Прибор для испытания повышенным напряжением промышленной частоты. Испытания электрооборудования

РЕЗЮМЕ

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.

Контрольные вопросы

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

Испытания изоляции повышенным напряжением позволяют выявить локальные дефекты, не обнаруживаемые иными методами ; кроме того, такой метод испытаний является прямым способом контроля способности изоляции выдерживать воздействия перенапряжений и дает определенную уверенность в качестве изоляции. К изоляции прикладывается испытательное напряжение, превышающее рабочее напряжение, и нормальная изоляция выдерживает испытания, а дефектная пробивается.

При профилактических или послеремонтных испытаниях проверяется способность изоляции проработать без отказа до следующих очередных испытаний. Контроль изоляции повышенным напряжением дает только косвенную оценку длительной электрической прочности изоляции, и основная его задача - проверка отсутствия грубых сосредоточенных дефектов.

Испытательные напряжения для нового оборудования на заводах-изготовителях определяется ГОСТ 1516.2-97, а при профилактических испытаниях величины испытательных напряжений принимаются на 10-15% ниже заводских норм. Этим снижением учитывается старение изоляции и ослабляется опасность накопления дефектов, возникающих при испытаниях.

Контроль изоляции повышенным напряжением в условиях эксплуатации проводится для некоторых видов оборудования (вращающиеся машины, силовые кабели) с номинальным напряжением не выше 35 кВ , поскольку при более высоких напряжениях испытательные установки слишком громоздки.

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

Основным видом испытательного напряжения является напряжение промышленной частоты . Время приложения такого напряжения - 1 мин, и изоляция считается выдержавшей испытания , если за это время не наблюдалось пробоя или частичных повреждений изоляции. В некоторых случаях проводят испытания напряжением повышенной частоты (обычно 100 или 250 Гц).

При большой емкости испытуемой изоляции (при испытании кабелей, конденсаторов) требуется применение испытательной аппаратуры большой мощности, поэтому такие объекты чаще всего испытываются повышенным постоянным напряжением . Как правило, при постоянном напряжении диэлектрические потери в изоляции, приводящие к ее нагреву, на несколько порядков ниже, чем при переменном напряжении такого же эффективного значения; кроме того, и интенсивность частичных разрядов намного ниже. При таких испытаниях нагрузка на изоляцию существенно меньше, чем при испытаниях переменным напряжением, поэтому для пробоя дефектной изоляции требуется более высокое постоянное напряжение, чем испытательное переменное напряжение.

При испытаниях постоянным напряжением дополнительно контролируется ток утечки через изоляцию. Время приложения постоянного испытательного напряжения составляет от 5 до 15 мин. Изоляция считается выдержавшей испытания, если она не пробилась, а значение тока утечки к концу испытаний не изменилось или снизилось.

Недостаток постоянного испытательного напряжения состоит в том, что это напряжение распределяется по толще изоляции в соответствии с сопротивлениями слоев, а не в соответствии с емкостями слоев, как при рабочем напряжении или при перенапряжении. По этой причине отношения испытательных напряжений к рабочим напряжениям отдельных слоев изоляции получаются существенно разными.

Третьим видом испытательного напряжения являются стандартные грозовые импульсы напряжения с фронтом 1.2 мкс и длительностью до полуспада 50 мкс. Испытания импульсным напряжением производят потому, что изоляция в процессе эксплуатации подвергается воздействию грозовых перенапряжений со схожими характеристиками.

Воздействие грозовых импульсов на изоляцию отличается от воздействия напряжения частотой 50 Гц из-за гораздо большей скорости изменения напряжения, приводящей к другому распределению напряжения по сложной изоляции типа изоляции трансформаторов; кроме того, сам процесс пробоя при малых временах отличается от процесса пробоя на частоте 50 Гц, что описывается вольт-секундными характеристиками.

По этим причинам испытаний напряжением промышленной частоты в ряде случаев оказывается недостаточно.

Воздействие грозовых перенапряжений на изоляцию часто сопровождается срабатыванием защитных разрядников, срезающих волну перенапряжения через несколько микросекунд после ее начала, и поэтому при испытаниях используют и импульсы, срезанные через 2-3 мкс после начала импульса (срезанные стандартные грозовые импульсы ).

Амплитуда импульса выбирается исходя из возможностей оборудования, защищающего изоляцию от перенапряжений, с некоторыми запасами, и исходя из возможности накопления скрытых дефектов при многократном воздействии импульсных напряжений. Конкретные величины испытательных импульсов определяются по ГОСТ 1516.1-76.

Испытания внутренней изоляции проводят трехударным методом. На объект подается по три импульса положительной и отрицательной полярности, сначала полные, а затем срезанные. Интервал времени между импульсами - не менее 1 мин. Изоляция считается выдержавшей испытания, если во время испытания не произошло ее пробоев и не обнаружено повреждений. Методика обнаружения повреждений довольно сложна и обычно проводится осциллографическими методами.

Внешняя изоляция оборудования испытывается 15-ударным методом, когда к объекту с интервалом не менее 1 мин. прикладывается по 15 импульсов обеих полярностей, как полных, так и срезанных. Изоляция считается выдержавшей испытания, если в каждой серии из 15 импульсов было не более двух полных разрядов (перекрытий).

7.2. Испытания изоляции кабелей, трансформаторов и высоковольтных вводов

Все виды испытаний можно разделить на три основные группы, различающиеся по назначению и, соответственно, по объему и нормам:

Испытания новых изделий на заводе-изготовителе;

Испытания после прокладки или монтажа нового оборудования, испытания после капитального ремонта;

Периодические профилактические испытания.

Требования по испытаниям изоляции кабелей, трансформаторов и высоковольтных вводов излагаются раздельно для этих трех групп испытаний.

1. Кабели

Испытательные напряжения для кабелей устанавливаются в соответствии с ожидаемым уровнем внутренних и грозовых перенапряжений.

На заводах-изготовителях маслонаполненные кабели и кабели с маловязкой пропиткой испытывают повышенным напряжением промышленной частоты (около 2,5 U ном). Кабели с вязкой пропиткой и газовые кабели для предотвращения повреждения изоляции испытывают выпрямленным напряжением порядка (3,5..4) U ном,причем U ном - линейное при рабочих напряжениях 35 кВ и менее и фазной при рабочих напряжениях 110 кВ и более.

После прокладки кабеля, после капитального ремонта и во время профилактических испытаний изоляцию кабелей испытывают повышенным выпрямленным напряжением. Время испытаний для кабелей напряжением 3..35 кВ составляет 10 мин для кабеля после прокладки и 5 мин после капитального ремонта и во время профилактических испытаний.

Для кабелей напряжением 110 кВ время приложения испытательного напряжения - по 15 мин на фазу. Периодичность профилактических испытаний составляет от двух раз в год до 1 раза в три года для разных кабелей.

При испытаниях контролируется ток утечки , значения которого лежат в пределах от 150 до 800 мкА/км для нормальной изоляции. До и после испытаний измеряется сопротивление изоляции .

И сегодня мы поговорим об испытании кабелей с бумажно-пропитанной, пластмассовой и резиновой изоляцией повышенным напряжением выпрямленного тока.

Контроль изоляции силового кабеля напряжением выше 1000 (В) производится методом приложенного напряжения, что позволяет обнаружить дефекты, которые могут при дальнейшей эксплуатации кабеля снизить электрическую прочность его изоляции.

Подготовка к испытанию кабеля повышенным напряжением

Сразу напомню Вам, что проводить испытания повышенным напряжением (высоковольтные испытания) разрешено работнику старше 18 лет, прошедшему специальную подготовку и проверку знаний (отражается в таблице проведения специальных работ его удостоверения). Выглядит это примерно вот так.

Кстати, для Вас я специально создал онлайн — можете проверить свои знания.

Перед испытанием силового кабеля повышенным напряжением выпрямленного тока необходимо произвести его осмотр и протереть воронки от пыли и грязи. Если во время осмотра видны дефекты изоляции или наружная поверхность кабеля сильно загрязнена, то приступать к испытаниям запрещено.

Также стоит обратить внимание на температуру окружающего воздуха.

Температура окружающего воздуха должна быть только положительной, потому что при отрицательной температуре воздуха и при наличии внутри кабеля частичек воды, они будут находиться в замерзшем состоянии (лед является диэлектриком), а такой дефект при высоковольтном испытании не проявится.

Непосредственно перед испытанием кабеля повышенным напряжением необходимо измерить сопротивление его изоляции. Более подробно об этом Вы можете прочитать в статье .

Как я уже говорил выше, испытание силовых кабельных линий проводят повышенным напряжением выпрямленного тока.

Повышенное выпрямленное напряжение прикладывается к каждой жиле силового кабеля поочередно. Во время испытания другие жилы кабеля и металлические оболочки (броня, экраны) должны быть заземлены. В этом случае мы сразу проверяем прочность изоляции между жилой и землей, а также относительно других фаз.

Если силовой кабель выполнен без металлической оболочки (брони, экрана), то повышенное напряжение выпрямленного тока прикладываем между жилой и другими жилами, которые предварительно соединяем между собой и с землей.

Разрешается испытывать повышенным напряжением сразу все жилы силового кабеля, но в таком случае нужно измерять токи утечки по каждой фазе.

Силовой кабель полностью отключаем от или ошиновки, и разводим жилы на расстояние более 15 (см) друг от друга.

Со схемой испытания выпрямленным напряжением силовых кабелей мы разобрались. Теперь нам нужно определиться с величиной и продолжительностью испытаний. Для этого открываем настольные книги : ПТЭЭП и ПУЭ.

Вы можете воспользоваться и электронной версией этих книг. Я предлагаю Вам скачать прямо сейчас и совсем бесплатно электронную версию .

Я Вам немного облегчил задачу и составил общую таблицу с учетом требований ПУЭ (глава 1.8, п.1.8.40) и ПТЭЭП (приложение 3.1., таблица 10).

Длительность испытаний кабельных линий напряжением до 10 (кВ) с бумажной и пластмассовой изоляцией после монтажа составляет 10 минут, а во время эксплуатации — 5 минут.

Длительность испытаний кабельных линий напряжением до 10 (кВ) с резиновой изоляцией составляет 5 минут.

Теперь рассмотрим нормируемые значения токов утечки и коэффициенты асимметрии при испытании кабельных линий повышенным напряжением выпрямленного тока.

Здесь есть небольшие разногласия между ПУЭ и ПТЭЭП (в скобках указаны значения из ПТЭЭП).

Если силовой кабель имеет изоляцию из сшитого полиэтилена, например, ПвВнг-LS(B)-10, то его не рекомендуется испытывать постоянным (выпрямленным) напряжением, к тому же величина испытательного напряжения у него значительно отличается. Более подробнее об этом я рассказывал в отдельной статье про .

Аппараты для испытания силовых кабелей

Ну вот мы плавно перешли к тому, с помощью чего проводят испытания кабелей повышенным напряжением выпрямленного тока. В нашей мы применяем, либо испытательный аппарат АИИ-70, либо АИД-70, либо ИВК-5. Последние два аппарата применяем чаще всего на выездах.

Более подробно об этих аппаратах мы поговорим в следующих статьях, и если не хотите пропустить выходы новых статей на сайте, то подписывайтесь на получение уведомлений на почту.

Методика испытания кабеля повышенным напряжением

Допустим нам необходимо провести эксплуатационные испытания силового кабеля 10 (кВ) марки ААШв (3х95).

С помощью аппарата АИИ-70 или ИВК-5 со скоростью 1-2 (кВ) в секунду поднимаем испытательное напряжение до значения 60 (кВ). С этого момента начинается отсчет по времени. В течение всех 5 минут пристально следим за величиной тока утечки. По истечении времени записываем полученный ток утечки и сравниваем со значениями в таблице, приведенной выше. Далее рассчитываем коэффициент асимметрии токов утечки по фазам — он должен быть не более 2, но иногда бывает и больше (смотрите таблицу).

Коэффициент асимметрии определяется делением максимального тока утечки на минимальный ток утечки.

После высоковольтных испытаний кабеля необходимо снова произвести его .

Cчитается, что кабель прошел испытания в том случае, когда:

• во время испытания не произошло пробоя, перекрытия по поверхности и поверхностных разрядов
• во время испытания не было увеличения тока утечки
• величина сопротивления изоляции кабеля не уменьшилась

Случается на практике такое, что токи утечки превышают значения, указанные в таблицах. В этом случае кабель в работу вводится, но срок его следующего испытания сокращается.

Если во время испытаний стал увеличиваться ток утечки, но пробой не возникает, то испытание необходимо проводить не 5 минут, а больше. Если же после этого пробой не наступил, то кабель в работу вводится, но срок его следующего испытания сокращается.

Результаты и протокол испытания кабеля повышенным напряжением

После испытания кабеля повышенным напряжением выпрямленного тока необходимо оформить протокол. Ниже я приведу Вам форму протокола (пример), применяемую нашей электротехнической лабораторией (кликните на картинку для увеличения).

P.S. На этом статью об испытании кабеля повышенным напряжением я заканчиваю. Если имеются вопросы по материалу, то задавайте их в комментариях.

Страница 5 из 5

Производится при М.

а) изоляции первичных обмоток.

ТН с ослабленной изоляцией одного из выводов испытанию не подвергаются. Допускается испытывать измерительные трансформаторы совместно с ошиновкой. В этом случае испытательное напряжение принимается по нормам для электрооборудования с самым низким уровнем испытательного напряжения. Испытание повышенным напряжением трансформаторов тока, соединенных с силовыми кабелями 6 - 10 кВ, производится без расшиновки вместе с кабелями по нормам, принятым для силовых кабелей. Испытание повышенным напряжением без расшиновки электрооборудования производится для каждой фазы в отдельности при двух других заземленных фазах.

Величина испытательного напряжения принимается в соответствии с табл. 7. Для ТТ продолжительность испытания 1 мин если основная изоляция фарфоровая, жидкая или бумажно-масляная, и 5 мин, если основная изоляция состоит из органических твердых материалов или кабельных масс; для ТН продолжительность испытания 1 мин.

Таблица 7. Одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты для аппаратов, измерительных трансформаторов, изоляторов и вводов

*Аппараты - силовые выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, отделители, короткозамыкатели, заземлители, предохранители, вентильные разрядники, комплектные распределительные устройства, комплектные экранированные токопроводы, конденсаторы связи.

**Под другими видами изоляции понимается бумажно-масляная изоляция, изоляция из органических твердых материалов, кабельных масс, жидких диэлектриков, а также изоляция, состоящая из фарфора в сочетании с перечисленными диэлектриками.

б) изоляции вторичных обмоток и доступных стяжных болтов.

Производится напряжением 1000 В в течение 1 мин.

Испытание напряжением 1000 В промышленной частоты может быть заменено измерением одноминутного значения сопротивления изоляции мегаомметром на напряжение 2500 В.

При проведении испытания мегомметром на 2500 В можно не выполнять измерений сопротивления изоляции мегомметром на напряжение 500 - 1000 В. Изоляция доступных стяжных болтов испытывается при вскрытии измерительных трансформаторов.

Определение погрешности.

Производится при капитальном ремонте.

Реальный ТТ вносит некоторую погрешность как в измеряемое значение (токовая погрешность), так и в фазу вторичного тока (угловая погрешность).

На рис. 12 представлены принципиальная схема, схема замещения и векторная диаграмма ТТ. Как следует из рисунка, при протекании по первичной обмотке тока I 1 в магнитопроводе создается переменный магнитный поток Ф 1 . Последний, 11ересекая вторичную обмотку, индуцирует в ней э.д.с., под действием которой протекает ток I 2 . Этот ток создает в магнитопроводе магнитный поток Ф 2 , направленный встречно по боку Ф 1 . В результате в магнитопроводе устанавливается результирующий поток Ф 0 = Ф 1 – Ф 2, составляющий несколько процентов от основного потока Ф 1 . Результирующий поток является источником указанных выше погрешностей ТТ. Данное заключение следует из векторной диаграммы, отражающей соотношения между отдельными параметрами ТТ.

На векторной диаграмме представлен вектор тока вторичной обмотки I 2 (и пропорциональный ему вектор м.д.с. F 2), векторы активных и индуктивных составляющих падений напряжения во вторичной обмотке и нагрузке соответственно İ 2 · r 2 , İ 2 · х 2 , İ 2 · r 2 , İ 2 · х 2 . Геометрическая сумма этих векторов соответствует вектору э.д.с. вторичной обмотки Ė 2 , который опережает вектор тока данной обмотки на угол α.

Магнитный поток 0 опережает создаваемую им э.д.с. 2 на угол 90 0 . Вектор полной м.д.с. намагничивания 0 опережает вектор 0 на угол φ. Последний характеризует отношение активной составляющей м.д.с. намагничивания в магнитопроводе F 0а к ее индуктивной составляющей 0р. Вектор м.д.с. первичной обмотки 1 есть геометрическая сумма векторов 0 и 2 (последний повернут на диаграмме на 180 0). Вектор 1 несколько больше вектора 2 , а угол между ними несколько меньше 180 0 . В связи с этим, в реальных ТТ и возникают погрешности.

Токовая погрешность определяется как относительное значение арифметической разности действительного вторичного тока Iq и приведенного ко вторичной обмотке первичного тока I’ l = I 1 / К I ном т. е.

где К I ном - номинальный коэффициент трансформации ТТ.

Так как вектор 2 всегда меньше вектора 1 то токовой погрешности присваивается знак минус. Встречающаяся у ТТ положительная токовая погрешность получается в результате принимаемых мер, направленных на уменьшение погрешности (витковая компенсация - т. е. уменьшение числа витков вторичной обмотки и т. д).

Угловой погрешностью называется угол между вектором i 1 и повернутым на 180 0 вектором i 2 . Угловая погрешность выражается в минутах или сантирадианах и

считается положительной, если вектор i 2 , повернутый на 180 0 , опережает вектор i 1

Значения погрешностей определяют класс точности работы ТТ (табл. 8).

Рис. 12. Принципиальная схема, схема замещения и векторная диаграмма трансформатора тока

В зависимости от нагрузки вторичной обмотки один и тот же ТТ может работать в различных классах точности. С увеличением нагрузки сверх номинальной в данном классе точности ТТ переходит работать в худший класс точности.

Таблица 8. Предельные значения токовой, угловой и полной погрешностей ТТ для измерений и для защиты

Трансформаторы тока для цепей измерения проверяют на точность работы в необходимом для измерительных приборов классе точности, исходя из нагрузки от приборов. Для лабораторных измерений используют ТТ класса 0,2; для подключения счетчиков - 0,5; для подключения щитовых приборов - класса 1 или 3.

Трансформаторы тока для устройств релейной защиты и автоматики проверяют на точность работы по кривым предельной кратности. Предельная кратность К10 это наибольшая кратность первичного тока по отношению к его номинальному значению. при которой полная токовая погрешность ε ТТ при заданной вторичной нагрузке Z 2 не превышает 10%. Кривые предельной кратности - это зависимость К 10 от Z 2 при ε = 10%.

Перед определением погрешности трансформаторы тока должны быть размагничены.

Трансформаторы напряжения также как и ТТ обладают погрешностями по напряжению аппо углу (см. векторную диаграмму рис. 13). Схема замещения ТН аналогична схеме замещения ТТ (рис. 12). Из векторной диаграммы следует, что погрешности по напряжению и по углу определяются

где К U ном = U 1ном / U 2ном - номинальный коэффициент трансформации ТН.

Обе погрешности ТН зависят от коэффициента мощности нагрузки, значения намагничивающего тока трансформатора и от отношения напряжения первичной обмотки к номинальному напряжению трансформатора (см. рис. 13).

Значения погрешностей определяют класс точности ТН (см. табл. 9). Трансформаторы напряжения в зависимости от значения вторичной нагрузки могут работать в различных классах точности. При увеличении нагрузки сверх номинальной в данном классе точности трансформаторы переходят работать в худший класс точности. ТН класса точности 0,2 применяются для точных измерений, поверок и исследований при наладочных работах, приемочных испытаниях оборудования, для подключения вычислительных машин, приборов автоматического регулирования частоты и т. д. ТН класса 0,5 и 1 используются для подключения щитовых приборов, расчетных и контрольных счетчиков и других, у которых погрешность напряжения не должна превышать 0,5 или 1%. Для подключения расчетных счетчиков должны применяться ТН класса точности 0,5.

Рис. 13. Векторная диаграмма и погрешности по напряжению и по углу ТН

ТН класса точности 3 и грубее используются в цепях релейной защиты, устройствах автоматики, для питания сигнальных ламп и в иных устройствах, где допустима погрешность измерения 3% и более.

Таблица 9. Предельные значения погрешностей трансформаторов напряжения

При проверке погрешности трансформаторов тока и напряжения получаемые значения должны быть не выше указанных в стандартах или технических условиях.

Испытание трансформаторного масла.

Производится в течение эксплуатации.

Производится у измерительных трансформаторов 35 кВ и выше. Из измерительных трансформаторов ниже 35 кВ проба масла не отбирается, и допускается полная замена масла, если она не удовлетворяет нормативам при профилактических испытаниях изоляции.

Испытания проводятся в соответствии с требованиями п.п. 1, 2, 4 - 6 табл. 2.21 . Трансформаторы тока, имеющие повышенное значение сопротивления изоляции, кроме того, испытываются дополнительно.

Испытание электрической прочности изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками производят синусоидальным переменным напряжением частотой 50 Гц по схеме рис. 1.

Рис. 1. Схема испытания изоляции обмоток машин повышенным напряжением переменного тока.
F — шаровой разрядник.

Испытательный трансформатор Т2 выбирают с запасом по напряжению и мощности.
Питание испытательного трансформатора регулируемым напряжением производят через индукционный регулятор или регулируемый трансформатор от линейного напряжения сети трехфазного тока. Питание фазным напряжением недопустимо. Для испытательных трансформаторов с пределом испытательного напряжения не выше 3000 В допускается питание от линейного напряжения сети трехфазного тока через реостат, включенный потенциометрически.
При питании крупных машин мощностью выше 2000 кВ-А и номинальным напряжением 6000 В и выше для контроля амплитуды испытательного напряжения рекомендуется включать параллельно объекту испытания шаровой разрядник, устанавливаемый на напряжение, превышающее амплитуду данного испытательного напряжения не больше чем на 10 %.
Значения испытательного напряжения промышленной частоты для испытания изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками по ГОСТ 183-74 и ПУЭ приведены в табл. 1 (Uр — рабочее напряжение).
Как правило, при испытании следует руководствоваться рекомендациями ПУЭ-76.
Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 мин.
Проведение испытаний изоляции обмоток высоким напряжением следует начинать с организации рабочего места в соответствии с требованиями правил техники безопасности. Данным испытаниям должка предшествовать проверка сопротивления изоляции согласно инструкций. Если при испытаниях применяется шаровой разрядник, то подключение испытуемого объекта к испытательной установке производится после проверки и настройки шарового разрядника. Напряжение пробоя разрядника не должно превышать более чем на 10 % заданного значения испытательного напряжения. В табл. 2 приведены значения пробивных напряжений для различных диаметров шарового разрядника.

Таблица 1

Значения испытательного напряжения промышленной частоты для испытания изоляции обмоток машин на объекте

Пробивные напряжения шаровых разрядников
Таблица 2

Продолжение табл. 2

Согласно ПУЭ испытание обмоток статора синхронных генераторов рекомендуется производить до ввода ротора в статор. В процессе испытания производят наблюдение за состоянием лобовых частей машин. Повышать испытательное напряжение нужно плавно, начиная с 25—30 % испытательного. Ступени измерения напряжения не должны превышать 5 % испытательного, а время подъема напряжения от 0,5 UH до Uи не должно быть меньше 10 с. По истечении времени испытания повышенное напряжение плавно снижают, и при значении, равном 0,3 Uи, установка может быть выключена. По истечении времени испытания повышенным напряжением (1 мин) обмотки статора синхронных генераторов напряжением 10 кВ и выше испытательное напряжение снижается до номинального значения и выдерживается в течение 5 мин для наблюдения за коронированием лобовых частей обмотки статора. В период испытания с безопасного расстояния ведут наблюдение за испытуемой изоляцией. По окончании испытания всех обмоток производят измерение сопротивления изоляции мегаомметром.
Результаты испытания изоляции обмоток считаются удовлетворительными, если во время испытания не происходит пробоя изоляции или перекрытия ее скользящим разрядом. Явление коронирования на поверхности во внимание не принимается. Пробой изоляции характеризуется резким и устойчивым спаданием испытательного напряжения; перекрытие скользящими разрядами сопровождается неустойчивым понижением испытательного напряжения. При пробое и обнаружении серьезных дефектов следует устранить дефекты, после чего испытание повторяется до получения удовлетворительных результатов.

2. Испытание изоляции обмоток выпрямленным напряжением.

Испытание выпрямленным напряжением изоляции обмоток машин переменного тока с номинальным напряжением 6 кВ и выше, мощностью 1000 кВт и больше производится при наличии соответствующих рекомендаций завода-изготовителя. Испытание выпрямленным напряжением производится до испытания переменным напряжением.
Значения испытательного выпрямленного напряжения для машин 1-й группы принимаются 2,5 t/H, а для машин 2-й группы — согласно табл. ГОСТ 183-74 допускает дополнительное испытание выпрямленным напряжением, равным 1,28 действующего значения переменного напряжения, указанного в табл. 1. Одновременно производится измерение тока утечки. В качестве выпрямителя может быть использовано устройство, имеющее одно- или двухполупериодную схему выпрямления.
Выпрямленное напряжение подводится к каждой фазе обмотки относительно корпуса при двух других, заземленных по схеме рис. 1. При наличии параллельных ветвей фаз обмотки каждую ветвь испытывают отдельно.
Подъем испытательного напряжения следует производить не менее чем пятью ступенями, причем начальная ступень не должна превышать 0,5Iн. На каждой ступени напряжение следует выдерживать в течение 1 мин. Ток утечки следует измерять каждые 15 и 60 с. Время снятия напряжения не нормируется. Если испытания проводились во время монтажа до ввода ротора в статор, то после окончания монтажа машины проводят повторное испытание, при этом выпрямленное напряжение равно 1,5 Iн.
Провода испытательного аппарата прокладывают на расстоянии не менее чем 0,5 м от корпуса машины и других заземленных частей.


Рис. 1. Схема испытания изоляции обмоток выпрямленным напряжением.
Если в процессе испытания при неизменном испытательном напряжении на какой-то ступени ток утечки продолжает нарастать, то испытание прекращают и принимают меры по устранению причин нарастания. Абсолютные значения тока утечки при различных ступенях испытательного напряжения не должны превышать допустимых значений, приведенных в табл.
Таблица 3
Значения испытательных напряжений

Примечание. При испытании повышенным напряжением допускается одновременно повышение частоты переменного тока не более чем на 15% или частоты вращения не более 20 % максимального значения.

Характеристика /УТ = /(?/υ/?/Β) должна быть близка к линейной (рис. 1). Нарушение линейности (наличие излома кривой) свидетельствует об увлажненности изоляции. Резкое расхождение значения тока утечки по фазам (больше чем в 2—3 раза) указывает на дефекты изоляции. Колебания стрелки микроамперметра и вольтметра во время испытания обычно предшествуют пробою изоляции.
После испытания выпрямленным напряжением или перед изменением схемы испытуемую обмотку заземляют не менее чем на 5 мин.

Испытание на электрическую прочность междувитковой изоляции.

Испытания проводят при холостом ходе путем повышения подводимого напряжения (при испытании в режиме двигателя) или генерируемого (при испытании в режиме генератора). Значения испытательного напряжения приведены в табл. 3.

Испытания изоляции повышенным напряжением позволяют выявить локальные дефекты, не обнаруживаемые иными методами; кроме того, такой метод испытаний является прямым способом контроля способности изоляции выдерживать воздействия перенапряжений и дает определенную уверенность в качестве изоляции. К изоляции прикладывается испытательное напряжение, превышающее рабочее напряжение, и нормальная изоляция выдерживает испытания, а дефектная пробивается.

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

Основным видом испытательного напряжения является напряжение промышленной частоты. Время приложения такого напряжения – 1 мин, и изоляция считается выдержавшей испытания , если за это время не наблюдалось пробоя или частичных повреждений изоляции. В некоторых случаях проводят испытания напряжением повышенной частоты (обычно 100 или 250 Гц).

При большой емкости испытуемой изоляции (при испытании кабелей, конденсаторов) требуется применение испытательной аппаратуры большой мощности, поэтому такие объекты чаще всего испытываются повышенным постоянным напряжением. Как правило, при постоянном напряжении диэлектрические потери в изоляции, приводящие к ее нагреву, на несколько порядков ниже, чем при переменном напряжении такого же эффективного значения; кроме того, и интенсивность частичных разрядов намного ниже. При таких испытаниях нагрузка на изоляцию существенно меньше, чем при испытаниях переменным напряжением, поэтому для пробоя дефектной изоляции требуется более высокое постоянное напряжение, чем испытательное переменное напряжение.

При испытаниях постоянным напряжением дополнительно контролируется ток утечки через изоляцию. Время приложения постоянного испытательного напряжения составляет от 5 до 15 мин. Изоляция считается выдержавшей испытания, если она не пробилась, а значение тока утечки к концу испытаний не изменилось или снизилось.

Третьим видом испытательного напряжения являются стандартные грозовые импульсы напряжения с фронтом 1,2 мкс и длительностью до полуспада 50 мкс. Испытания импульсным напряжением производят потому, что изоляция в процессе эксплуатации подвергается воздействию грозовых перенапряжений со схожими характеристиками. Воздействие грозовых импульсов на изоляцию отличается от воздействия напряжения частотой 50 Гц из-за гораздо большей скорости изменения напряжения, приводящей к другому распределению напряжения по сложной изоляции типа изоляции трансформаторов; кроме того, сам процесс пробоя при малых временах отличается от процесса пробоя на частоте 50 Гц, что описывается вольт-секундными характеристиками. По этим причинам испытаний напряжением промышленной частоты в ряде случаев оказывается недостаточно.

Воздействие грозовых перенапряжений на изоляцию часто сопровождается срабатыванием защитных разрядников, срезающих волну перенапряжения через несколько микросекунд после ее начала, поэтому при испытаниях используют импульсы срезанные через 2–3 мкс после начала импульса (срезанные стандартные грозовые импульсы). Амплитуда импульса выбирается исходя из возможностей оборудования, защищающего изоляцию от перенапряжений, с некоторыми запасами и исходя из возможности накопления скрытых дефектов при многократном воздействии импульсных напряжений. Конкретные величины испытательных импульсов определяются по ГОСТ 1516.1-76.

Испытания внутренней изоляции проводят трех ударным методом. На объект подается по три импульса положительной и отрицательной полярности, сначала полные, а затем срезанные. Интервал времени между импульсами – не менее 1 мин. Изоляция считается выдержавшей испытания, если во время испытания не произошло ее пробоев и не обнаружено повреждений. Методика обнаружения повреждений довольно сложна и обычно проводится осциллографическими методами.

Внешняя изоляция оборудования испытывается 15 ударным методом, когда к объекту с интервалом не менее одной минуты прикладывается по пятнадцать импульсов обеих полярностей, как полных, так и срезанных. Изоляция считается выдержавшей испытания, если в каждой серии из пятнадцати импульсов было не более двух полных разрядов (перекрытий).

Все виды испытаний можно разделить на три основные группы, различающиеся по назначению и соответственно по объему и нормам:

· испытания новых изделий на заводе-изготовителе;

· испытания после прокладки или монтажа нового оборудования, испытания после капитального ремонта;

· периодические профилактические испытания.

При профилактических или послеремонтных испытаниях проверяется способность изоляции проработать без отказа до следующих очередных испытаний. Контроль изоляции повышенным напряжением дает только косвенную оценку длительной электрической прочности изоляции, и основная его задача - проверка отсутствия грубых сосредоточенных дефектов.

Испытательные напряжения для нового оборудования на заводах-изготовителях определяются ГОСТ 1516.2-97, а при профилактических испытаниях величины испытательных напряжений принимаются на 10 –15% ниже заводских норм. Этим снижением учитывается старение изоляции и ослабляется опасность накопления дефектов, возникающих при испытаниях.

Контроль изоляции повышенным напряжением в условиях эксплуатации проводится для некоторых видов оборудования (вращающиеся машины, силовые кабели) с номинальным напряжением не выше 35 кВ , поскольку при более высоких напряжениях испытательные установки слишком громоздки.

Кабели. Испытательные напряжения для кабелей устанавливаются в соответствии с ожидаемым уровнем внутренних и грозовых перенапряжений.

На заводах-изготовителях маслонаполненные кабели и кабели с маловязкой пропиткой испытывают повышенным напряжением промышленной частоты (около 2,5 U ном). Кабели с вязкой пропиткой и газовые кабели для предотвращения повреждения изоляции испытывают выпрямленным напряжением порядка (3,5..4) U ном, где U ном – линейное напряжение при рабочих напряжениях 35 кВ и менее.

Кроме того, измеряют сопротивление изоляции, а при рабочих напряжениях 6 кВ и более измеряют сопротивление изоляции и tgδ .

После прокладки кабеля, после капитального ремонта и во время профилактических испытаний изоляцию кабелей испытывают повышенным выпрямленным напряжением. Время испытаний для кабелей напряжением 3–35 кВ составляет 10 мин для кабелей после прокладки и 5 мин после капитального ремонта и во время профилактических испытаний. Периодичность профилактических испытаний составляет от двух раз в год до одного раза в три года для разных кабелей. При испытаниях контролируется ток утечки, значения которого лежат в пределах от 150 до 800 мкА/км для нормальной изоляции. До и после испытаний измеряется сопротивление изоляции.

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

Если изоляция нейтрали и линейного вывода одинакова, то при испытаниях повышенным 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 при той же максимальной индукции можно приложить повышенное, по сравнению с рабочим, испытательное напряжение.

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.

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

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

Периодичность профилактических испытаний для разных трансформаторов колеблются от одного раза в год до одного раза в четыре года.

Вводы высокого напряжения . Основной вид контроля - периодический осмотр (от одного раза в трое суток до одного раза в шесть месяцев), также 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.

5.1. Нормируемые величины

Испытания электрооборудования повышенным напряжением проводятся перед приемкой в эксплуатацию в сроки, предусмотренные графиком планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний электрооборудования.

Нормы, условия испытаний и порядок их проведения представлены в таблице 1.

Таблица 1. Нормы, условия испытаний повышенным напряжением и указания их проведению

5.2. Приборы и установки для испытания электрооборудования повышенным напряжением

Для испытания электрооборудования повышенным напряжением могут быть использованы следующие приборы и установки:

· универсальная пробойная установка УПУ-5М;

· аппарат для испытания изоляции силовых кабелей и твердых диэлектриков АИД 70/50;

· малогабаритная испытательная установка МИУ-60;

· установка для испытания изоляции кабелей УИ-70;

· мегаомметры типа Ф4100, Ф4101, Ф4102 и ЭСО202/2 (Г) с выходным напряжением 2500 В.

Описание и схемы присоединения мегаомметров к испытываемому оборудованию приведены в лабораторной работе №3.

5.2.1. Универсальная пробойная установка УПУ-5М

Предназначена для измерения электрической прочности изоляции при испытании постоянным или переменным напряжением до 6 кВ.

Установка (рис. 1) выпускается в двух вариантах исполнения:

· «У» - универсальная (переменное и постоянное напряжение);

· «П» - только переменное напряжение;

Рис. 1. Универсальная пробойная установка УПУ-5М

Основные технические характеристики УПУ-5М приведены в таблице 2.

Таблица 2. Технические характеристики универсальной пробойной установки УПУ-5М

5.2.2. Аппарат для испытания изоляции силовых кабелей и твердых диэлектриков АИД 70/50

Аппарат испытательный АИД-70/50 (рис 5.2) предназначен для испытания изоляции силовых кабелей и твердых диэлектриков выпрямленным электрическим напряжением, а также для испытания твердых диэлектриков синусоидальным электрическим напряжением частотой 50 Гц.

Рис. 2. Аппарат для испытания изоляции силовых кабелей и твердых диэлектриков АИД-70/50

Таблица 3. Технические характеристики АИД-70/50

5.3 Порядок проведения испытаний изоляции повышенным напряжением

Измерить сопротивление изоляции испытываемого объекта.

Собрать испытательную схему в следующей последовательности:

· подготовить к работе испытательную установку в соответствии с инструкцией завода-изготовителя;

· наложить переносное заземление на высоковольтный вывод испытательной установки;

· произвести необходимые отключения (отсоединения) испытуемого электрооборудования;

· наложить переносные заземления на испытуемое электрооборудование или включить заземляющие ножи;

· установить регулятор напряжения испытательной установки в положение, соответствующее нулевому значению напряжения на выходе;

· присоединить высоковольтный вывод к испытываемому объекту (шина, кабель, провод, вывод обмотки двигателя, трансформатора и т.д.);

· снять переносное заземление с высоковольтного вывода испытательной установки (с этого момента производить изменения в схеме испытаний категорически запрещено). Все изменения в испытательной схеме производить только при отсоединенном и заземленном высоковольтном выводе;

· включить испытательную установку в сеть.

Перед снятием переносного заземления с высоковольтного вывода и включением испытательной установки в сеть производитель работ обязан громко и отчетливо предупредить бригаду о подаче напряжения на испытываемый объект и убедиться, что его предупреждение услышано всеми членами бригады.

После включения испытательной установки необходимо увеличить выходное напряжение от нуля до испытательного значения. Скорость подъема напряжения до 1/3 испытательного значения может быть произвольной. После этого скорость подъема испытательного напряжения должна допускать визуальный отсчет по измерительным приборам, и по достижении установленного значения напряжения оно должно поддерживаться неизменным в течение требуемого времени испытаний.

По истечении времени испытаний напряжение плавно снижается до нуля, после чего испытательную установку можно отключить. После этого необходимо повторно измерить сопротивление испытанной изоляции.

Испытание изоляции повышенным напряжением позволяет убедиться в наличии необходимого запаса прочности изоляции, отсутствии местных дефектов, не обнаруживаемых другими способами. Испытанию изоляции повышенным напряжением должны предшествовать тщательный осмотр и оценка состояния изоляции другими методами (измерение сопротивления изоляции, определение влажности изоляции и т.п.).

Величина испытательного напряжения для каждого вида оборудования определяется установленными нормами «Правил эксплуатации электроустановок потребителей».

Изоляция считается выдержавшей электрическое испытание повышенным напряжением в том случае, если не было пробоя, перекрытия по поверхности, поверхностных разрядов, увеличения тока утечки выше нормированного значения, наличия местных нагревов от диэлектрических потерь. В случае несоблюдения одного из этих факторов – изоляция электрического испытания не выдержала.

Типовая схема испытания изоляции электрооборудования повышенным переменным напряжением представлена на русунке 3.

Рис. 3. Схема испытания изоляции электрооборудования повышенным переменным напряжением

Испытательная установка состоит из регулирующего устройства TV1 (автотрансформатора), повышающего трансформатора TV2, аппарата защиты QF (автоматического выключателя), средств измерения тока и напряжения pV1, pV2, pA и дополнительного сопротивления R, который необходим для защиты установки при пробое изоляции испытуемого объекта.

Измерение напряжения может производится как косвенным методом с применение специальных измерительных трансформаторов TV3, при этом измерительный трансформатор TV3 и вольтметр pV2 включаются во вторичную цепь повышающего трансформатора (на рисунке 5.5 таким образом включен вольтметр V, проградуированный в кВ), так и методом прямого измерения испытательного напряжения непосредственно на испытуемом объекте с применением киловольтметров (применение измерительного трансформатора TV3 в данном случае не требуется).

Автоматический выключатель QF предназначен для быстрого отключения испытательной установки при возникновении большого тока через регулирующий трансформатор в момент пробоя изоляции. Таким образом, этот автоматический выключатель ограничивает время воздействия испытательного напряжения на объект при пробое изоляции и защищает испытательную установку от повреждения.

Для испытания изоляции постоянным (выпрямленным) напряжением используют испытательные установки, которые схематично аналогичны установкам для испытания изоляции повышенным напряжением промышленной частоты, только в схему вводят выпрямительное устройство. Примерная схема испытательной установки для проведения испытаний с использованием постоянного тока представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Схема испытания изоляции электрооборудования повышенным постоянным напряжением

5.4. Порядок проведения испытаний установкой АИД-70

5.4.1. Подготовка испытаний

Установить источник испытательного напряжения (в дальнейшем – источник) вблизи испытуемого объекта. Подсоединить объект к высоковольтному выводу источника.

Заземлить источник прилагаемым к аппарату гибким медным проводом, сечение которого 4 мм 2 .

Кабели источника подсоединить к соответствующим разъемам пульта управления.

Удалить пульт управления аппарата от источника на расстоянии не менее 3 м.

Подключить пульт управления к питающей сети и заземлить его при помощи прилагаемого к аппарату сетевого кабеля.

РАБОТА БЕЗ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ЗАПРЕЩАЕТСЯ!

5.4.2. Проведение испытаний

Лица, присутствующие при испытании, должны быть удалены от источника и испытуемого объекта на расстоянии не менее 3 м.

Вставить спецключ от аппарата в переключатель пульта управления и включить необходимый вид испытательного напряжения, при этом должен загореться зеленый сигнал.

При работе на выпрямленном напряжении во избежание выхода из строя источника, а также для правильного измерения величины испытательного напряжения строго следить за положением тумблера «кV».

Вращая ручку регулятора испытательного напряжения против часовой стрелки, установить ее в исходное положение до упора.

Включить испытательное напряжение кнопкой, при этом должен загореться красный сигнал.

Вращая ручку регулятора испытательного напряжения по направлению движения часовой стрелки и наблюдая за показаниями киловольтметра, установить необходимую величину испытательного напряжения.

При испытании емкостных объектов необходимо помнить, что после прекращения вращения ручки регулятора напряжения испытательное напряжение на объекте продолжает увеличиваться (стрелка киловольтметра продолжает отклоняться) по мере зарядки емкости.

В таких случаях подъем напряжения надо осуществлять медленно и плавно, не допуская превышения нормированной величины испытательного напряжения на объекте, а также не допуская превышения наибольшего рабочего напряжения аппарата, равного 70 кВ.

При работе на выпрямленном испытательном напряжении измерение тока нагрузки величиной до 1 мА следует производить микроамперметром, при этом следует нажать кнопку, шунтирующую этот прибор.

После окончания испытания необходимо ручку регулятора испытательного напряжения, вращая ее против движения часовой стрелки, установить в исходное положение до упора.

Кнопкой отключить испытательное напряжение и только после этого отключить аппарат от сети спецключом, установив его в положение 0.

Контроль за снятием остаточного емкостного заряда с испытуемого объекта необходимо осуществлять, наблюдая за показанием киловольтметра аппарата – стрелка киловольтметра должна стоять на числовой отметке шкалы 0.

В случае испытания выпрямленным напряжением, равным 70 кВ, емкостного объекта с величиной емкости более 4 мкФ после окончания испытания и установленной ручки регулятора напряжения в исходное положение до упора остаточный заряд с объекта необходимо снимать при помощи специальной разрядной штанги с ограничительным сопротивлением, затем кнопкой отключить испытательное напряжение и только после этого отключить аппарат от сети спецключом.

Применение специальной разрядной штанги исключает выход из строя вторичной обмотки высоковольтного трансформатора.

При испытании емкостных объектов выпрямленным напряжением ниже 70 кВ величина максимально допустимой емкости испытуемого объекта, без применения специальной разрядной штанги должна определяться по формуле:

где С – максимально допустимая емкость испытуемого объекта без применения специальной разрядной штанги, мкФ;

U – испытательное напряжение, кВ.