Muuntajan eristysrakenteiden impregnoituminen eristysnesteessä

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli kehittää muuntajan kuivaus- ja impregnoitumisprosessia kuvaava koejärjestely ja rakentaa mittauskytkentä, millä voidaan tutkia eristysnesteen impregnointia eristemateriaaleihin. Mittauskytkennällä oli tarkoitus selvittää eri eristysnesteiden impregnointiajat erilaisiin muuntajassa käytettäviin eristemateriaaleihin. Selvittämällä eristemateriaalien impregnoitumisajat, voidaan optimoida muuntajien seisonta-aika, joka siten parantaa laatua sekä tehostaa tuotantoprosessia.

Öljyeristeisien muuntajien eristysrakenne perustuu kiinteän eristemateriaalin ja eristysnesteen käyttöön. Yleisimmin käytetään selluloosapohjaisia materiaaleja ja muuntajaöljyä niiden hyvien ominaisuuksien ja edullisuuden takia. Puumateriaalin ja muuntajaöljyn käyttö ei sovellu kaikkiin käyttöolosuhteisiin, vaan niiden rinnalle on kehitetty kemiallisesti muokattuja synteettisiä eristemateriaaleja ja eristysnesteitä. Synteettisten aineiden käytön ongelmana on, että niiden kaikkia ominaisuuksia ja impregnointiaikoja ei tunneta vielä kovin hyvin.

Tutkittavista eristemateriaaleista tehtiin koekappaleita rakentamalla niistä kondensaattoreita. Koekappaleet käsiteltiin muuntajan kuivaus- ja tyhjiöprosessissa, jonka jälkeen ne upotettiin eristysnesteeseen. Eristysnesteen impregnointi muutti eristemateriaalin permittiivisyyttä, jota tutkittiin mittaamalla koekappaleiden kapasitanssia ja häviökerrointa.

Koejärjestelyn kehittäminen jatkui koko mittausprosessin ja siihen tehdyt muutokset toivat luotettavampia tuloksia. Mittaustuloksissa olevien virheiden takia koekappaleiden arvoja ei voida vertailla toisiinsa, mutta yksittäisen koekappaleen kapasitanssin muutosta pystyttiin tutkimaan, koska virhe ei muuttunut impregnoitumisen aikana. Mittaustulosten käsittelyn yhteydessä selvisi optimiolosuhteet eristysnesteen impregnoinnille ja niiden impregnointiajat eri eristemateriaaleihin.

The purpose of this thesis was to develop a system to measure insulating materials capability of insulation in different insulation fluids. The measuring system matches with real drying and vacuum processes of transformers. The goal was to figure out how long it takes from different insulation fluids to impregnate into different insulating materials. Once the impregnation time is known, the quality and manufacturing process of transformers can be optimized.

The insulation structure of transformer is usually based on common use of oil and cellulose materials because of their good insulation qualities and affordable price. This insulation structure does not work in all circumstances and that is why there are chemically treated synthetic insulation fluids and materials. The problem with these synthetic substances is that some of their qualities and impregnation time are not known.

In order to be measured, insulating materials were made to capacitors. This modification was made with electrodes. These specimens were treated in drying and vacuum processes and embedded in insulation fluid. The impregnation of the insulation fluid into specimen changed the insulating materials permittivity which then changed the measured capacitance and loss factor.

The development of the measuring system continued after every measurement. These changes made improvement to the measuring results. Due to the measuring errors, different specimen cannot be compared with one another; however impregnation can still be inspected because these measuring errors do not change throughout the measurement. From the measuring results become clear optimum circumstances for the impregnation process and impregnation time for different insulation fluids into different insulating materials.