого напряжения происходит образование сильно сосредоточенных пространственных зарядов, вызывающих появление больших разностей поляризационных потенциалов, направленных противоположно потенциалам, приложенным к электродам, такая разновидность поляризации получила название поляризации высокого напряжения [2].

Диагностируемая электроизоляционная жидкость обрабатывается, таким образом, в течение определенного времени, после чего напряжение снимается и к электроду подключается регистрирующий вольтметр для измерения напряжения пространственных зарядов (реполяризации).

Измеренное напряжение регистрируется до полного его спадания. Амплитуда, скорость и характер изменения напряжения реполяризации зависит от содержания инородных примесей в диэлектрической жидкости.

Для «чистых» электроизоляционных жидкостей характерно плавное изменение кривой напряжения реполяризации. Для жидкостей, содержащих примеси, характерно появление скачков напряжения реполяризации, обусловленных внутренними разрядами зон высоковольтной поляризации. Величина и количество отрицательных и положительных всплесков характеризует качество диагностируемой жидкости.

Положительным свойством данного способа является то, что выявляются свойства анализируемой жидкости при высоких значениях напряженности электрического поля, наиболее приближенных к условиям эксплуатации маслонаполненного оборудования, что позволяет выявить скрытое отрицательное явление примесей, которые не могут быть выявлены измерением пробивного напряжения и тангенса угла диэлектрических потерь.

Применение предложенного способа позволяет оценить остаточный ресурс электроизоляционной жидкости маслонаполенного оборудования по степени увеличения полярных составляющих, учитывая то, что трансформаторное масло является неполярной жидкостью, способ чувствителен к полярным продуктам разложения изоляции.

Существующие ячейки обладают значительным объемом от 300 до 140 мл, в предлагаемом способе необходимый объем испытуемой жидкости не превышает 40 мл. Кроме того, измерительная ячейка может быть встроена непосредственно в маслонаполненное оборудование, что полностью исключит потери жидкости на анализ. Указанный способ контроля состояния электроизоляционной жидкости является неразрушающим и может быть использован в системах непрерывного контроля силовых трансформаторов.

Библиографический список

1. Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний. ГОСТ 6581-75.

2. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы. М., изд.2-е, перераб. и доп., «Энергия», 1968.

Способ диагностики электроизоляционных жидкостей, включающий помещение исследуемой электроизоляционной жидкости в измерительную ячейку из диэлектрического материала, установленную на проводящем основании, помещение электрода игольчатой формы в исследуемую жидкость, подачу на электрод высокого постоянного напряжения электрического поля относительно проводящего основания для обеспечения в жидкости поляризации высокого напряжения, последующую регистрацию и анализ электрических сигналов высоковольтной реполяризации, появляющихся на электроде после снятия испытательного напряжения, при этом для «чистых» электроизоляционных жидкостей характерно плавное изменение кривой напряжения реполяризации, а для жидкостей, содержащих примеси, характерно появление скачков напряжения реполяризации, обусловленных внутренними разрядами зон высоковольтной поляризации.