Слайд 2
ТИПЫ ИСПЫТАНИЙ:
ПРИЕМО-СДАТОЧНЫЕ;
ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ;
ПОСЛЕАВАРИЙНЫЕ.
Слайд 3
Изоляция нового оборудования на заводе-изготовителе
подвергается испытаниям повышенным напряжением.
Совокупность испытательных
напряжений, которым подвергается изоляция нового оборудования, принято называть уровнем изоляции оборудования.
Минимальным уровнем изоляции называют совокупность испытательных напряжений, которыми испытывается изоляция периодически в процессе эксплуатации.
Выбор изоляции оборудования производят с учетом характеристик защитных разрядников и других применяемых способов ограничения перенапряжений.
Под координацией изоляции понимается установление и поддержание в эксплуатации необходимого соотношения между уровнем изоляции и воздействующими на нее напряжениями.
Слайд 4
Рабочее напряжение
На изоляцию воздействует прежде всего.
Для сетей
до 35 кВ, работающих с изолированной или резонансно заземленной
нейтралью, расчетным рабочим напряжением является наибольшее рабочее линейное напряжение сети.
Для оборудования, предназначенного для работы в сетях с эффективно заземленной нейтралью, за расчетное рабочее напряжение принимают наибольшее рабочее фазное напряжение сети.
Слайд 5
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.
Слайд 8
Дефекты изоляции
сосредоточенные
(трещины, газовые включения, эрозия, увлажнение небольшого
объема изоляции)
распределенные
( охватывающие значительный объем или значительную поверхность изоляции).
Слайд 9
Профилактические испытания изоляции
Методы
неразрушающего контроля
Методы разрушающего контроля
Слайд 10
Профилактические испытания изоляции электрооборудования производятся обычно после отключения
рабочего напряжения.
В последнее время часто применяется контроль за
состоянием изоляции без снятия рабочего напряжения под нагрузкой, что обеспечивает непрерывность контроля в процессе эксплуатации и бесперебойность электроснабжения потребителей.
Слайд 13
Основные методы неразрушающего контроля:
Измерение сопротивления
Измерение токов
абсорбции
Измерение емкости
Измерение тангенса угла диэлектрических потерь
Измерение величины и интенсивности частичных разрядов (ЧР)
Измерение распределения напряжения
Слайд 14
Методы разрушающего контроля
Испытания повышенным напряжением промышленной частоты
Испытания повышенным постоянным или выпрямленным напряжением
Испытания импульсным напряжением
заданной длительности
Слайд 15
Методы неразрушающего контроля
Методы неразрушающего контроля проводятся при снятом
или пониженном напряжении (постоянном или переменном) и не приводят
к повреждению изоляции.
Слайд 16
При профилактических испытаниях изоляции широко используются следующие установки
и приборы:
1) установки высокого переменного напряжения промышленной частоты;
2) установки
высокого постоянного (выпрямленного) напряжения с измерением токов утечки;
3) приборы измерения сопротивления изоляции;
4) мосты высокого напряжения переменного тока;
5) ваттметровые установки;
6) приборы для контроля влажности изоляции;
7) приборы для измерения частичных разрядов в изоляции;
8) осциллографы;
9) ультразвуковые установки.
Слайд 17
Измерение сопротивления изоляции
является одним из простейших, но
эффективных методов контроля состояния изоляции, позволяющих фиксировать один из
самых распространенных дефектов изоляции - ее увлажнение, приводящее к существенному нагреву при переменном напряжении из-за увеличения сквозной электропроводности диэлектрика и увеличения поляризационных потерь.
Измерение сопротивления изоляции позволяет контролировать как сплошное увлажнение изоляции, так и увлажнение только одного из слоев в слоистой изоляции.
Слайд 18
Зависимость сопротивления от времени при сухой и увлажненной
изоляции
Слайд 19
. Зависимость величины, сопротивления изоляции от
времени. 1- для увлажненной обмотки
трансформатора; 2 — для обмотки трансформатора после сушки ее.
Кабс=
Если Kабс < 1,3 , то изоляция недопустимо увлажнена и требуется ее сушка.
Коэффициент абсорбции обычно является показателем увлажнения изоляции при температурах ниже 35..40 0С. При более высокой температуре возрастает ток сквозной проводимости и коэффициент абсорбции и для сухой, и для влажной изоляции приближаются к единице.
Коэффициент абсорбции
Слайд 21
Метод контроля изоляции путем измерения угла диэлектрических потерь
Позволяет выявить следующие дефекты изоляции:
увлажнение,
воздушные
(газовые) включения,
неоднородность и загрязнение.
Измерение величины угла диэлектрических, а не величины самих диэлектрических потерь, имеет свои преимущества:
а) величина tg δ как характеристика материала изоляции не зависит от размеров объекта, но позволяет обнаруживать возникающие дефекты в изоляции, особенно если они распространены по всему объему;
б) величина tg δ может быть непосредственно измерена мостом переменного тока.
Слайд 22
Величина tgδ
в объектах небольшой емкости (вводы, трансформаторы
тока, тяги и др.) может характеризовать не только общее
состояние изоляции, но и наличие развивающихся местных дефектов в ней.
В объектах с большой емкостью (крупные генераторы, трансформаторы, кабели и т. п.) местные дефекты не изменяют значение tg δ и измерения дают среднее по объему изоляции значение угла потерь, характеризующее общее старение или увлажнение ее.
Слайд 23
Принципиальная схема перевернутого моста.
Слайд 24
Увлажнение изоляции выявляется при измерении зависимости tg δ
от температуры изоляции.
При повышении температуры изоляции
tg δ
возрастает, при этом tg δ сухой изоляции возрастает более круто, чем увлажненной.
Для сравнения результатов измерения значение tgδ приводят обычно к температуре 20° С. (Зона устойчивых измерений tg δ лежит в интервале температур + 10÷+40° С.)
Слайд 25
Газовые включения в изоляции выявляются при измерении зависимости
tg δ от величины приложенного к изоляции напряжения.
Такая
зависимость называется кривой ионизации. При наличии в изоляции газовых включений кривая tg δ = f(U) имеет резкий излом при напряжении начала ионизации.
Для нормальной работы электроустановки точка ионизации должна лежать значительно выше рабочего напряжения изоляционной конструкции.
Слайд 27
. ИЗМЕРЕНИЕ ЕМКОСТИ ИЗОЛЯЦИИ
Емкость изоляции при неизменной температуре
и частоте является величиной постоянной. Поэтому скачкообразное изменение величины
емкости указывает на наличие в изоляции дефектов — хорошо проводящих по объему посторонних включений, шунтирующих часть изоляции.
Для оценки посторонних включений в изоляции в виде увлажнения используется:
зависимость емкости изоляции от частоты приложенного напряжения
зависимость емкости от температуры.
Слайд 28
Для сухой изоляции величина емкости С2 должна отличаться
от С50 не более, чем в 1,2—1,3 раза, т.е.
1,2—1,3.
О
качестве изоляции судят по отношению
С2 /С50 : чем это отношение меньше, тем изоляция лучше.
Измерение емкости объекта на двух частотах f1 и f2 при температуре 10—20° С позволяет судить о степени увлажнения изоляции. Измерение емкости производят на частотах f = 2 Гц и f = 50 Гц, т. е. имеют соответственно значения емкостей С2 и С50. С уменьшением частоты емкость изоляции объекта возрастает и оказывается тем выше, чем больше содержится в изоляции посторонних включений.
Зависимость емкости изоляции от частоты приложенного напряжения
Слайд 29
Зависимость емкости от частоты для двухслойной изоляции
Слайд 30
Степень увлажнения изоляции может быть также оценена по
изменению емкости в зависимости от температуры.
Емкость сухой изоляции
с ростом температуры изменяется мало.
Емкость увлажненной изоляции с повышением температуры значительно возрастает.
Если измерить емкость изоляции в холодном Схол и нагретом Сгор состояниях , то разница емкостей Сгор—Схол в интервале температур 10—80° С для сухой изоляции не превышает 20%, а для увлажненной изоляции эта разница резко возрастает, особенно в интервале температур 40—80° С
Слайд 31
. Кривые зависимости емкости изоляции от температуры.
1 —
сухая изоляция; 2 — влажная изоляция
Слайд 32
Принципиальное устройство приборов емкостного контроля увлажнения
Переключатель в схеме
а периодически подключает испытуемую изоляцию к источнику постоянного напряжения,
заряжая емкость изоляции, а затем - к цепи с гальванометром PA , через который емкость изоляции разряжается. (По такому принципу работают приборы контроля влажности серии ПКВ).
.
Слайд 33
Измерение интенсивности частичных разрядов в изоляции
Если в изоляции
имеются дефекты в виде воздушных целостей (каверн), то при
приложении к изоляции повышенного напряжения в этих полостях возникают внутренние разряды.
Эти разряды называются частичными, так как образование сквозной искры ограничивается твердым диэлектриком, окружающим воздушную полость.
В этом случае полный пробой изоляции может и не произойти, так как оставшаяся часть изоляции выдерживает рабочее (а иногда и испытательное) напряжение.
Слайд 34
В ряде случаев ЧР возникают в
изоляции при рабочем напряжении.
Под их
действием происходит постепенное разрушение микрообъемов изоляции, размеры газового включения растут в направлении электрического поля, и этот процесс завершается пробоем изоляции.
Мощные ЧР вызывают в изоляции образование проводящего канала и снижают механическую прочность твердой изоляции. Поэтому интенсивные ЧР при рабочем напряжении не допустимы.
Слайд 35
Схема развития частичных разрядов в газовом включении
Cв
- емкость газового включения, Ст - емкость части изоляции,
включенной последовательно с газовым включением, Ca - емкость оставшегося массива изоляции
Закономерности развития частичных разрядов в твердой изоляции с газовым пузырем можно проиллюстрировать схемой замещения:
Слайд 36
Напряжение и ток во внутренней полости изоляции
при частичных разрядах.
U1 — напряжение зажигания разряда в
первом полупериоде; U2 — напряжение зажигания в последующие полупериоды; U0— остаточное напряжение на полости; i – бросок тока
Слайд 37
За меру интенсивности единичного ЧР принимают так называемый
кажущийся заряд :
интенсивность многократных частичных разрядов определяется средним током
частичных разрядов:
Слайд 38
Схема установки контроля частичных разрядов
Опытным путем установлено, что
при q равном:
Кл - происходит относительно медленное
старение изоляции (начальные ЧР).
Кл - изоляция разрушается за короткое время и такие частичные разряды недопустимы (критические ЧР).
Слайд 39
Испытания изоляции повышенным напряжением
Критерий:
отсутствие на испытуемом
объекте недопустимого повреждения изоляции.
Слайд 40
Испытания изоляции повышенным напряжением промышленной частоты
Основные методики:
одноминутное приложение
испытательного напряжения;
определение среднего разрядного напряжения (испытания для самовосстанавливающейся изоляции);
приложение
нормированного испытательного напряжения при плавном его подъеме.
Слайд 41
Одноминутное приложение испытательного напряжения – наиболее часто применяемая
методика.
Электрическая изоляция любого узла (агрегата и т.д.) должна выбираться
такой, чтобы она нормально выдерживала испытательное напряжение в течение одной минуты переменного тока частотой 50 Гц.
Слайд 42
Испытательные напряжения для изоляции низковольтного оборудования
Слайд 43
Аппарат испытательный диодный АИД-70/50
Аппарат испытательный диодный АИД-70/50 служит
для испытания изоляции силовых кабелей и твердых диэлектриков выпрямленным
электрическим напряжением, а также для испытания твердых диэлектриков синусоидальным электрическим напряжением частотой 50 Гц.
Слайд 44
Аппарат испытательный диодный АИД-70/50
Слайд 45
Аппарат испытательный диодный Скат-70
(замена АИД-70, АИП-70, УКД-70, АИИ-70 для
испытания изоляции силовых кабелей выпрямленным напряжением 70 кВ и для
испытания твердых диэлектриков синусоидальным напряжением 50 кВ).
Слайд 46
Упрощенная схема испытательной установки переменного напряжения
Слайд 47
Испытательные установки высокого переменного напряжения
Испытательные установки высокого
переменного напряжения предназначены для получения высокого регулируемого переменного напряжения,
с помощью которого испытывают изоляцию повышенным напряжением.
Основным узлом установки является испытательный трансформатор, отличающийся от силового трансформатора аналогичного класса напряжения малой мощностью, ограниченным временем включения, малым запасом электрической прочности изоляции.
Испытательные трансформаторы имеют большой коэффициент трансформации и значительную индуктивность рассеяния. Испытательные трансформаторы большей частью являются однофазными и выполняются в трех модификациях: в изолирующем корпусе, в металлическом корпусе с одним вводом и в металлическом корпусе с двумя вводами.
Слайд 48
Испытательный трансформатор с двумя вводами
Слайд 49
Каскадные испытательные трансформаторы
Слайд 50
Испытательные установки высокого постоянного напряжения
Для получения высокого
постоянного напряжения используют выпрямительные установки и электростатические генераторы. (Последние
позволяют получать наиболее высокие напряжения - вплоть до 30 МВ - но при малых токах, не более 1 мА).
При испытаниях изоляции применяют в основном выпрямительные установки.
Выпрямительные установки могут быть поделены на две группы:
установки однополупериодного выпрямления,
установки, построенные по схемам умножения напряжения.
Слайд 51
В однополупериодных выпрямителях
высокое переменное напряжение
преобразуется в высокое постоянное напряжение с помощью выпрямителя и
сглаживающего устройства.
Слайд 53
Схема выпрямителя с удвоением напряжения
В этой схеме
обратное напряжение на каждом из диодов равно удвоенной амплитуде
напряжения трансформатора.
Слайд 54
ГИНы и ГИТы
Применяются для создания импульсов определенной длительности
«ГИН»:
напряжение 1 кВ –десятки МВ,
ток 1А ––
единицы кА;
«ГИТ»:
напряжение 1 кВ –200кВ,
ток 10кА –десятки МА.
Слайд 56
Генераторы коммутационных импульсов
При коммутациях высоковольтных цепей возникают импульсы
перенапряжений, имеющие время нарастания до 1000 микросекунд и длительность
до полуспада порядка нескольких миллисекунд.
Для испытаний устойчивости изоляции к таким перенапряжениям используются генераторы коммутационных импульсов, построенные по разнообразным схемам.
Слайд 57
Схема генератора коммутационных импульсов
Конденсаторы С1 и С2
этой схемы заряжаются от высоковольтного выпрямителя V1. Запуск производится
путем подачи поджигающего импульса напряжения на искровой промежуток ИП. После пробоя этого промежутка в двух отдельных контурах L1 C1 и L2 C2 начинаются затухающие колебания. Частоты контуров выбраны таким образом, чтобы f2=(3..5)f1. Импульсный трансформатор T2 дополнительно увеличивает напряжение, причем на его вторичной обмотке создается разность напряжений двух контуров.
Слайд 58
Форма выходного импульса генератора коммутационных импульсов
Испытания
коммутационными импульсами проводятся аналогично испытаниям грозовыми импульсами. Стандартными коммутационными
импульсами по ГОСТ 1516.2-97 являются апериодический импульс длительностью 2.5 +0.5 мс с фронтом 250 +50 мкс и колебательный импульс длительностью 7.5 +2.5 мс с фронтом 4.0 +1.0 мс.
1
Слайд 59
Генераторы импульсных напряжений (ГИН)
Стандартный грозовой импульс в
емкостном ГИН получают путем разряда высоковольтного конденсатора на резистор,
а сравнительно пологий фронт в 1.2 мкс формируют за счет заряжения вспомогательного конденсатора C2.
Минимальное количество элементов ГИН без учета зарядного устройства и коммутатора составляет четыре .
Схема одноступенчатого ГИН
(Такие схемы ГИН применяют при напряжениях менее 100 кВ).
Слайд 60
Схема одноступенчатого ГИНа
Схема одноступенчатого ГИНа содержит основной предварительно
заряженный конденсатор C1, основной разрядный резистор R1 и элемента
формирования фронта C2 и R2. Для формирования стандартного грозового импульса требуется, чтобы постоянная времени разряда основного конденсатора τ1 = С1·R1 была много больше постоянной времени заряжения конденсатора фронта τ2 = С2·R2.
Слайд 61
Время заряда (tзар )
может составлять от 1с
до 1мин. ( в зависимости от уровня напряжения)
Время разряда
(tразр) :
tразр.=10-6 tзар.
Слайд 62
Защитное и зарядное сопротивления
Защитное и зарядное сопротивления
определяют время и величину тока при заряде емкостей.
Защитное сопротивление
устраняет возникновение переходного процесса при заряде.
По величине защитное сопротивление значительно больше, чем зарядное сопротивление.
Слайд 63
Получение импульсов высокого напряжения с использованием сравнительно низковольтных
зарядных устройств и конденсаторов возможно при использовании многоступенчатых (каскадных)
схем ГИН.
В многоступенчатой схеме несколько конденсаторов заряжаются от зарядного устройства параллельно, а при разряде переключаются в последовательное соединение со сложением напряжений на них. Переключение обычно производится с помощью искровых промежутков.
Слайд 65
τФ = 3,25R1C2
Длительность фронта волны в ГИНе определяется
параметрами схемы замещения:
где С1 – емкость ГИН, R1
– зарядное сопротивление ГИН, R2 – разрядное сопротивление ГИН, С2 – емкость объекта (разрядная емкость)
Слайд 66
Измерения в установках высокого напряжения
В установках ВН
для измерений амплитудных, действующих, импульсных напряжений чаще всего применяются
следующие измерительные устройства :
Высоковольтные вольтметры (электростатические вольтметры высокого напряжения, диодные пиковые вольтметры, генерирующие вольтметры);
Вольтметры НН с делителями или трансформаторами напряжения;
Измерительные шаровые разрядники;
Клидонографы и регистраторы перенапряжений;
Делители напряжения (емкостные, омические, смешанные) и шунты;
Электронные осциллографы с различными делителями и трансформаторами напряжения.
Слайд 67
Измерение высоких постоянных напряжений:
Измерительный шаровой разрядник
Электростатические вольтметры
Измерение
с помощью магнитоэлектрического измерительного механизма
Слайд 69
Измерение высокого постоянного напряжения с помощью магнитоэлектрического измерительного
механизма
Измерение высокого постоянного напряжения проще всего проводить с помощью
магнитоэлектрического измерительного механизма, включенного последовательно с высоковольтным добавочным резистором с большим сопротивлением.
Магнитоэлектрический механизм обладает высокой чувствительностью среди измерительных механизмов электромагнитного плана, что позволяет ограничиться очень небольшими токами в измерительной цепи.
Слайд 70
Схема измерения высокого напряжения магнитоэлектрическим прибором с добавочным
резистором
Слайд 71
Измерения напряжения в условиях эксплуатации
наиболее распространенным методом
измерения напряжения является применение низковольтных вольтметров с трансформаторами напряжения.
Этот метод обеспечивает высокую точность измерений, однако высшие гармоники приводит к достаточно большим погрешностям.
Слайд 72
Измерение высоких импульсных напряжений
Измерительный шаровой разрядник (пригоден
и для измерения максимального значения напряжения стандартного грозового импульса).
Применение делителей напряжения с низковольтным импульсным вольтметром
Осциллографы.
Слайд 73
Схема омического делителя напряжения
Слайд 74
Отношение напряжения на входе делителя U1 к напряжению
на измерительном приборе U2 называется коэффициентом деления делителя :
Слайд 77
Электронный осциллограф – это один из наиболее совершенных
приборов, позволяющих фиксировать и измерять быстро изменяющиеся процессы, длительность
которых измеряется микро- и наносекундами. Современные электронные осциллографы часто используются с делителями напряжения.
Слайд 78
Для исследования процессов в изоляции и других элементах
низковольтного и высоковольтного оборудования в настоящее время широко используется
персональные компьютеры и микроконтроллеры. Информация с датчиков поступает на компьютер или микроконтроллер, обеспечивая измерение или постоянный контроль параметров с высокой точностью.
Слайд 79
В условиях современного железнодорожного транспорта неразрушающий контроль и
диагностика (НКД) является одним из основных средств по обеспечению
безопасности движения.
На всей сети железных дорог РФ созданы специализированные центры неразрушающего контроля (НЕС), оснащенные тысячами съёмных и мобильных средств электромагнитного (ЭМ) и ультразвукового (УЗ) контроля.
