15.5.2. Профилактические испытания изоляции в эксплуатации

Из-за увлажнения, перегревов, механических нагрузок, перенапряже­ний с течением времени происходит общее старение изоляции электро­оборудования или, как иногда говорят, в ней возникают распределенные дефекты. В изоляции также появляются различные местные дефекты (например, трещины), иначе называемые сосредоточенными. Выявление дефектов производится с помощью профилактических испытаний во время эксплуатации электрооборудования.

К одной из групп профилактических методов контроля относятся так называемые неразрушающие испытания, при которых используются малые напряжения и различные косвенные способы оценки характерис­тик изоляции (изменения сопротивления, tgδ емкости и др.) Другую группу составляют испытания с использованием напряжения, повышен­ного по сравнению с рабочим и вызывающего ускоренное разрушение изоляции в дефектном месте, поэтому их часто называют разрушающими. Существенный недостаток таких испытаний состоит в том, что приложе­ние повышенного напряжения не исключает появления дефекта, который впоследствии может привести к пробою изоляции при рабочем напряже­нии во время эксплуатации.

Основной задачей профилактических испытаний является выявление развивающихся дефектов, с тем, чтобы своевременно заменить электро­оборудование с дефектной изоляцией. Периодичность и нормы испыта­ний устанавливаются соответствующими ГОСТ и ведомственными инст­рукциями для каждого вида электрооборудования.

Низкие абсолютные значения сопротивления изоляции могут указы­вать не только на увлажнение изоляции, но и на ее загрязнение, а также

могут свидетельствовать о появлении грубых сосредоточенных дефектов, например, растрескивания или проколов изоляции.

При переменном напряжении контроль качества изоляции осуществля­ется с помощью измерений емкости.

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (% 8) является одним из основных и наиболее распространенных методов контроля изоляции электрооборудования высокого напряжения, поскольку распределенные дефекты (увлажнение, ионизация газовых включений) в первую очередь, вызывают увеличение диэлектрических потерь. Измеренное значение дает представление о качестве изоляции, а характер изменения при пери­одических измерениях позволяет судить об ухудшении свойств изоляции.

15.5.3. Испытательное оборудование

Назначение испытательного оборудования — генерация необходимых по амплитуде, форме и длительности напряжений, имитирующих воз­действующие на электрическую изоляцию в эксплуатации переменное напряжение, импульсы грозовых и внутренних перенапряжений.

Для получения высоких испытательных напряжений частотой 50 Гц применяется каскадное включение испытательных трансформаторов, при котором обмотки высокого напряжения трансформатора включаются пос­ледовательно, а питание каждого последующего трансформатора осу­ществляется через предыдущий. На рис. 15.12 показана схема соединения обмоток наиболее распространенного в настоящее время каскада, состоя­щего из трех трансформаторов на напряжение 750 кВ. Поскольку опорно-изоляционная конструкция каскада трансформаторов имеет значительную высоту, для более равномерного распределения напряжения по ней на металлические рамы, связывающие между собой опорные изоляторы, подаются определенные потенциалы от элементов каскада. При этом,

Рис. 15.12. Схема соединений обмоток трансформаторов каскада 3x750 кВ

чтобы предотвратить коронирование металлических конструкций и соединений, на них устанавливаются экраны, радиус которых увеличива­ется с ростом потенциала.

Для генерирования колебательных коммутационных импульсов также может быть использован каскад трансформаторов. Но обмотка низкого напряжения испытательного трансформатора возбуждается от двух встречно включенных колебательных контуров по схеме рис. 15.13, а. Предвари­тельно заряжаются до одинакового напряжения два конденсатора С₁, и С₂, потом управляющим импульсом напряжения пробивается шаровой раз­рядник и начинается колебательный разряд в контурах С_1-L1 ,, и С₂-L₂ Собственные частоты контуров выбираются существенно различными и в результате на обмотку низкого напряжения испытательного трансформа­тора подаётся колебательный импульс напряжения, равный сумме колеба­ний в двух контурах и показанный сплошной линией на рис. 15.13, б. Импульс такой же формы появляется и на выводе высокого напряжения каскадного трансформатора. Пример внешнего вида каскадного испыта­тельного трансформатора на напряжение 3,0 МВ приведён на рис. 15.14 (см. цветную вклейку).

Принцип действия генераторов импульсных напряжений (ГИН) (рис. 15.15) заключается в том, что параллельно включенные и заряжен­ные от выпрямительной установки конденсаторы переключаются на пос­ледовательное соединение, при котором напряжения складываются. Пере­ключение производится с помощью искровых промежутков (см. п. 5.6.3).

Для получения апериодических коммутационных импульсов с длительностью фронта до 1000 мке применяются эти же генераторы импульсных напряжений. Увеличение длительности фронта достигается включением большого сопротивления и дополнительной емкости, парал-

б)

Рис. 15.13. Схема генерирования колебательных коммутационных импульсов (а) и форма колебательного коммутационного импульса (б):

С[, С₂ — конденсаторы колебательных контуров; L₁ L₂ — индуктивности колебательных кон­туров; R_З— зарядное сопротивление; Т — испытательный трансформатор; R_защ — защитное сопротивление; Об — испытуемый объект; С_д1, С_д2 — конденсаторы измерительного делителя напряжения; f— частота колебаний контура С₁,—L₁,; f₂ — частота колебаний контура С₂—L₂', τ_ф — длина фронта испытательного импульса.

Рис. 15.15. Принципиальная схема генератора импульсных напряжений:

Т — зарядный трансформатор; R_защ — защитное сопротивление; В — выпрямитель; С — ёмкость ступеней генератора; r₃ — зарядное сопротивление; С_п — паразитные емкости; U_упр — управляющий импульс напряжения; R_д — демпфирующее сопротивление; К^ — фрон­товое сопротивление; ДН-— делитель напряжения; R₁, R₂ — сопротивления делителя напряже­ния; Об — испытуемый объект; ИП_I,, ..., ИП_П — искровые промежутки ступеней ГИН; ИП₀ — выходной искровой промежуток; И_шр — шаровой измерительный разрядник

лельной объекту испытания. Пример импульсного генератора на напряже­ние 6,0 МВ и разряда с него в процессе испытания внешней изоляции оборудования приведён на рис. 15.16 (см. цветную вклейку).