Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика оборудования систем электроснабжения. Учебное пособие
.pdf
32
Рисунок 1.11 – Датчик перенапряжений:
ТТ – трансформатор тока широкополосный; U1, U2 – блоки ступеней
интеграции (СИ); ДП – дискретный преобразователь, где I – ток в
заземленной измерительной обкладке ввода; U – перенапряжение на вводе
Элемент датчика - ТТ изолирован от местной земли, и его вторичная
обмотка экранирована от электромагнитных полей ЭУ. Сигнал на выходе
ТТ пропорционален емкостному току, текущему через изоляцию ввода,
который, в свою очередь, соответствует измеряемому напряжению. Блоки
СИ преобразуют выходной сигнал в напряжение, соответствующее
напряжению на вводе с высокой стороны ЭУ.
Ширина полосы частот ДП ограничена собственной частотой ввода,
определяемой индуктивностью токоведущего стержня и емкостью
изоляции. Частота близка к 3МГц и при использовании фильтра низких
частот, включенного перед интегратором, ДП может передать
прямоугольный импульс с фронтом около 1 микросекунды без развития
колебаний.
Трансформаторы тока и двухступенчатый СИ имеют высокие
динамические характеристики (примерно 280дБ), чтобы обеспечить
требуемую ширину полосы пропускания, которая определяется постоянной
времени, равной одной секунде и длительностью фронта импульса, равной
1 микросекунде. Это обуславливает высокие требования к экранированию
измерительных цепей измерительного прибора, перекрывающих по частоте
границы рабочей полосы датчика.
Универсальный датчик (УД) предназначен для работы со
стационарными средствами диагностики изоляции ЭУ, имеющих вывод от
обкладки. УД применяют в схемах измерения частичных разрядов и
характеристик изоляции, например, емкости и угла диэлектрических
потерь.
33
Измерение частичных разрядов с помощью УД возможно, как по
однофазной, так и по трехфазной схемам. После коммутации можно
измерить tgδ и емкость изоляции любой фазы ЭУ.
Для контроля за изменением диэлектрических характеристик
изоляции не равновесно компенсационным методом в схему датчика
включены необходимые элементы.
Схема универсального датчика приведена на рисунке 1.12.
Датчик состоит из трех шунтов I и панели для сборки зажимов II.
Шунты служат для защиты изоляции при обрыве цепей УД. В сборке
располагаются все измерительные элементы, указанные на рисунке 1.12.
Рисунок 1.12 - Схема универсального датчика:
Rш - шунты; RА, RВ, RС – резисторы; FA, FВ, FС - ионные разрядники;
34
СА, СВ, С
С
- разделительные конденсаторы; r0 - суммирующий
резистор; rА, rВ, rС- симметрирующие резисторы; X - соединитель;
2 - вывод для измерений ЧР; 3 - вывод для измерений tgδ
Для градуировки схем измерения частичных разрядов под
напряжением параллельно разряднику FВ подключается
быстродействующий коммутатор и выключатель S.
Конструкция датчика обеспечивает возможность перехода к любому
элементу из этих схем без снятия рабочего напряжения с ЭУ как объекта
диагноза.
1.4 Средства контроля работоспособности
электроэнергетического оборудования
Средства контроля работоспособности по диэлектрическим
параметрам. Измерение диэлектрических параметров изоляции
электроэнергетического оборудования (силовые и измерительные
трансформаторы, вводы, конденсаторы связи, силовые кабельные линии и
др.) осуществляется высоковольтным мостом переменного тока типа Р5026, принципиальная схема которого изображена на рисунке 1.13.
35
Рисунок 1.13 - Принципиальная электрическая схема моста Р-5026
по нормальной схеме измерения tgδ и емкости изоляции СХ
Мост состоит из высоковольтного эталонного конденсатора С0,
практически не имеющего потерь, переменного сопротивления К3,
переменной емкости С4 и нуль-индикатора (НИ). Диагностируемый объект
изображен в виде емкости СХ. Питание моста производится при помощи
повышающего трансформатора Т при величине тестового напряжения
10кВ, но не более U
Н0M
оборудования.
Нормальная схема измерения применяется в случаях, когда проверяемая изоляция СХ может быть изолирована от земли. По нормальной
схеме обычно измеряют междуфазную изоляцию трансформатора. По этой
схеме все части моста находятся под низким напряжением.
Защита работников, производящих диагностирование, от опасного
напряжения выше 1000В, появляющегося на элементах моста в случае
пробоя изоляции, выполняется разрядниками, включенными в точках А (Р1)
и В (Р2). Для защиты от опасного наведенного напряжения все части моста,
находящегося под напряжением, а также эталонный конденсатор,
обязательно экранируются и заземляются.
36
Принцип работы. Для равновесия моста необходимо, чтобы ток
эталонного конденсатора С0, разветвляясь в точке В по ветвям R4 и С4
создавал в этой точке напряжение U4, равное напряжению Uз, U3 = U4.
Показателем равновесия моста является нулевое показание НИ приведение стрелки в положение «0» при регулировании сопротивления
ряда R3 и емкости ряда С4, увеличивая при этом чувствительность
индикатора.
В зависимости от положения переключателя пределов измеренные
значения СХ определяются по формуле
CX=C0NR4/R3, (1.16)
где С0 - емкость образцового конденсатора, пФ; N - множитель
переключателя (1 или 0,1); К3 - отсчет сопротивления на мосте, Ом;
R4=104/π=3183.
Значение tgδ подсчитывается по формуле
tgδ
Х
=NC4, (1.17)
где С4 - регулируемая емкость в плече моста R4, пФ.
Из формулы (1.17) видно, что искомые характеристики измеряемого
объекта tgδХ, СХ определяются по значениям R3, С4, R4 в положении
равновесия моста.
В условиях эксплуатации диагностируемое электрооборудование
имеет один наглухо заземленный электрод, например, бак трансформатора,
корпус ввода и др. При этом применяют перевернутую схему измерения
tgδ, в которой точки заземления Э и подачи высокого напряжения меняются
местами (рисунок 1.14).
37
Рисунок 1.14 - Принципиальная электрическая схема моста Р-5026
по перевернутой схеме измерения tgδ и емкости изоляции СХ
При диагностировании по перевернутой схеме вся измерительная
часть моста R3, R4 находится под напряжением выше 1000В, т.к.
напряжение от трансформатора подается на экран моста.
Мощность трансформатора для контроля работоспособности
выбирают в зависимости от емкости ОД измерения и определяют по
формуле
Р = U
2
ώС
х
tgδ, (1.18)
где U - рабочее напряжение, В; ώ - угловая частота; СХ - емкость ОД, Ф.
На результаты диагностирования методом измерения tgδ оказывают
влияние электрические и магнитные поля, которые могут внести
значительные погрешности, если не принять меры по их устранению,
способом экранирования.
Средства контроля изоляции по частотным характеристикам.
Средство контроля работоспособности внутренней изоляции силовых
38
трансформаторов по увлажнению основано на том, что изменение
электрической постоянной изоляции приводит к изменению собственной
частоты обмотки диагностируемого трансформатора (рисунок 1.15).
Рисунок 1.15 - Функциональная схема средства контроля изоляции
по изменению частотной характеристики
Схема содержит генератор высокочастотных колебаний постоянной
частоты 4, равной собственной частоте обмотки трансформатора,
выпрямительные блоки 5Н и 5В, корректирующий потенциометр 6,
операционный дифференциальный усилитель 7 с двумя входами,
подключенными к выпрямительным блокам 5Н и 5В, индикатор 9.
Устройство подключается к выводам низковольтной обмотки 2Н
трансформатора 1 при помощи соединительного кабеля 3.
Индикатор устройства контроля работоспособности регистрирует на
разность напряжений
(U1-U2) или (U1-U2)/U1,
где, U1 - напряжение на выходе генератора, U2 - приведенное напряжение,
снятое с обмотки высшего напряжения проверяемого трансформатора.
39
При выдаче индикатором разности (U1-U2) последний подключается
к выходу операционного дифференциального усилителя. При выдаче
отношения напряжения (U1-U2)/U
1
индикатор подключается к
дифференциальному усилителю через операционный блок отношения двух
сигналов 8.
Блок 5В содержит встроенный резонансный усилитель, настроенный
по частоте с генератором устройства. Резонансный усилитель, генератор и
операционный блок отношения сигналов собираются на микросхемах.
Мощность усилителя и генератора не менее 5Вт.
Принцип работы. При состоянии внутренней изоляции
диагностируемого силового трансформатора 1, отвечающего нормам
технической документации, сигналы с выходов выпрямительных блоков
5В, 5Н /U1/ и соответственно /U1/ равны между собой U1 =U2.
Это достигается корректирующим потенциометром 6, учитывающим
влияние температуры воздуха окружающей среды. Высокочастотный
генератор выдает стабилизированное напряжение U1 фиксированной
частоты.
Напряжение на выходе операционного дифференциального
усилителя в этом состоянии изоляции силового трансформатора равно
U1 - U2 = U
небаланс
= 0.
Индикаторное устройство - гальванометр в этом состоянии будет в
положении «0».
При не работоспособном состоянии внутренней изоляции
контролируемого силового трансформатора, не отвечающего нормам
технической документации в связи с его увлажнением или старением
независимо как трансформаторного масла, так и твердой изоляции, уровни
напряжения U1, и U2 на выводах выпрямительных блоков с учетом
корректировки будут значительно отличаться друг от друга U1 - U2 и на
40
выходе операционного усилителя не балансное напряжение будет U1 - U2 =
U
небаланс
.
На выходе операционного блока, выполняющего операцию
отношения и усиления этого отношения, будет (U1 - U2)/U = 0.
Степень отклонения напряжения от нулевого значения на индикаторе
(стрелочный милливольтметр) соответствует степени ухудшения изоляции
в контролируемом силовом трансформаторе.
Устройство позволяет диагностировать состояние изоляции по
схемам замера обмотки ВН и НН - бак, обмотки ВН - НН. При увлажнении
изоляции диэлектрическая постоянная изменяется до насыщения.
Изменение емкости в пределах насыщения изоляции влагой
небольшое и показания милливольтметра будут незначительны.
Устройство предназначено для диагностики силовых
трансформаторов при снятом рабочем напряжении. Средство для контроля
работоспособности изоляции трансформаторов по изменению частотных
характеристик в зависимости от состояния изоляции трансформатора
реализовано в отечественных устройствах.
Испытания устройства в эксплуатационных условиях показали
высокую чувствительность к увлажнению и старению изоляции, которая на
порядок выше по сравнению с традиционными средствами по измерению
увлажнений мостом Р-5026 (замер tgδ - диэлектрических потерь).
41
ГЛАВА 2
ПОИСК ДЕФЕКТОВ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Процесс поиска дефектов электроустановок (ЭУ) включает в себя
последовательное решение трех задач: установление отказавшего
элемента, определение вида дефекта и выявление его причины. При этом
основным критерием эффективности является степень технологичности
получения результатов, которые определяются величиной произведенных
затрат труда и времени.
Применительно к конкретным ЭУ, критерий эффективности поиска
дефектов устанавливают, как минимальные продолжительность,
трудоемкость, и стоимость используемых технических средств
диагностирования или как одна из оптимальных комбинаций этих
показателей. Отсюда следует, что поиск дефекта ЭУ необходимо проводить
по предварительно составленной оптимальной программе. Разработку
такой программы надо осуществлять еще на стадии проектирования ЭУ.
Известно большое число методов, обеспечивающих оптимизацию
алгоритма поиска дефектов в ЭУ различного вида, назначения, режимов
использования, способов диагностирования, можно разделить на два
принципиально различных вида: комбинационные и последовательные.
Признак комбинационных методов. После установления факта отказа
ЭУ производится ряд проверок в различных режимах работы объекта.
Дефекты ЭУ определяются на основании анализа совокупности
полученных результатов. Однозначное установление дефекта возможно
лишь при достаточном количестве проверок.
Наиболее эффективна реализация комбинационного метода на
специализированных диагностических стендах, использование которых
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]