Zařízení pro testování dielektrických ztrát transformátorového oleje se používá jak ve fázi kontroly kvality oleje před plněním do transformátoru, tak při používání oleje. V tomto článku probereme, co znamená tečna dielektrické ztráty, na jakých parametrech závisí, jaký algoritmus se používá k jejímu určení a jaké zařízení se k tomuto účelu používá.

Co znamená tečna dielektrické ztráty?

Pokud je elektrický izolační materiál umístěn do elektrického pole, bude v něm pozorován rozptyl energie. Tato energie je známá jako dielektrická ztráta. Množství rozptýlené energie se vyjadřuje v jednotkách tangens dielektrické ztráty.

Fyzický význam tangens dielektrické ztráty je následující.

Představte si dielektrikum jako dielektrikum mezi deskami kondenzátoru přivedeného do kapacitního obvodu.

Pokud změříte úhel posunutí mezi proudem a napětím tohoto obvodu, bude menší než 90°. Úhel, který potřebujete k doplnění úhlu fázového posunu až do 90°, je známý jako úhel δ nebo úhel dielektrické ztráty.

Ztráta energie v kondenzátoru charakterizuje tečnu dielektrické ztráty, která je číselně rovna poměru mezi činným a jalovým výkonem při sinusovém napětí určité frekvence.

Proč je důležité určit tangens dielektrické ztráty transformátorového oleje a jaký je rozdíl v informativní hodnotě měření tohoto parametru a průrazného napětí? Průrazné napětí je maximální napětí, které musí být aplikováno na transformátorový olej, aby došlo k okamžitému průrazu. V přísném smyslu je průrazné napětí charakteristikou oleje na místě. Tangent dielektrické ztráty je flexibilnější parametr, protože umožňuje:

1. hodnocení stupně čištění nových olejů v ropné rafinérii během výroby a jejich připravenosti pro přívod do vysokonapěťového zařízení;
2. u používaných olejů umožňuje tangens dielektrických ztrát odhadnout, jak dlouho ještě mohou být používány ve vysokonapěťových zařízeních před výměnou nebo regenerací.

Proto, zařízení na testování dielektrických ztrát by měla být přítomna v laboratořích jak ropných společností vyrábějících elektroizolační oleje, tak společností zabývajících se údržbou a opravami transformátorů.

Na čem závisí tangens dielektrické ztráty?

Hodnota tangens dielektrické ztráty závisí na následujících faktorech;

• typ dielektrika;
• kvalita dielektrika;
• okolní teplota (při pokojové teplotě je tangens dielektrických ztrát obvykle minimální);
• Frekvence střídavého proudu, při které se provádí měření (s rostoucí frekvencí roste hodnota tečny dielektrické ztráty).

Kvalita transformátorového oleje jako dielektrika se zhoršuje, což je důsledkem dlouhodobého skladování a dlouhodobého používání. Mezi provozními faktory vedoucími ke zvýšené dielektrické ztrátě tangenty transformátorového oleje zdůrazňujeme zvlhčení a přítomnost zachyceného vzduchu. Pokud tečna stoupá s rostoucím přiloženým napětím, znamená to, že olej obsahuje zachycený vzduch. Vlivem provozních faktorů se tangens dielektrické ztráty může několikrát zvýšit ve srovnání se stejným indikátorem pro čerstvý olej. Tato zvýšení musí být včas sledována pomocí zařízení na testování dielektrických ztrát.

Jak se měří tangens dielektrických ztrát transformátorového oleje?

Pojďme diskutovat o principu fungování zařízení na testování dielektrických ztrát. Je založena na měření rozdílu mezi amplitudami a fázemi signálů získaných při současném přivedení zkušebního sinusového napětí s efektivní hodnotou do 2 kV na referenční kondenzátor a měřený objekt reprezentovaný měřicí celou.

Měřicí cela je kovová nádoba sestávající ze dvou elektricky izolovaných částí (vnitřní a vnější elektrody), mezi které je nalit transformátorový olej.

Měřicí článek je ve skutečnosti elektrický kondenzátor, jehož desky tvoří vnitřní a vnější elektrody. Na vnější elektrodu se přivede zkušební napětí a z vnitřní elektrody se zachytí požadovaný signál.

Amplituda a fáze signálu přicházejícího z referenčního kondenzátoru spadají do rozsahu přípustných tolerancí a jsou považovány za konstantní.

Rozdíl amplitud signálů snímaných z referenčního kondenzátoru a vnitřní elektrody měřicího článku je úměrný dielektrické permitivitě studované kapaliny.

Charakterizuje fázový rozdíl mezi signály snímanými z referenčního kondenzátoru a vnitřní elektrody měřicího článku tangens dielektrické ztráty hodnota.

TOR-3 olejový tangent delta tester

GlobeCore vyvinul tester dielektrických ztrát známý jako TOR-3 která zahrnuje měření dielektrické permitivity izolačních olejů. Hlavními výhodami přístroje jsou automatická měření, přesnost, všestrannost, pohodlí, provozní bezpečnost a spolehlivost.

Činnost přístroje TOR-3 je řízena pomocí počítače zadáváním příkazů k provádění určitých akcí. Příkaz ke spuštění měření je dán po přivedení oleje do měřicí cely a připojení přístroje k elektrické síti. Přístroj dosáhne specifikovaných charakteristik a začne nabývat prvních hodnot tangens dielektrické ztráty a poté dielektrické permitivity.

Tolerance měření tangens dielektrické ztráty nepřesahuje jedno procento plus osm set tisícin a tolerance dielektrické permitivity – dvě procenta. Vysoká přesnost měření je dosažena díky novým GlobeCore technologie používané při vývoji struktury referenčního kondenzátoru, stejně jako předem určená kalibrace prázdného měřicího článku pomocí speciálního softwarového programu.

Při testování dalšího vzorku není nutné celu vyjímat. Stačí dát příkaz z počítače k ​​otevření vypouštěcího ventilu oleje do speciálního zásobníku. Olej z podnosu se vyjme do samostatné nádoby a další vzorek se přivede do cely.

Všechny elektronické moduly a díly jsou kompaktně umístěny v jediném krytu; žádný z celkových rozměrů nástroje tedy nepřesahuje čtyřicet pět centimetrů a hmotnost není větší než pět a půl kilogramu. Díky kompaktnosti a nízké hmotnosti a rukojetím integrovaným do krytu lze přístroj TOR-3 snadno přemisťovat na stůl nebo přenášet uvnitř laboratoře.

Mikroprocesor, digitálně-analogový převodník a vysokonapěťový zesilovač obsažené v přístroji umožňují generovat testovací signál libovolného tvaru a pracovat v širokém rozsahu amplitud. Proto je TOR-3 všestranný a lze jej použít k měření tečny dielektrických ztrát podle norem s různými požadavky na zkušební napětí. 

Provozní bezpečnost tester delta tečny oleje je dosaženo vyrobením pouzdra a vrchní vrstvy krytu měřicí cely z odolného izolačního materiálu. Zabezpečuje zaměstnance laboratoře před úrazem elektrickým proudem.

Přítomnost testeru dielektrických ztrát TOR-3 ve vaší laboratoři umožňuje vyřešit dva problémy najednou: určit vhodnost nového oleje pro přívod do transformátoru a zjistit, jak dlouho lze olej používat bez výměny nebo regenerace. Zvyšuje provozní spolehlivost transformátorů a eliminuje havarijní stavy spojené s poruchami izolačního systému. Pokud budete dodržovat provozní řád, můžete si být jisti, že tyto problémy budou úspěšně řešeny pomocí jednoho přístroje po dobu minimálně deseti let.