Описание установок для измерения эксплуатационных характеристик и порядок проведения работ на них

4.2.1 Определение температуры вспышки трансформаторного масла

Температура вспышки паров жидких диэлектриков (масел) определяется с помощью прибора ПВНЭ (с электрическим обогревом).

На рисунке 7 представлен внешний вид прибора типа ПВНЭ, используемого при проведении опыта в настоящей лаборатории. Основой прибора является латунный сосуд 1 с крышкой, состоящей из двух частей: нижней неподвижной и верхней, повертывающейся вокруг оси. В каждой из частей есть отверстия, которые в нормальном положении верхней части крышки не совпадают друг с другом, и тогда испытываемая жидкость в сосуде 1 закрыта. При повороте верхней части крышки 8 с помощью стержня с головкой 6 отверстия в частях совпадают. При этом горелка под действием выступа на верхней части крышки 8 наклоняется и входит во внутреннее пространство сосуда 1, заполненное парами, образованными при подогреве жидкости.

Рисунок 7

Нагрев жидкости производится с помощью электронагревателя со скоростью 5⁰С в минуту. За 30⁰С до предполагаемой температуры вспышки скорость подъема температуры снижают до 2⁰ С в минуту. Температуру паров определяют по термометру 5. Испытуемую жидкость и образующиеся над ней пары все время перемешивают лопастной мешалкой 9, приводимой во вращение от руки с помощью гибкого вала 4.

Когда испытуемая жидкость нагрета до температуры на 10⁰ С ниже предполагаемой температуры вспышки ее паров, верхнюю часть крышки 8 поворачивают с помощью головки 6. В образовавшееся отверстие входит горелка 2. Вспышка паров сопровождается образованием синеватого пламени над поверхностью жидкости. Температура жидкости, при которой пары ее (в смеси с воздухом) вспыхивают, фиксируется ртутным термометром. Если вспышка не произошла, то нагрев продолжают, повторяя пробу на вспышку через каждый градус температуры.

К отмеченной (по термометру) температуре вспышки необходимо прибавить поправку на барометрическое давление.

(4.1)

где Р- барометрическое давление во время испытания, мм. рт. ст.

4.2.2 Определение кинематической вязкости диэлектриков

Для определения кинематической вязкости применяют капиллярный вискозиметр, изготовленный из стекла, представленный на рисунке 8.

Рисунок 8

Для определения вязкости отводную трубку соединяют с резиновой грушей. В колено заливается испытуемая жидкость. Вискозиметр устанавливается строго в вертикальное положение в штативе. Затем, зажав пальцем торец колена, с помощью резиновой груши выдавливают жидкость по расширению.

После этого приступают к измерению времени истечения жидкого диэлектрика от метки А до Б. Когда опускающийся уровень жидкости достигает метки А, включить секундомер, а когда этот уровень жидкости достигает метки В, секундомер останавливают. Этот опыт повторяют не менее четырех раз и вычисляют среднюю арифметическую величину времени.

Во внимание принимают только те отсчеты, которые отличаются от среднего арифметического не более чем на + 0.5%, когда вязкость определяется при температурах до + 30⁰ включительно, и на + 2.5% при температуре ниже – 30⁰.

Искомую кинематическую взкость (η) жидкого диэлектрика вычисляют по формуле:

(4.2)

где с – постоянная вискозиметра, сСт/с (находится по паспорту

прибора);

t – время истечения испытуемой жидкости (среднеарифметическое

значение), с.

4.2.3 Определение условной вязкости

Для определения условной вязкости жидкости методом, предусмотренным ГОСТ 982 – 80, применяется универсальный вискозиметр типа ОВ - 104 в соответсвии с рисунком 9.

Жидкость известного объема (200 мл.) и постоянной темепратуры выпускается из сосуда прибора через отверствие точно определенной длины и и сечения, и при этом измеряется время истечения.

Частное от деления измеряемого времени (t_ж) на время протекания дистиллированной воды с температурой 20⁰С и объемом 200 мл, т.е. на водное число прибора (t_в), дает взкость испытуемой жидкости при температуре испытания (в градусах Энглера – ⁰Э):

(4.3)

где t_в=50 – 52 с (по паспорту прибора).

Градус Энглера нельзя перевести в размерность, это только относительное число, равное отношению времени истечения через сточную трубку прибора 200 мл. испытуемой жидкости при данной температуре со времени истечения через эту же трубку 200 мл. дистиллированной воды при температуре 20⁰С.

Прибор состоит из латунного термостатирующего сосуда 4, покоящегося на стойке, снабженной винтами для выверки горизонтали и встроенного в него двухстенного резервуара 6 для испытуемой жидкости, закрываемого крышкой.

Рисунок 9

Резервуар для испытуемого вещества внутри позолочен. Во внутренней части испытательного резервуара имеется три крючка 5, острия которых служат указателями предельного уровня наливаемой в резервуар жидкости, а также показателем горизонтальной установки прибора.

Ко дну резервуара, в его центре с наружной стороны, припаяна калиброванная сточная трубка 3 из нержавеющей стали с тщательно отполированной внутренней поверхностью. Через сточное отверствие испытуемое масло можно удалить, вынимая запорную палочку из капилляра. Поворотом рукоятки, расположенной на термостатирующем сосуде, с помощью кронштейна 12 приводится в действие мешалка бани 13, служащей для перемешивания заливаемой в ванну термостатной жидкости (воды или масла). Температура испытуемой жидкости измеряется термометром 9, входящим в крышку 11. Стержень 10 закрывает отверстие сточной трубки. Измерительная колба 15 устанавливается непосредственно под спускным отверстием. Ванна 4 с укрепленным в ней резервуаром 6 устанавливается в металлическую треногу 2. В верхнее кольцо треноги вмонтирован электронагревательный элемент 14 на 220 Вт.

4.2.4 Определение электрической прочности трансформаторного масла

Определение (Е_пр) для жидких диэлектриков производится с помощью установки АИИ – 70 (аппарат испытания изоляции). Максимальное напряжение при испытаниях на переменном токе составляет 50 кВ, на постоянном токе - 70 кВ.

Аппарат АИИ – 70 состоит из передвижного пульта на колесиках. Внутри пульта установлены: высоковольтный трансформатор, пускорегулирующая и сигнальная аппаратура. На верхнем щите пульта расположена дверца, снабженная блокконтактами, обеспечивающими безопасную работу при испытаниях жидких диэлектриков. С внутренней стороны дверцы закреплены ключ и щуп для установки стандартного зазора при испытании жидких диэлектриков. Схема аппарата АИИ – 70 представлена на рисунке 10.

Напряжение от сети 220 В через автоматический выключатель подводится к регулировочному автотрансформатору (РН), служащему для плавного изменения напряжения.

Высоковольтный трансформатор (ТВ) предназначен для повышения напряжения. Измерение напряжения производится вольтметром (кV) на стороне низкого напряжения проградуированным в киловольтах.

Выполнение этой работы сводится к следующему: выполняются процедуры по технике безопасности, т.е. прежде чем приступить к испытаниям, необходимо проверить наличие заземления всех подлежащих заземлению металлических элементов установки; работа без заземления не допустима. Любые переключения как на низковольтной, так и на высоковольтной стороне аппарата, производить только после отключения аппарата от сети при надежном заземлении высоковольтных частей; все испытания производить, стоя на резиновом коврике и в диэлектрических перчатках.

ЛЗ – лампа сигнальная зеленая

ЛК – лампа сигнальная красная

ВА – выключатель автоматический АП – 50 – 3 МТ.

Рисунок 10 - Принципальная электрических схема АИИ - 70 для испытания жидких диэлектриков

Порядок испытания жидких диэлектриков переменным током

Испытания жидких диэлектриков производятся при закрытой дверце, с обязательным соблюдением правил техники безопасности.

Взять банку и проверить межэлектродное расстояние, которое должно быть равным 2.5 мм.

Промыть банку несколько раз чистым маслом, подлежащим испытанию, после чего не допускается касание руками вымытых электродов.

Залить диэлектрик в банку до черной черты. Перед заливкой диэлектрик не следует взбалтывать во избежание появления пузырьков воздуха.

Открыть дверцу на крышке аппарата, установить банку на металлические стойки и снова закрыть дверцу.

Дать жидкости отстояться в течение 1 – 2 мин., чтобы из нее вышли пузырьки воздуха.

Включить вилку питающего шнура в сеть, при этом загорается зеленая лампочка.

Нажать кнопку "вкл." автомата, при этом загорается зеленая лампочка и, плавно вращая рукоятку регулятора напряжения по часовой стрелке, повысить напряжение до пробоя (отсчет вести по шкале киловольтметра, отградуированной в эффективных значениях).

Показание киловольтметра в момент, предшествующий пробою, указывает величину электрической прочности диэлектрика.

Установить рукоятку регулировочного автотрансформатора в нулевое положение, отключить колодку шнура питания, открыть дверцу и помешать сухой стеклянной палочкой диэлектрик в банке, чтобы удалить из разрядного промежутка следы копоти.

Дать жидкости отстояться в течение 1 – 2 мин. И повторить испытание.

Всего для каждого образца диэлектрика следует провести 6 пробоев. За электрическую прочность диэлектрика принимают среднеарифметическое значение пяти последних пробоев (напряжение первого пробоя во внимание не принимается):

(4.4)

где U_пр – пробивное напряжение, кВ.

После испытания вынуть банку и слить диэлектрик.

Рабочее задание

4.3.1 Определить температуру вспышки трансформаторного масла с учетом поправки на барометрическое давление по формуле (4.1.)

4.3.2 Определить кинематическую вязкость трансформаторного масла при комнатной температуре по формуле (4.2.)

4.3.3 Определить условную вязкость трансформаторного масла при Т₁⁰=20⁰С и Т₂⁰=50⁰С по формуле (4.3)

4.3.4 Определить электрическую прочность трансформаторного масла (4.4.)

4.3.5 Сделать выводы о возможностях применения испытанного масла в трансформаторах, выключателях и реакторах.

Контрольные вопросы

4.4.1 Назначение и применение трансформаторного масла.

4.4.2 Получение трансформаторного масла.

4.4.3 Какие физико – химические свойства трансформаторного масла нормируются в ГОСТ?

4.4.4 Какие электрические характеристики трансформаторного масла нормируются в ГОСТ?

4.4.5 Как можно понимать термин "старение" трансформаторного масла?

4.4.6 Как производится регенерация трансформаторного масла в процессе эксплуатации?

4.4.7 Что такое вязкость, виды вязкости, единицы измерения в системе СИ?

4.4.8 Описание установок для определения вязкости, температуры вспышки и электрической прочности.

4.4.9 Что такое электрическая прочность диэлектрика, единица измерения в системе СИ?

4.4.10 Как происходит пробой в жидких диэлектриках, максимально очищенных от примесей?

4.4.11 Как влияют примеси на электрическую прочность трансформаторного масла?

4.4.12 Как зависит электрическая прочность масла от температуры?

4.4.13 Можно ли масло, испытанное в данной работе, использовать для эксплуатации?

Т а б л и ц а 4.2