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

где

<р= arctg —; I h

здесь Uа и а — максимальное напряжение и коэффициент затухания напряжения эквивалентного гене­ ратора.

Следовательно, ток в цепи состоит из двух составляю­ щих — экспоненциальной, с постоянной времени, опреде­

тов подстанции (емкость дефектного изолятора, схема распределительного устройства). Из-за потерь колеба­ ния будут затухающими. Во избежание усложнений методики измерений не следует настраивать приборы на собственную частоту колебаний цепи. Как было уже по­

с шин в контур заземления через емкость другого обору­ дования и емкость отходящих линий (особенно, если последние не имеют высокочастотной обработки). Так как в области интересующих нас частот (1—2 Мгц) ре­

активное сопротивление соLK участка ошиновки много

1

распределение тока будет происходить обратно пропор­ ционально емкостям аппаратов. Из этого следует, что величины уровней разрядов, измеренных в заземлении одинаковых аппаратов, не имеющих дефектной изоляции, будут мало отличаться друг от друга; величины же уров­ ней разрядов, измеренных в заземлении аппаратов раз­

82

ных типов, будут значительно отличаться. Поэтому измерения в распределительном устройстве можно произ­ водить лишь методом сравнения результатов, получен­ ных у однотипных аппаратов, имея в виду, что ток, про­ текающий через заземление аппарата с частичными разрядами, будет наибольшим. Поэтому выявление де­ фектного изолятора при измерениях в области рассмат­ риваемых частот будет затруднено, особенно если имеется несколько очагов частичных разрядов.

При измерениях в области более высоких частот (Ш Мгц и выше), когда основную роль в распределе­ нии тока, вызываемого частичными разрядами, начинает играть индуктивность ошиновки, источник разрядов лег­ че выявляется, ибо, чем ближе к дефектному аппарату, тем больше измеренный ток (при равной емкости осталь­ ных аппаратов).

б. Влияние плохого заземления аппарата

Отсутствие соединения аппарата с общим контуром заземления распределительного устройства значительно увеличивает сопротивление пути тока переходного про­ цесса и тем самым снижает амплитуду измеряемого тока.

Если нарушено заземление аппарата, не имеющего де­ фектов, около него'будет измерен уровень разрядов или помех от короны значительно меньший, чем у других аналогичных аппаратов.

в. Индуктированные импульсы

Импульсы тока и напряжения при частичных разря­ дах могут индуктировать на ошиновке отключенного (находящегося в резерве) оборудования значительную э. д. с. На отключенных аппаратах, кроме того, будут от­ сутствовать помехи от короны и индуктированные им­ пульсы могут стать источником ошибочных замеров. По­ становка под напряжение всего оборудования на время измерений частичных разрядов исключит возможность указанной выше ошибки.

г. Частичные разряды в трансформаторах

Обмотка трансформатора представляет собой систе­ му с распределенными постоянными, имеющую эквива­ лентную схему в виде цепочки из индуктивностей и ем­ костей.

В области частот, на которых обычно ведется измере­ ние частичных разрядов (1—2 Мгц), сопротивление про­ дольных емкостей становится значительно ниже сопро­ тивления индуктивностей обмотки, и поэтому при рас­ смотрении прохождения импульсов частичных разрядов схема замещения обмотки может быть упрощенно пред­ ставлена в виде цепочки емкостей (рис. 4-3).

к к к к

Ф

Рис. 4-3. Схема замещения обмотки транс­ форматора для высоких частот.

а — источник разрядов в начале обмотки; б—источ­ ник разрядов в середине обмотки.

При расположении источника частичных разрядов в начале обмотки цепочка (рис. 4-3,а) состоит из про­ дольных емкостей К и емкостей на землю С, к которой через емкость Ст, неповрежденной части изоляции, огра­ ничивающей место дефекта, включен генератор импуль­ сов AUB. В этом случае трансформатор можно заменить сосредоточенной емкостью, ориентировочное значение ко­ торой равно:

Коб — продольная емкость обмотки.

84

следовательно, Сэкв= (0,1 -ь0,13)С06- Это обстоятельство облегчает обнаружение частичных разрядов, возникаю­ щих в начале '(близко к вводу) обмотки, ибо чем меньше емкость объекта, тем больше амплитуда импульса на­ пряжения на его зажимах при частичном разряде.

Схема рис. 4-3,6 соответствует случаю расположения источника частичных разрядов в середине обмотки.

Импульс напряжения, приложенный в точке а, рас­ пространяется в обе стороны (к вводу и нейтрали обмот­ ки) по цепочке емкостей. При этом амплитуда напряже­ ния будет падать по экспоненциальному закону и изме­ рительные приборы, включенные в начале и на конце обмотки, зарегистрируют импульсы с амплитудой, состав­ ляющей небольшую часть от первоначальной. Аналогич­ но, прибор, включенный в нейтраль, будет плохо реагиро­ вать на разряды, происходящие вблизи от линейного вы­ вода.

4-3. ПОМЕХИ ПРИ КОНТРОЛЕ изоляции В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОМ УСТРОЙСТВЕ

Основным источником помех при измерениях в рас- -пределительном устройстве являются разряды от короны на арматуре и выступающих острых деталях оборудова­ ния.

Поскольку разряды происходят лишь в области вы­ сокой напряженности поля у сравнительно небольшого количества острий, импульсы помех, в отличие от коро­ ны на линиях, не имеют большого разброса по амплиту­ дам. Часто имеют место серии импульсов с частотой сле­ дования 50—100 имп/сек. Это усложняет обнаружение импульсов частичных разрядов и требует более вни­ мательного анализа результатов измерений.

В зонах загрязнений уровень помех может быть по­ вышенным из-за интенсивных поверхностных разрядов по изоляции. В первые годы внедрения метода частич­ ных разрядов измерения на таких объектах до накопле­ ния опыта лучше не производить.

Источниками высокого уровня помех могут быть так­ же некоторые технологические установки потребителей (например,электропечи).

35

Кроме повреждений изоляции источниками разрядов в оборудовании, могут быть некоторые дефекты, вызван­ ные плохим монтажом или нарушениями контактов в токоведущих частях. Так, например, интенсивные разряды могут быть на незаземленных выводах ПИН или выво­ дах для измерения itgö вводов масляных выключателей и силовых трансформаторов.

При плохой сборке выключателя типа іВМ-35 искро­ вые разряды могут возникнуть между токоведущимп частями и слоем металлизации экрана деионной решет­ ки. При обрыве выводов секции конденсаторов связи раз­ ряд может возникать в образовавшихся таким образом искровых промежутках. Интенсивные разряды могут быть в ослабших контактных соединениях токоведущих частей и заземлений, в плохих контактных разъемах (выключателей, разъединителей, переключателей транс­ форматоров). Известен, например, случай воз ни»новейия мощных разрядов в ослабшей гайке трансформатора

100 Мва [Л. 4'1].

Перечисленные дефекты и нм аналогичные представ­ ляют опасность для эксплуатации оборудования и по­ этому должны выявляться и устраняться наряду с де­ фектами изоляции.

4-4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ В ИЗОЛЯЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ

Контроль частичных разрядов высоковольтного обо­ рудования возможен двумя путями: первый—'контроль в эксплуатационных условиях под рабочим напряжени­ ем, второй — измерение частичных разрядов при испыта­ нии приложенным повышенным напряжением.

Контроль под рабочим напряжением имеет ряд пре­ имуществ (меньшая трудоемкость, возможность частых измерений). Развитием этого метода может быть созда­ на принципиально новая система эксплуатационного надзора за состоянием изоляции, исключающая или сво­ дящая к минимуму трудоемкие периодические профи­ лактические измерения, проводимые в настоящее время.

Измерения частичных разрядов под рабочим напря­ жением могут производиться высокочастотными дефек­ тоскопами или индикаторами радиоизлучений. Наиболее

86

удобным является сочетание этих двух приборов: дефек­ тоскопом следует производить измерение уровня разря­ дов, а при помощи индикатора радиоизлучений легче отыскивается источник разрядов.

Измерение частичных разрядов, проводимое одновре­ менно с испытанием оборудования повышенным напря­ жением, является денным дополнительным способом контроля, выявляющим ряд дефектов изоляции, ие обна­ руживаемых другими методами іпроф'илактичесіких испы­

нии следует производить индикатором частичных разря­ дов (ИЧР) желательно в сочетании с осциллоскопом. Возможно также применение дефектоскопа, входной щуп которого индуктивно связывается с заземлением кон­ тролируемого объекта.

4-5. ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ ОБОРУДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

В настоящее время высокочастотная дефектоскопия оборудования распределительных устройств может яв­ ляться одним из методов контроля за состоянием изоля­ ции напряжением 6 кв и выше. Этот метод следует при­ менять в комплексе с другими методами профилактиче­ ских испытаний (измерение tg 6, контроль масла и т. п.). Кроме того, ввиду особенностей высокочастотной дефек­ тоскопии :(контроль под рабочим напряжением, возмож­ ность более частых измерений) этим методом могут быть выявлены аппараты, изоляция которых за время между периодическими профилактическими испытаниями ухуд­ шилась настолько, что дальнейшее оставление ее в рабо­ те может повлечь полный пробой или перекрытие. Та­ ким образом, может быть предотвращено аварийное по­ вреждение оборудования.

По мере накопления опыта применения высокочастот­ ной дефектоскопии будут созданы условия для пере­ хода от системы периодических испытаний оборудования с выводом его из работы, к системе контроля изоляции в процессе ее эксплуатации. В этом случае отключение объекта с целью проведения всесторонних испытаний

87

и обнаружения дефекта будет производиться лишь на основании результатов измерения частичных разрядов. Таким образом, могут быть уменьшены объем профи­ лактических испытаний и связанные с этим выводы обо­ рудования из работы.

а. Периодичность контроля

Некоторые типы изоляции, применяемой в конструк­ циях оборудования высокого напряжения, подвержены значительному износу от ионизации. Поэтому в целях своевременного обнаружения частичных разрядов в та­ кой изоляции измерения необходимо производить доста­ точно часто. Однако не следует упускать из виду, что очень частое проведение измерений может оказаться не­ выгодным из-за высоких трудозатрат.

В настоящее время с учетом этих двух факторов мо­ жет быть принята периодичность измерений 2 раза в год. Целесообразно в первое время для накопления опыта установить вдвое более частую периодичность.

б. Проведение измерений

Измерения дефектоскопом производятся у каждого аппарата и портала распределительного устройства.

Измерения должны производиться в сухую погоду, не ранее чем через 2 суток после дождя. Наиболее выгод­

Щуп прибора при измерении располагается у шины заземления аппарата, а при измерениях на порталах — у стойки, к которой присоединено заземление. Если к опорной конструкции присоединено несколько зазем­ ляющих шинок, измерение производится в том месте, где отмечены разряды наивысшего уровня.

ІВ закрытых устройствах, когда доступ к заземлению аппарата, находящегося в камере, затруднен, измерения следует производить, поднося щуп к ограждению или к доступным шинам заземления камеры. Наиболее вы­ годное место измерений находится опытным путем. По­ вторные измерения следует производить в этом же месте.

ß каждой точке на частоте 1,5—2 Мгц измеряется

88

максимальный уровень (амплитуда) разрядов, а также основной уровень (уровень помех при отсутствии частич­ ных разрядов). Следует, измерить также частоту следо­ вания импульсов с амплитудой, превышающей 0,7 ма­ ксимальной. В сложных для анализа случаях должна сни­ маться вся кривая распределения импульсов по ампли­ тудам (для амплитуд 1,0; 0,8; 0,6 и 0,4 от максимальной). В случае, если измеренное значение амплитуды или ча­ стоты следования принимаемых импульсов разрядов зна­ чительно превышает результаты измерений у аналогич­ ных аппаратов, опорных конструкций и т. п., должно быть проведено тщательное обследование зоны, где на­ блюдаются разряды повышенного уровня, с целью выяв­ ления источников разрядов. Для этого следует произ­ вести сравнение результатов измерений у близлежащих аналогичных объектов, у разных фаз, произвести осмотр и т. п. Для упрощения нахождения места источника раз­ рядов следует перейти на измерение при частоте 8—■ 10 Мгц. В сложных случаях следует прибегнуть к по­ очередному отключению аппаратов, к пофазной подаче напряжения и т. п.

Если в распределительном устройстве имеется не­ сколько источников разрядов, то для их выявления сле­ дует учитывать не только показания прибора, но и раз­ личный характер разрядов, прослушиваемых в телефоне прибора.

Для обследуемого устройства составляется карта де­ фектоскопии, представляющая собой план расположения оборудования, на котором около каждой точки замера наносятся результаты измерений. іВ случае, если наблю­ дались серии разрядов, записываются как величина ос­ новного уровня, так и амплитуда разрядов (через тире). Дробью (в знаменателе) указывается измеренная час­ тота следования импульсов. На карте дефектоскопии в примечании следует указать характер прослушиваемых разрядов (редкие, периодические, непрерывные и т. п.) и заключение лица, производящего измерения. Кроме того, на карте дефектоскопии должны приводиться дан­ ные, необходимые для оценки и сравнения результатов измерений (атмосферные условия, степень загрязнения, помехи со стороны других распредустройств и т. п.).

По результатам дефектоскопии бракуется изоляция аппаратов, у которых измерен повышенный уровень или

частота следования разрядов по сравнению с аналогич­ ными объектами или данными предыдущих измерений, а также отмечено наличие серий разрядов (броски стрел­ ки прибора).

>В ряде случаев источник разрядов от короны может быть обнаружен простым прослушиванием, поэтому сле­ дует производить сличение разрядов, обнаруживаемых на слух и слышимых в телефонах прибора. Совпадение этих разрядов дает возможность установления источни­ ка помех и правильной расшифровки результатов изме­ рений.

Кчислу очевидных причин помех относятся разряды

сострых концов шин, ножей разъединителей и т. п. Уст­ ранить разряды с концов ножей разъединителей можіно, переведя эти разъединители во включенное положение.

Чтобы избежать ошибки при измерениях из-за наво­

док на ошиновку у аппаратов, выведенных в резерв, пе­ ред измерениями следует подать напряжение на резерв­ ную систему шин.

Резкое снижение величины основного уровня разря­ дов, измеренное у объекта, свидетельствует о плохом за­ землении последнего. Это должно заноситься в карту дефектоскопии, как браковочный показатель.

Причиной повышенных показаний дефектоскопа мо­ жет быть плохое состояние контактов контролируемого оборудования (искрение в соединителях, на контактах выключателей. и разъединителей, на переключателях трансформаторов).

Кроме дефектов в телефонах прибора могут прослу­ шиваться легко отличаемые по специфическому характе­ ру звука удаленные грозовые разряды и редкие единич­ ные импульсы от переключений.

в. Примеры оценки результатов измерений

П р и м е р 1. Небольшая подстанция 35 кв-, помех от короны почти нет; около всех аппаратов прослуши­ вается характерный звук устойчивого разряда. Уровни разрядов, измеренные на частоте 1,9 Мгц, у разъедини­ телей мало отличаются (рис. 4-4) '. Повышенный уро­ вень разрядов измерен у заземления выключателя Л-2

1 Для упрощения чертежа на рис. 4-4 и 4-5 не приведены ре­ зультаты измерений у порталов, характеризующие состояние под­ весной изоляции ошиновки.

90