книги из ГПНТБ / Сви П.М. Контроль высоковольтной изоляции методом частичных разрядов

Рис. 4-5. Схема распределительного устройства 35 ко на подстанции ПО кв.

Рис. 4-6. Зависимости уровня частичных разрядов от испытательного напряжения.

Повышенный уровень разрядов, отмеченный у выклю­ чателя Л-1, может быть объяснен близостью этого вы­ ключателя к дефектному разъединителю. Однако после устранения источника разрядов в РЛН следует еще раз проверить выключатель, бысокий уровень и повышен­ ная частота следования разрядов измерены у конденса­ тора связи Л-3. Конденсатор имеет защитный искровой промежуток, однако концы электродов имеют закругле­ ния и на слух разряды от короны не обнаружены. Воз­ можны или небольшие разряды в конденсаторе (уровень разрядов не очень велик), или разряды в дефектных изо­ ляторах на линии вблизи подстанции. Проверка с дефек­ тоскопом линейной изоляции подтвердила последнее предположение; на четвертой опоре был обнаружен изо­ лятор с интенсивными разрядами.

г. Организация работ по высокочастотной дефектоскопии распределительных устройств

С целью выявления источников помех, а также об­ наружения дефектной изоляции, в которой происходят разряды, в распределительных устройствах, выделяемых для контроля изоляции методом частичных разрядов, следует произвести тщательное обследование при помо­ щи дефектоскопа. Кроме того, все оборудование должно пройти плановые профилактические испытания.

Выявленные источники помех должны быть ликвиди­ рованы, а отбракованное оборудование отремонтирова­ но. Подготовленное таким образомм устройство 2 раза в год (первое время, до накопления опыта — ежеквар­ тально) должно подвергаться обследованию с помощью дефектоскопа.

Если при этом будет отбракована изоляция, то она должна быть осмотрена и подвергнута профилактиче­ ским испытаниям с целью установления места и характе­ ра повреждения. Возможность эксплуатации оборудова­ ния, отбракованного дефектоскопом, устанавливается на основе результатов комплекса профилактических испы­ таний.

При обнаружении дефектной изоляции (осмотром, профилактическими испытаниями и т. п.) ее необходимо тщательно обследовать при помощи дефектоскопа в це­ лях накопления опыта.

93

Поскольку измерения производятся около заземлении аппаратов, дефектоскопию в распределительных устрой­ ствах может производить бригада из 2 чел. Дефектоско­ пия среднего по размерам устройства занимает не более 2—3 ч (если нет необходимости в сложных работах по отысканию дефектного изолятора). Исходя из размера и количества проверяемых устройств, устанавливается количество бригад для высокочастотной дефектоскопии.

4-6. ИЗМЕРЕНИЯ НА ОБОРУДОВАНИИ ПРИ ПОМОЩИ ИЧР

Контроль состояния изоляции при помощи ИЧР про­ изводится во время испытаний оборудования приложен­ ным повышенным напряжением. Измерения ИЧР следу­ ет производить как при профилактических испытаниях, так и в лаборатории, при испытаниях после ремонта.

Схемы включения ИЧР и требования к испытатель­ ным установкам приведены в гл. 2; в настоящем разделе рассмотрим особенности методики измерений и отбра­ ковки изоляции.

При испытании трансформаторов следует использо­ вать схему, в которой іИЧР подключается к не< испы­ тываемым в этот момент обмоткам. В такой схеме ис­ пользуется ёмкостная связь между испытуемой и ос­ тальными обмотками, а заземленный бак служит хоро­ шим экраном от посторонних помех. Показания прибора в этой схеме в меньшей мере зависят от месторасположе­ ния дефекта (см. § 4-2).

В качестве разделительной емкости при испытании трансформатора может быть использована емкость его ввода. При этом ИЧР включается на вывод ПИН или вывод для измерения 'tg 6.

Измерение амплитуд частичных разрядов произво­ дится как при подъеме, так и при снижении испытатель­ ного напряжения. Фиксируется напряжение, при кото­ ром в изоляции объекта возникают (при подъеме на­ пряжения) и прекращаются (при снижении напряжения) частичные разряды.

Браковочной нормой считается появление частичных разрядов при напряжении, ниже наибольшего возмож­ ного в эксплуатации рабочего напряжения. При испыта­ нии изоляции, у которой допускается наличие короны

94

Т а б л и ц а 4- І

Зависимость уровня частичных разрядов от испытательного напряжения (по данным [Л. 47])

при рабочем напряжении, бракуются объекты, напря­ жение начала частичных разрядов которых значительно ниже, чем у других аппаратов того же типа. Значитель­ ное снижение напряжения возникновения частичных раз­ рядов по сравнению с результатами предыдущих испыта­ ний или испытаний других аналогичных объектов яв­ ляется свидетельством развивающегося дефекта.

95

\

іВ случае обнаружения большого различия между на­ пряжениями возникновения и погасания частичных раз­ рядов объекты подвергаются повторному испытанию, причем выдержка под испытательным напряжением должна быть увеличена до 5 мин. Если после такого ис­ пытания будет отмечено дальнейшее' снижение напряже­ ния погасания частичных разрядов, то такую изоляцию вводить в эксплуатацию нельзя.

В качестве примера табл. 4-1 приведены зависимости уровня частичных разрядов от испытательного напряже­ ния на объекте.

ГЛАВА ПЯТАЯ

КОНТРОЛЬ и з о л я ц и и ВРАЩАЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

5-1. ОСОБЕННОСТИ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ В ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Изоляция вращающихся электрических машин: ге­ нераторов, синхронных компенсаторов, крупных двига­ телей — в основном изготовляется на основе слюды и компаунда. В такой изоляции имеются обычно мелкие газовые включения, увеличивающиеся в процессе эксплуатационного старения (вспучивание изоляции от нагрева и расслоение от механических воздействий — вибрации).

Ионизация, возникающая в газовых включениях, спо­ собствует дальнейшему ухудшению изоляции вследствие разложения связующих лаков и разрушения бумаги, компаунда и слюды при частичных разрядах.

Большое количество газовых включений, как прави­ ло, является следствием общего старения изоляции, и поэтому высокий уровень разрядов характерен для машин, длительно находящихся в эксплуатации. Встре­ чаются машины с неудачно сконструированной или пло­ хо выполненной изоляцией, имеющие достаточно высокую интенсивность ионизации с самого начала их эксплуата­ ции.

Поэтому основным критерием при оценке опасности уровня частичных разрядов является не абсолютная ве-

96

личина, а скорость его роста. Наиболее частой причиной повреждения изоляции электрических машин является не общий износ изоляции, а сосредоточенные дефекты, вызванные местными повреждениями изоляции (излом на выходе из паза, механическое повреждение и т. п.)

іВвиду большого ‘количества газовых включений раз­ личных размеров измеряемые импульсы от частичных разрядов будут иметь большой разброс по амплитудам и высокую частоту следования.

При приложении испытательного напряжения (пере­ менного или постоянного тока) в микалентной изоляции могут возникать так называемые предпробивные разря­ ды, являющиеся незавершенным пробоем в узкой изви­ листой щели, идущей вдоль слоев изоляции от электрода к электроду [Л. 57]. Большая длина пути разряда и уси­ ленная деионизация на стенках щели препятствуют раз­ витию полного пробоя, и электрическая прочностьизо­ ляции в этом месте восстанавливается. Предпробивные разряды имеют большую амплитуду и малую частоту следования (обычно до 50 имп/сек). Напряжение возник­ новения разрядов составляет от 60 до 90% от напряже­ ния полного пробоя.

Кроме разрядов, возникающих в газовых включениях, расположенных в толще изоляции, частичные разряды могут происходить и в пазах между обмоткой и сталью статора, а также вдоль поверхности изоляции обмотки при выходе ее из паза.

У правильно сконструированной и хорошо изготов­ ленной изоляции крупных машин поверхностные и пазо­ вые разряды при рабочем напряжении отсутствуют или имеют малую амплитуду. Однако при нарушениях полупроводящих покрытий или при неправильном их выпол­ нении такие разряды могут иметь большую интенсив­ ность вследствие сравнительно большой емкости участка полупроводящего покрытия, особенно при пазовых раз­ рядах, и поэтому могут вызвать быстрое разрушение изоляции.

Уровень поверхностных и пазовых разрядов будет значительно превышать уровень разрядов во внутренних включениях при меньшей частоте следования, так как разряды происходят лишь в сравнительно небольшом количестве дефектных мест.

97

5-2. ПРОЦЕССЫ В СХЕМЕ ПРИ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДАХ В ИЗОЛЯЦИИ МАШИНЫ

а. Импульс напряжения на объекте

Импульс напряжения на зажимах машины при час­ тичном разряде в изоляции имеет очень малую величину. Действительно, из формулы (1-5а) следует, что амплиту­ да импульса напряжения на объекте AU0 равна напря­ жению частичного разряда AUn, умноженному на отно­ шение емкости Ст неповрежденной изоляции, ограничи­ вающей газовое включение, ко всей емкости объекта Со. Емкость объекта в несколько тысяч раз превышает воз­ можную даже при значительной величине газового вклю­ чения величину Ст. Поэтому даже при разрядном напря­ жении газового включения порядка нескольких кило­ вольт импульс напряжения на зажимах машины будет составлять доли вольта. Приборы для измерения частич­ ных разрядов, как правило, имеют узкую полосу пропу­ скания. Амплитуда импульса, измеренная таким прибо­ ром, в первом приближении будет равна:

Если принять ширину спектра частичного разряда равной 10 Мгц (рис. 1-4), а полосу пропускания усили­ теля равной 5 кгц, то из формулы (5-1) следует, что да­ же при достаточно мощном частичном разряде і(А/70^ Is) показания прибора не будут-превышать 500 мкв. Уровень помех при измерениях на машинах может достигать также сотен микровольт.

Еще хуже будут выявляться при измерении импуль­ сов на зажимах машины сосредоточенные дефекты, ох­ ватывающие небольшой объем изоляции (типа прокола).

б. Влияние распределенных параметров обмотки

В приведенном выше ориентировочном расчете мы исходили только из величины суммарной емкости изоля­ ции, не учитывая, что в случае коротких импульсов, та-

98

Ких кâк импульсы частичных разрядов, значительную

пульсы напряжения эквивалентного генератора. Период основных колебаний такой цепочки, определяемый учет­ веренным временем пробега вдоль нее волны, для ма­ шин напряжением 6 кв по опытным данным [Л. 55] ко­ леблется в пределах от 10 до 100 мксек (меньшее чис­ ло—для мощных машин). Следовательно, частоты соб­ ственных колебаний зависят от конструкции машины и лежат в пределах 10—100 кгц.

I L L

Рис. 5-1. Схема замещения обмотки машины.

Однако настраивать приборы для измерения час­ тичных разрядов на собственную частоту колебания об­ мотки нецелесообразно. Удобнее, как и в случае измере­ ния на подстанциях, настраивать прибор на одну из час­ тот спектра импульса частичного разряда, имея в виду возможность резонансных повышений измеряемого уров­ ня при случайном совпадении этой частоты с одной из собственных частот колебаний обмотки машины.

На рис. 5-1 обмотка машины представлена в виде ли­ нии без потерь. іВ действительности при распространении импульса имеет место затухание, вызванное в значи­ тельной мере потерями в стали. При частотах, не пре­ вышающих нескольких десятков килогерц, затухание не­ велико, и уровень разрядов, измеренный в нейтрали, не должен существенно отличаться от уровня разрядов, измеренного на выводах машины. Однако на более вы­ соких частотах уже наблюдается различие в результа­ тах измерений, проведенных в разных точках обмотки.

99

Значительной влияние на распространение импульсов оказывают также схема и конструктивное выполнение обмоток. Так, в одном пазу мощной машины могут на­ ходиться стержни разных: катушек одной фазы или па­ раллельной цепи, а также стержни других фаз. Из-за сильной емкостной и индуктивной связи в этих стержнях могут индуктироваться импульсы от частичных разрядов, происходящих в других частях обмотки.

Из приведенных выше соображений следует, что при выборе способа и места измерения частичных разрядов следует учитывать наличие затухания и конструктивные особенности данной машины.

Поскольку наиболее вероятно возникновение частич­ ных разрядов в первой трети длины обмотки, считая от выводов, наиболее целесообразно производить измерение на выводах, а не на нейтрали.

в. Пути замыкания тока переходного процесса

Из схемы замещения (рис. 5-2) следует, что ток пере­ ходного процесса і в цепи, возникающий при частичных разрядах, замыкается через емкость С0 генератора и ем­ кость Са на землю аппаратов распределительного устройства (или емкость Сд и индуктивность Ед дуго­ гасящей катушки).

Рис. 5-2. Схема замыкания тока, вызы­ ваемого частичными разрядами.

Как правило, корпус машины заземляется в несколь­ ких местах, и шины заземления не всегда бывают до­ ступны. Поэтому измерение импульсов тока следует про­ изводить в заземлении аппаратов, включенных на выво­ дах машины. Если машина соединена с распределитель­ ным устройством кабелем, то очевидно, что значительная

100