Zawilgocenie izolacji papierowo-olejowej transformatorów wysokiego napięcia

1. Wprowadzenie 5

2. Budowa układu izolacyjnego transformatorów energetycznych o izolacji papierowo-olejowej 9

2.1. Materiały izolacyjne stosowane w budowie układów izolacyjnych transformatorów energetycznych 9
2.1.1. Ciecze izolacyjne 9
2.1.1.1. Wymagania stawiane cieczom izolacyjnym 9
2.1.1.2. Oleje mineralne 10
2.1.1.3. Oleje syntetyczne
2.1.1.4. Oleje roślinne 20
2.1.2. Materiały izolacyjne stałe 22
2.1.2.1. Materiały na bazie celulozy 22
2.1.2.2. Materiały izolacyjne stałe pochodzenia syntetycznego 25
2.2. Konstrukcja układu izolacyjnego transformatorów mocy w aspekcie diagnostyki izolacji z użyciem metod polaryzacyjnych 28

3. Czynniki wpływające na zawilgocenie izolacji celulozowej 36

3.1. Zawartość wody w izolacji celulozowej na kolejnych etapach procesu technologicznego 36
3.2. Generacja wody w wyniku procesów starzeniowych izolacji papierowo-olejowej 38
3.3. Migracja wody z otoczenia do układu izolacyjnego 39

4. Wybrane metody badawcze w ocenie zestarzenia izolacji papierowo-olejowej 43

4.1. Ocena stopnia zestarzenia układu izolacyjnego papier-olej z wykorzystaniem metod fizykochemicznych 43
4.2. Wpływ zestarzenia układu izolacyjnego papier-olej na jego odpowiedź dielektryczną 44
4.3. Badania mikroskopowe w ocenie stopnia polimeryzacji celulozy 47
4.3.1. Idea metody 47
4.3.2. Założenia wstępne 50
4.3.3. Preparacja próbek 52
4.3.4. Aparatura badawcza i metodyka pomiarów 54
4.3.5. Wyniki badań 54

5. Przestrzenny rozkład zawilgocenia w izolacji transformatora 59

5.1. Zjawisko migracji i akumulacji wody w izolacji transformatora 59
5.2. Badania rozkładu zawilgocenia w izolacji transformatorów 61

6. Zawilgocenie izolacji papierowo-olejowej w aspekcie właściwości eksploatacyjnych transformatorów oraz ich czasu życia technicznego 66

7. Metody stosowane w ocenie zawilgocenia izolacji papierowo-olejowej 72

7.1. Metoda miareczkowania Karla Fischera oraz oparte na niej metody pośrednie 72
7.2. Metody polaryzacyjne 73
7.2.1. Polaryzacja elektryczna 73
7.2.2. Metoda napięcia powrotnego RVM 79
7.2.3. Metoda prądów polaryzacji i depolaryzacji PDC 80
7.2.4. Metoda spektroskopii dielektrycznej w dziedzinie częstotliwości FDS 82
7.3. Metoda spektrofotometrii w bliskiej podczerwieni NIR 84
7.4. Metoda sond pojemnościowych 87
7.5. Badania zawilgocenia izolacji transformatorów energetycznych 88

8. Ocena zawilgocenia izolacji przy wykorzystaniu metody napięcia powrotnego – interpretacja i komputerowe wspomaganie diagnozy 91

8.1. Czynniki wpływające na odpowiedź dielektryczną izolacji transformatorów 91
8.2. Idea analizy odpowiedzi dielektrycznej w dziedzinie czasu z użyciem sztucznych sieci neuronowych 96
8.3. Baza wzorców do nauki sztucznej sieci neuronowej 97
8.4. Proces nauki sieci 100
8.5. Dyskusja wyników i wnioski 106

9. Zawilgocenie izolacji transformatorów pracujących w polskim systemie energetycznym 109

9.1. Pozyskiwanie danych 109
9.2. Techniki badawcze 113
9.3. Stan zawilgocenia izolacji z uwzględnieniem podziału transformatorów na grupy 115
9.4. Wpływ zawilgocenia izolacji stałej na stan oleju izolacyjnego 123

10. Kierunki dalszych badań 128

11. Podsumowanie 132

Literatura 137
Streszczenie 150
Summary 151