Что такое тангенс дельта (δ) трансформатора и как его проверяют?

Тестирование дельты тана является решающим методом для оценки состояния изоляционной системы трансформатора. Дельта тана, также известная как тагентная угла потери, представляет собой соотношение компонента активного тока к компоненту реактивного тока в изоляционных материалах, отражающее диэлектрическую потерю изоляции. Проще говоря, чем меньше значение тана δ, тем меньше диэлектрическая потеря изоляционного материала и тем лучше его изоляционные характеристики. Измеряя значение тана δ, можно оценить степень старения и состояние влаги изоляционных материалов трансформатора, что позволяет раннее обнаружение потенциальных изоляционных сбоев. Ниже мы подробно проанализируем классификации тен-дельты и ее принципы измерения.

Диэлектрическая потеря: под действием электрического поля потеря энергии внутри изоляционного материала из-за гистерезического эффекта диэлектрической проводности и диэлектрической поляризации. Также называется диэлектрическая потеря, известная как диэлектрическая потеря. Под действием переменного электрического поля дополнительный угол δ включенного угла (угол коэффициента мощности Φ) между фазером тока и фазером напряжения, течащим в диэлектрике, называется углом диэлектрической потери.Под действием переменного электрического поля заряд, накопленный в диэлектрике, имеет два компонента:

(1) Активная мощность. Одним из них является энергия, потребляемая для отопления, также известная как в-фазный компонент;

(2) Реактивная мощность, также известная как внефазный компонент. Соотношение внефазного компонента к внутрифазному компоненту называется тангентной диэлектрической потери tanδ. tanδ=1/WCR (где W - угловая частота переменного электрического поля; C - диэлектрическая емкость; R - сопротивление потере). Тангент диэлектрической потери является бесразмерным физическим величиной.

1. Диэлектрическая потеря трансформатора обычно относится к магнитной диэлектрической потере. В основном он состоит из двух частей: одна часть - потеря гистереза, а другая - потеря вихревого тока.

Потеря гистерезиса

Потеря гистереза обусловлена наличием «цикла гистереза» в железном ядре, так что фазная разница между индуцированной электромотивной силой и магнитизирующим током не равна 90 градусам. Мы знаем, что если это 90 градусов, то ток «реактивен». Теперь это не равно 90 градусам, что эквивалентно параллельному соединению компонента активного тока.

По формуле Штайнметца потеря гистереза,

K_h – постоянная гистереза

W_h – Hпотеря истерезы на единицу объема.

K_h – Коэффициент гистереза (в зависимости от основного материала)

f – Частота магнитного поля.

B_m –Максимальная плотность магнитного потока.

Потеря тока Эдди
Это результат индуцированного тока в ядре из-за электромагнитной индукции в ферромагнитном материале, который течет в виде петель электрического тока внутри проводника.

Эдди Текущая потеря,

W_e = К_e f)₂ В._m²т. ² (Вт/м)³）

K_e Коэффициент вихревого тока

W_e –Потеря тока на единицу объема.

K_e –Коэффициент бурного тока (в зависимости от сопротивления материала)

f –Частота переменного магнитного поля.

B_m –Максимальная плотность магнитного потока.

t –Толщина стальных ламинаций (листов).

Потеря бурящего тока может быть уменьшена с помощью железного ядра из тонких ламинированных листов и материала с высокой электрической сопротивленностью. Он уменьшает индуцированное ЭМП и количество потока тока.

2. Конкретные объяснения:

Когда трансформатор работает нормально, магнитное поле, генерируемое вторичным боковым током, и основная часть первичного тока смещаются. Магнитное поле, оставленное после отмены, должно быть примерно равно магнитному поле без нагрузки (когда вторичный ток равен нулю) (при условии, что сопротивление и поток утечки игнорируются). Поэтому "магнитизирующий ток", о котором я говорил выше, должен быть равен току без нагрузки трансформатора.
В идеале ток без нагрузки должен быть на 90 градусов позади напряжения, которое является "реактивным". Но при вышеупомянутых потерях этого отставания недостаточно 90 градусов. Дополнительный угол δ этого угла задержки также может представлять размер потери. Математическое отношение очень похоже на диэлектрическую потерю.

Когда трансформатор без нагрузки, если нет потерь, входные характеристики первичной стороны должны быть эквивалентны чистой индуктивности. При потере входный ток эквивалентен добавлению сопротивления параллельно индуктору. tanδ должно быть равно соотношению тока на этом эквивалентном сопротивлении к току на индукторе.

Другие типы потерь трансформаторов:

1. Железные потери или потери ядра
Потеря железа происходит в ядре трансформатора из-за переменного магнитного потока. Он состоит из потери вихревого тока и потери гистереза.

Потеря железа = потеря гистереза + потеря водяного тока

Ссылаясь на следующие уравнения гистереза и потери вихревого тока,

Как потеря тока Эдди, так и потеря гистереза зависят от магнитных свойств материала ядра, f-частоты питания переменного тока и максимальной плотности потока Bm.

2. Медные потери
Потеря меди происходит из-за омного сопротивления как в первичной, так и во вторичной обмотке.
Расчет потери меди в первичной и вторичной обмотке,

Общая потеря меди, P_cu = I₁²R₁ + I₂²R_2;

Значения сопротивления R1 первичной обмотки и R2 вторичной обмотки являются постоянными.

I₁первичный ток, I₂ Вторичный ток

Затем из вышеуказанного уравнения ясно, что потеря меди варьируется в зависимости от количества тока (квадрата тока), проходящего через обмотки.
3. Диэлектрическая потеря

Это происходит в изоляционном материале и масле трансформатора. Трансформаторные масла подвергаются изменению своих параметров, таких как диэлектрическая прочность, дельта загрязнения, влага, химические параметры (растворенные примеси – растворение меди), физические параметры и т.д.

Дополнительные пункты
1.Железная потеря (потеря гистереза, потеря вихревого тока) и диэлектрическая потеря являются потерями без нагрузки, которые независимы от нагрузки трансформатора.
2.Whereas потеря меди и заблуждение потери варьируется с нагрузкой тока.
Потеря железа - это постоянная потеря, а потеря меди - переменная потеря.
Потеря меди определяется испытанием короткого замыкания, а потеря железа определяется испытанием открытого замыкания.

Измерение тен-дельты имеет большое значение для трансформаторов. Во-первых, это помогает выявить старение и ухудшение внутренней изоляции. Со временем изоляционные материалы в трансформаторе деградируются из-за электрического напряжения, теплового напряжения и воздействия окружающей среды, что приводит к снижению диэлектрических характеристик и увеличение значений тана δ. Регулярное измерение значения tan δ позволяет осуществлять техническое обслуживание и ремонт до того, как проблемы перерастут в серьезные неисправности, предотвращая внезапные отключения электроэнергии и повреждения оборудования. Во-вторых, измерение тен-дельты может обнаружить условия влаги в обмотках трансформатора. Влага в изоляционных материалах значительно увеличивает значение тана δ, что потенциально приводит к сбоям изоляции и сбоям короткого замыкания. Благодаря регулярным измерениям проблемы с влажностью могут быть выявлены и устранены на раннем этапе, обеспечивая безопасную работу трансформатора. Кроме того, тестирование Tan Delta может использоваться для контроля качества и приема нового оборудования, обеспечивая соответствие техническим спецификациям и стандартам производительности.

В целом, измерение тен-дельты является критическим шагом в обслуживании трансформатора. Регулярный мониторинг состояния изоляции может эффективно продлить срок службы трансформатора, снизить риск сбоев и повысить надежность и безопасность энергосистемы.

Вот перевод на английский язык, сохраняя профессиональный тон и техническую точность вашего описания:

На следующих диаграммах иллюстрированы три типичных конфигурации проводки для испытания фактора мощности (Tan Delta) трансформаторов и корпусов:

GST-G (испытание заземленного образца с охраной): Этот режим используется для испытания общей изоляции заземленного трансформатора. Высоковольтные обмотки сокращаются и заряжаются, в то время как не испытательные обмотки заземляются. Испытатель использует защитную схему для обхода блуждающихся земных токов, что позволяет точно измерить основную изоляцию - основной метод для диагностики изоляции корпуса трансформатора.

UST (Ungrounded Sample Test) - Режим трансформатора: Эта конфигурация специально предназначена для оценки изоляции между обмотками. Высоковольтная обмотка подключается к энергии, а низковольтная обмотка подключается в качестве входа сигнала. Поскольку образец не заземлен с обеих сторон, этот режим напрямую измеряет потерю изоляции между обмотками, полностью устраняя влияние течных токов на заземление для высокоточных результатов.

UST - режим испытания бутушки: Этот режим предназначен для испытания основной изоляции (C₁) емкостных корпусов. Высоковольтный проводник подключен к верхней части корпуса, а испытательный кран используется в качестве выхода сигнала к прибору. Эта проводка напрямую оценивает уровень деградации изоляции в корпусе, предоставляя критически важные данные для определения необходимости замены корпуса высокого напряжения.

Вместе эти три режима дополняют друг друга, обеспечивая всеобъемлющее испытание производительности изоляции, охватывающее как корпус трансформатора, так и его ключевые компоненты.

Тестер трансформатора Tan Delta (JYC)

Процесс тестирования Tan Delta:

I. Подготовка к испытанию

Для обеспечения действительности данных и безопасности персонала перед входом на испытательный участок должны быть выполнены следующие условия:

1. Изоляция и разряд: Все высоковольтные и низковольтные соединения должны быть отключены. Трансформатор должен быть полностью деэнергетизирован и все обмотки должны быть надежно заземлены для разряда остаточных зарядов.

2. Экологическая запись: Записывайте температуру окружающей среды и влажность. Поскольку значения Тан-дельты очень чувствительны к температуре, значения обычно должны быть скорректированы до Стандартный эталон 20°C.

3. Очистка поверхности: Очистьте фарфор/шкафы и терминалы для удаления пыли, масла или влаги. Это предотвращает поверхностные утечки от искажения точности измерения.

4. Самопроверка оборудования: Проверьте заземление испытателя, убедитесь, что экранированные кабели нетронуты, и выполните самоиспытание открытого замыкания / короткого замыкания.

II. Режимы тестирования и выполнение

Выберите соответствующую конфигурацию проводки на основе тестового объекта. Ниже приведены три основных режима работы:

1. Режим GST-G (испытание заземленного образца с охраной)

• Применение: Измерение изоляции заземленного компонента трансформатора (например, обмотки HV до заземления).

• Операционная логика:

  • Выход высокого напряжения (HV): Подключите к терминалу обмотки под испытанием.

  • Испытательный вход (Cx): Не подключено (измерение осуществляется внутри посредством наземного возвращения).

  • Охрана: Подключите не испытательные обмотки (например, обмотки LV) к терминалу Guard.

  • Цель: Схема охраны обходит блуждающиеся токи от компонентов, не подвергающихся испытанию, обеспечивая измерение только целевой основной изоляции.

2. Режим UST (незагрунтованное испытание образца)

• Применение: Измерение изоляции между обмотками (например, обмотка HV до обмотки LV).

• Операционная логика:

  • Выход высокого напряжения (HV): Подключено к обмотке HV.

  • Испытательный вход (Cx): Подключено к обмотке LV.

  • Логика: Обе стороны образца «плавающие» (изолированные от земли). Ток проходит через диэлектрический материал непосредственно в измерительную схему.

  • Преимущество: Это устраняет влияние блуждающейся земной емкости, обеспечивая самую высокую точность для анализа сложной внутренней изоляции.

3. Режим испытания бутушки (C₁ / C₂ )

• Применение: Специализированное обнаружение изоляционного слоя для емкостных корпусов.

• C₁ Основное испытание изоляции (первичное):

  • HV свинец: Зарезанный к верхней части корпуса (терминал HV).

  • Cx свинец: Зарезанный на бутан Испытательный кран (End Shield).

  • Критический шаг: Убедитесь, что винт заземления испытательного крана удален, и кран плавает. Это самый непосредственный метод оценки деградации внутренней бутушки.

• C₂ Испытание изоляции (необязательно):

  • Для измерения изоляции между испытательным краном и заземленным фланцем кран используется в качестве входа HV, пока фланц остается заземленным.

III. Сбор и анализ данных

1. Рампинг напряжения: Постепенно увеличивайте испытательное напряжение. Наблюдать за стабильностью данных; Внезапные прыжки в дельте Тана во время скачки часто указывают на внутренний частичный разряд или дефекты изоляции.

2. Коррекция температуры: Дельта таня увеличивается экспоненциально с температурой. После испытания используйте стандартные коэффициенты коррекции для преобразования измеренного значения в 20°C для смысленного сравнения с фабричными данными.

3. Комплексная оценка:

   • Анализ тенденций: Сравните с историческими записями (продольные).

   • Benchmark: Сравните с аналогичными единицами (боковыми) и стандартами производителя.

   • Аномалии: Высокие значения могут указывать на проникновение влаги, старение масла, отслеживание углерода или утечку воды в корпусе.

IV. Соображения экспертов

• Разряд безопасности: После испытания испытательное оборудование и образец должны быть полностью разряжены перед удалением любых проводов.

• Поддержание помех: В условиях с высокими помехами (например, подстанции с электроэнергией) обеспечить использование технологии смены частоты (переменная частота) для фильтрации ЭМИ.

• Документация: Каждый отчет об испытании должен включать: режим испытания, параметры окружающей среды, частоту, уровень напряжения, значение дельты тана и емкость (ПФ).

JYC автоматическое преобразование частоты анти-помех тестер диэлектрической потери используется для измерения диэлектрических потерь на поле против помех или лабораторного точного измерения диэлектрических потерь, прибор представляет собой интегрированную структуру, встроенный мост диэлектрических потерь, источник питания переменной частоты, испытательный трансформатор и стандартный конденсатор и т.д., принимает технологию цифровой фильтрации преобразования частоты против помех и преобразования "Фурье", полностью автоматическое интеллектуальное измерение, данные измерения очень стабильны при сильных помехах, а результаты измерений от больших до больших, дисплей ЖК-экран

Компания Kingrun Transformer Instrument Co., Ltd.

Больше тестеров трансформаторов от Kingrun