Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика оборудования систем электроснабжения. Учебное пособие
.pdf
22
Рисунок 1.7- Схема замещения изоляции электрооборудования
Зависимость С = φ(f) приведена на рисунке 1.8.
Рисунок 1.8 – Зависимость емкости от частоты приложенного
напряжения
При частоте f —> ∞ емкость объекта минимальна и равна С
min
,
а при f —> 0 емкость объекта максимальная и равна С
тах
. Поэтому,
чем больше изоляция (например, увлажнена), тем выше значение разности
23
емкостей С = С
тах
- С
min
. С другой стороны, посторонние включения
практически не влияют на емкость С
f->∞
.
Следовательно, измерение емкости объекта при двух (низкой и
высокой частотах) fи и fв позволяет судить о наличии в изоляции
посторонних включений, в частности, увлажнения.
Таким образом, изменение разности значений емкостей при двух
значениях частоты или отношение (С
тах
– С
min
)/С
max
позволяют судить об
ухудшении состояния изоляции.
Метод контроля характеристик частичных разрядов. Частичным
разрядом (ЧР) называется разряд в изоляции под действием приложенного
напряжения, перекрывающий только часть изоляционного промежутка
между электродами. Участок, шунтируемый частичным разрядом, может
примыкать к одному из электродов.
Частичный разряд возникает либо на участке с пониженной
электрической прочностью в воздушном или газовом включении, либо в
зоне повышенной напряженности электрического поля. Наибольшую
опасность представляют ЧР в газовых включениях, так как в этом случае
они возникают при меньших напряжениях, чем в жидких диэлектриках или
твердых компонентов внутренней изоляции.
Схема замещения изоляции, в которой происходят частичные
разряды, представлена на рисунке 1.9.
Здесь возникновение ЧР на участке КД аналогично пробою искрового
промежутка между его концами. На рисунке 1.9 приняты обозначения: C1,
- емкость участка, шунтируемого ЧР; С2 - емкость неповрежденного
участка, включенного последовательно Сi; С0 - емкость оставшейся части
24
изоляции; R - сопротивление канала разряда, в котором рассеивается
энергия.
Рисунок 1.9 – Схема замещения частичных разрядов в
электрооборудовании
При наличии источников ионизации, когда приложенное к
диэлектрику переменное напряжение на дефектной части изоляции станет
равным начальному напряжению ионизации Uни, в диэлектрике начнется
частичный разряд. Напряжение на объекте при возникновении разряда
Up=[(C1+C2)/C2] U
ни
(1.12)
Величиной индуктивности в цепи разряда пренебрегаем в виду его
небольшого значения, поэтому разряд емкости С, происходит через
сопротивление R, равное усредненному значению сопротивления канала
разряда.
Ток разряда при этом составит
25
(1.13)
где ∆UB – падение напряжения на дефектной части изоляции;
β=
(1.14)
За время протекания тока частичного разряда нейтрализуется заряд
включения q= ∆UвС
1эк
, при этом ток разряда:
(1.15)
К количественным характеристикам ЧР относится его интенсивность.
Единичный частичный разряд количественно оценивается кажущимся
зарядом импульса ЧР и его энергией W, а характеристикой серии
последовательных импульсов ЧР служит средняя частота f следования
импульсов и средний ток IЧР.
Для оценивания интенсивности ЧР можно использовать мощность Р
разрядов, квадратичный параметр Д и суммарный заряд Q за интервал
времени Т. Основной количественной характеристикой, измеряемой при
определении интенсивности ЧР, является кажущийся заряд импульса.
26
Дополнительно измеряется средняя частота следования или
количество импульсов за известный отрезок времени. Иногда измеряется
средний ток ЧР и их мощность. Данные о кажущемся заряде и частоте их
следования используют для расчета остальных характеристик ЧР.
Акустический метод основывается на регистрации нарушений в
работе электрической изоляции и других элементов электрооборудования
высокого напряжения, сопровождаемых возникновением акустической
эмиссии (акустического излучения) или изменением интенсивности и
частотного спектра акустических сигналов относительно излучаемых
нормально работающим оборудованием.
Прием, обработка, сравнение акустических излучений с
предыдущими измерениями входят в сущность акустического метода
контроля состояния изоляции. Для выявления дефектов в изоляции можно
применять активный акустический метод - ультразвуковую
дефектоскопию.
В этом случае акустические явления возбуждаются в изоляции с
помощью специальных генераторов и преобразователей и после
прохождения в прямом и обратном направлениях регистрируются с
помощью датчиков.
Все источники акустических излучений объедини в три группы:
источники шумов и вибраций;
разряды различных форм в воздухе и на поверхности твердой
изоляции, источники излучений работающего оборудования и другие
посторонние источники шумов, распространяющиеся в окружающей
среде;
27
разряды в изоляции герметизированных аппаратов.
Достоинство акустических методов следующие: диагностирование
ведется при использовании оборудования под высоким напряжением, а
отсутствие гальванической связи между источником излучения и
приемником обеспечивает высокую защищенность от электромагнитных
помех и повышает безопасность работы ЧО.
Акустические метод - наиболее эффективный метод обнаружения ЧР
в работающем маслонаполненном оборудовании. Современные
высокочувствительные измерительно-вычислительные комплексы
позволяют устанавливать связь параметров акустических сигналов с
характеристиками ЧР.
Частотные спектры акустических сигналов позволяют определить
также вид повреждения маслонаполненных аппаратов. Для
трансформаторов пиковые частоты в частотном спектре акустических
сигналов от ЧР находятся в диапазоне 75-150кГц, а от вибрации
магнитопровода на частотах менее 20кГц и 20-65кГц.
1.3 Датчики контроля работоспособности объектов диагностики
Электроустановка (ЭУ), как объект диагноза (ОД), в зависимости от
назначения, конструктивных особенностей, условий использования и
эксплуатации может рассматриваться как единое целое или как
совокупность взаимосвязанных элементов - структурных единиц (СЕ).
Разделение ЭУ на структурные единицы определяют
необходимостью использования различных методов диагностирования,
28
разными значениями показателей надежности, диагностированием
отдельных частей ЭУ в различные моменты времени эксплуатации.
На подстанциях для преобразования электрической энергии
используются автотрансформаторы и трансформаторы (Тр) с номинальным
напряжением 220,110, 35, 10кВ и различной установленной мощностью.
Как объект диагноза Тр отличаются конструктивными
особенностями, по условиям охлаждения: естественное масляное - М;
принудительное с обдувом масла - Д; принудительное с циркуляцией и
обдувом масла - ДЦ; принудительное с циркуляцией масла через радиаторы
- Ц и др., а также способам защиты от: атмосферных перенапряжений (Г грозоупорные), увлажнения (пленочная защита, азотная защита).
Потребительские подстанции подразделяются в зависимости от
назначения на промышленные, городские и сельские, а по
конструктивному исполнению - на закрытые трансформаторные пункты
(ЗТП), комплектные трансформаторные пункты (КТП) и мачтовые (МТП).
По приспособленности к замене отказавших узлов и блоков для
восстановления работоспособности элементы ЭУ разделяются на
восстанавливаемые и невосстанавливаемые (электрические машины восстанавливаемые, изоляционные элементы – невосстанавливаемые).
Важнейшие функциональные элементы средств технического
диагностирования (ТСД) - датчики, которые являются первичными
носителями информации о объекте диагностирования (ОД) и оказывают
влияние на правильный выбор комплекса остальной аппаратуры, например,
питающей, т.е. на их структуру в целом с учетом требуемой точности,
надежности, помехоустойчивости и стоимости.
При выполнении измерений на работающем электрооборудовании
напряжением выше 1000В необходимо использование специальных
датчиков, которые должны обеспечивать безопасность работников.
29
Датчики для диагностики должны отвечать следующим требованиям:
обеспечивать измерение диагностических параметров изоляции;
допускать надежное подключение измерительных устройств при
работе ОД без операций в силовых цепях;
создавать условия для безопасного выполнения измерений и
обеспечивать защиту подключенных измерительных устройств от
переключений;
обеспечивать защиту всех выводов ЭУ при перенапряжениях и
обрывах измерительных цепей.
Из всего комплекса ТСД в наиболее тяжелых эксплуатационных
условиях находятся датчики из-за прямого влияния на них ОД, внешних
эксплуатационных факторов, влияющих на метрологические
характеристики и надежность датчика в целом.
Значительное разнообразие современного электроэнергетического
оборудования (различного по конструкции и принципу действия,
различных классов напряжения) вызывает необходимость применения
датчиков с различными входными, выходными и эксплуатационными
параметрами, что усложняет и удорожает весь комплекс диагностической
аппаратуры.
При проектировании ТСД надо упорядочить номенклатуру датчиков
(их универсальность, взаимозаменяемость), которые подчинялись бы
единым метрологическим, конструктивным и эксплуатационным
требованиям технических регламентов на ЭУ.
Прецизионные радиочастотные трансформаторы тока (РТТ) с
разъемным сердечником используются в качестве датчиков для измерений
напряжений электромагнитных помех, вызванных частичными разрядами
при образовании дефектов в генераторах. РТТ могут быть присоединены к
30
выводу нейтрали генератора без перерыва в его работе или же к
заземляющей шине генератора. РТТ должен иметь хорошую частотную
характеристику при высоких частотах, работнику надо знать частотную
характеристику и передаточное сопротивление, чтобы можно было
определить поправочные коэффициенты и учесть их при измерениях.
Электромагнитные датчики (катушки с ферритовым сердечником)
используются для нахождения стержней дефектных генераторов,
поврежденных из-за ионизационных процессов в полостях под изоляцией
и для обнаружения места возникновения разрядов в пазах синхронных
генераторов ЭУ путем определения интенсивности разрядов в стержнях
обмотки.
Ультразвуковые датчики используются для обнаружения местных
дефектов в изоляции силовых трансформаторов и электрических машин.
Датчики представляют собой пьезоэлектрический преобразователь,
который во время измерений перемещают поперек лобовых частей
стержней обмотки статора машины.
Индуктивные датчики (высокочастотные трансформаторы тока)
применяются для измерения интенсивности частичных разрядов в силовых
трансформаторах, рисунок 1.10.
31
а) б)
Рисунок 1.10 – Схемы индуктивных датчиков:
а – стационарный;
б – переносной
Датчики устанавливаются на шинах заземлений электрических
аппаратов, баках трансформатора и нулевых выводах объектов
диагностики. Датчики также можно установить на выводах обкладок
контролируемых электрических аппаратов, пропустив через отверстие в
корпусе датчика провода их заземления. Измерительным элементом
датчика является катушка индуктивности - вторичная обмотка
трансформатора тока, намотанная на ферритовом кольцевом сердечнике, а
первичной обмоткой является шина с измеряемым током, на которую
надевается датчик. Датчики контроля работоспособности изготавливаются
в двух исполнениях: стационарные и переносные.
Датчик перенапряжений (ДП) используется для регистрации
различных видов перенапряжений на диагностируемом
электрооборудовании (силовые трансформаторы, синхронные генераторы)
при эксплуатации ЭУ.
На рисунке 1.11 изображена схема ДП, представляющая собой
миниатюрный широкополосный трансформатор тока, подключенный к
выводу последней обкладки ввода объекта.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]