CC BY
46
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
УДК 621.315.61
Конесев С.Г., Мухаметшин А.В., Конев А.А., Шаяхметов И.И.
РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ИСПЫТАНИЯ ЖИДКИХ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
В статье поставлена задача разработки компьютерной модели в программе Е1сШ; 6.0, которая позволит оценить качество жидких электроизоляционных материалов путем определения величины пробивного напряжения без производства работ по высоковольтным испытаниям.
Ключевые слова: пробивное напряжение, трансформаторное масло, пробой, компьютерная модель.
который входит в комплект поставки
Введение
Надежность жидких электроизоляционных материалов определяется величиной пробивного напряжения. Например, значение пробивного напряжения трансформаторного масла является основным показателем надежности его работы по обеспечению требуемой изоляции в электрических аппаратах. Испытание проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 658175.
На современном рынке испытательных установок жидких диэлектриков сегодня можно встретить различные виды испытательных установок. В табл. 1 представлены наиболее часто встречаемые фирмы-производители и технические характеристики их продукции.
Таблица 1
Технические характеристики и фирмы-производители аппаратов для
веряется щупом, прибора.
испытания жидких диэлект риков
Наименование оборудования Страна-производитель ^сети, В Усет^ Гц иисп., кВ р 1 ном.max, кВ-А Масса, кг
УИМ-90м Россия 220 50±2 90 0,3 19,5
КПН-901 Россия 220 50 10-90 0,1 4
АИМ-90 Россия 220 50 90 0,5 35
АСПМ-90-1 Россия 220 50 90 0,6 80
СКАТ-М100 Россия 220 50 0-110 0,1 45
DPA75 C BAUR Австрия 84-264 47-63 0-75 0,06 21
DTL C Австрия 220230 50-60 0,5-2 0,5 28
АИМ-90Ц Россия 220 50 10-90 0,5 40
OTS100AF/2 Великобритания 220 50 0-100 — 41
OTS80AF Великобритания 90-264 48/63 0-80 0,3 30
АСТ-2М Россия 220±11 50±0,5 0-2 0,14 9,7
АИМ-92 Россия 220±11 50 0-92 0,5 35
АИМ-90А Россия 220±22 50 0-90 0,5 44
ВА100 Швейцария 85-264 47-63 0-100 0,075 32
Рис. 1. Принципиальная схема установки для определения пробивного напряжения жидких электроизоляционных материалов:
1 - высоковольтный испытательный трансформатор;
2 - регулировочный трансформатор; - измерительная ячейка; 4 - вольтметр; 5 - сигнальная лампа; 6 - защитное сопротивление
Электротехнической лабораторией ООО НИЦ «Энергодиагностика» (г. Уфа) для проведения исследования было предоставлено два образца, показанные на рис. 2.
а б
Рис. 2. Образцы для испытания: образец №1 -трансформаторное масло после года эксплуатации (а); образец №2 -трансформаторное масло после пяти лет эксплуатации (б)
Для определения пробивного напряжения жидких электроизоляционных материалов используют установки, принципиальная схема которых согласно ГОСТ 6581-75 представлена на рис. 1 [1].
Для проведения высоковольтных испытаний также могут использоваться установки с иными схемотехническими решениями [2, 3].
Для испытания трансформаторного масла, с целью измерения пробивного напряжения, применяем отечественный аппарат АИМ-90М, в котором используют измерительную ячейку со сферическими электродами. Зазор между электродами должен составлять 2,5 ± 0,5 мм. Контроль зазора между электродами про-
На рис. 3 представлен момент пробоя трансформаторного масла.
На рис. 4 представлены показания ки-ловольтметров, при испытании образцов №1 и 2.
По результатам моделирования процесса испытания трансформаторного масла образцов №1 и 2 в программе Б1сШ: 6.0 получены значения напряжения пробоя моделируемых образцов и построены картины силовых линий напряженности электрического поля в процессе испытания (рис. 5). Результаты экспериментальных данных и компьютерного моделирования представлены в табл. 2.
Как видно из рис. 5, а и б, по картине силовых линий напряженности электрического поля можно сделать вывод о плохом качестве масла образца №2.
Таблица 2
Результаты компьютерного моделирования
Рис. 3. Пробой испытуемого объекта: 1 - колба для налива масла; 2 - электрод; 3 - процесс пробоя масла, искровой промежуток
✓ л kV .
«I, -, >
kV 60 N
Я J ' 5>
J" t
а б
Рис. 4. Результаты испытаний: а - результаты пробивного напряжения образца №1; б - результаты пробивного напряжения образца №2
б
Рис. 5. Картина поля напряженности: а - образец №1; б - образец №2
Эксперименталь- Компьютерное моделирование (Elcut 6.0)
Параметр ные данные
Образец №1 Образец №2 Образец №1 Образец №2
Напряжение пробоя масла, кВ 67 14 65,2 14,4
Электропроводность 1 10-10 110"7
масла, См/м
Различие результатов компьютерного моделирования и результатов испытаний находится в пределах 2,7%, что полностью подтверждает адекватность разработанной модели. Полученная компьютерная модель в программе Elcut 6.0 позволяет при отсутствии высоковольтного испытательного оборудования произвести оценку качества жидкого диэлектрика с высокой достоверностью. Достаточно определить диэлектрическую проницаемость трансформаторного масла (например, автоматизированной установкой измерения диэлектрических потерь трансформаторного масла «Тангенс-3М») и измерить его электропроводность (приборами ИМП-1, ЭЛ-4М, СТ1-750 и др), а затем, в программе Elcut 6.0, заложив эти параметры смоделировать испытание масла на пробой, и выдать заключение.
Список литературы
1. ГОСТ 6581-75. Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний.
2. Новые схемотехнические решения резонансной высоковольтной испытательной установки / Конесев С.Г., Му-хаметшин А.В., Хазиева Р.Т., Стрижев Д.А. // Инновационные направления развития электропривода, электротехнологий и электрооборудования: межвуз. сб. науч. трудов. Уфа: УГНТУ, 2012. С. 178-183.
3. Конесев С.Г., Мухаметшин А.В., Кириллов Р.В. Выбор схемы ВИУ для работы в резонансном режиме // Сборник научных трудов конференции «I Международная (IV Всероссийская) научно-техническая конференция». Уфа: УГНТУ, 2013. С.209-215.
Information in English
Computer Model Development for Liquid Electrical Insulating Materials Testing
Konesev S.G., Muhametshin A.V., Konev A.A., Shayahmetov I.I.
The article is concerned with a computer model development using Elcut 6.0 application, which will assess the quality of liquid insulating materials by determining the value of the breakdown voltage without carrying out any high-voltage tests.
Keywords: breakdown voltage, transformer oil, breakdown, computer model.
References
1. GOST 6581-75. Liquid electrically insulating materials. Methods of electrical testing.
2. Konesev S.G., Muhametshin A.V., Khazieva R.T.,
Strizhev D.A. Novye shemotehnicheslie resheniya rezonansnoi vysokovoltnoi ispytatelnoi ustanovki [New circuit design solutions for a resonance high voltage testing unit]. Interuniversity collection of scientific papers «Innovative trends in development of electric drive, electrical engineering and electrical facilities». Ufa, UGNTU, 2012, pp.178-183.
3. Konesev S.G., Muhametshin A.V., Kirillov R.V. Vybor shemy VIU dlya raboty v rezonansnom rezhime [The choice of high voltage testing unit circuit for resonance mode operation]. Collection of scientific papers of «I International (IV All-Russian) scientific and technical conference». Ufa, UGNTU, 2013, pp.209-215.
