W niniejszej pracy badana jest zmienność napięcia przebicia biodegradowalnego oleju transformatorowego stosowanego w urządzeniach wysokonapięciowych w określonych warunkach eksperymentu. Napięcia przebicia oleju transformatorowego mierzone były dla różnej liczby przebić w serii pomiarowej, różnej geometrii elektrod i różnego poziomu zawilgocenia. Wyniki badań wykazały, że napięcie przebicia oleju estrowego w polu jednorodnym jest zależne od geometrii elektrod, zarówno dla oleju suchego jak i zawilgoconego.
EN
This work investigates the variability of the breakdown voltage of biodegradable transformer oil used in high-voltage devices under specific conditions of the experiment. The breakdown voltages of transformer oil were measured for different numbers of breakdowns in the measurement series, different electrode geometries and different levels of moisture. The test results showed that the breakdown voltage of ester oil in a homogeneous field depends on the geometry of the electrodes, both for dry and moist oil.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono układ do pomiaru elektryzacji strumieniowej oraz przykładowe wyniki pomiarów i analiz prądu elektryzacji. W tym układzie wykorzystano wahadłowy ruch elektrody poruszającej się w cylindrycznym zbiorniku do generacji i przemieszczania jonów, które powodują wytwarzanie prądu strumieniowego. Oscylacyjny charakter ruchu pozwala na wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych procesu elektryzacji. Przedstawiono przykładowe przebiegi sygnałów położenia, prędkości i prądu elektryzacji oraz wybrane charakterystyki widmowe.
EN
The article presents the system for measurement of streaming electrification current. Exemplary results of measurement and analysis are presented. In the device the inner cylinder moves oscillatory in the cylindrical tank. The movement leads to generation of charge and displacement of charges that produce the streaming electrification current. Oscillatory character of motion allows to determine the frequency characteristics of electrification process. Exemplary waveforms of position, velocity and electrification currents and selected spectral characteristics are presented.
Artykuł zawiera wstępne wyniki badań wpływu wtrącin gazowych w oleju transformatorowym na napięcie przebicia. Dokonano pomiarów napięcia przebicia w układach iskiernika ostrze-płyta i wieloostrze-płyta w oleju transformatorowym z wtrącinami gazowymi i bez wtrącin gazowych. Numerycznie opracowano sposób określania własności fizycznych wtrącin gazowych.
EN
Presented are preliminary results of investigations concerning influence of gas inclusions in a transformer oil on the breakdown voltage. Conducted were measurements of a breakdown voltage in rod-plane and multi-rod-plane spark gap arrangements immersed in transformer oil with and without gas inclusions. Numerically elaborated is the method of determining the physical characteristics of gas inclusions.
This article deals with magnetic nano-fluids, which are the part of transformer oil ITO 100 and their behavior is influenced by a permanent magnetic field. We performed an IRC analysis in the time domain on the three different samples. Measurements were made before and after radiation of an electromagnetic field. The main objective was to examine changes in the properties of the samples due to the influence of the electromagnetic field. The measurements depend on the orientation of the external magnetic field. This behavior occurs especially during the structuring of the nanoparticles in the sample exposed to the magnetic field. These processes change the polarization of the liquid because the nanoparticles concentration is contained in the fluid.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono problematykę związaną z tworzeniem się podwójnej warstwy ładunku i elektryzacją statyczną transformatorów mocy. Przedstawiono wyniki pomiarów prądów elektryzacji w transformatorowym oleju biodegradowalnym uzyskane metodą wirującej tarczy.
EN
The article presents the problems connected with the formation of double layer of charge and static electrification of power transformers. The results of electrification currents measurements in transformer biodegradable oil, obtained by rotating disc method, are presented.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł przedstawia wyniki wykonanych badań materiałów membranowych kompozytowych, pokrytych polimerową warstwą politetrafluoroetylenu (PTFE). Zakres badań obejmował zastosowania i optymalizacje półprzepuszczalnych membran z PTFE w separacji wybranych gazów (H2i CH4), wydzielających się ze środowiska olejowego pod wpływem eksploatacji lub uszkodzeń transformatorów elektroenergetycznych. Doświadczenia dotyczyły badań składu chemicznego (rentgenowska analiza fluorescencyjna XRF, spektroskopia Ramana), struktury wewnętrznej (mikroskopia optyczna) oraz morfologii powierzchni (mikroskopia AFM i konfokalna). Ponadto, wyznaczono dla nich wartości: przepuszczalności, wydajności oraz selektywności. Rezultaty badań pokazały, że: (a) membrany tworzą warstwa nośna – szkieletowa (szklane włókna, które zawierają wapń Ca) oraz warstwa aktywna (PTFE), naniesiona odmiennymi technologiami, (b) politetrafluoroetylen ma wysoką zdolność do ekstrakcji wodoru i lekkich węglowodorów z oleju. Natomiast związana z nią selektywność może być do pewnego stopnia regulowana poprzez właściwe opracowanie warstwy szkieletowej i grubości membrany.
EN
The article presents research results on composite membrane materials covered with a polymer polytetrafluoroethylene layer (PTFE). Studies concerned use and optimization of semi-permeable PTFE membranes for the separation of selected gases (H2and CH4) emitted from the oil environment during exploitation or power transformers damages. Part of the experimental studies has been related to chemical composition of the membranes (XRF X-ray fluorescence analysis, Raman spectroscopy), their internal structure (optical microscopy) and surface morphology (AFM and confocal microscopy). In addition, values of: permeability, efficiency and selectivity have been determined. Results of studies show that: (a) membranes are made of a support layer (glass fibers with calcium Ca) and the active layer (PTFE) applied by different technologies, (b) PTFE has a high ability to extract hydrogen and light hydrocarbons from the oil. Its selectivity can be controlled to some extent by a proper support layer development and membrane thickness selection.
The article describes causes of the need to monitor the technical condition of transformers by analysing the physicochemical properties of the oil-paper insulation. The article also describes the importance of individual indicators determining the quality of transformer oil and discusses the results of the operating oil in a 49-year-old transformer before and after exchange.
PL
W artykule opisano przyczyny konieczności monitorowania stanu technicznego transformatorów poprzez analizę właściwości fizykochemicznych izolacji papierowo-olejowej. Opisano znaczenie poszczególnych wskaźników decydujących o jakości oleju transformatorowego oraz omówiono wyniki oleju pracującego w 49-letnim transformatorze przed i po jego wirowaniu.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Jednym z niekorzystnych zjawisk zachodzących podczas eksploatacji urządzeń energetycznych jest wzrost w oleju transformatorowym zawartości wody, szczególnie negatywnie wpływającej na jego właściwości funkcjonalne. Obniżenie zawartości wody do poziomu określonego w dokumentacji technicznej pozwala na uniknięcie wielu niekorzystnych zjawisk podczas eksploatacji urządzeń elektrycznych, takie jak wyładowanie niezupełne i łukowe oraz degradacja termiczna izolacji powodowana lokalnym nadmiernym przyrostem temperatury, a tym samym uniknięcie poważnych awarii urządzeń energetycznych [1–4].
Polychlorinated biphenyls (PCBs) are one group of persistent organic pollutants (POPs) that are of international concern because of global distribution, persistence, and toxicity. Removal of these compounds from the environment remains a very difficult challenge because the compounds are highly hydrophobic and have very low solubility in water. A 900 W domestic microwave oven, pyrex vessel reactor, pyrex tube connector and condensing system were used in this experiment. Radiation was discontinuous and ray powers were 540, 720 and 900 W. The PCBS were analyzed by GC-ECD. The application of microwave radiation and H2O2/TiO2 agents for the degradation of polychlorinated biphenyl contaminated oil was explored in this study. PCB – contaminated oil was treated in a pyrex reactor by microwave irradiation at 2450 MHz with the addition of H2O2/TiO2. A novel grain TiO2 (GT01) was used. The determination of PCB residues in oil by gas chromatography (GC) revealed that rates of PCB decomposition were highly dependent on microwave power, exposure time, ratio to solvent with transformer oil in 3:1, the optimal amount of GT01 (0.2 g) and 0.116 mol of H2O2 were used in the study. It was suggested that microwave irradiation with the assistance of H2O2/TiO2 might be a potential technology for the degradation of PCB – contaminated oil. The experiments show that MW irradiation, H2O2 oxidant and TiO2 catalyst lead to a degradation efficiency of PCBs only in the presence of ethanol. The results showed that the addition of ethanol significantly enhanced degradation efficiency of PCBs.
Monografia poświęcona jest problematyce diagnozowania transformatorów na podstawie analizy gazów rozpuszczonych w oleju (DGA – Dissolved Gas Analysis). Określenie rodzaju i ilości rozpuszczonych gazów odbywa się podczas badania, pobranej z transformatora, próbki oleju za pomocą chromatografu gazowego. Pomierzone gazy są produktami rozkładu izolacji papierowo-olejowej spowodowanego naturalnymi procesami starzeniowymi oraz defektami. W rozdziale drugim przedstawiono zjawiska fizyczne i chemiczne wpływające na formowanie się gazów oraz ich rozpuszczalność w oleju. W przypadku wystąpienia defektu skład oraz ilość rozpuszczonych gazów pozwalają na określenie jego charakteru. Prawidłowy algorytm diagnostyczny pozwalający zrealizować ten cel został przedstawiony w rozdziale trzecim. Poprawna procedura diagnostyczna wymaga najpierw porównania pomierzonych stężeń gazów lub ich przyrostów z wartościami kryterialnymi, co pozwala na stwierdzenie występowania defektu i określenie jego za-awansowania. Rzetelne wyznaczenie wartości kryterialnych jest niezwykle istotne, gdyż ma bezpośredni wpływ na podejmowane decyzje dotyczące dalszej eksploatacji transformatora. W czwartym rozdziale pracy przedstawiono metodykę wyznaczania wartości kryterialnych. Ponieważ wartości te zależą od wielu czynników, w tym cech konstrukcyjnych, wieku i warunków eksploatacji, powinny więc być wyznaczane dla spójnych populacji transformatorów. Wartości te także zostały przedstawione w tym rozdziale. W celu określenia charakteru defektu opracowanych zostało szereg metod – większość z nich przedstawiono w rozdziale 5. Mnogość metod w sposób naturalny prowokuje pytanie o ich skuteczność. Zagadnieniu temu poświecony jest rozdział 6 monografii. Przedstawiono w nim, wyznaczone przez autora, wartości wskaźników skuteczności rozpoznawania defektów dla wybranych metod diagnostycznych, i porównano z wartościami dostępnymi w literaturze. Metody DGA nie w każdym przypadku są w stanie określić charakter defektu prawidłowo. Jednym ze sposobów poprawy skuteczności rozpoznawania defektu jest jednocześnie wykorzystanie kilku z takich metod. Innym może być wykorzystanie elementów sztucznej inteligencji lub statystyki matematycznej w procesie diagnostycznym. Rozdział siódmy poświecony jest prezentacji metod z tej drugiej grupy. Autor brał czynny udział w ich opracowaniu. Zaproponowane metody mogą być stosowane jako narzędzie pomocnicze w diagnozowaniu transformatorów na podstawie analizy gazów rozpuszczony w oleju. Wymóg posiadania zawansowanej wiedzy z dziedziny statystyki i dysponowania specjalizowanymi programami komputerowymi może ograniczać jednak ich praktyczne wykorzystanie. Istnieje szereg metod sztucznej inteligencji, które mogą być wykorzystane w diagnozowaniu transformatora na podstawie analizy gazów rozpuszczonych w oleju. Autor zajmował się tylko wnioskowaniem rozmytym i sztucznymi sieciami neuronowymi. Ich implementacja i ocena skuteczności przedstawiona jest w rozdziale 8. Wyniki przeprowadzonych prac oraz doniesienia literaturowe pozwalają stwierdzić, że metody te z powodzeniem mogą uzupełniać a nawet zastępować tradycyjnie stosowane metody. Zwiększenie skuteczności wykrywania i rozpoznawania defektów angażujące jednocześnie kilka metod, czy też wykorzystujące elementy sztucznej inteligencji wymagają obliczeń wykonywanych w programie numerycznym. W rozdziale 9 pracy przedstawiono własny taki program o nazwie DINO. Jest to aplikacja komercyjna, wdrożona w przemyśle. Wszystkie metody, które zostały zaprezentowane w pracy, zostały zweryfikowane obliczeniami. przeprowadzonymi z wykorzystaniem obszernego zbioru danych pomiarowych zgromadzonych przez autora. Niektóre z tych obliczeń zostały również zamieszczone, wzbogacając część praktyczną monografii.
EN
The monograph is intended to the problem of diagnosing transformers based on the dissolved gas analysis (DGA). Determination of the type and the amount of dissolved gases is carried out during transformer oil sample testing by gas chromatograph. Determined gases are the products of paper and oil degradation due to natural aging and internal failures. The physical and chemical processes responsible for the formation of gases and their solubility in oil are described in the second chapter. In case of a failure, the composition and quantity of dissolved gases are used to determine its nature. A proper diagnostic algorithm allowing to achieve this goal is presented in the third chapter. A correct diagnostic procedure requires first of all to compare the measured gas concentrations or their increments with criteria values. A reliable determination of these values is extremely important as it directly affects the decisions regarding the subsequent operation of the transformer. The fourth chapter presents the methodology of calculation of these criterion. Since these values depend on many factors, including the design features, the age and operating conditions, they should therefore be determined for the coherent population of transformers. These values also are shown in this section. In order to determine the nature of the defect a number of methods were developed most of them are presented in Chapter 5. A multitude of methods naturally raises the question of their effectiveness. This issue is devoted Chapter 6 of the monograph. It presents performance indicators calculated by the author for selected diagnostic methods and their comparison with the values available in the literature. The DGA methods are not able to determine correctly the nature of the defect in each case. One way to improve the effectiveness of the fault detection is to apply at the same time several of these methods. The others might be making use of elements of artificial intelligence and mathematical statistics in the diagnostic process. The seventh chapter is intended to the presentation of the methods of the second group. Author took an active part in their development. The proposed method can be used as an auxiliary tool in the diagnosis of the transformers on the basis of the analysis of gases dissolved in oil. There are, however, some limitations on their practical use ensuing from the necessity of specialised computer programs in disposition and a deeper understanding of statistics There are a number of artificial intelligence methods and tools that may be used in the diagnosing of a transformer based on the analysis of gases dissolved in oil. Author made use of fuzzy inference and artificial neural networks only. Their implementation and evaluation of their effectiveness is presented in Chapter 8. The results obtained in this work and the literature data allow to conclude that these methods can successfully complement or even replace traditional DGA methods. Increasing the efficiency of detection and identification of defects involving several methods, or using elements of artificial intelligence requires calculations in the computer program. Chapter 9 presents a program developed by the author called DINO. This is a commercial application, implemented in industry. All of the methods presented in the monograph, have been verified by calculations performed using a comprehensive set of measurement data gathered by the author. Some of these calculations are also included.
The article presents a description of the selected models of dissolution. Describes the changes made to fit the transmission measurements. Also presents the interpretation of model parameters with respect to the transmission observed during the dissolution of fullerenes in transformer oil.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Na podstawie wyników pomiaru rezystancji izolacji R15, R60 i R300 prowadzonych podczas eksploatacji transformatorów obliczono wskaźniki R60/R15, R300/R15 i R300/R60. Stwierdzono, że wartości wskaźnika rezystancji izolacji korelują z krotnościami prądu polaryzacji i na tej podstawie można oszacować stopień zawilgocenia izolacji stałej transformatora.
EN
Based on the results of measuring insulation resistance R15, R60 and R300 obtained for running transformers, factors R60/R15, R300/R15 and R300/R60 have been calculated. It has been found that values of the insulation resistance factor correlate with the polarization current ratios, which can make a basis for the assessment of the moistening degree of transformer solid insulation.
The article presents the transmission measurements made during the dissolution of fullerenes in the transformer oil. Magnetic mixer was used to accelerate the dissolution process. Then presents and compares the results fo different stirring speed.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The results of research intended to reveal the role of insulation wrapping on HV electrode in the mechanism of electrical discharges in transformer oil under lightning impulse are presented in this paper. This role is determined by the analysis of the parameters characterizing the discharges and also by observation of their spatiotemporal development and oscillograms of the light emitted by their channels. The research was carried out for two model electrode configurations: an electrode with paper insulation and a bare electrode which had the same outer geometric dimensions as the insulated one.
PL
W artykule przedstawione zostały rezultaty prac badawczych nad rolą otuliny izolacyjnej na elektrodzie WN w mechanizmie rozwoju wyładowań elektrycznych w oleju transformatorowym pod wpływem napięcia udarowego piorunowego. Ta rola została określona poprzez analizę parametrów wyładowań rozwijających się w oleju, a także poprzez obserwację ich rozwoju czasowo-przestrzennego oraz oscylogramów światła przez nie emitowanego. Badania przeprowadzono dla dwóch modelowych układów elektrod: elektrody pokrytej otuliną izolacyjną i elektrody gołej o tych samych wymiarach zewnętrznych jak elektroda z izolacją. Wnioski zawarte w dwóch tezach, które udowodniono w pracy można sformułować następująco: 1. Mechanizm inicjacji wyładowań elektrycznych na powierzchni elektrody wysokonapięciowej jest taki sam bez względu na to czy elektroda jest goła czy też pokryta otuliną izolacyjną. Rola otuliny izolacyjnej polega jedynie na odsunięciu miejsc inicjacji z obszaru silnego pola i powiększeniu napięcia inicjacji wyładowania. 2. Czasowo-przestrzenny rozwój wyładowań od izolowanej elektrody jest narzucony przez ładunek powierzchniowy osłabiający pole w miejscu zapłonu oraz ładunek przestrzenny ograniczający intensywność rozgałęziania się kanałów.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Na podstawie wyników badania oleju transformatorowego i pomiarów rezystancji izolacji transformatorów podjęto próbę określenia zmiany parametrów izolacji podczas eksploatacji. Wskazano, które parametry izolacji najczęściej nie spełniają wymagań norm oraz przedziały zmian wyników pomiarów rezystancji papierowo-olejowej transformatorów. Podano propozycję zmiany sposobu oceny właściwości izolacji transformatorowej.
EN
Based on the results of testing transformer oil and measuring transformer insulation resistance determination of changes in insulation parameters of operating transformers has been attempted. Parameters that do not meet standard requirements have been indicated together with charge intervals for results of measuring paper-oil insulation resistance. A change in the way of evaluating insulation properties has been suggested.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł prezentuje metodę wieloczynnikowej analizy wariancji w zastosowaniu do oceny tendencji do elektryzacji mineralnych olejów izolacyjnych (ECT). Wnioski oparto na wynikach badań laboratoryjnych elektryzacji strumieniowej próbki oleju, wykonanych w laboratoryjnym układzie modelowym z tarczą wirującą. Analizie poddano wpływ prędkości obrotowej tarczy oraz stopień chropowatości jej powierzchni na rejestrowaną wartość prądu. Przedstawiona metoda może być z powodzeniem stosowana w diagnostyce stanu izolacji urządzeń elektroenergetycznych, wykonywanych na obiektach rzeczywistych (głównie transformatorach energetycznych).
EN
The paper presents the method of a multifactor variance analysis used for the assessment of the tendency of mineral insulation oils to electrification (ECT). The conclusions are based on the results of laboratory investigations of streaming electrification of an oil sample carried out in a laboratory model system with a spinning disk. The influence of the rotational speed of a disk and the degree of its surface coarseness on the current value registered was analyzed. This method can be successfully applied in diagnostics of the insulation condition of power appliances, carried out on real objects (mainly power transformers).
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono problem pomiaru stopnia rozpuszczenia fulerenów C60 w izolacyjnym oleju transformatorowym. Przedstawiono w nim widma transmisji olejów dla różnych stężeń fulerenów w oleju transformatorowym. Wskazano również wybór optymalnej długości promieniowania dla pomiarów transmisji. Na tej podstawie została zbudowana mieszarka magnetyczna, w której dokonuje się na bieżąco pomiaru transmisji podczas mieszania.
EN
The article presents the problem of measuring the degree of dissolution of fullerenes C60 in the transformer insulating oil. It presents the transmission spectra for different concentration of fullerenes in the transformer oil. It also identifies the optimal choice of radiation length for transmission measures.
Modyfikacja oleju transformatorowego jest stosowana w celu wyeliminowania zjawiska elektryzacji oleju. W Instytucie Elektroenergetyki Politechniki Opolskiej prowadzone są badania wpływu fulerenów na właściwości elektroizolacyjnych olejów transformatorowych. Problemami są długi czas rozpuszczania fulerenów w oleju oraz pomiar on-line stopnia rozpuszczenia. Do pomiaru stopnia rozpuszczenia zaproponowano pomiar transmisji promieniowania o paśmie od 400 nm do 560 nm. W artykule skupiono się na różnicach w transmisji różnych długości fal podczas pomiaru rozpuszczania fulerenów w oleju transformatorowym.
EN
Modification of transformer oil is used to eliminate the electrification of oil. In the Institute of Electrical Power the Opole University of Technology, research is performed on the impact of fullerenes on the electrical properties of transformer oil. One of the problems is a long time of dissolution of fullerenes in the oil and the problem of on-line measurement of the degree of dissolution. To measure the degree of dissolution it was proposed to measure the radiation transmission band of 405 nm to 560 nm. The paper focuses on the differences in the transmission of different wavelengths during the measurement of dissolution of fullerenes in the transformer oil.
Omówiono zastosowania cieczy elektroizolacyjnych, ze szczególnym uwzględnieniem olejów transformatorowych. Omówiono wymagania techniczne dla mineralnych i estrowych olejów transformatorowych. Przedstawiono informacje dotyczące transformatorowych olejów mineralnych, a także olejów otrzymywanych zarówno z wykorzystaniem syntetycznych olejów estrowych, jak i estrów naturalnych, pochodzenia roślinnego. Omówiono korzyści i ograniczenia wynikające z zastosowania tych cieczy w transformatorach. Przedstawiono perspektywy rozwoju elektroizolacyjnych olejów transformatorowych.
EN
There were discussed applications of insulating liquids with a special consideration of transformer oils. There were discussed technological requirements for mineral and ester transformer oils. The information about transformer oils, transformer oils obtained according to synthetic ester oils as well as natural vegetable esters, was presented. There were described benefits and limits resulting from applying these liquids in transformers. There were presented development perspectives of insulating transformer.
In the paper, the design of an ultrasonic mixer is presented. The device is used for mixing fullerenes in transformer oil using ultrasonic waves. The main part is a microprocessor-controlled oscillator that uses direct digital synthesis providing ultra-precise frequency control in wide bandwidth.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.