Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина

Электроэнергетический факультет
Кафедра электроснабжения и
эксплуатации электрооборудования
Учебная дисциплина
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
РАЗДЕЛ I
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
ЭКСПЛУАТАЦИИ
СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ЛЕКЦИЯ № 4
Эксплуатация изоляции
электрооборудования систем
электроснабжения
Учебные цели
1.Знать воздействия различных
факторов на изоляцию
электроустановок.
2.Знать методы контроля состояния
изоляции.
3.Знать порядок эксплуатации
трансформаторного масла.
Учебные вопросы
Введение
1. Воздействие различных факторов
на изоляцию электроустановок.
2. Контроль состояния изоляции.
3. Эксплуатация трансформаторного
масла.
Заключение
Список рекомендуемой литературы
Основная литература
1. Эксплуатация систем электроснабжения
/ В. Я. Хорольский, М. А. Таранов: СтГАУ.
– Ставрополь: АГРУС, 2013. – 256с.
2. Таранов М. А. Эксплуатация систем
электроснабжения / М. А. Таранов, В. Я.
Хорольский,– Ростов-на-Дону: «Терра»,
2010. – 320с.
3. Электробезопасность эксплуатации сельских
электроустановок / М. А. Таранов, В. Я.
Хорольский, Е. Е. Привалов.
– М.: ФОРУМ: ИНФРА-М. 2014. – 96с.
Список рекомендуемой литературы
Дополнительная литература
1. Задачник по эксплуатации
электрооборудования / В. Я. Хорольский,
М. А. Таранов, Ю. А. Медведько.
– Ростов- на-Дону: «Терра Принт», 2006.
2. Эксплуатация электрооборудования
сельскохозяйственных предприятий /
В. Я. Хорольский, М. А. Таранов, В. Н.
Шемякин – Ставрополь: «АГРУС», 2010.
Введение.
Надежность функционирования ЭО в
основном определяется процессами
протекающими в изоляции.
На первом этапе эксплуатации ЭО
проводят визуальный осмотр изоляторов.
При диагностировании изоляторов
методом осмотра проверяют: целостность
фарфора, металлической арматуры,
глазури, надежность армировки
металлических деталей, исправность
армировки и влагостойкого покрытия.
1. Воздействие различных факторов на
изоляцию электроустановок.
Старение изоляции. При эксплуатации ЭО
на нее действуют внешние факторы,
которые изменяют свойства диэлектрическую проницаемость и
потери; проводимость; сопротивление.
Необратимое ухудшение изоляции
возникает при изменении физических
свойств и химической структуры материал стареет (процесс износа), а
электрические свойства ухудшаются.
Причины старения изоляции:
воздействие рабочего напряжения;
грозовые и коммутационные перенапряжения;
механические повреждения;
загрязнение и увлажнение изоляции.
Для выявления дефектов проводят испытания
на основании требований инструкций.
Заключение о пригодности ЭО к эксплуатации
по результатам всех испытаний.
Задача - определение скорости старения
изоляции и выполнение мер по поддержанию
ее свойств на установленном уровне.
Механические нагрузки воздействуют на
изоляцию при эксплуатации ЭО.
Их делят на: удары, вибрации, статическое
нагрузки, изгибающие и другие усилия.
Удар - мгновенное приложение к ЭО силы и
появления затухающих колебаний.
Удар в СЭС - возникает при коротких
замыканиях, работе коммутационных
аппаратов, падении опор ЛЭП и т.п.
Вибрация - при длительном знакопеременном
приложении внешней нагрузки (при работе ЭМ
на валу и электрического аппарата с частотой
электрической сети.
Статические нагрузки - усилия возникающие в
ЭО при длительной эксплуатации (тепловые
расширения материалов и увлажнения
изоляции), например, трансформаторов.
Механические перегрузки приводят к
неоднородности структуры изоляции.
При повторении нагрузок - усталость
материала (появление расслоений, разрывов,
трещин изоляции).
Повреждение поверхности изоляции приводит
к проникновению влаги, пыли и снижению
электрических характеристик.
Температурный режим.
Среди основных факторов - воздействие тепла,
которое возникает из-за температуры
окружающей среды, тепловых потерь в
токоведущих частях и диэлектрических потерь.
В изоляции при росте температуры
повышается скорость протекания химических
реакций, падает диэлектрическая
проводимость, растут потери, возникает
внутреннее перенапряжение.
В изоляции изменение температурных
напряжений - к механической усталости,
возникновению трещин и разрывов, потере
изоляционных свойств.
Расслоение изоляции увеличивает частичные
разряды, ведущих к ионизационному пробою.
При температуре выше критической в
органических материалах - термический
распад (пиролиз и обугливание).
Для характеристики диэлектриков по
отношению к воздействию температуры
применяют понятие нагревостойкости
(температурный индекс).
Нагревостойкость - способность изоляции
выдерживать длительное воздействие
повышенной температуры без недопустимого
ухудшения своих свойств.
Классы нагревостойкости - обозначения Y, А,
Е, В, F, H, C (допустимая температура от 90 до
220°С).
Из опыта эксплуатации СЭС - допустимая по
классу нагревостойкости температура на
ограниченное время может быть превышена.
Иногда это экономически оправдано, но при
этом идет ускоренный износ изоляции.
Оправдано при эксплуатации трансформаторов
и кабелей (допускают большие перегрузки), но
его нельзя применять к изоляции
распределительных устройств.
При эксплуатации СЭС для электродвигателей
правило восьми градусов - повышение
температуры на каждые восемь градусов
сокращает срок службы изоляции вдвое.
Правило является эмпирическим и пригодно
для приближенных оценок.
МЭК приняла правило шести градусов сокращение срока службы изоляции вдвое
происходит при изменении температуры на
каждые 6°, а для твердой изоляции класса В и
трансформаторного масла ближе к 10°, а
изоляция класса Н – к 12°.
Чем выше класс изоляции, тем медленнее идет
процесс старения при данной температуре.
Практика эксплуатации - в период больших
нагрузок можно допустить повышенный износ
изоляции с компенсацией за счет малого износа
в период малых нагрузок.
Износ изоляции - величина, обратная сроку
службы, умноженная на 100 и определяет в %,
какую часть срока службы изоляция
израсходовала за год, работая при постоянной
температуре:
(1)
При неравномерной нагрузке износ:
(2)
где Δt – промежуток времени с относительно
равномерной температурой в долях года,
θi – температура в пределах этого промежутка.
Анализ данных по суточным и годовым
графикам нагрузок потребителей позволил
сформулировать одно- и трехпроцентное
правило температурной перегрузки изоляции.
По однопроцентному правилу - изоляция
трансформатора может быть перегружена на
1% на 4 месяца зимы на каждый процент
недогрузки в период 3 летних месяцев.
Трехпроцентное правило - перегрузка может
превышать номинальную мощность до 3% на
каждые 10 % снижения коэффициента
заполнения суточного графика нагрузки
против 100 %.
Увлажнение изоляции.
Во влажной атмосфере гигроскопичность
изоляции - к ухудшению диэлектрических
свойств за счет увеличения проводимости,
повышения диэлектрических потерь,
возникновения ионизационных процессов.
Вода, растворяя различные осадки и материал
изоляции, образует на поверхности изоляции
химически активные жидкости - ускоренный
износ изоляции.
Для защиты от влаги принимаются меры по
устранению контакта гигроскопического
материала с влажным воздухом.
Достигается - герметизацией, осушающими
реагентами поглотителей влаги, монолитной
изоляцией на основе синтетических смол и
пластмасс, поддержанием в сооружениях
заданной температуры и влажности.
2. Контроль состояния изоляции
Применяемые в изоляции СЭС материалы не
являются идеальными диэлектриками.
В зависимости от своих физико-химических
свойств - проводят по своей поверхности или
через внутренние слои небольшой ток утечки.
Для выявления дефектов в изоляции проводят
профилактические испытания и измерения.
Мероприятия при испытаниях:
измерение сопротивления изоляции
мегаомметром (тока сквозной проводимости);
измерение емкости;
измерение диэлектрических потерь;
испытание изоляции повышенным
напряжением переменного тока;
испытание повышенным напряжением
постоянного тока;
испытание изоляции при помощи индикатора
частичных разрядов.
Профилактические испытания не должны
оказывать на изоляцию вредного воздействия.
Результаты считают положительными, если
обеспечивается безаварийная работа ЭО до
следующих испытаний или ремонта.
Методика - простой, а оборудование – удобным
для транспортирования, компактным и
безопасным при использовании.
По результатам испытаний может быть
увеличен межремонтный период, т. е. снижены
трудозатраты на эксплуатацию СЭС.
Сопротивление измеряют мегаомметрами –
приборами, состоящими из источника
постоянного тока, измерительной системы и
добавочных резисторов.
В приборах источник питания генератор с
приводом, а измерительная система выполнена
в виде магнитоэлектрического логометра.
Мегаомметры М4100/1 – М4100/5 напряжением
100, 250, 1000, 2500 В находят применение в
практике эксплуатации.
Электронные мегаомметры типа Ф4101 (2,8) и
ЭС0202 - измерительная часть состоит из двух
операционных усилителей с логарифмической
характеристикой, выходной ток одного из них
определяется током объекта, а другой –
падением напряжения на нем.
Измерительный прибор включают на разность
этих токов, а шкала дана в логарифмическом
масштабе, что дает возможность градуировать
ее в единицах сопротивления.
На результат измерения большое влияние
оказывают размеры ЭО, структура его
изоляции, вид материала, условия и способ
измерения, момент отсчета.
На практике к измерению сопротивления
прибегают для ориентировочного суждения о
состоянии изоляции и для выявления грубых
дефектов, снижающих сопротивление на
порядок и более.
3. Эксплуатация трансформаторного масла
Трансформаторное масло (ТМ) - жидкий
диэлектрик из продуктов перегонки нефти.
Диэлектрические свойства ТМ - в прямой
зависимости от степени его увлажнения и
загрязнения различными примесями.
Чем больше в ТМ влаги и примесей, тем
меньше электрическая прочность.
ТМ - для пропитки волокнистой изоляции и
заполнения пространства между отдельными
токоведущими частями и баком.
В практике эксплуатации ТМ делят на:
свежее масло – поставляемое заводамиизготовителями;
регенерированное, прошедшее физикохимические методы очистки;
чистое сухое, свежее сырое или
регенерированное после удаления влаги;
эксплуатационное, удовлетворяющее нормам с
момента ввода его в эксплуатацию;
отработанное, у которого после эксплуатации
показатели не удовлетворяют нормам.
Электрическая прочность ТМ снижается, если
кроме воды в нем содержаться примеси бумаги,
хлопчатой и бумажной пряжи впитывающие
влагу и повышающие диэлектрическую
проницаемость.
Испытания делят на три категории:
на электрическую прочность - определением
напряжения пробоя, проверкой наличием
механических примесей, воды, взвешенного
угля и осадка;
сокращенный анализ - испытания на
электрическую прочность; определение
температуры вспышки и кислотного числа;
наличие водорастворимых кислот;
полный анализ – все от сокращенного анализа;
определение - удельного веса, частей золы,
серы, температуры застывания, стабильности,
образования низкомолекулярных кислот,
тангенса угла диэлектрических потерь.
Полному анализу подвергают пробы из каждой
партии поступившего на склад ТМ.
Сокращенному анализу - пробы ТМ перед
вводом ЭО в работу и после капитального
ремонта, а также не реже одного раза в 3 года,
исключая аварийные случаи, требующие
немедленной проверки.
Испытание на прочность проводят ежегодно,
если другая периодичность не оговорена ТД.
Внеочередное взятие пробы ТМ производят
при отключении масляного выключателя
токами короткого замыкания и при
обнаружении горючего газа в газовом реле Тр.
ТМ, не удовлетворяющее нормам на прочность
в связи с увлажнением или загрязнением, но не
изменившее свои физические свойства,
восстанавливают путем отстоя, фильтрацией,
центрифугированием, распылением под
вакуумом, регенерацией и сушкой.
Регенерация масла возможна при эксплуатации
Тр, если они оборудованы термосифонными
фильтрами, поглотительными патронами и
воздухоочистителями, заполненными
силикагелем.
В
В
В