 |
Сущность процесса высоковольтных испытаний изоляции.
|
|
|
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРОВЕДЕНИЮ
ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Общие положения
1.1 Настоящие методические указания определяют общий порядок испытания высоковольтной изоляции электрооборудования.
1.2 Объемы и сроки проведения различных видов испытаний, допустимые значения характеристик испытываемого оборудования, устанавливаются на основании РД 34.45-51.300-97 и утвержденных многолетних графиков.
1.3 Порядок выполнения работы определяется соответствующей технологической картой.
1.4 Знание настоящих методических указаний обязательно для следующих работников Службы изоляции и испытаний и измерений: начальник, инженер, электромонтёр по испытаниям и измерениям.
Нормативные ссылки
В настоящих методических указаниях использованы ссылки на следующие документы:
ÿ Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок ПОТ Р М-016-2001 РД 153-34.0-03.150-00;
ÿ Объем и нормы испытаний электрооборудования РД 34.45-51.300-97;
ÿ Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках. СО 153-34.03.603-2003;
ÿ Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: Утверждены Приказом Министерства энергетики Российской Федерации от 19 июня 2003, № 229;
ÿ Правила устройства электроустановок – издание 6-е;
ÿ Правила устройства электроустановок – издание 7-е;
ÿ Сборник методических пособий по контролю состояния электрооборудования, Москва СПО ОРГРМР 1997 г.
Сущность процесса высоковольтных испытаний изоляции.
4.1 Изоляция токоведущих частей может быть следующих видов: газовой, жидкой, твёрдой или комбинированной.
|
|
|
4.2 Идеальный диэлектрик можно рассматривать как нейтральный атом, который состоит из положительно заряженного ядра и электрически уравновешивающего его электронов. Если электрически нейтральный атом поместить в область, в которой имеется воздействие внешнего электрического поля, то под влиянием последнего, положительно заряженные части сдвинутся в направлении поля, а отрицательные – против поля. При исчезновении внешнего поля они возвратятся в исходное положение. Примером указанных процессов может явиться заряд и разряд конденсатора. В тех случаях, когда энергия, сообщаемая электрону под влиянием внешних условий, превысит некоторое предельное значение, он может стать независимым, то есть атом будет разрушен. Таким образом, при определённых условиях, атомы могут терять или присоединять электроны.
4.3 На практике встречаются не идеальные диэлектрики, а технические неоднородные, обладающие некоторой степенью электропроводимости. Электропроводимость технических диэлектриков объясняется наличием свободных зарядов в тех случаях, когда внутри атома связи отсутствуют и в этих случаях под воздействием электрического напряжения в изоляционном материале возникает ток проводимости.
4.4 Все диэлектрики могут работать при напряжениях, не превышающих предельных значений, характерных для них в определённых условиях и состоянии, при превышении предельного значения наступает пробой диэлектрика. Если плотность тока через диэлектрик, находящийся под напряжением в рабочих условиях очень мала, то при превышении напряжения ток резко возрастает и образуется проводящий канал между электродами - изоляционные свойства материала ухудшаются, а затем наступает пробой. Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называются пробивным напряжением U проб.
4.5 Факторами, влияющими на пробивное напряжение всех видов диэлектриков, являются: форма поля, длительность приложения напряжения, род тока, климатические условия, температура, давление для газов, вид материала и его толщина.
|
|
|
4.6 Методика испытаний и оценка состояния изоляции электрооборудования вытекают из физической сущности изоляции. Любая изоляция, применяемая в электрооборудовании, аналогична конденсатору со сложной средой. Обкладками его являются наружные элементы конструкции аппарата (корпус, сердечник) и токоведущие части (жилы кабеля, провода, шина). Среда – изоляционный материал, структура которого определяется используемым материалом (волокно, бумага и т.д.) и её состоянием (наличие дефектов, увлажнение). Физическая сущность изоляции определяется теми процессами, которые протекают в электрическом поле конденсатора. Схема замещения диэлектрика представлена на рисунке 1.
С - геометрическая ёмкость;
R1- сопротивление сквозной проводимости;
С абс и R2-цепочка абсорбирующей составляющей и потерь диэлектрика.
Рис. 1. Схема замещения диэлектрика.
4.7 В результате воздействия внешнего поля на диэлектрик в нём создаётся особое напряжённое состояние, именуемое электрической поляризацией. Различают несколько видов поляризации:
ÿ Электронная – возникновение несимметричности атомов под воздействием электрического поля. Подобная поляризация возможна и для молекул;
ÿ Дипольная – приобретение, по направлению внешнего поля, составляющего момента у дипольных молекул;
ÿ Внутрислоевая – накопление (абсорбция) зарядов в пограничных слоях, имеющих отличающиеся проводимости и диэлектрические проницаемости.
4.8 Процессы поляризации в диэлектриках совершаются в течение некоторого конечного времени, а при приложении переменного тока повторяются каждый полупериод.
4.9 Внутрислоевая поляризация – это медленный процесс, соизмеримый по времени с частотой переменного тока 50 Гц или превышающий его, при условии, что изоляция сухая. При сильном увлажнении изоляции постоянная времени внутрислоевой поляризации резко уменьшается. На этом основано исследование абсорбции изоляции при проведении испытаний – при медленной поляризации энергии поляризации возвращается источнику питания не полностью и часть её рассеивается в виде тепла (коэффициент абсорбции высокий).
|
|
|
4.10 Сопротивление изоляции постоянному току Rиз. является основным показателем состояния изоляции. Наличие грубых внутренних и внешних дефектов (повреждение, увлажнение, поверхностное загрязнение) снижает сопротивление. Определение Rиз (Ом) производится измерением тока утечки I ут., проходящего через изоляцию, при приложении к ней выпрямленного напряжения:
Rиз = Uприл.выпр / Iут
4.11 В связи с явлением поляризации, имеющим место в изоляции, определяемое сопротивление Rиз зависит от времени с момента приложения напряжения. Правильный результат может дать измерение тока утечки через 60 секунд после приложения напряжения, то есть в момент, к которому ток абсорбции в изоляции затухает.
4.12 Вторым основным показателем состояния изоляции машин и трансформаторов является коэффициент абсорбции. Кабс лучше всего определяет увлажнение изоляции. Коэффициент абсорбции - это отношение Rиз, измеренного мегаомметром через 60 сек с момента приложения напряжения, к Rиз. измеренного через 15 секунд после начала приложения испытательного напряжения от мегаомметра:
Кабс = R60/R15
4.13 Если изоляция сухая, то коэффициент абсорбции значительно превышает единицу, в то время как у влажной изоляции коэффициент абсорбции близок к единице. Объясняется это временем заряда абсорбционной емкости у сухой и влажной изоляции. В первом случае (сухая изоляция) время велико, ток заряда изменяется медленно значения Rиз, соответствующие 15 и 60 секундам после начала измерения, сильно различаются. Во втором случае (влажная изоляция) время мало - ток заряда изменяется быстро и уже к 15 секундам после начала измерения достигает установившегося значения, поэтому Rиз, соответствующие 15 и 60 секундам после начала измерения, почти не различаются.
4.14 Наиболее распространенным методом определения состояния изоляции электрооборудования является измерение тангенса угла диэлектрических потерь. Тангенс (tgδ) это отношение активной составляющей тока (Iа), проходящего через изоляцию при приложении к ней переменного напряжения к реактивной (Iс).
|
|
|
Рис. 2. Векторная диаграмма токов в диэлектрике.
4.15 В соответствии с рисунком 2, диэлектрические потери обуславливают наличие активной составляющей токов Iа = Iпр + IабсR из-за чего сдвиг фаз между напряжением U и током Iх отличается от 90 градусов на угол, называемый углом диэлектрических потерь. Чем больше этот угол, тем больше энергия рассеивается и, следовательно, диэлектрик менее качествен, а это может вызвать в свою очередь перегревы и другие различные нарушения в работе оборудования.
4.16 Исходя из этих соотношений и векторной диаграммы, состояние изоляции можно характеризовать величиной: tgδ = Ia/Ic.
4.17 Из схемы замещения и векторной диаграммы можно сделать следующие выводы:
ÿ при увлажнении диэлектрика или нагреве его сопротивления R1 и R2 уменьшаются, а tgδ возрастает;
ÿ угол диэлектрических потерь почти не зависит от геометрических размеров однородного диэлектрика из-за пропорциональности измерения активной и реактивной составляющей тока;
ÿ местный, а также сосредоточенный, дефекты ухудшения диэлектрика, например при увлажнении, могут быть не выявлены при измерении tgδ, так как токи, определяемые дефектом, могут быть значительно меньше токов ёмкости в целом.
|
|
|
