Установка, методика и результаты измерений электрических параметров композита электротехнический картон-трансформаторное масло

В работе представлена разработанная и изготовленная установка для исследования одной из главных составляющих изоляции энергетических трансформаторов – электротехнического картона, пропитанного трансформаторным маслом.

В состав установки входит специально разработанная климатическая камера с высокой точностью измерения, стабилизации и поддержания в течение длительного времени температуры. Точность поддержания и измерения температуры в течение нескольких десятков часов измерений не превосходит

± 0,01 °C. Электрические измерения на постоянном токе выполнены с использованием метода токов поляризации и деполяризации (англ. Polarization Depolarization Current, сокр. PDC ), а на переменном токе – методом импедансной спектроскопии (англ. Fquency Domain Spectroscopy, сокр. FDS ). Управление работой установки и процессом измерений осуществляется с помощью разработанной компьютерной программы, которая позволяет дистанционно проводить измерения, изменять вид измерений, величины напряжения и температуры, а также регистрировать результаты измерений.

Разработан и изготовлен измерительный конденсатор нового типа, конструкция которого значительно уменьшает вероятность загрязнения образцов в процессе измерений. Благодаря увеличению точности стабилизации и поддержания температуры во время измерений уменьшен шаг изменения температуры при измерениях методами FDS и PDC. Это позволило увеличить точность определения энергии активации измеряемых параметров.

Представлена также основная информация по анализу результатов измерений на постоянном и переменном токе композита – электротехнический картон, пропитанный трансформаторным маслом, содержащим нанокапли воды. В качестве примера представлены результаты нескольких измерений основных параметров электротехнического картона, пропитанного трансформаторным маслом, содержащим нанокапли воды в концентрации (5,2 ± 0,1) % вес., полученные на установке.

1. Żukowski P., Kołtunowicz T.N., Kierczyński K., Subocz J., Szrot M. Formation of water nanodrops in cellulose impregnated with insulating oil. Cellulose, 2015, vol. 22, no. 1, pp. 861–866. DOI: 10.1007/s10570-015-0543-0

2. Zhang M., Liu J., Lv J., Chen Q., Qi P., Sun Y., Jia H., Chen X. Improved method for measuring moisture content of mineral-oil-impregnated cellulose pressboard based on dielectric response. Cellulose, 2018, vol. 25, no. 10, pp. 5611–5622. DOI: 10.1007/s10570-018-1988-8

3. Zhang T., Li X., Lv H., Tan X. Parameter Identification and Calculation of Return Voltage Curve Based on FDS Data. IEEE Trans. Appl. Supercond., 2014, vol. 24, no. 5, pp. 1–5. DOI: 10.1109/TASC.2014.2344763

4. Żukowski P., Kołtunowicz T.N., Gutten M., Janura R., Korenciak D., Sebok M. Diagnostics of transformer with insulation oil-paper. Przegląd Elektrotechniczny, 2015, vol. 91, no. 8, pp. 69–72 [Online]. Available: http://pe.org.pl/articles/2015/8/18.pdf

5. Żukowski P., Kołtunowicz T.N., Kierczyński K., Subocz J., Szrot M., Gutten M. Assessment of water content in an impregnated pressboard based on DC conductivity measurements. Theoretical assumptions. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 2014, vol. 21, no. 3, pp. 1268–1275. DOI: 10.1109/TDEI.2014.6832274

6. Zenker M., Kierczyński К. The influence of electric field intensity on the activation energy of the DC conductivity the electrical pressboard of impregnated with synthetic ester. In Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments, 2017, vol. 10445, p. 104455Q. DOI: 10.1117/12.2280735

7. Żukowski P., Kołtunowicz T.N., Kierczyński K., Rogalski P., Subocz J., Szrot M., Gutten M., Sebok M., Jurcik J. Permittivity of a composite of cellulose, mineral oil, and water nanoparticles: theoretical assumptions. Cellulose, 2016, vol. 23, no. 1, pp. 175–183. DOI: 10.1007/s10570-015-0797-6

8. Żukowski P., Kołtunowicz T.N., Kierczyński K., Rogalski P., Subocz J., Szrot M., Gutten M., Sebok M. Dielectric losses in the composite cellulose-mineral oilwater nanoparticles: theoretical assumptions. Cellulose, 2016, vol. 23, no. 3, pp. 1609–1616. DOI: 10.1007/s10570-016-0934-x

9. Żukowski P., Kołtunowicz T.N., Kierczyński K., Subocz J., Szrot M., Gutten M., Sebok M., Jurcik J. An analysis of AC conductivity in moist oil-impregnated insulation pressboard. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 2015, vol. 22, no. 4, pp. 2156–2164. DOI: 10.1109/TDEI.2015.004606

10. Seifert J.M., Stietzel U., Kaerner H.C. Ageing of composite insulating materials − new possibilities to detect and to classify ageing phenomena with dielectric diagnostic tools. In Conference Record of IEEE International Symposium on Electrical Insulation, 1998, vol. 2, pp. 373–377. DOI: 10.1109/elinsl.1998.694812