Assessing the Possibility of Using Insulating Paper as the Transformer Oil Humidity Sensor Element

This paper determines possibilities of using insulating paper as a humidity sensor element for monitoring the humidity level of transformer oil in power transformers. We propose to construct the sensor unit of the humidity sensor as a cylindrical capacitor structure, in which the dielectric is the electrically insulating paper soaked in transformer oil. Moreover, we conduct the investigation of relation between conductivity of insulating paper, transformer oil and moisture; temperature and electric field occurring at measuring their resistance at a constant voltage. Furthermore, we determine the electric field value, at which the resistance of insulating paper soaked in transformer oil can be considered dependent only on the temperature and humidity. We also define the formula describing this dependence. The research results show the possibility of creating the humidity sensor based on the transformation of “moisture-resistance” providing continuous monitoring of moisture in transformer oil during its operation.

Publication year: 
2013
Issue: 
2
УДК: 
621.315.615.2
С. 34–38. Табл. 4. Бібліогр.: 17 назв.
References: 

1. Мордкович А.Г., Горожанкин П.А. О построении подсистем мониторинга, управления и диагностики оборудования подстанций сверхвысокого напряжения и их интеграции в АСУ ТП ПС // Электрич. станции. — 2007. — № 6. — С. 30—38.
2. Рассальский А.Н., Сахно А.А., Конограй С.П. та ін. Комплексный подход к диагностике высоковольтного оборудования подстанций 220—1150 кВ под рабочим напряжением в режиме эксплуатации // Електротех. і електромех. — 2010. — № 4 — С. 23—25.
3. Сырцов А.И., Невзлин Б.И., Джасим Д.М.Д. Влияние влаги на свойства трансформаторного масла // Наук. пр. Донецьк. нац. техн. ун-ту. — 2011. — № 11 (186). — С. 385—387.
4. Бланк Т.А., Экспериандова Л.П. Развитие современных методов акваметрии химических веществ // Вісн. Харків. нац. ун-ту. Хімія. — 2008. — Вип. 16(39), № 820. — С. 27—38.
5. ГОСТ 7822—75. Масла нефтяные и смазки. Метод определения растворенной воды. — М.: Изд-во стан- дартов, 1975. — 32 с.
6. ГОСТ 24614—81. Жидкости и газы, не взаимодействующие с реактивом Фишера. Кулонометрический метод определения воды. — М.: Изд-во стандартов, 1981. — 10 с.
7. Патент 84682 Україна, МКІ G 01 N 27/12. Спосіб вимірювання електричної ємності і визначення вологості досліджуваного об’єкта та пристрій для його здійснення (варіанти) / І.Г. Грушка, Я.І. Грушка. — № 200500714; Заявл. 26.01.2005; Опубл. 25.11.2008; Бюл. № 22. — 6 с.
8. Патент 39894 Україна, МКІ G 01 N 27/22. Ємнісний сенсор для вимірювання вологості / В.С. Осадчук, О.В. Осадчук, О.С. Звягін. — № 200814033; Заявл. 05.12.2008; Опубл. 10.03.2009; Бюл. № 5. — 2 с.
9. Патент 51222 Україна, МКІ G 01 N 27/22. Ємнісний датчик вологості / О.В. Заболотний, В.А. Заболотний, М.Д. Кошовий. — № 2002020867; Заявл. 04.02.2002; Опубл. 15.10.2004; Бюл. № 10. — 2 с.
10. Патент 62125 Україна, МКІ G 01 N 27/22. Ємнісний датчик вологості / О.В. Заболотний, М.Д. Кошовий, В.А. Заболотний. — № 2002120070; Заявл. 13.12.2002; Опубл. 15.12.2003; Бюл. № 12. — 2 с.
11. Липштейн Р.А., Шахович М.И. Трансформаторное масло. — М: Энергоатомиздат, 1983. — 296 с.
12. Левит А.Г. Особенности работы масло-барьерной изоляции преобразовательных трансформаторов высокого напряжения // Электрич. cтанции. — 1978. — № 5. — С. 68—71.
13. Иерусалимов М.Е., Николенко А.Н. Контроль увлажнения бумажно-масляной изоляции // Электрич. сети и сист. — Вып. 12. — 1976. — С. 102—110.
14. Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 1. Общие вопросы. Электротехнические материалы / Под общ. ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова и др. — 9-е изд., стер. — М.: Изд-во МЭИ, 2003. — 440 с.
15. Соколов В.В. Разработка методов повышения эффективности диагностики состояния изоляции мощных силовых трансформаторов высокого напряжения: Дис. … канд. техн. наук. 05.14.12 — К.: Киев. политехн. ин-т, 1982 — 286 с.
16. Куц П.С., Пикус И.Ф. Теплофизические и технологические основы сушки высоковольтной изоляции. — Минск: Наука и техника, 1979. — 294 с.
17. Кучинский Г.С., Кизеветтер В.Е., Пинталь Ю.С. Изоляция установок высокого напряжения: Учеб. для вузов / Под общ. ред. Г.С. Кучинского. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 386 с.

References [transliteration]: 

1. Mordkovich A.G., Gorozhankin P.A. O postroenii podsistem
monitoringa, upravlenii͡a i diagnostiki oborudovanii͡a podstant͡siĭ sverkhvysokogo napri͡azhenii͡a i ikh integrat͡sii v ASU TP PS // Ėlektrich. stant͡sii. – 2007. – # 6. – S. 30–38.
2. Rassal'skiĭ A.N., Sakhno A.A., Konograĭ S.P. ta іn. Kompleksnyĭ podkhod k diagnostike vysokovol'tnogo oborudovanii͡a podstant͡siĭ 220–1150 kV pod rabochim napri͡azheniem v rezhime ėkspluatat͡sii Elektrotekh. і elektromekh. – 2010. – # 4 – S. 23–25.
3. Syrt͡sov A.I., Nevzlin B.I., Dzhasim D.M.D. Vlii͡anie vlagi na svoĭstva transformatornogo masla // Nauk. pr. Donet͡s'k. nat͡s. tekhn. un-tu. – 2011. – # 11 (186). – S. 385–387.
4. Blank T.A., Ėksperiandova L.P. Razvitie sovremennykh metodov akvametrii khimicheskikh veshchestv // Visn. Kharkiv. nat͡s. un-tu. Khimii͡a. – 2008. – Vyp. 16(39), # 820. – S. 27–38.
5. GOST 7822–75. Masla nefti͡anye i smazki. Metod opredelenii͡a rastvorennoĭ vody. – M.: Izd-vo standartov, 1975. – 32 s.
6. GOST 24614–81. Zhidkosti i gazy, ne vzaimodeĭstvui͡ushchie s reaktivom Fishera. Kulonometricheskiĭ metod opredelenii͡a vody. – M.: Izd-vo standartov, 1981. – 10 s.
7. Patent 84682 Ukraïna, MKI G 01 N 27/12. Sposib vymiri͡uvanni͡a elektrychnoï i͡emnosti i vyznachenni͡a volohosti doslidz͡huvanoho obi͡ekta ta prystriĭ dli͡a ĭoho zdiĭsnenni͡a (varianty) / I.H. Hrushka, I͡a.I. Hrushka. – # 200500714; Zai͡avl. 26.01.2005; Opubl. 25.11.2008; Bi͡ul. # 22. – 6 s.
8. Patent 39894 Ukraïna, MKI G 01 N 27/22. I͡emnisnyĭ sensor dli͡a vymiri͡uvanni͡a volohosti / V.S. Osadchuk, O.V. Osadchuk, O.S. Zvi͡ahin. – # 200814033; Zai͡avl. 05.12.2008; Opubl. 10.03.2009; Bi͡ul. # 5. – 2 s.
9. Patent 51222 Ukraïna, MKI G 01 N 27/22. I͡emnisnyĭ datchyk volohosti / O.V. Zabolotnyĭ, V.A. Zabolotnyĭ, M.D. Koshovyĭ. – # 2002020867; Zai͡avl. 04.02.2002; Opubl. 15.10.2004; Bi͡ul. # 10. – 2 s.
10. Patent 62125 Ukraïna, MKI G 01 N 27/22. I͡emnisnyĭ datchyk volohosti / O.V. Zabolotnyĭ, M.D. Koshovyĭ, V.A. Zabolotnyĭ. – # 2002120070; Zai͡avl. 13.12.2002; Opubl. 15.12.2003; Bi͡ul. # 12. – 2 s.
11. Lipshteĭn R.A., Shakhovich M.I. Transformatornoe maslo. – M: Ėnergoatomizdat, 1983. – 296 s.
12. Levit A.G. Osobennosti raboty maslo-bar'ernoĭ izoli͡at͡sii preobrazovatel'nykh transformatorov vysokogo napri͡azhenii͡a // Ėlektrich. ctant͡sii. – 1978. – # 5. – S. 68–71.
13. Ierusalimov M.E., Nikolenko A.N. Kontrol' uvlazhnenii͡a bumazhno-masli͡anoĭ izoli͡at͡sii // Ėlektrich. seti i sist. – Vyp. 12. – 1976. – S. 102–110.
14. Ėlektrotekhnicheskiĭ spravochnik: V 4 t. T. 1. Obshchie voprosy. Ėlektrotekhnicheskie materialy / Pod obshch. red. prof. MĖI V.G. Gerasimova i dr. – 9-e izd., ster. – M.: Izd-vo MĖI, 2003. – 440 s.
15. Sokolov V.V. Razrabotka metodov povyshenii͡a ėffektivnosti diagnostiki sostoi͡anii͡a izoli͡at͡sii moshchnykh silovykh transformatorov vysokogo napri͡azhenii͡a: Dis. … kand. tekhn. nauk. 05.14.12 – K.: Kiev. politekhn. in-t, 1982 – 286 s.
16. Kut͡s P.S., Pikus I.F. Teplofizicheskie i tekhnologicheskie snov y sushki vysokovol'tnoĭ izoli͡at͡sii. – Minsk: Nauka i tekhnika, 1979. – 294 s.
17. Kuchinskiĭ G.S., Kizevetter V.E., Pintal' I͡U.S. Izoli͡at͡sii͡a ustanovok vysokogo napri͡azhenii͡a: Ucheb. dli͡a vuzov / Pod obshch. red. G.S. Kuchinskogo. – M.: Ėnergoatomizdat, 1987. – 386 s.

AttachmentSize
2013-2-4.pdf171.87 KB

Тематичні розділи журналу

,