устройство контроля изолирующих жидкостей

Формула изобретения

Устройство контроля изолирующих жидкостей, содержащее основание, на котором установлены электродная система, включающая измерительный электрод, выполненный в виде пластины, высоковольтный электрод, выполненный в виде двух пластин, электрод-стержень, вентиль для выпускания воздуха, а также выводы для соединения с измерительной схемой, отличающееся тем, что в него дополнительно введены теплоизолирующий стакан, имеющий штуцеры для заполнения контролируемой жидкостью, в котором устанавливаются электродная система и термоэлектрический преобразователь, насос и нагреватель, образующие контур циркуляции контролируемой жидкости с теплоизолирующим стаканом, а также схема управления, включающая электронный усилитель, вход которого соединен с термоэлектрическим преобразователем, а выход связан с индикатором и инвертирующим входом дифференциального усилителя, источник опорного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с регулятором температуры, связанным с нагревателем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля показателей изолирующих жидкостей, например трансформаторного масла.

Существующие устройства (см. а.с. СССР N 572697, кл. G 01 N 27/06 // G 01 R 27/22, 1977) не обеспечивают оперативного контроля из-за невозможности измерения показателей изолирующих жидкостей в составе маслонаполненных электроаппаратов.

Известно устройство контроля изолирующих жидкостей (см. а.с. N 1774285, кл. G 01 R 27/22, 1990), содержащее основание, на котором установлена электродная система, включающая измерительный электрод, выполненный в виде пластины, высоковольтный электрод, выполненный в виде двух пластин, электрод-стержень и вентиль для выпускания воздуха, а также выводы для соединения с измерительной схемой.

Недостатком устройства является неуниверсальность при измерении показателей из-за невозможности обеспечения требуемого температурного режима контролируемой жидкости без дополнительных устройств.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения температурного режима контролируемой жидкости.

В данное устройство введены теплоизолирующий стакан, имеющий штуцеры для заполнения контролируемой жидкостью, в котором устанавливаются электродная система и термоэлектрический преобразователь, насос и нагреватель, образующие контур циркуляции контролируемой жидкости с теплоизолирующим стаканом, а также схема управления, включающая электронный усилитель, вход которого соединен с термоэлектрическим преобразователем, а выход связан с индикатором и инвертирующим входом дифференциального усилителя, источник опорного напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя, выход которого соединен с регулятором температуры, связанным с нагревателем.

На фиг.1 представлена схема устройства контроля изолирующих жидкостей в двух проекциях (на профильной проекции теплоизолирующий стакан с контролируемой жидкостью, контур циркуляции и схема управления условно не показаны). Устройство содержит основание 1, к которому крепятся с помощью выводов 2 - 4 электродная система, включающая измерительный электрод 5, выполненный в виде пластины, высоковольтный электрод 6, выполненный в виде двух пластин, и электрод-стержень 7, а также термоэлектрический преобразователь 8 и вентиль для выпускания воздуха 9, установленные в теплоизолирующий стакан 10, снабженный штуцерами 11 для заполнения контролируемой жидкостью 12, а также насос 13 и нагреватель 14, образующие контур циркуляции контролируемой жидкости 12 с теплоизолирующим стаканом 10, схему управления, включающую электронный усилитель 15, вход которого соединен с термоэлектрическим преобразователем 8, а выход связан с индикатором 16 и инвертирующим входом дифференциального усилителя 17, источник опорного напряжения 18, выход которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 17, выход которого соединен с регулятором температуры 19, связанным с нагревателем 14.

Вывод 2 соединен с пластиной 5 измерительного электрода, вывод 3 - с пластинами 6 высоковольтного электрода, а вывод 4 - с электродом стержнем 7. Зазоры между пластинами 5 и 6, а также стержнем 7 и пластиной 6 устанавливаются с помощью соответствующих изоляционных прокладок, винтов и гаек. Выводы 2 - 4 соединены с проходными изоляторами 20 и 21, к которым подключается измерительная схема. Термоэлектрический преобразователь 8 со схемой управления соединен с помощью проходного изолятора 21.

Устройство работает следующим образом.

В штуцеры 11 стакана 10 вставляются заглушки 22, стакан 10 заполняется контролируемой жидкостью 12. Затем электродная система и термоэлектрический преобразователь 8 опускаются в контролируемую жидкость 12, которая заполняет зазоры между пластинами 5, 6 и стержнем 7. Электродная система через изоляторы 20, 21 подключается к измерительной схеме для контроля показателей контролируемой жидкости. При контроле пробивного напряжения используются выводы изоляторов 20 (соединенные с выводом 3) и 21. С помощью насоса 13 и нагревателя 14 контролируемая жидкость 12 равномерно нагревается по всему объему стакана 10. Электрическое напряжение с термоэлектрического преобразователя 8 через электронный усилитель 15 поступает на индикатор 16 и инвертирующий вход дифференциального усилителя 17. Одновременно с источника опорного напряжения 18 на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 17 подается электрический сигнал, соответствующий требуемой температуре контролируемой жидкости 12. Напряжение, пропорциональное разности требуемой и температуры контролируемой жидкости 12, поступает на вход регулятора температуры 19, который вырабатывает сигнал управления мощностью нагревателя 14.

Устройство позволяет контролировать пробивное напряжение, тангенс угла диэлектрических потерь, диэлектрическую проницаемость, удельное сопротивление и электропроводность жидких диэлектриков при соблюдении требуемого температурного режима.

Пробивное напряжение U_пр (кВ) определяется как среднеарифметическое по результатам шести измерений.

Тангенс угла диэлектрических потерь определяется по формуле



где

C₁, tg₁ - соответственно емкость и тангенс угла диэлектрических потерь при заполнении межэлектродного зазора контролируемой жидкостью;

C₀, tg₀ - - соответственно емкость и тангенс угла диэлектрических потерь при заполнении межэлектродного зазора воздухом;

C_п - паразитная емкость устройства, обусловленная наличием изоляционных конструкций, емкости проводов и т.д.

где

C_к - емкость при заполнении межэлектродного зазора устройства жидким диэлектриком с известным значением _к.

Относительная диэлектрическая проницаемость определяется следующим образом



Удельное объемное сопротивление v (Ом м) определяется выражением

v = 0,113C₀R_v10¹²,

где

R_v - измеренное значение объемного электрического сопротивления.

Удельная электропроводность (Ом^-1 м^-1)



где

d - зазор между пластинами электродной системы;

S - площадь перекрытия пластин электродной системы.

Для ускорения взаимодействия электродов 5, 6 и изоляционных прокладок с контролируемой жидкостью 12 пластины 5, 6 изготовлены, например, из нержавеющей стали 12Х18Н9Т, а изоляционные прокладки - из фторопласта-4.

Вентиль 9 представляет собой винт с двумя взаимно перпендикулярными отверстиями, при выкручивании которого выпускается воздух, например, при установке устройства контроля в маслонаполненном электроаппарате.

Теплоизолирующий стакан 10 представляет собой металлическую емкость, покрытую снаружи слоем теплоизоляции, например, стекловаты (на фиг.1 условно не показано).

Индикатор 16 включает аналого-цифровой преобразователь и цифровое табло.

Источник опорного напряжения 18 представляет собой цифроаналоговый преобразователь, цифровой код на входе которого соответствует требуемой температуре.

В устройстве изоляторы 20, например, могут быть выполнены из фторопласта-4, изоляторы 21 - типа ИКП-3.

Наличие штуцеров 11 и фланцев 23 у теплоизолирующего стакана 10 позволяет устанавливать предложенное устройство, например, в ветви регенерации масла силового трансформатора.

Пример установки устройства контроля в ветви регенерации масла приведен на фиг.2.

Ветвь регенерации содержит бак 24 трансформатора, заполненный маслом, термосифонный фильтр 25 регенерации масла, вентили 26 для перекрывания поступления масла, фланцы 23 для установки устройства контроля, устройство контроля 27 (схема управления условно не показана), крышку 28 устройства контроля.

Универсальность устройства позволяет использовать его для измерения основных электроизоляционных показателей контролируемых жидкостей при необходимых температурах, а также снимать температурные зависимости определяемых показателей.

За счет обеспечения оперативности контроля состояния жидкой изоляции повышается надежность работы силовых трансформаторов, что повышает надежность снабжения электрической энергией потребителей.

Наличие аналого-цифрового и цифроаналогового преобразователей в схеме управления позволяет автоматизировать процесс контроля.