Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрооборудование высокого напряжения и его эксплуатация. Учебное пособие
.pdf
показателем качества изоляции. Для измерений используется прибор,
принципиальная схема которого приведена на рис. 16. Переключатель П
периодически подключает испытываемую изоляцию к источнику постоянного напряжения, и
метром Г, и
С
разряжается. Среднее количество заряда, переносимого
x
С
заряжается, а затем – к цепи с гальвано-
x
таким способом в цепь гальванометра в единицу времени, или измеряемый гальванометром средний ток, равен
Измерения прово-
.IfCU
дятся при частотах переключения 2 и 50 Гц, поэтому
CI
22
CI
50 50
50
. (39)
2
Рис. 16. Схема измерения емкости
изоляции при частотах 2 и 50 Гц
В методе «емкость–время» измеряются емкости Сг (геометрическая) и
,C
подсчитывается отношение
, которое служит
/CC
г
критерием качества изоляции. Принципиальная схема прибора для измерения емкостей
С
г
и
C
показана на рис. 17. Испытываемая изоляция заряжается около 1 мин от источника стабилизированного напряжения
переключатель П на короткое время (5…10 мкс) подключает
лонному конденсатору
только
CC
порциональным
U
. Затем, если измеряется геометрическая емкость Сг,
0
С
. Емкость конденсатора Сэ выбирается такой, чтобы
г
эг
, поэтому напряжение на нем оказывается практически про-
С
. За это время Сэ успевает передать заряд
э
С
, т. е.
г
C
UU C
э 0 г
г
CC C
гэ э
U
. (40)
С
к эта-
x
31
Рис. 17. Схема измерения емкостей изоля-
ции
C и
C
г
по методу «емкость–время»
Так как
CC
эг
, напряжение на Сэ измеряется с помощью элек-
тронного вольтметра с большим входным сопротивлением.
С
Для измерения емкости
испытываемая изоляция повторно за-
ряжается. После этого она отключается от источника напряжения и на
время 5…10 мкс замыкается ключом П2 «накоротко», чтобы разрядить
только С
. Затем Сx переключателем П1 соединяется с эталонным кон-
г
денсатором на время примерно 1 с, и последний заряжается теперь
С
от
. Напряжение на Сэ получается пропорциональным С.
По емкостным характеристикам наиболее эффективно выявляется
увлажнение маслонаполненной изоляции. Переносные приборы, построенные по рассмотренным схемам, получили название ПКВприборов контроля влажности. Они используются для определения
степени увлажнения силовых трансформаторов. Экспериментально
установлено, что отношение
форматоров близко к единице, а
ненной изоляции, требующей сушки,
С
/ С50 для нормальной изоляции транс-
2
не превышает 0,1. Для увлаж-
/С C
г
> 0,1, а С2 / С50 >
/С C
г
1,2…1,3.
1.3. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ
1.3.1. ИЗМЕРЕНИЕ ТАНГЕНСА УГЛА
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ
Тангенс угла диэлектрических потерь образцов изоляции измеряют
с помощью моста Р-5026. Схема испытательной установки изображена
на рис. 18. Она включает: автотрансформатор Т1 типа ЛАТР, высоковольтный трансформатор Т2 типа НОМ-10 и измерительный мост.
32
Одним плечом моста является емкость испытываемого объекта Сx,
вторым – образцовый конденсатор без потерь
сопротивлений
сопротивления
R
. Четвертое плечо моста состоит из постоянного
3
R
и магазина емкостей С4. Нуль-индикатором служит
4
С
, третьим – магазин
N
транзисторный усилитель со стрелочным прибором на выходе.
Рис. 18. Принципиальная схема испытательной установки:
QF – автоматический выключатель; KM1, KM2 – магнитные пускатели;
T1 – регулировочный трансформатор; T2 – испытательный трансформатор
При измерении тангенса угла диэлектрических потерь необходимо
с помощью экранированных кабелей, входящих в комплект моста, собрать нормальную схему измерений. Включением автоматического
выключателя QF и магнитного пускателя KМ1 подать напряжение на
регулировочный трансформатор Т1. По вольтметру V проверить наличие напряжения на вторичной стороне регулятора Т1. Если напряжение не равно нулю, то
это напряжение равным нулю. Включить магнитный пускатель KМ2
и, плавно повышая напряжение, контролируемое с помощью вольтметра, включенного со стороны НН трансформатора НОМ-10, установить необходимое значение испытательного напряжения.
Симметрирование моста выполняется изменением величин
Из условия равновесия моста следует, что
при помощи регулятора напряжения Т1 сделать
R
и С4.
3
В мостах
4
10 /R
4
tg CR
. (41)
44
, или 3184 Ом. Тогда при
33
314
tg 10 C
6
.
4
Таким образом, tg численно равен емкости С4, выраженной
R
R
С
в микрофарадах. Шкалы
указывают значения tg в процентах.
4
Емкость испытываемого объекта
СС
xN
4
. (42)
3
Для смены испытываемого объекта необходимо снизить напряжение до нуля, выключить автомат QF и открыть дверь ограждения испытательной ячейки.
Задание
1. Детально изучить принцип работы моста Р-5026, условие его
симметрирования, нормальную и перевернутую схему измерений.
2. Измерить tg для отрезков кабелей 10 кВ с бумажно-масляной и
с изоляцией из сшитого полиэтилена при напряжениях 3, 5, 7, 9 кВ.
Измерения выполнить по нормальной схеме.
3. Измерить tg для образцов машинной изоляции при напряже-
нии 3 кВ. Измерения выполнить
4. Построить зависимости
по нормальной схеме.
tg ( )fU
для отрезков кабелей.
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой угол диэлектрических потерь?
2. От каких факторов зависит тангенс угла диэлектрических потерь?
3. В чем состоят недостатки tg как критерия состояния изоляции?
4. Чем отличается нормальная схема измерения tg от перевернутой?
5. Какие требования к конструкции моста связаны с измерением по
перевернутой схеме?
6. О чем свидетельствует рост tg при
повышении испытательного
напряжения?
7. Какой вид имеет векторная диаграмма равновесия моста при
учете внешних электростатических влияний?
34
1.3.2. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ
R
ПО ВОЗВРАТНОМУ НАПРЯЖЕНИЮ
И ПО КРИВЫМ САМОРАЗРЯДА
В простейшем случае неоднородная изоляция может рассматриваться как состоящая из двух слоев, каждый из которых характеризуется проводимостью и диэлектрической проницаемостью (рис. 1).
d
Схема замещения такой изоляции показана на рис. 1,
d
и
R
вившемся режиме, а
слоев;
2
– сопротивления утечки соответствующих слоев в устано-
2
S
2
101 1
S – площадь электродов.
и
/CSd
202 2
/CSd
а, где
– емкости этих
1
R
1
S
1
При длительном воздействии на неоднородную изоляцию постоянного напряжения на границе слоев накопляется заряд абсорбции, равный
CR C R
qqqUCUCU
абс 12 11 22
11 2 2
RR
12
. (43)
О степени неоднородности изоляции можно судить на основании
следующего опыта. После длительной выдержки под постоянным
напряжением изоляцию отсоединяют от источника и кратковременно
(доли секунды) замыкают ее электроды. В случае однородной изоляции при этом происходит «мгновенная» и полная нейтрализация всех
зарядов. Если же изоляция неоднородная, то нейтрализуются лишь заряды
на геометрической емкости, а заряд абсорбции сохраняется прак-
тически полностью.
До тех пор, пока электроды замкнуты, емкости слоев в изоляции
соединены параллельно. В это время заряд абсорбции и связанный
с ним заряд распределяются по емкостям
накового по величине напряжения
С
мыкания электродов емкости
и С2 вновь соединены последова-
1
тельно, причем заряжены до одного и того же напряжения
С
и С2, заряжая их до оди-
1
абс абс 12
/( )UqCC
. После раз-
U
, но
абс
разной полярности. Поэтому в момент размыкания электродов суммарное напряжение на изоляции остается равным нулю. Затем емкости
С
и С2 разряжаются на сопротивления утечки своих слоев, причем
1
с разными постоянными времени, так как для неоднородной изоляции
CRC
11 2 2
. В результате на изоляции появляется напряжение, которое
35
называется возвратным (рис. 12). Для двухслойной изоляции с учетом
(43) выражение для напряжения
UUe e
Uee
0
RRCC
– напряжение источника.
где U
0
Чем больше неоднородность изоляции, тем выше максимальное
значение «возвратного напряжения» и тем больше различаются его
скорости подъема и спада.
Возможность появления возвратного напряжения должна непременно учитываться при выборе мер, обеспечивающих безопасность
проведения испытаний изоляции с приложением высокого постоянного напряжения.
При определении кривой саморазряда испытываемая изоляция
предварительно
высокого напряжения отключается и подключается измерительный
прибор (электростатический киловольтметр).
После отключения источника постоянного напряжения U емкости
слоев изоляции разряжаются на сопротивления утечки своих слоев
и происходит постепенный саморазряд изоляции. При этом напряжение на многослойной неоднородной изоляции как сумма напряжений
на отдельных слоях изменяется
заряжается в течение 2…3 мин, после этого источник
и Сi – сопротивление утечки и емкость i-го слоя; R – сопротив-
где R
i
ление утечки всей изоляции; n – число слоев изоляции.
В случае идеально однородной изоляции, т. е. при n = 1, «кривая
саморазряда» есть просто экспонента
строить в полулогарифмическом масштабе, т. е. представить в виде
ln( ) ( )Uft
cр
наклона равен 1/RC. Для неоднородной изоляции «кривая саморазряда» в том же масштабе, как сумма экспонент, уже не будет прямой.
, то она будет иметь вид прямой, у которой тангенс угла
возвр абс
RC R C
11 2 2
1212
URe
ср
U
в соответствии с выражением
U
0
R
i
имеет вид
возвр
//
tRC tRC
11 2 2
tRC tRC
//
11 2 2
n
/
tRC
i
1
UUe
ii
, (45)
/
tRC
ср 0
(44)
,
. Если ее по-
36
Чем больше она отклоняется от прямой линии, тем сильнее неоднородность изоляции (см. рис. 13).
Возвратное напряжение модели двухслойного диэлектрика измеряется с помощью электростатического киловольтметра С-75 после выдержки ее под постоянным напряжением 5 кВ. Схема испытательной
установки показана на рис. 19. Она включает: автотрансформатор Т1
типа ЛАТР, высоковольтный трансформатор типа НОМ-35, высоко
вольтный выпрямитель, установку, позволяющую коммутировать модель двухслойной изоляции в определенной последовательности.
Рис. 19. Принципиальная схема испытательной установки
постоянного напряжения:
QF – автоматический выключатель; KM1, KM2 – магнитные пускатели;
T1 – регулировочный трансформатор; T2 – испытательный трансформатор;
VD – полупроводниковый вентиль; R – защитный резистор; C – высоко-
вольтный конденсатор
-
Задание
1. Изучить электрическую схему установки, освоить практические
приемы снятия возвратного напряжения.
2. Измерить электрические характеристики каждого слоя изоляции.
3. Измерить возвратное напряжение измерительным прибором.
4. Рассчитать возвратное напряжение и построить зависимость
возвр
()Uft .
Контрольные вопросы
1. Почему при измерении «возвратного напряжения» необходимо
применять электростатический киловольтметр?
37
2. Какой вид имеет кривая возвратного напряжения в случае иде-
R
R
R
R
ально однородной изоляции
()
CRC
11 2 2
?
3. Как будет выглядеть кривая саморазряда, построенная в полуло-
гарифмическом масштабе, в случае идеально однородной изоляции
()
CRC
11 2 2
?
1.3.3. КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ
ПО СОПРОТИВЛЕНИЮ УТЕЧКИ
И ПО ЕМКОСТНЫМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ
Измерения сопротивлений и токов утечки равнозначны, так как эти
величины связаны простым соотношением () / ()
tUit . Однако тех-
ника измерения сопротивления утечки проще: измерения выполняются
с помощью простых переносных приборов – мегаомметров.
Особенности изменения ()
t во времени используют и для оценки
состояния изоляции. При испытаниях изоляции принято сопротивление утечки измерять мегаомметром через 15 и 60 с после подачи
напряжения на испытываемую изоляцию. Заключение о качестве изоляции делается по величине R
чине коэффициента абсорбции
(отсчет через 60 с), а также по вели-
60
. Опытным путем уста-
абс 60 15
/KRR
новлено, что для наиболее распространенных видов изоляции
коэффициент K
> 1,3 при нормальной (допустимой) влажности,
абс
а при недопустимо сильном увлажнении близок к единице.
Для измерения сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции используется мегаомметр типа ЭСО 210/3-Г.
Объекты испытаний: изоляция силового трансформатора, изоляция
трансформатора напряжения, заполненного маслом и без масла.
Измерение сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции
для трехфазных объектов проводится пофазно:
• фаза
А относительно фаз В, С и корпуса;
• фаза В относительно фаз А, С и корпуса;
• фаза С относительно фаз В, А и корпуса.
При этом фазы должны быть разделены между собой; начало и конец
каждой фазы замкнуты накоротко. Перед повторным измерением изоляция должна быть закорочена в течение
5 мин.
38
Из анализа схем замещения (см. рис. 1) следует, что емкость неод-
R
нородной изоляции (
стоты
:
CRC
11 2 2
CC
г
или
r
С
1( )
T
,
. (46)
2
0C
) зависит от ча-
Величины
Поэтому по зависимости
C
и Т зависят от степени неоднородности изоляции.
можно судить об увлажненности
()Cf
и неоднородности изоляции. С увеличением степени неоднородности
пределы изменения емкости возрастают. У реальной изоляции эти пределы могут быть значительно больше из-за неоднородностей, связанных с ее структурой.
Определение всей зависимости
для оценки состояния
()Cf
изоляции при диагностике сопряжено с большими трудностями.
Поэтому ограничиваются определением характера этой зависимости
по двум измерениям при частотах 2 и 50 Гц или по величинам С
и С50.
2
Опытным путем для трансформаторов установлено, что при температуре изоляции 20° С С
/ С50 > 1,3 и
2
> 0,2 означает недопу-
/CC
г
стимо сильное увлажнение.
Для измерения величин С
, С50,
2
C
и Сг используются приборы
контроля влажности ПКВ. Измерения осуществляются методом «емкость–частота» или методом «емкость–время».
Упрощенная схема прибора ПКВ, работающего по принципу
«емкость–частота», показана на рис. 16. Переключатель П периодически подключает испытываемую изоляцию к источнику постоянного
напряжения U
ром Г (С
равен
IfCU
(при этом Сx заряжается), а затем к цепи с гальваномет-
0
разряжается). Средний ток, измеряемый гальванометром,
x
. Измерения проводятся при частотах переключения
0
2 и 50 Гц, поэтому
CI
22
CI
50 50
50
. (47)
2
Сопротивление изоляции измеряется мегаомметром (см. рис. 14).
Для оценки влажности изоляции трансформаторов используется
прибор контроля влажности ПКВ типа ПЕКИ-1 (рис. 17).
В качестве объектов испытания используются силовой трансформатор, заполненный маслом, и измерительный трансформатор без масла.
39
Задания
1. Измерить с помощью мегаомметра сопротивления изоляции
трансформаторов (в интервале до 3 мин) и построить зависимости от
времени. Определить R
, R60 и коэффициенты абсорбции K
15
. Сделать
абс
заключение о состоянии изоляции.
2. Измерить с помощью ПЕКИ-1 емкости С
С
– С50 и прирост емкости C. Оценить состояние изоляции транс-
2
, разность емкостей
50
форматоров.
Контрольные вопросы
1. От каких факторов зависит сопротивление изоляции?
2. Какие изменения в состоянии изоляции могут быть определены
по значению ее сопротивления?
3. Почему сопротивление изоляции измеряется через 60 с после
приложения напряжения?
4. Почему коэффициент абсорбции зависит от влажности изоляции?
5. Как изменяется сопротивление изоляции и коэффициент абсорб-
ции в зависимости от температуры? Одинаковы ли
эти зависимости
для сухой и увлажненной изоляции?
6. Почему емкость изоляции зависит от частоты?
7. Используя схемы рис. 1, получить соотношение (46).
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]