Контроль состояния изоляции ЭО

Назначение изоляции:

1) Обеспечить безопасность человека и ЭО,

2) Защитить части ЭО от междуфазных кз

3) Обеспечить надлежащую работу ЭО

4) Охлаждение частей ЭО.

Изоляция электрических установок разделяется на внешнюю и внутреннюю. К внешней изоляции относятся воздушные промежутки (например, между проводами разных фаз линии электропередачи), внешние поверхности твердой изоляции (изоляторов), промежутки между контактами разъединителя и т.п. К внутренней изоляции относится изоляция обмоток трансформаторов и электрических машин, изоляция кабелей, конденсаторов, герметизированная изоляция вводов, изоляция между контактами выключателя в отключенном состоянии, т.е. изоляция герметически изолированная от воздействия окружающей среды корпусом, оболочкой, баком и т.д. Внутренняя изоляция как правило представляет собой комбинацию различных диэлектриков (жидких и твердых, газообразных и твердых).

Важной особенностью внешней изоляции является ее способность восстанавливать свою электрическую прочность после устранения причины пробоя. Однако электрическая прочность внешней изоляции зависит от атмосферных условий: давления, температуры и влажности воздуха. На электрическую прочность изоляторов наружной установки влияют также загрязнения их поверхности и атмосферные осадки.

Особенностью внутренней изоляции электрооборудования является старение, т.е. ухудшение электрических характеристик в процессе эксплуатации. Вследствие диэлектрических потерь изоляция нагревается. Может произойти чрезмерный нагрев изоляции, который приведет к ее тепловому пробою. Под действием частичных разрядов, возникающих в газовых включениях, изоляция разрушается и загрязняется продуктами разложения. Пробой твердой и комбинированной изоляции - явление необратимое, приводящее к выходу из строя электрооборудования. Жидкая и внутренняя газовая изоляция самовосстанавливается, но ее характеристики ухудшаются. Необходимо постоянно контролировать состояние внутренней изоляции в процессе ее эксплуатации, чтобы выявить развивающийся в ней дефекты и предотвратить аварийный отказ электрооборудования.

Для поддержания изоляции в исправном состоянии ЭО выполняется с определенной степенью защиты от окружающей среды – от воздействия твердых тел и воды (IPXX), кроме того, ЭО снабжается средствами охлаждения.

Если к диэлектрику приложить переменное напряжение, то в диэлектрике будет протекать процесс, иллюстрируемый на векторной диаграмме токов через диэлектрик.

Диэлектрические потери обусловлены наличием тока в диэлектрике во время поляризации. Он складывается из токов смещения, проводимости и абсорбции. Iа - ток абсорбции, обусловленный дипольной, ионной, объемно-зарядной поляризацией. Он имеет активную и реактивную составляющую. Iсм – ток смещения, обусловленный электронной поляризацией. Ток проводимости имеет активный характер. Если в ЭУ ток переменный, то присутствуют диэлектрические потери, так как проходит постоянная поляризация диэлектрика из-за переменного направления внешнего электрического поля. Появляется угол δ, т.к. имеет место быть активная составляющая тока через диэлектрик.

На постоянном токе поляризация будет проходить быстро и только во время переходного процесса. В установившемся режиме после завершения поляризации ток через диэлектрик будет равен 0. Потерь практически не будет, т.к. токов смещения и абсорбции практически не будет. Следовательно, tgδ=0, т.е. диэлектрические потери будут практически равны 0.

Диэлектрические потери зависят от приложенного напряжения и от тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ), который будет определяться активной составляющей тока через изоляцию. Диэлектрические потери: Ра=2π U² f c tgδ.

Причины ухудшения состояния изоляции: старение, увлажнение изоляции (наличие посторонних включений), неправильная работа ЭО, большие напряжения (электрические пробои), механические повреждения, износ. Причины старения: физический износ, химический износ, моральный износ.

Пути контроля состояния изоляции: измерение сопротивления, контроль защиты изоляции от окружающей среды, контроль режимов работы ЭО (профилактика), испытание повышенным напряжением, осмотр, контроль химического состава и состояния изоляции (измерение диэлектрических потерь).

Контроль состояния изоляции осуществляется различными способами и средствами:

1) Контроль состояния изоляции под напряжением вольтметром (измерение фазного напряжения) в сетях с изолированной нейтралью: при 1-фазном пробое изоляции в поврежденной фазе напряжение будет равно 0, а в двух здоровых фазах увеличится до линейного.

2) Контроль состояния изоляции без напряжения мегомметром. Измеряется сопротивление изоляции цепей «фаза-фаза», «фаза-РЕ», «фаза-корпус», «фаза – N», «N-РЕ». Сопротивление мегомметром измеряется у кабелей до 1000 В, в электрических машинах, в трансформаторах, у изоляторов, у разрядников, у реакторов и др. В случае ухудшения изоляции сопротивление падает. При хорошем состоянии изоляции мегомметр показывает не менее 0,5 МОм.

3) Испытание повышенным напряжением, проверка тока утечки через изоляцию и электрической прочности изоляции:

4) Контроль химического состояния - выявление увлажнения, газовых включений, примесей. Для этого измеряется емкость диэлектрика с помощью емкостных мостов, определяется tgδ с помощью прибора контроля влажности (принцип как у емкостного моста).

5) Влажность изоляции можно определить по измерению сопротивления изоляции и емкостей. Коэффициент абсорбции должен быть не менее 1.2. Для его определения измеряется сопротивление в течение 60 (R''60) и 15 (R''15) секунд и вычисляют:

.

6) Для определения показателя измеряются емкости С при частотах 2 и 50 Гц. Он должен быть не менее 1.2.

У масла проводится анализ на наличие механических примесей, которые ухудшают условия охлаждения (в норме они должны отсутствовать); оценивается кислотное число (масло подвержено окислению, в результате чего масло начинает стареть), оно характеризуется показателем Ph. В норме кислотное число Рh составляет 0,2 мг щелочи КОН на 1 г масла. Реакция водной вытяжки характеризует наличие агрессивных кислот, которые разрушают изоляцию, обмотки и бак; наличие агрессивных кислот говорит о глубоком старении масла. В норме реакция водной вытяжки нейтральная.

Температура вспышки масла должная быть не менее 135 градусов Цельсия, поэтому важна стабильность этого параметра. Снижение этого показателя говорит о неисправности внутри ЭО.

Масло способно втягивать в себя влагу. Поэтому контролируется его влажность. Как и изоляция, масло подвергается проверке на электрическую прочность, т.е. с ним проводятся испытания повышенным напряжением. Помимо испытания повышенным напряжением (определение пробивного напряжения) проводится проверка на увлажнение и механические примеси. Кроме того, проводится частичный (сокращенный) и полный анализ трансформаторного масла. Сокращенный анализ: испытание на электрическую прочность, определение кислотного числа и содержания водорастворимых кислот, определение температуры вспышки и цвета масла. Полный анализ: определение tg δ, натровая проба, оценка стабильности против окисления, операции сокращенного анализа и проверки электрической прочности.