Application of capacitive sensor for measuring water content in electro-insulating liquids

• Autorzy: Przybyłek P. , Siodła K.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2016.2.4

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie czujnika pojemnościowego do pomiaru za wartości wody w ciecza ch elektroizolacyjnych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article discusses the problem of water content measurement in electro-insulating liquids using capacitive sensors. The article describes coefficients affecting reliability of the water content measurement. The authors discussed issues connected with water saturation limit in electro-insulating liquids. The authors also proposed a method which allows determining coefficients by means of which it is possible to calculate the water saturation limit in electro-insulating liquid as a function of temperature. Determining the coefficients allows proper calculating of the water content in ppm by weight by means of relative water saturation of the investigated liquid, what was measured with a capacitive probe. Propositions included in the article improve reliability of the method to determine water content in electro-insulating liquids and thus contribute to breakdown-free operation of electric power equipment insulated with these liquids.

PL

W artykule omówiono problematykę pomiaru zawartości wody w cieczach elektroizolacyjnych przy wykorzystaniu czujników pojemnościowych. Opisano czynniki wpływające na wiarygodność pomiaru zawartości wody. Autorzy pracy omówili zagadnienia związane z granicznym nasyceniem cieczy elektroizolacyjnych wodą. W artykule zaproponowana została metoda umożliwiająca wyznaczenie współczynników, za pomocą których możliwe jest obliczenie granicznego nasycenia cieczy elektroizolacyjnej wodą w funkcji temperatury. Wyznaczenie współczynników umożliwia poprawne obliczenie zawartości wody w ppm wagowo za pomocą zmierzonego sondą pojemnościową względnego nasycenia badanej cieczy wodą. Propozycje zawarte w artykule poprawiają niezawodność metody wyznaczania zawartości wody w cieczach elektroizolacyjnych, a przez to przyczyniają się do bezawaryjnej eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych izolowanych tymi cieczami.

Słowa kluczowe

EN

capacitive sensor; water content measurement; electro-insulating liquid; transformer

PL

czujnik pojemnościowy; pomiar zawartości wody; ciecz elektroizolacyjna; transformator

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 18, no. 2
• Strony: 181--185
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Przybyłek P.

• Institute of Electric Power Engineering Poznan University of Technology ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań, Poland

autor

Siodła K.

• Institute of Electric Power Engineering Poznan University of Technology ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Cigré Brochure 323, Ageing of cellulose in mineral-oil insulated transformers, 2007.
• 2. Cigré Brochure 349, Moisture equilibrium and moisture migration within transformer insulation systems, 2008.
• 3. Fofana I., Arakelian V.G., Water in oil-filled high-voltage equipment, Part I: States, Solubility, and Equilibrium in Insulating Materials, IEEE Electrical Insulation Magazine 2007; 23(4): 15-27, http://dx.doi.org/10.1109/MEI.2007.386480.
• 4. Gielniak J., Graczkowski A., Morańda H., Przybylek P., Walczak K., Nadolny Z., Moscicka-Grzesiak H., Gubanski S.M., Feser K., Moisture in cellulose insulation of power transformers: statistics, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2013; 20(3): 982-987, http://dx.doi.org/10.1109/TDEI.2013.6518968.
• 5. Gielniak J., Przybylek P., Moisture distribution in RBP bushing core (Rozkład zawilgocenia w rdzeniu izolatora przepustowego o izolacji typu RBP), in proc. of the X Conference Power and Special Transformers (Transformatory Energetyczne i Specjalne), 2014; 51-60 (in Polish).
• 6. Gradnik T., Koncan-Gradnik M., Petric N., Muc N., Experimental evaluation of water content determination in transformer oil by moisture sensor, in proc. of the IEEE International Conference on Dielectric Liquids (ICDL) 2011; 1-4, http://dx.doi.org/10.1109/icdl.2011.6015440.
• 7. Lopatkiewicz R., Nadolny Z., Przybylek P., The influence of water content on thermal conductivity of paper used as transformer windings insulation, in proc. of the 10th IEEE International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials (ICPADM) 2012; 1-4, http://dx.doi.org/10.1109/icpadm.2012.6318991.
• 8. Oommen T.V., Lindgren S.R., Bubble evolution from transformer overload, in proc. of the Transmission and Distribution Conference and Exposition 2001; 137-142.
• 9. IEC 60422, Mineral insulating oils in electrical equipment. Supervision and maintenance guidance, 2006.
• 10. IEC 60814, Insulating liquids - Oil-impregnated paper and pressboard - Determination of water by automatic coulometric Karl Fischer titration, 2002.
• 11. Przybylek P., Investigations of the temperature of bubble effect initiation in oil-paper insulation (Badania temperatury inicjacji efektu bąbelkowania w izolacji papier-olej), Przeglad Elektrotechniczny (Electrical Review) 2010; 86(11B): 166-169 (in Polish).
• 12. Przybylek P., Moscicka-Grzesiak H., The influence of water content and ageing degree of paper insulation on its mechanical strength, in proc. of the 10th IEEE International Conference on the Solid Dielectrics (ICSD) 2010; 1-3, http://dx.doi.org/10.1109/icsd.2010.5568018.
• 13. Przybylek P., Water solubility in insulating liquids in aspect of moisture investigation using capacitive sensor (Rozpuszczalność wody w cieczach izolacyjnych w aspekcie badania ich zawilgocenia przy użyciu sondy pojemnościowej), Przeglad Elektrotechniczny (Electrical Review) 2012; 88(11A): 347-350 (in Polish).
• 14. Przybylek P., Siodla S., Determination of water solubility coefficients - text proposal for the Brochure, materiał niepublikowany opracowany na potrzeby grupy roboczej CIGRE D1.52, Helsinki 2015.
• 15. Przybylek P., The influence of temperature and cellulose polymerization degree on water distribution in oil-paper insulation, IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2013; 20 (2): 552-556, http://dx.doi.org/10.1109/TDEI.2013.6508758.
• 16. Frame Instruction of Transformers Exploitation (Ramowa Instrukcja Eksploatacji Transformatorów), ZPBE Energopomiar, Gliwice, 2012 (in Polish).
• 17. Shroff D.H., Stannett A.W., A review of paper aging in power transformers, in the IEE Proceedings C. Generation, Transmission and Distribution 1985; 132(6): 312-319, http://dx.doi.org/10.1049/ip-c.1985.0052.
• 18. Vaisala HUMICAP Moisture and Temperature Transmitter Series HMT330 - User's Guide, 2008.
• 19. Ziomek W., Kuffel E., Sikorski W., Staniek P., Siodła K., Location and recognition of partial discharge sources in a power transformer using advanced acoustic emission method, Przeglad Elektrotechniczny (Electrical Review) 2008; 10/2008(84): 20-23.
• 20. 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 Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 2015; 22(4): 2156-2164, http://dx.doi.org/10.1109/TDEI.2015.004606.
• 21. Żukowski P., Kołtunowicz T.N., Kierczyński K., Subocz J. Szrot M., Formation of water nanodrops in cellulose impregnated with insulating oil, Cellulose 2015, 22(1): 861-866, http://dx.doi.org/10.1007/s10570-015-0543-0.