Способ определения состояния изоляции энергетических блоков с водяным охлаждением обмоток статора Советский патент 1992 года по МПК G01R31/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано на электрических станциях для непрерывного контроля состояния изоляции блоков генератор - трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмотки статора.

Цель изобретения - повышение достоверности оценки состояния изоляции энергетического блока генератор - трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмотки статора,

На фиг. 1 изображена часть обмотки статора синхронного генератора с непосредственным водяным охлаждением; на фиг,2 - схема замещения изоляции блока генератор - трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмотки статора при частоте fi, которая больше или равна граничной частоте (а), векторная диаграмма для этой частоты (б); на фиг.З - схема замещения изоляции блока генератор-трансформатор при частоте h, которая меньше граничной частоты, близка к промышленной частоте (а), и векторная диаграмма для этой частоты (б). Обмотка выполнена из изолированных от стального сердечника статора слоем 1 изоляции полых медных проводников 2,

VJ

ГО 00 00

о о

внутри которых по каналам 3 циркулирует охлаждающая вода. Последняя поступает в стержни обмотки статора через фторопластовые шланги 4 из напорного коллектора 5. который представляет собой медную трубу, заземленную во время работы генератора подводящими охлаждающую воду трубами. После прохождения по каналам проводников охлаждающая вода поступает в сливной коллектор. Для технологических нужд контроля чистоты дистиллированной воды система охлаждения снабжена солемерами (кондуктометрами), содержащими электроды 6 и источник постоянного напряжения.

Способ осуществляют следующим образом,

Изоляция генератора представлена параллельной схемой замещения, содержащей следующие ветви (фиг.За): сопротивление утечки ROMI характеризующее сквозную утечку, и сопротивление току абсорбции Ra6c, характеризующее ток абсорбции, обусловленный низкочастотными поляризациями изоляции, две названные ветви образуют активное сопротивление изоляции RM3f2 на частоте fa; геометрическая емкость Сг, определяемая свойствами материалов изоляции на частоте f 2- близкой к промышленной, и геометрией токоведущих частей и не зависящая от низкочастотных поляризаций, абсорбционная емкость . определяемая низкочастотными поляризациями, две названные ветви образуют емкость изоляции Cnsf2 на частоте fa.

Причинами ухудшения состояния изоляции являются, во-первых, сквозная утечка, которая характеризуется величинами сопротивления утечки ROM и тангенса угла

омических потерь tg . во-вторых, низкочастотные поляризации, которые развиваются на различных технологических и эксплуатационных дефектах изоляции и характеризуются величинами сопротивления току абсорбции R36c, абсорбционной емкостью Сабе и тангенсом угла абсорбции tg i/f2- Низкочастотные поляризации вызывают неравенство величин сопротивления утечки ROM и активного сопротивления КИз изоляции на промышленной частоте, но при частотах в несколько сот герц низкочастотные поляризации в изоляции затухают, активное сопротивление изоляции при этом становится равным сопротивлению утечки и в дальнейшем не зависит от частоты. При частотах в несколько сот герц емкость изоляции Сиз принимает постоянное значение и в дальнейшем от частоты не зависит, поэтому ее значение принимается за Сг при промышленной частоте 50 Гц. абсорбционная емкость Сабе считается при этом равной нулю. Частоту, при которой устанавливается равенство Сиз и Сг, а также RMS и ROM, будем именовать в дальнейшем граничной частотой f, Таким образом, если проводить измерения параметров изоляции на частоте fi f, параметры изоляции RHS, Сиз не зависят от частоты.

В схемах замещения (фиг.2 и 3) изоляции энергетических блоков генератор - трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмотки статора параллельно сопротивлению изоляции включены

активное сопротивление охлаждающей воды Ro и емкость системы охлаждения С0, образующие совместно с сопротивлением и емкостью изоляции эквивалентные сопротивления Rf-|. Rf2 и емкости Cfi, Cf2 на частоTaxfi,f2.

На фиг.2 и 3 приняты следующие обозначения:

Cf-|. Of2 - напряжения, при которых определяются эквивалентные параметры изоляции и охлаждающей воды на частотах fi, fa;

0

Ifv Ufi. Ipfi -соответственно полный ток утечки через изоляцию и охлаждающую воду на частоте fi, его активная и реактивная составляющие;

Ifa. iafa, ipfa т° же- на частоте fa;

абс, iaa6c, ipaSc соответственно полный 5 ток абсорбции и его активная и реактивная составляющие (на частоте fa);

Li/fa ток смещения на частоте fa;

Inafi, lansfii 1ризС1 - соответственно полный ток утечки через изоляцию на частоте 0 fb его активная и реактивная составляющие:

1изТ2. 1аизТ2- ризГа то же, на частоте fa;

Inpfi. Inpfa -.ток сквозной утечки на час- 5 тотах fi, fa;

Icrfv lcrfa-ток через геометрическую емкость изоляции на частотах fi, fa;

lofi. ofa -ток сквозной утечки через ох- 0 лэждающую воду на частотах fi, fa;

Icofv )со( утечки через емкость С0 системы охлаждения на частотах ft, f2;

Rfi, Rfa, Cfi, Cfa - эквивалентные активные сопротивления и емкости изоляции и 5 охлаждающей воды на частотах fi, f2;

ROM - сопротивление утечки;

Ra6c - активное сопротивление току абсорбции;

Сабе - абсорбционная емкость;

Сг - геометрическая емкость:

X

1

U2

2 JTf2 (Cr + Сабе + Со)

II Јf1

fa Cf2

Тангенс угла диэлектрических потерь tg $2 определяет свойства изоляции как идеального диэлектрика, т.е. учитывает потери только от различного вида релаксационных поляризаций. По росту его величины можно судить об ухудшении только диэлектрических свойств материала. Тангенс угла

омических потерь tg характеризует потери от тока сквозной проводимости изоляции, обусловленные наличием токо- проводящих мостиков (из-за электропроводимости дефектов в изоляции, увлажнения изоляции, ее частичного пробоя и т.д.). Его рост свидетельствует о наличии дефектов в изоляции. Тангенс угла абсорбции tg Vfa характеризует свойства низкочастотных поляризаций в изоляции.

Операция определения состояния изоляции осуществляется путем сравнения определенного на частоте fa тангенса угла

полных потерь tg 6(2 tg dfe + tg , равного сумме тангенсов и диэлектрических и омических потерь, со значением тангенса угла полных потерь в начале эксплуатации. Если tg (5f2 не изменился, то диэлектрические свойства изоляции не нарушены. Если tg 3f2 возрос и при этом увеличился и тангенс угла омических потерь tg , то состо- яние изоляции ухудшилось за счет появления токоведущих мостиков вследствие увлажнения или повреждения изоляции, Если tg 5f2 возрос при близком к нулю

tg , то состояние изоляции ухудшилось за счет необратимых явлений, вызванных старением изоляции.

Использование предлагаемого способа позволяет оценивать и прогнозировать состояние изоляции по ряду характеристик и выводить блок генератор - трансформатор в ремонт при недопустимом ухудшении проводящих и диэлектрических характеристик его изоляции.

Предлагаемый способ может быть реализован путем подачи на статор генератора напряжений частоты f|. fa через измерительный трансформатор напряжения. При этом источники накладываемого напряжения указанных частот fi, fa присоединяют к вторичным обмоткам измерительного трансформатора напряжения, соединенным по схеме разомкнутого треугольника, и измерение активных сопротивлений и емко0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

стей в схеме замещения изоляции производят косвенным путем, по замерам напряжений Uf-|. Gf2 активных lafi, lafa и реактивных Ipfi, Ipfa токов, протекающих от этих источников. Измерение активного сопротивления охлаждающей воды производят по показаниям датчика солемера.

Частоты fi и f2 при этом выбирают в следующем диапазоне. Частота fi больше или равна граничной частоте f, на которой эквивалентное активное сопротивление изоляции и охлаждающей воды станет равным сопротивлению утечки, т.е. перестанет изменяться с изменением частоты:

Rfi Rf const.

Как правило, это частота 500 - 1000 Гц. Частота fa -меньше граничной f и достаточно близка к промышленной частоте 50 Гц; например 25 Гц.

Предлагаемый способ может быть использован для определения состояния изоляции в рабочем режиме блока генератор - трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмотки статора. При этом расширяются возможности для анализа состояния изоляции в рабочем режиме и увеличивается достоверность определения состояния изоляции за счет выделения активного сопротивления охлаждающей воды из эквивалентного сопротивления изоляции и охлаждающей воды, и раздельного суждения по величинам Ra6c, Сабе и tg о низкочастотных поляризациях, по ROM и tg о сквозных утечках, в результате чего решаются задачи, связанные с непрерывным контролем состояния изоляции в рабочем режиме блоков генератор - трансформатор с непосредственным водяным охлаждением обмотки статора, с определением недопустимого ухудшения состояния изоляции упомянутых блоков и сво- евременным выводом их в ремонт, благодаря чему обеспечивается возможность уменьшения аварийности крупных энергоблоков на электростанциях и повышается надежность работы электростанций и надежность электроснабжения.

Формула изобретения

Способ определения состояния изоляции энергетических блоков с водяным охлаждением обмоток статора, заключающийся в том, что определяют граничную частоту, при которой величина эквивалентного активного сопротивления изоляции и охлаждающей среды воды перестает зависеть от частоты, измеряют на этой или большей частоте активное сопротивление и емкость изоляции и охлаждающей воды относительно земли, рассчитывают сопротивление току абсорбции Ra6c, абсорбционную емкость Сабе, тангене угла абсорбции tg трабс и тангенс угла диэлектрических потерь и судят по рассчитанным величинам о состоянии изоляции, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения состояния изоляции, дополнительно измеряют эквивалентное активное сопротивление и емкость изоляции и охлаждающей воды на частоте, меньшей граничной частоты, а также измеряют активное сопротивление охлаждающей воды на постоянном напряжении, причем расчет параметров изоляции производится по формулам

OM -

Rfi

Ra

Rf2

Rfi - Rf2

Ro-Rfi

Сабе Cfi Cf2 I

tgdf (ROM CM -2;rfi)1;

tg Vf2 (Ra6c Сабе 27Tf2)

r1

0

5

0

tg Jfe tg Vte -7 : Cf

di fi CM

tg 4 tg(5f,.,

где ROM - сопротивление утечки;

Rfi, Rf2 эквивалентные активные сопротивления изоляции и охлаждающей воды, измеренные на частотах fi и f2, Ом;

fi - частота, равная или больше граничной;

f2 - частота меньше граничной;

Cfi, Cf2 - эквивалентные емкости изоляции и охлаждающей воды, измеренные на частотах f 1 и f2,tg 5fi - тангенс угла полных потерь изоляции на частоте fi;

Ro - активное сопротивление охлаждающей воды. Ом.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано на электрических станциях. Целью изобретения является повышение достоверности определения состояния изоляции. Определяют граничную частоту f, при которой эквивалентное активное сопротивление изоляции и охлаждающей воды перестает зависеть от частоты. На частотах fi f и .f2 f измеряют эквивалентные активное сопротивление и емкость изоляции и охлаждающей воды относительно земли, а также активное сопротивление охлаждающей воды на постоянном напряжении. По измеренным параметрам с помощью определенных формул вычисляют активное сопротивление току абсорбции, абсорбционную емкость и тангенс угла абсорбции, сопротивление утечки изоляции и тангенс угла омических потерь; а также тангенс угла диэлектрических потерь. По росту суммы тангенсов углов омических и диэлектрических потерь в процессе эксплуатации выявляют ухудшение изоляции. 3 ил. Ё

Фиг. 1

Ipu3ji- hrj Фиг. 2

а

№

hnjZ

ш

f

Ям/2 | Cu3f2 -r- - I,,

0 n ГгвЛ -JLCr - . U . U / xT г Т

lf. inpjAjasacl IpaSc ,

w

I Of 2

laustf

IpusfZ

)v

Iа бс

V

Со

ш

тятhoj2

IpusfZ

I

Ipj2