Co je to měření tan-delta?

Zkouška tan delta, známá také jako zkouška ztrátového faktoru (PF), nebo testování ztrátového úhlu či dielektrického ztrátového faktoru (DDF), je diagnostická metoda používaná k měření dielektrického ztrátového faktoru (tgδ) a kapacity (Cx) a k hodnocení stavu izolace elektrických zařízení, jako jsou kabely, transformátory, kondenzátory a rotující stroje.

Účelem zkoušky dielektrických ztrát je kontrola kvality technologického zpracování a kvality výroby v rámci výrobního procesu transformátorů. Tato zkouška umožňuje nepřímo posoudit spolehlivost izolace transformátoru při působení vysokého napětí.

Dále umožňuje ověřit, zda byla vakuová úprava transformátoru provedena správně či nesprávně, a posoudit vliv vlhkosti, stárnutí a nečistot, a to s cílem včas odhalit lokální vady izolace transformátoru.

Zkouška dielektrických ztrát se obvykle označuje jako zkouška izolačních vlastností.

Princip měření tan delta

Výkon P, který izolační médium spotřebovává pod vlivem střídavého napětí, představuje dielektrické ztráty (obr. 1). Hodnota P se však mění s proměnami napětí U, jedná se tedy o proměnnou veličinu.

K názornému znázornění dielektrických ztrát používáme dielektrický ztrátový faktor tanδ. Důvodem pro existenci δ je skutečnost, že izolační médium podléhá nejen ztrátám činného výkonu P, ale také ztrátám jalového výkonu Q.

To má za následek, že úhel φ, který určuje účiník mezi přiváděným střídavým napětím a proudem, je menší než 90°. δ je zbytkový úhel účiníku (obrázek 2). tanδ lze vyjádřit jako

Jakmile je stanoven stav transformátoru, ať už v sériovém nebo paralelním modelu, jsou určeny také ekvivalentní odpor a kapacita transformátoru, a tím je pro určitou hodnotu stanovena i hodnota tanδ zkušební kombinace.

Proto se má za to, že tanδ je vlastní určitému stavu izolačního materiálu, což lze použít jako základ pro posouzení, zda je izolační stav výrobku dobrý či nikoli, a představuje jednu ze základních charakteristik izolačního média.

Je zkouška tan Delta destruktivní?

Zkouška Tan Delta je nedestruktivní diagnostická metoda používaná k posouzení stavu izolace v transformátorech a dalších elektrických zařízeních. Tato zkouška hodnotí dielektrické vlastnosti izolačních materiálů a pomáhá odhalit potenciální problémy, aniž by došlo k poškození.

Nedestruktivní povaha

Zkouška Tan Delta je koncipována jako nedestruktivní, což znamená, že fyzicky nepoškozuje transformátor ani jeho izolaci. Měří ztrátový faktor, který udává kvalitu izolace a pomáhá odhalit problémy, jako je vlhkost nebo znečištění, aniž by došlo ke změně integrity zařízení.

Posouzení stavu izolace

Na základě měření hodnoty tan delta mohou provozovatelé určit stupeň opotřebení izolace. Vysoké hodnoty tan delta mohou signalizovat problémy, jako je stárnutí, vniknutí vlhkosti nebo znečištění, což vyžaduje další vyšetření či údržbové zásahy.

Srovnávací analýza

Výsledky testů Tan Delta lze porovnávat v čase, což umožňuje sledovat stav izolace a identifikovat trendy, které mohou naznačovat zhoršující se stav. To pomáhá při efektivním plánování strategií údržby a výměny.

Citlivost na problémy s izolací

Tento test citlivě reaguje na změny kvality izolace, díky čemuž je účinný při včasném odhalování problémů. Tento proaktivní přístup může zabránit závažnějším poruchám a prodloužit životnost transformátoru.

Jaký je rozdíl mezi zkouškou tan delta a měřením megohmetrem?

Zkouška dielektrických ztrát transformátoru a zkouška izolačního odporu transformátoru jsou dvě odlišné metody elektrického testování. Následuje vysvětlení rozdílů mezi těmito dvěma metodami z hlediska účelu, principu a jednoduchých kroků provedení.

Účel

Zkouška izolačního odporu se používá především k posouzení izolačních vlastností vinutí transformátoru a jeho součástí vůči zemi nebo navzájem. Na základě naměřené hodnoty izolačního odporu lze posoudit, zda je izolační materiál vlhký, zda stárne nebo zda se vyskytují problémy, jako jsou částečné výboje.

Zkouška dielektrických ztrát (zkouška tanδ): Slouží k posouzení celkového stavu izolace transformátoru, zejména kapacity a svodového proudu vinutí. Hodnota dielektrických ztrát odráží míru ztráty izolačního materiálu a obvykle se používá k detekci zhoršení izolace a jevů částečných výbojů.

Zásada

Zkouška izolačního odporu: Hodnota izolačního odporu se vypočítá tak, že se přivede stejnosměrné napětí (např. 500 V) a změří se svodový proud během určitého časového úseku (obvykle 1 minuta). Čím vyšší je hodnota izolačního odporu, tím lepší je izolační výkon.

Zkouška dielektrických ztrát: Po připojení střídavého napětí o průmyslové frekvenci (např. 10 kV) se změří svodový proud mezi vinutími transformátoru nebo svodový proud vinutí vůči zemi, aby bylo možné vypočítat hodnotu dielektrických ztrát. Hodnota dielektrických ztrát je důležitý parametr odrážející kvalitu izolace; za normálních okolností by měla být nízká.

Postup provedení

Zkouška izolačního odporu: připojte megohmmetr k transformátoru mezi část pod napětím a plášť, přiveďte stejnosměrné napětí přibližně 500 V a po 1 minutě od přivedení napětí odečtěte hodnotu izolačního odporu. U transformátorů s vysokým jmenovitým napětím může být nutné použít megohmmetr s vyšším napětím (např. 5 000 V).

Zkouška dielektrických ztrát: Po zkratování zkoušených vinutí na zem a jejich úplném vybití se připojí odpovídající střídavé napětí (např. 10 kV) a změří se svodový proud. Zkouška se obvykle provádí při různých teplotách a hodnoty tanδ při různých teplotách se přepočítávají podle vzorce.

Výhoda zkoušky tan delta pomocí přístroje Transformer oproti zkoušce pomocí meggera

Ve srovnání s měřením izolačního odporu transformátoru, , Zkouška dielektrických ztrát transformátoru má oproti zkoušce izolačního odporu transformátoru následující výhody:

Vyšší citlivost:

Zkouška dielektrických ztrát umožňuje účinněji zjistit celkový stav izolace transformátoru, zejména pak drobné vady a zhoršení izolace. Může například odrážet energetické ztráty izolačního média pod vlivem střídavého elektrického pole, čímž poskytuje podrobnější informace o stavu izolace.

Není ovlivněno zkušebním napětím, velikostí vzorku ani dalšími faktory

Hodnota dielektrických ztrát nesouvisí s měřicím napětím, velikostí vzorku ani s dalšími faktory, díky čemuž jsou výsledky zkoušky dielektrických ztrát stabilnější a spolehlivější a usnadňují posouzení změny izolačních vlastností elektrických zařízení.

Vysoký stupeň automatizace

Zkouška dielektrických ztrát může spočívat v počítačově podporované analýze dat, odběru vzorků a analýze průběhů proudu a napětí v transformátoru, na základě čehož se stanoví hodnota dielektrických ztrát. Tento proces je jednoduchý a lze jej automatizovat; je praktický a rychlý.

Při měření izolačního odporu je obtížné odhalit příčinu problému

 Zkouška dielektrických ztrát dokáže odhalit některé problémy, které zkouška izolačního odporu nedokáže zjistit, jako jsou částečné výboje, změny kapacity a stárnutí izolace. Tyto problémy se kvantifikují a diagnostikují měřením faktoru dielektrických ztrát.

Konkrétně lze pomocí zkoušky tangens delta u transformátoru odhalit následující problémy:

Částečné výboje: Jelikož je zkouška dielektrických ztrát založena na detekci výbojů v zařízení, lze tímto způsobem účinně detekovat jev částečných výbojů.

Změny kapacity: Zkouška dielektrických ztrát slouží k posouzení stavu izolace transformátorů a průchodek prostřednictvím měření kapacity a faktoru dielektrických ztrát, což může pomoci odhalit změny kapacity.

Stárnutí izolace: Izolační materiály v průběhu času stárnou, což vede ke zvýšení hodnot dielektrických ztrát. Tyto změny lze včas odhalit a řešit pomocí zkoušek dielektrických ztrát.

Zkouška izolačního odporu transformátoru má omezenou citlivost a detekční rozsah, i když dokáže odhalit vlhkost v izolaci transformátoru jako celku, vlhkost nebo nečistoty na vnějším povrchu součástí a pronikající i lokalizované vady (např. prasklé izolátory, vodiče v kontaktu s pláštěm atd.).

Kombinované použití měření dielektrických ztrát a měření izolačního odporu proto umožňuje komplexnější posouzení stavu izolace transformátoru, čímž se zajistí jeho bezpečný a spolehlivý provoz.

Tester tan delta transformátoru

Tester tan delta pro transformátory má široké uplatnění v energetice a používá se především k měření tangenty dielektrických ztrát (tanδ) a kapacity (Cx) vysokonapěťových energetických zařízení, jako jsou transformátory, transformátory proudových transformátorů (CT), průchodky, kondenzátory a přepěťové odvodiče. Tyto parametry jsou nezbytné pro posouzení izolačních vlastností zařízení.

Rozsah použití testeru tan delta pro transformátory se používá v elektrárnách a rozvodnách přímo na místě nebo v laboratoři k vysoce přesnému měření tangenty dielektrických ztrát a kapacity různých vysokonapěťových zařízení, jako jsou izolační průchodky transformátorů, kabely, nadzemní vedení a další vysokonapěťová zařízení.

Vlastnosti transformátoru tan delta KV-6000A

• Součástí soustavy je můstek pro měření dielektrických ztrát, napájecí zdroj s frekvenční konverzí, zkušební transformátor a vysoce stabilní etalonový kondenzátor s plnem SF₆.
• K eliminaci rušení způsobeného elektrickým polem síťové frekvence se využívá technologie digitálního výřezu.
• Vysokonapěťový zdroj je generován interně pomocí měniče a před připojením k testovanému objektu je napětí zvýšeno transformátorem.
• Nabízí řadu ochranných funkcí proti kolísání vstupního napětí, zkratům na výstupu, přepětí, nadproudu a přehřátí, čímž zajišťuje bezpečnost a spolehlivost. Součástí je také funkce kontroly uzemnění, která zabraňuje zvýšení napětí v neuzemněných zařízeních.
• Je vybaven dotykovým LCD displejem s přehledným anglickým menu.
• Umožňuje uložit až 200 skupin dat a uspořádat výsledky testů v chronologickém pořadí, což usnadňuje jejich vyhledávání a tisk.
• Mezi univerzální režimy testování patří interní vysoké napětí, externí vysoké napětí, interní standard, externí standard, GST/UST a samosnížení. Zkoušky dielektrických ztrát při vysokém napětí (nad 12 kV) lze provádět pomocí nastavení externího standardu a externího vysokého napětí.
• Umožňuje souběžné měření dielektrických ztrát a kapacity kondenzátorů C1 i C2 v plně utěsněných kapacitních napěťových transformátorech (CVT), jakož i stanovení převodního poměru CVT a rozdílu fázového úhlu napětí.
• Umožňuje přesné měření hodnot dielektrických ztrát a kapacity CVT bez nutnosti odpojení vysokonapěťového vodiče CVT.
• K měření dielektrických ztrát a hodnoty kapacity C0 na horním konci CVT využívá metodu reverzního stínění.
• Zahrnuje vysokorychlostní vzorkování signálu s digitálně řízeným invertorem a vzorkovacím obvodem. Výstupní napětí je plynule nastavitelné.

Tester tan delta pro transformátory je klíčovým diagnostickým nástrojem pro posouzení stavu izolace v transformátorech.

1. Posouzení stavu izolace

Zkouška tan delta se používá především k posouzení kvality izolace transformátoru. Měřením ztrátového faktoru (tan δ) pomáhá odhalit případná slabá místa izolace, vady nebo zhoršení stavu v důsledku stárnutí, vniknutí vlhkosti či znečištění.

2. Diagnostické testy

Tento test umožňuje sledovat stav izolace v průběhu času. Porovnáním hodnot tan delta z po sobě jdoucích testů mohou technici odhalit postupné zhoršování stavu a včas naplánovat údržbu či opravy, čímž předejdou neočekávaným poruchám.

3. Kontrola kvality během výroby

Při výrobě transformátorů se často provádí měření tan delta, aby se zajistila integrita a kvalita izolačního systému. To pomáhá odhalit případné problémy ještě před uvedením transformátoru do provozu.

4. Hodnocení součástí transformátoru

Toto testování lze provádět na různých součástech transformátoru, včetně vinutí, průchodek a kabelů. Pomáhá posoudit stav izolace těchto součástí a poskytuje informace o jejich provozní spolehlivosti.

5. Analýza trendů pro prediktivní údržbu

Pravidelné testování tan delta usnadňuje analýzu trendů a umožňuje obsluze sledovat změny stavu izolace v průběhu času. Tento přístup založený na prediktivní údržbě pomáhá plánovat zásahy ještě před vznikem závažných problémů, čímž zvyšuje spolehlivost provozu transformátorů.

6. Dodržování norem

Testování tan delta pomáhá zajistit soulad s průmyslovými normami (jako jsou IEC a IEEE) pro izolaci transformátorů. Výsledky lze porovnat se stanovenými prahovými hodnotami, aby se zjistilo, zda se izolace nachází v přijatelných mezích, čímž se podporuje dodržování předpisů a bezpečnost.

Měřič tan delta pro transformátory dokáže nejen účinně posoudit stav izolace zařízení, ale také poskytuje vědecký základ pro údržbu a generální opravy. Díky své vysoké přesnosti, silné odolnosti proti rušení a snadnému ovládání je nepostradatelným měřicím nástrojem v energetickém průmyslu.