Коэффициенты пересчёта

Разность температур	5	10	15	20	25	30
Коэффициент изменения	1,23	1,5	1,84	2,25	2,75	3,4

Состояние изоляции обмоток трансформатора удовлетворяет требованиям, если значение сопротивления изоляции, измеренное через 60 с после приложения напряжения и приведенное к заводской температуре, составит не менее 70 % паспортных значений для трансформаторов на напряжение 110 … 150 кВ и не менее 85 % − для трансформаторов на напряжение 220 … 500 кВ.

Измерение тангенса угла диэлектрических потерь

Тангенс угла диэлектрических потерь tgδ изоляции и емкость обмоток, как правило, измеряют при помощи моста типа Р-5026 при напряжении 10 кВ. При сравнении измеренных величин с заводскими учитываются температуры, при которых производились измерения. Приведенная к заводской температуре величина tgδ не должна превышать заводские данные более чем на 20 % при значениях tgδ менее 1 % и более 30 % при значениях tgδ более 1 % для трансформаторов 220 … 500 кВ. Для трансформаторов 110 … 150 кВ измеренная величина tgδ, приведенная к заводской температуре, не должна быть больше 130 % заводской величины tgδ.

Измерение сопротивления изоляции электрооборудования, изоляторов, кабелей, изолированных проводов

Для измерения сопротивления изоляции применяют индикаторы и мегомметр. Основным прибором, используемым для этих целей, является мегомметр. Различают переносные (М503М, М110М, М1102/1, Ф2) и стационарно устанавливаемые на распределительных щитах электроустановок (М143М, М143/2) приборы для измерения изоляции. Как правило, последние предназначены для непрерывного контроля (например, индикатор М143М) и непрерывного измерения (мегомметр М143/2) сопротивления изоляции сетей переменного тока под напряжением. Переносными приборами (рис. 11.3) пользуются только при отключенной сети.

Мегомметр состоит из генератора постоянного (или переменного с выпрямителем) тока, логометра с последовательной О₁ и параллельной О₂ обмотками в последовательной цепи логометра (рис. 11.3), добавочного сопротивления R₂ и последовательной цепи логометра, служащего для защиты прибора при полном пробое изоляции, когда измеряемое сопротивление R_x близко к нулю. Вращение генератора можно произвести от руки. При использовании мегомметров без вращающихся частей необходимо иметь дополнительно источник переменного тока. Распространены мегомметры на номинальные напряжения 500, 1000, 2500 В. Измерение сопротивления изоляции в высоковольтных цепях выше 1000 В производят мегомметром 2500 В, в сетях до 1000 В – 500 В, в цепях релейной защиты, автоматики, измерений и телемеханики, за исключением цепей 60 В и ниже, используют мегомметры 1000 В.

Прибор имеет 3 зажима: Л (линия), З (земля), Э (экран). При измерении сопротивления изоляции между двумя незаземленными элементами аппарата (фазами выключателя) они подключаются к клеммам Л и З. При измерении между двумя фазами кабеля его оболочка подключается к клемме Э.

Методика измерения сопротивления изоляции

При измерении к изоляции прикладывается напряжение, получаемое от генератора, и с помощью логометра измеряется отношение напряжения к протекающему току. Рукоятка мегомметра должна раскрутиться до 120 оборотов в минуту, лишь тогда подается напряжение от мегомметра к испытуемому объекту с помощью кнопки. Рассмотрим процессы, происходящие при измерении мегаомметром. Если к диэлектрику, схема замещения которого представлена ранее на рис. 11.2, приложить толчком постоянное напряжение, то ток, протекающий по диэлектрику, будет складываться из следующих составляющих:

1. тока i_r, осуществляющего заряд геометрической емкости Cr, действующего очень кратковременно;

2. плавно спадающего по времени тока, протекающего по ветви R – C, называемого током абсорбции i_a;

3. сквозного тока проводимости i_пр, протекающего по ветви R_пр и постоянного во времени

i_пр = U / R_пр,

по величине которого можно судить о качестве изоляции.

Рис. 11.3. Лицевая панель мегомметра Ф4100

Рис. 11.4. Схема мегомметра

Ток абсорбции

i_а = U / R · e ^-t/T

где   T – постоянная времени ветви R – C;

t – время с момента подключения.

Для высоковольтных вводов Т составляет несколько миллисекунд, для трансформаторов – несколько секунд, для электрических машин и кабелей – несколько минут. Зависимость тока от времени с момента подачи напряжения (рис. 11.5) соответствует изменению сопротивления изоляции R, измеренному мегомметром.

По окончании заряда емкостей изоляции ее сопротивление стационарно и называется сопротивлением изоляции, характеризующимся величиной R_пр, определенной по току сквозной проводимости в диэлектрике. Отчет показаний мегомметра следует производить через 1 … 2 минуты после подачи испытательного напряжения в целях правильного измерения сопротивления изоляции.

На результаты измерений влияет величина приложенного напряжения, особенно если изоляция загрязнена и увлажнена. При увеличении напряжения в 3 раза величина сопротивления изоляции может увеличиться в 1,3 раза. Существенно влияет на результаты измерений температура, значения сопротивлений при разных температурах могут увеличиваться на порядок для одной и той же изоляции. Для пересчета результатов измерений, выполненных при температуре υ₁, на интересующую температуру υ₂ используют эмпирическую формулу

R₂ = R₁ · 10 –( υ₂ - υ₁)/α.

Коэффициент α зависит от типа изоляции. Для изоляции класса А он равен 40, для класса В – 60. Особенно следует подчеркнуть влажность загрязнения и влажность изоляции, так различие только во влажности может дать разницу показаний в сотни раз. Показания мегомметра, близкие к нулю, говорят о наличии дефекта в изоляции. По результатам измерений мегомметра судят о возможности дальнейшего использования оборудования и проводников. Наиболее правильным является сравнение результатов текущих и предыдущих измерений, выполненных при одинаковых напряжениях и температуре для одинакового времени и момента подключения раскрученного мегомметра. Изоляция считается удовлетворительной, если ее сопротивление, выраженное в МОм, в 3 раза больше номинального напряжения электрических машин и трансформаторов, выраженного в кВ. Однако это правило не узаконено. Согласно ПУЭ, минимальная величина сопротивления изоляции нормируется (раздел 1.2).

Рис. 11.5. Зависимости тока и сопротивления изоляции от времени

Применение малых напряжений.

Область применения малых напряжений 12, 36, 42 В ограничивается ручным электрифицированным инструментом, ручными переносными лампами и лампами местного освещения в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. Применение малых напряжений – эффективная мера, но её широкому применению препятствует трудность осуществления протяжённой сети малого напряжения, поэтому источник малого напряжения должен быть максимально приближен к потребителю. Источниками малого напряжения могут быть:

- батарея гальванических элементов,

- аккумуляторы,

- выпрямительная установка,

- преобразователь частоты,

- трансформатор.

Наиболее широко в качестве источников малого напряжения используют понизительные трансформаторы, поскольку аккумуляторы и гальванические элементы неудобны в эксплуатации, для выпрямительной установки требуется дополнительно преобразовательный трансформатор, применение повышенной частоты увеличивает ёмкостную проводимость фаз относительно земли. Применение преобразователей частоты позволяет снизить габариты и массу электродвигателей, что снижает значительно физические нагрузки на работающего. Однако ток с частотой 200, 400, 500 Гц также опасен, как и с частотой 50 Гц.

Применение автотрансформаторов в качестве источников малого напряжения запрещено, так как сеть малого напряжения гальванически связана с сетью питания автотрансформатора. Существенным недостатком понизительных трансформаторов является возможность переноса высшего напряжения в обмотку малого напряжения. С целью уменьшения опасности обмотка малого напряжения заземляется или зануляется. Одним применением малых напряжений не достигается достаточная степень безопасности: в случае двухфазного прикосновения и в помещениях с повышенной опасностью ток через тело человека превышает значение неотпускающего тока. Поэтому применяются дополнительно и другие меры, например двойная изоляция, электрозащитные средства.

Электрическое разделение сетей.

Разветвлённая сеть большой протяжённости имеет значительную ёмкость и малое активное сопротивление. Если её разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, то опасность поражения резко снизится. Обычно электрическое разделение сетей осуществляется путём подключения электроприёмников через разделительный трансформатор. Реже применяется разделение разветвлённой сети на несколько несвязанных сетей. В сетях выше 1000 В применяется компенсация ёмкостной составляющей тока замыкания на землю. В сетях до 1000 В компенсация ёмкостной составляющей тока замыкания на землю применяется лишь в подземных сетях шахт и рудников.

Компенсация ёмкостной составляющей тока замыкания на землю.

В сетях выше 1000 В компенсация ёмкостной составляющей тока замыкания на землю применяется для гашения перемежающейся электрической дуги при замыкании на землю и снижения возникающих при этом перенапряжений. Одновременно снижается ток замыкания на землю. Согласно ПУЭ, если ток замыкания на землю превышает в сетях 35 кВ – 10 А, 15 … 20 кВ – 15 А, 10 кВ – 20 А, 6 кВ – 30 А, то их нейтрали соединяют с заземляющим устройством через дугогасящий реактор (в России), а также через бетонные сопротивления или параллельно подключённые дугогасящий реактор и бетонное сопротивление (в странах Америки и Европы). Из режима I-сеть, её переводят в один из режимов L-сеть, R-сеть, RL-сеть, когда нейтраль соединяют с заземлителем через сопротивления, величина которых значительно превосходит сопротивление фазы сети. Все возможные режимы нейтралей сетей приведены на рис. 11.6.

Трёхфазные сети переменного тока напряжением 1000 В и выше – трёхпроводные. Сети до 1000 В выполняют трёхпроводными только в том случае, когда нагрузка симметрична.

В противном случае сети до 1 кВ проектируют с четырьмя проводами (три фазных и нулевой). Назначение нулевого провода – выравнивание напряжений фаз при их несимметричной нагрузке.