ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗАХ

Традиционное разделение электроустановок на установки низкого напряжения и высоковольтные электроустановки с границей в 1000 В определяется уровнем опасности для человека. Существует, однако, другой серьезнейший фактор, приводящий к коренному отличию электроустановок низкого и высокого напряжений - это поведение изоляции электроустановки.

В низковольтных установках в подавляющем большинстве случаев изоляционные расстояния определяются механическими соображениями, то есть возможностью выдерживать механические нагрузки или исключением возможного соприкосновения токоведущих частей между собой. В высоковольтных установках на первое место выходит проблема возможных повреждений изоляции из-за большого напряжения на ней.

К примеру, для напряжения 220 В воздушный промежуток в доли миллиметра с точки зрения электрической прочности уже вполне приемлем (хотя и недостаточен из-за возможности механического соприкосновения), то для напряжения 110 кВ воздушный промежуток размером в десятки сантиметров уже не является изоляцией и вполне может быть пробит. Именно специфическая проблема изоляции при высоких напряжениях ставит основной задачей техники высоких напряжений обеспечение необходимого уровня электрической изоляции элементов электроустановок.

Высокие напряжения широко используются в электротехнологии (осаждение частиц в сильном электрическом поле, электрогидравлический эффект и др.), а также в электрофизических установках различного назначения.

Техника высоких напряжений представляет собой науку о характеристиках вещества и процессах в нем при экстремальных электромагнитных воздействиях - высоких напряжениях и сильных токах, а также о технологическом использовании этих процессов.

Один из основных разделов техники высоких напряжений посвящен свойствам и характеристикам изоляционных конструкций электрооборудования высокого напряжения и условиям их надежной эксплуатации при воздействии рабочего напряжения, грозовых и внутренних перенапряжений.

Исходным пунктом в определении величин электротехники можно считать закон Кулона и выводимое из него понятие величины электрического заряда q.

Закон Кулона опирается на фундаментальное понятие механической силы и признание некоторого особенного рода силовых взаимодействий тел, названных электрическими (электромагнитными) взаимодействиями. В нем заложено произведение зарядов двух тел, но для выделения одного заряда достаточно привнести третье заряженное тело и определить три попарных произведения зарядов, из которых однозначно определяются все три заряда тел.

Напряженностью электрического поля E назвали силу, с которой поле действует на тело с зарядом в 1 Кл (точнее говоря, предел отношения силы к заряду при уменьшении заряда к нулю; далее некорректности этого рода не будут сопровождаться оговорками). Для выделения составляющих этой силы ввели понятие индукции электрического поля D, которая определяет часть электрической силы, обусловленную зарядами - источниками электрического поля. Собственно, сила от источников определяется отношением D к электрической постоянной ε ₀=8.85*10^-12Ф/м.

Вторая составляющая силы получается за счет влияния диэлектрической среды, и эта составляющая уменьшает первичную силу. Параметром диэлектрической среды, характеризующим степень ослабления первичной силы, является относительная диэлектрическая проницаемость ε _r.

Кроме силовых существуют еще энергетические характеристики электрического поля. Понятие энергии довольно неопределенное, разве что можно с большими натяжками провести параллель между энергией и деньгами как мерой затраченных на производство товара человеческих усилий; определение энергии как способности тела совершать работу не слишком сильное и малопродуктивное. В общем, нашлась некая величина, сохраняющаяся при различных взаимодействиях и тем удобная. Через эту величину вводится понятие потенциала φ, равного энергии, которою обладает в электрическом поле тело с зарядом в 1 Кл; обычно нулем этой энергии считается энергия тела в бесконечном удалении.

Напряжением называют разность потенциалов между двумя точками поля, одна из них начальная, другая - конечная, точки неравноправны:

При такой трактовке разности потенциалов оказывается, что напряжение - это работа сил электрического поля при перемещении тела с зарядом в 1 Кл из точки 1 в точку 2. Весьма близкая к напряжению величина - ЭДС источника электроэнергии; ею называется энергия, сообщаемая заряженным частицам с суммарным зарядом в 1 Кл, прошедшим через источник.

Все перечисленные величины характеризуют для начала неподвижные заряды. Для перемещающихся заряженных частиц первейшая характеристика - величина электрического тока I, протекающего через сечение объекта, которая представляет собою количество заряда, протекшего через сечение за 1 с. Если ток не постоянный, то для него вводится еще ряд понятий. Во-первых, это мгновенное значение тока i(t) или просто i - значение тока в заданный момент времени (или во все моменты времени).

Для периодического (не обязательно синусоидального, но обязательно периодического) тока существует понятие действующего (эффективного) значения тока I, означающего в простейшей трактовке такое значение постоянного тока, которое так же нагревает резистор, как и данный переменный ток (разумеется, в одинаковых условиях нагревания).

Более корректно под действующим значением периодического тока понимают среднеквадратичное за период значение величины тока. Кроме того, есть понятие амплитуды тока, среднего значения тока за период (то есть постоянной составляющей) и среднего значения тока за полупериод.

Все указанные значения относятся и к напряжению.

Магнитное поле характеризуется прежде всего индукцией магнитного поля B, являющейся силовой характеристикой поля, которую не слишком строго можно определить как силу, действующую со стороны магнитного поля на проводник с током 1 А длиной 1 м, ориентированный в пространстве так, чтобы сила была максимальна.

Действующая сила слагается из силы со стороны источников магнитного поля (намагничивающих токов) и силы со стороны намагниченной среды; первая сила определяется напряженностью магнитного поля H, которую можно назвать частью силы со стороны намагничивающих токов. Соотношение между этой частью силы и полной силой, которая определяет индукцию, описывается относительной магнитной проницаемостью μ_r. Поток магнитного поля Φ через площадку, ограниченную некоторым контуром (может быть, из провода) - это поток вектора магнитной индукции

через эту площадку, или, грубо говоря, число линий магнитного поля, пересекающих площадку.

Все перечисленные выше характеристики описывают состояние некоторой системы или процессы в ней (если состояние меняется во времени). Как известно, имеются еще характеристики отдельных элементов, не зависящие от электромагнитного состояния и представляющие собой некоторые коэффициенты пропорциональности между характеристиками процесса. Из этих характеристик ниже упоминаются лишь некоторые, наиболее важные для темы дисциплины.

Сопротивление резистора (а резистор - это элемент, назначение которого состоит только в переводе электрической энергии в тепло) - это отношение напряжения на зажимах резистора к току через его сечение.

Емкость конденсатора, имеющего на пластинах одинаковые по величине и разные по знаку заряды, определяется как абсолютная величина отношения заряда одной из пластин к напряжению между пластинами. Условие насчет зарядов означает, во-первых, всего лишь два тела в системе (две пластины конденсатора), во-вторых, опирается на закон сохранения величины электрического заряда в системе и, в-третьих, предполагает первоначальную электрическую нейтральность системы.

Индуктивностью L некоторого проволочного контура называется величина магнитного потока, созданного током 1 А этого же контура. В совокупности с законом электромагнитной индукции и с пропорциональностью магнитного поля намагничивающему току (что фиксируется законом полного тока) такое определение позволяет связать напряжение на контуре (или катушке из последовательно соединенных контуров) со скоростью изменения тока контура.

Взаимной индуктивностью M между двумя контурами называют величину магнитного потока в одном из контуров, созданного другим контуром при токе в нем 1 А. В данном случае неважно, какой из контуров создает магнитное поле.

Перечисленных определений величин в основном хватит для понимания материала пособия. Остается сказать несколько слов о законах электромагнетизма, на которые явно или неявно есть ссылки по ходу изложения.

Первый закон Кирхгофа представляет собою просто закон сохранения величины электрического заряда в системе, дополненный условием невозможности накопления электрического заряда в узле электрической цепи.

Второй закон Кирхгофа - это перефразированный закон сохранения энергии с предположением о мгновенности распространения электромагнитных взаимодействий в электрической цепи. Оба закона Кирхгофа верны лишь для электрически коротких цепей. Закон Ома требует привязки напряжения к зажимам двухполюсника и тока к сечению ветви между этими полюсами. В простейшей трактовке закон Ома звучит так: величина тока, протекающего через поперечное сечение электрической ветви, ограниченной двумя узлами, пропорциональна напряжению между этими узлами.

Закон электромагнитной индукции связывает ЭДС в контуре со скоростью изменения магнитного потока в нем:

Направление ЭДС в контуре связано с положительным направлением магнитного потока в контуре правилом правого винта. В совокупности с законом полного тока, объявляющего пропорциональность между напряженностью магнитного поля и намагничивающими токами, закон электромагнитной индукции позволяет использовать понятие взаимной индуктивности для описания взаимосвязи между скоростью изменения намагничивающего тока с наводимой при этом ЭДС.

Для синусоидального тока и линейной системы взаимная индуктивность дает простую пропорциональную зависимость намагничивающего тока в контуре, создающем магнитное поле, и наводимой в другом контуре ЭДС.

Закон полного тока в аккуратной формулировке звучит так: циркуляция вектора напряженности магнитного поля по некоторому контуру равна полному току внутри этого контура,

, направление обхода контура и положительное направление тока внутри контура связаны друг с другом правилом правого винта.

Эффективным способом изучения является выполнение лабораторных работ на реальном оборудовании, позволяющем сочетать теоретические положения с их практическим использованием.

При этом необходимо следовать правилам выполнения лабораторных работ.

Выполнение лабораторной работы начинается с обсуждения с преподавателем следующих положений:

- цели работы, конкретно и неформально определяющие основные направления изучения в данной лабораторной работе;

- задачи работы, определяющие объем измерений и наблюдений и очерчивающие границы конкретной работы; задачи работы нельзя путать с методикой измерений;

- используемое в работе оборудование, которое имеет прямое отношение к изучаемой дисциплине (принцип работы, устройство, основные узлы, органы управления, порядок работы с оборудованием);

- методика проведения измерений и наблюдений;

- правила техники безопасности при проведении данной лабораторной работы..

Превышение напряжения на изоляции выше критического значения приводит к пробою изоляции. Значение пробивного напряжения зависит от свойств изоляционного материала, структуры электрического поля в изоляционном промежутке и скорости нарастания пробивного напряжения на промежутке.

Пробой изоляции происходит из-за явлений ударной ионизации, фотоионизации в объеме газа, термической ионизации, эмиссии электронов из катода. В жидкостях особое значение имеют тепловые процессы и наличие примесей, в твердой изоляции при пробое происходят электрические, тепловые и электрохимические процессы.

Пробивное напряжение газового промежутка с однородным и слабонеоднородным электрическим полем зависит от произведения относительной плоскости газа на расстояние между электродами. Эта зависимость характеризуется снижением электрической прочности при увеличении расстояния между электродами при условиях, близких к нормальным и имеет минимум при очень низких давлениях или очень малых расстояниях между электродами.

Разрядный промежуток с электродами типа стержень - плоскость характеризуется существенно меньшей электрической прочностью по сравнению с промежутком с однородным и слабонеоднородным электрическим полем, наличием явления короны и двойным эффектом полярности.

При отрицательном стержне корона начинается при существенно меньшем напряжении, чем при положительном, а пробивное напряжение при положительном стержне меньше, чем при отрицательном.

При быстром подъеме напряжения разрядное напряжение оказывается связанным с предразрядным временем, эта зависимость называется вольт-секундной характеристикой изоляционного промежутка. Вольт-секундная характеристика определяется на стандартных грозовых импульсах.

Напряжение перекрытия проходных изоляторов существенно меньше напряжения перекрытия опорных изоляторов при одинаковой длине пути перекрытия.

1.Дайте определение пробоя и приведите основные величины, его характеризующие.

2.Приведите отличия понятий <пробой диэлектрика> и <пробой изоляции> и отличия их количественных характеристик.

3.Перечислите механизмы пробоя диэлектриков.

4.Сформулируйте закон Пашена. Каковы причины такой зависимости?

5.Почему существует зависимость разрядного напряжения от предразрядного времени?

6.Каковы параметры стандартного грозового импульса?

7.Что такое <вольт-секундная характеристика>?

Среди изоляторов по расположению токоведущей части различают опорные, проходные и подвесные изоляторы, по конструктивному исполнению различают тарельчатые, стержневые и штыревые изоляторы, а по месту установки различают линейные и станционные изоляторы.

К основным характеристикам изоляторов относят номинальное напряжение, разрядные напряжения, геометрические параметры и механические характеристики.

На контактной сети используются подвесные изоляторы, фиксаторные изоляторы, консольные изоляторы, секционирующие изоляторы, штыревые изоляторы и опорные изоляторы.

Напряжение, приложенное к гирлянде изоляторов, распределяется неравномерно, и наибольшее напряжение оказывается на изоляторе, ближайшем к проводу.

2. Назовите основные группы параметров изоляторов и отдельные их

3. Опишите конструктивные особенности отдельных изоляторов контактной сети и тяговых подстанций.

4. В чем причина неравномерного распределения напряжения по гирлянде изоляторов?

Изоляция силовых трансформаторов разделяется на внешнюю и внутреннюю. Внутренняя изоляция делится на главную и продольную.

Главная изоляция силовых трансформаторов чаще всего выполняется маслобарьерного типа, а продольная изоляция - слоями электроизоляционной бумаги, накладываемой поверх провода.

Проходные изоляторы высокого напряжения имеют неблагоприятное расположение электродов, слабую механическую прочность на изгиб и характеризуются нагревом изоляционного тела изолятора. Наиболее распространенной конструкцией проходного изолятора является конденсаторный ввод.

От силовых конденсаторов требуется обеспечение необходимой емкости, рабочего напряжения и тепловой устойчивости, что определяется изоляцией конденсатора. В качестве изоляции используется пропитанная конденсаторная бумага и полимерные пленки.

Электродами в силовых конденсаторах является алюминиевая фольга толщиной 7..12 мкм.

Изоляция силовых кабелей выполняется либо слоями кабельной бумаги, пропитанной вязкими маслоканифольными компаундами или кабельными маслами (нефтяными или синтетическими), либо из пластмасс. В кабелях 110 кВ и выше применяется бумажная изоляция с менее вязкой пропиткой и поддержанием избыточного низкого или высокого давления масла.

В электрических машинах высокого напряжения изоляцию обмоток статоров разделяют на главную изоляцию, на междуфазную изоляцию и на продольную изоляцию.

1. Опишите конструктивные особенности построения изоляции силовых трансформаторов.

2. Как выполняется изоляция высоковольтных вводов?

3. Каким образом устроена изоляция силовых конденсаторов?

4. Каково устройство силовых кабелей, как выполнена их изоляция?

4. Дефекты изоляции и механизмы их возникновения

В процессе эксплуатации на изоляцию воздействуют электрические, механические и тепловые нагрузки, вызывающие постепенное ухудшение ее свойств, связанное с уменьшением сопротивления изоляции, ростом диэлектрических потерь, снижением электрической прочности. Процесс ухудшения свойств называют старением изоляции.

Эти изменения носят, как правило, необратимый характер и завершаются пробоем изоляции, что ограничивает сроки службы изоляционных конструкций.

Различают четыре основных вида воздействия на изоляцию и четыре процесса старения изоляции: электрические нагрузки, связанные с возможной ионизацией при большой напряженности электрического поля - электрическое старение изоляции; тепловые нагрузки, приводящие постепенному разложению или появлению трещин в изоляции - тепловое старение изоляции; механические нагрузки, связанные с воникновением и развитием трещин в твердой изоляции - механическое старение;

проникновение влаги из окружающей среды - увлажнение изоляции.

Возникающие в изоляции дефекты подразделяются на сосредоточенные (трещины, газовые включения, эрозия, увлажнение небольшого объема изоляции) и распределенные, охватывающие значительный объем или поверхность изоляции.

Электрическое старение твердой изоляции происходит из-за возникновения разрядных процессов в толще изоляции. Электрическое старение может иметь место при средней напряженности электрического поля на промежутке, много меньшей (в 5..20 раз) кратковременной электрической прочности изоляции. С увеличением напряжения темпы электрического старения возрастают.

Основной причиной электрического старения внутренней изоляции являются частичные разряды, то есть такие разрядные процессы в изоляции, которые распространяются лишь на часть изоляционного промежутка. Они возникают в ослабленных местах изоляции: в газовых включениях, в местах резного усиления напряженности поля.

Наибольшую опасность представляют частичные разряды в газовых включениях, так как они возникают при меньших напряжениях, чем разряды в жидких или твердых компонентах твердой изоляции. Последнее обстоятельство связано с меньшей диэлектрической проницаемостью газового промежутка и соответственно большей напряженностью электрического поля в нем, а также с малой электрической прочностью газа по сравнению с твердой или жидкой изоляцией.

Закономерности развития частичных разрядов можно проиллюстрировать схемой замещения, изображенной на рис. 4.1, где изображен газовый пузырь в твердой изоляции и схема замещения изоляции.

Рис. 4.1. Схема развития частичных разрядов в газовом включении

На рис. 4.1 C _в - емкость газового включения, С _т - емкость части изоляции, включенной последовательно с газовым включением, C _a - емкость оставшегося массива изоляции. При подаче на изоляцию переменного напряжения на воздушном включении также будет изменяющееся во времени напряжение, определяемое емкостным делителем:

и при достижении этим напряжением пробивного напряжения газового включения U_в-пр происходит пробой газового включения с резким снижением напряжения на нем до уровня напряжения гашения U_в-г, которое меньше пробивного напряжения.

После этого, если напряжение на всей изоляции продолжает возрастать, то снова начинается рост напряжения и на газовом включении и может произойти новый пробой, то есть в газовом включении происходят многократные пробои промежутка.

Графическое изображение зависимости напряжений от времени показаны на рис. 4.2 при условии подачи напряжения в нулевой момент времени.

Рис. 4.2. Зависимость напряжений от времени при частичных разрядах

Под действием частичных разрядов происходит постепенное разрушение микрообъемов изоляции, размеры газового включения растут в направлении электрического поля, и этот процесс завершается пробоем изоляции.

Эффективным средством борьбы с частичными разрядами является пропитка изоляции. Замена воздуха жидким диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε _r>1 увеличивает емкость C _в, снижая напряжение на воздушном включении; кроме того, электрическая прочность жидкого диэлектрика существенно больше электрической прочности газа.

Тепловое старение внутренней изоляции возникает за счет ускорения различных химических реакций при рабочих температурах изоляции, обычно лежащих в пределах от 60^оС до 130^оС. Химические реакции приводят к постепенному изменению структуры и свойств материалов и к ухудшению изоляции в целом.

Для твердой изоляции наиболее характерным является постепенное снижение механической прочности в процессе теплового старения, что приводит к повреждению изоляции под действием механических нагрузок и затем к ее пробою. В жидких диэлектриках продукты разложения загрязняют изоляцию и снижают ее электрическую прочность.

Для органической изоляции повышение температуры на 10^оС снижает срок службы изоляции вдвое; в сложной изоляции силовых трансформаторов процесс теплового старения протекает быстрее, чем по десятиградусному правилу.

Старение изоляции возникает и при механических нагрузках на твердую изоляцию. Сущность этого вида старения заключается в том, что в напряженном материале возникает упорядоченное движение локальных микродефектов, и за счет этого образуются и постепенно увеличиваются в размерах микротрещины. При действии сильных электрических полей в микротрещинах возникают частичные разряды, ускоряющие разрушение изоляции.

Увлажнение изоляции может рассматриваться как одна из форм старения изоляции. Влага проникает в изоляцию главным образом из окружающего воздуха. При этом происходит уменьшение сопротивления изоляции, рост диэлектрических потерь, связанный с дополнительным нагревом изоляции и ускоряющий тепловое старение изоляции.

Неравномерное увлажнение, кроме того, приводит к искажению электрического поля и снижает пробивное напряжение изоляции.

Увлажнение - процесс в принципе обратимый, влага может быть удалена из изоляции сушкой. Однако сушка крупногабаритных конструкций требует вывода оборудования из строя на длительное время, а в ряде случаев извлечение влаги из изоляции затруднено или невозможно, например, практически не поддается сушке бумажно-масляная изоляция кабелей, вводов и другого оборудования.

Для снижения увлажнения применяют герметизацию конструкций, воздухоосушители, гибкие диафрагмы и другие методы.

4.2. Основные виды профилактических испытаний изоляции

Перечисленные выше механизмы старения изоляции не исчерпывают все воздействующие на изоляцию факторы.

Дополнительно на изоляцию воздействуют загрязнения, внешний перегрев, перенапряжения, короткие замыкания. Влияние этих факторов на характеристики изоляции представлено в табл. 4.1.

Таблица 4.1 Изменение характеристик изоляции в зависимости от воздействующих факторов

Дефекты в изоляции подразделяются на сосредоточенные (трещины и микротрещины, газовые включения, эрозия, увлажнение небольшого объема) и распределенные, охватывающие значительные объемы или поверхности изоляции.

Возможности обнаружения разных видов дефектов значительно различаются, однако классификация методов диагностики и испытаний изоляции производится по признаку возможного разрушения изоляции в процессе контроля.

По этому признаку все методы контроля изоляции подразделяются на три группы: - неразрушающие методы контроля, производимые при напряжениях, меньших рабочих, и основанные на явлениях, возникающих в слабых электрических полях (электропроводность и поляризационные явления) и связанных с пробивным напряжением изоляции;

- неразрушающие методы контроля, производимые при рабочих напряжениях, - в основном это контроль частичных разрядов, а также тепловой и ультразвуковой контроль;

- разрушающие методы контроля, связанные с использованием напряжения, повышенного по сравнению с рабочим напряжением и вызывающего ускоренное разрушение изоляции в дефектном месте; приложение повышенного напряжения не исключает появления дефекта, который может привести к пробою изоляции во время эксплуатации.

Кроме того, методы контроля подразделяют на две группы по электрическому признаку:

- электрические методы контроля изоляции, которые рассмотрены далее;

- неэлектрические методы контроля: хроматографический анализ газов в трансформаторном масле, ультразвуковые методы контроля, радиоволновой метод, тепловизионный метод, оптикоэлектронный метод, рентгенографический метод.

В процессе эксплуатации изоляции на нее воздействуют частичные разряды, тепловые и механические нагрузки, из окружающего воздуха проникает влага. Все это приводит к появлению сосредоточенных и распределенных дефектов изоляции.

Методы контроля состояния изоляции подразделяются на неразрушающие методы, производимые при пониженных напряжениях и при рабочих напряжениях, и на разрушающие методы контроля, предполагающие использование напряжений, повышенных по сравнению с рабочими.

1. В чем заключается сущность электрического старения изоляции?

2. Каков механизм теплового старения изоляции?

3. Как происходит механическое старение изоляции?

4. Приведите классификацию методов контроля изоляции.

Измерение сопротивления изоляции позволяет контролировать как сплошное увлажнение изоляции, так и увлажнение только одного из слоев в слоистой изоляции. При измерении сопротивления изоляции принимают во внимание прежде всего абсолютную величину сопротивления R₆₀, которая должна быть не меньше нормированного значения, а затем и коэффициент абсорбции.

Если обе величины не выходят за пределы нормы, то говорят о том, что увлажнения изоляции не обнаружено; если хотя бы одна из величин неудовлетворительна, то делают вывод о недопустимом увлажнении изоляции.

Контроль величины емкости изоляции позволяет выявлять слоистое увлажнение изоляции.

Для выявления повреждений в силовых трансформаторах используется хроматографический анализ растворенных в масле газов.

2. Что называют сопротивлением изоляции? Чем отличается это понятие от понятия сопротивления резистора?

3. К каким последствиям приводит увлажнение изоляции?

4. Какова методика контроля изоляции измерением сопротивления?

5. Каким образом производится контроль изоляции измерением ее емкости?

Измерение - это один из основных методов контроля изоляции электрооборудования высокого напряжения. При измерениях контролируют абсолютную величину tg δ, изменения tg δ по сравнению с предыдущими измерениями, а в некоторых случаях снимают зависимость tg δ от напряжения.

Для измерения используют высоковольтный измерительный мост по схеме Шеринга.

Контроль частичных разрядов позволяет судить о темпах электрического старения изоляции. В электрическом методе контроля ЧР регистрируют скачок напряжения на изоляции и величину кажущегося заряда.

1. Какие свойства изоляции характеризует угол диэлектрических потерь?

2. Как проводят контроль изоляции измерением угла диэлектрических потерь?

3. Что означает название <четырехплечий уравновешенный мост переменного тока по схеме Шеринга>?

5. Объясните принцип работы моста Шеринга и возможности измерения угла диэлектрических потерь. Запишите уравнения равновесия моста.

6. Зачем и каким образом контролируют частичные разряды в изоляции?

ИЗОЛЯЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ ОБОРУДОВАНИЯ КОНТРОЛЬ ПОВЫШЕННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ. ИСПЫТАНИЯ

На заводе-изготовителе внутренняя и внешняя изоляция испытываются полными и срезанными стандартными грозовыми импульсами, а также переменным напряжением. Обнаружение повреждений продольной изоляции чаще всего проводят осциллографированием тока в нейтрали трансформатора и сравнением осциллограммы с типовой.

Если изоляция нейтрали и линейного вывода одинаковы, то при испытаниях переменным напряжением оба конца испытуемой обмотки изолируются, и на обмотку подается напряжение от постороннего источника. Если уровень изоляции нейтрали понижен, то испытания проводятся индуктированным напряжением повышенной частоты (до 400 Гц) с тем, чтобы можно было бы подавать напряжение порядка 2 U_ном. Нейтраль при этом заземляется или на нее подается постороннее напряжение той же частоты.

Поскольку ЭДС самоиндукции в обмотке пропорциональна частоте,

, то без насыщения сердечника, то есть при той же максимальной индукции

, можно приложить повышенное по сравнению с рабочим испытательное напряжение.

Кроме испытаний повышенным напряжением измеряется mso-ansi-language:>tg δ, сопротивление изоляции, емкостные характеристики изоляции, а полученные на заводе значения используются в эксплуатации в качестве характеристик исходного состояния изоляции.

При испытаниях изоляции должна быть испытана поочередно каждая электрически независимая цепь или параллельная ветвь (в последнем случае - при наличии полной изоляции между ветвями), а испытательное напряжение прикладывается между выводом и заземленным корпусом, все другие обмотки заземляются.

Измерения сопротивления изоляции проводят до и после испытаний повышенным напряжением. Схемы контроля изоляции двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов приведены в табл. 5.1.

Перед первым включением вновь смонтированного трансформатора измеряют пробивное напряжение трансформаторного масла, сопротивление изоляции и коэффициент абсорбции, отношение C ₂/ C ₅₀, tg δ (значение которого сравнивают с результатами заводских испытаний).

Во время периодических профилактических испытаний проводят те же испытания, что и перед первым включением, но допустимые значения tg δ при этом увеличены. Испытания изоляции повышенным напряжением при профилактических испытаниях предполагаются для обмоток напряжением 35 кВ и ниже, значения испытательных напряжений при этом снижаются до 0,85-0,9 значения заводского испытательного напряжения.

Периодичность профилактических испытаний для разных трансформаторов колеблются от 1 раза в год до 1 раза в 4 года.

Основной вид контроля - периодический осмотр (от одного раза в трое суток до одного раза в шесть месяцев). У вводов напряжением 110-220 кВ с помощью специального измерительного конденсатора измеряют tg δ и проводят анализ и испытания проб масла, измеряют сопротивление изоляции между специальной измерительной обкладкой ввода и соединительной втулкой. Периодичность таких испытаний для разных вводов разная, но не реже одного раза в 4 года.

Испытания изоляции повышенным напряжением позволяют выявить локальные дефекты, не обнаруживаемые иными методами. Этот метод испытаний является прямым способом контроля способности изоляции выдерживать воздействия перенапряжений.

При испытаниях повышенным напряжением используются три основных вида испытательных напряжений: повышенное напряжение промышленной частоты, выпрямленное постоянное напряжение и импульсное испытательное напряжение.

Все виды испытаний делятся на три основные группы: испытания новых изделий на заводе-изготовителе, испытания после прокладки или монтажа нового оборудования и после капитального ремонта, периодические профилактические испытания.

Изоляцию кабелей испытывают повышенным напряжением, измеряют сопротивление изоляции, а некоторых случаях измеряют tg δ изоляции.

У силовых трансформаторов измеряют пробивное напряжение трансформаторного масла, сопротивление изоляции и коэффициент абсорбции, отношение C ₂/ C ₅₀, tg δ, проводят испытания повышенным напряжением для обмоток напряжением 35 кВ и ниже.

На заводе-изготовителе внутренняя и внешняя изоляция испытываются полными и срезанными стандартными грозовыми импульсами, а также переменным напряжением.

Основной вид контроля вводов высокого напряжения - периодический осмотр. У вводов напряжением 110-220 кВ измеряют tg δ и проводят анализ и испытания проб масла и измерение сопротивления изоляции.

1. Зачем испытывают изоляцию электрооборудования повышенным напряжением?

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: