Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


ИЗОЛЯЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО КАБЕЛЯ



Цель работы – практическое освоение методов испытания изоляции высоковольтного кабеля.

Общие сведения. В задачу профилактических испытаний изоляции кабеля входит своевременное выявление развив­ающихся дефектов для предупреждения повреждения кабе­ля в эксплуатации.

Дефекты в электрической изоляции подразделяют на сос­редоточенные и распределенные. Для их выявления прово­дят комплекс испытаний, включающий:

1) измерение сопротивления изоляции кабеля;

2) измерение тангенса угла диэлектрических потерь tg δ;

3) испытание изоляции повышенным напряжением.

Для уяснения смысла и метода испытаний удобно все виды поляризации разделить по значению времени релакса­ции на мгновенную, быструю и медленную. К мгновенным видам поляризации относятся электронная, длительность уста­новления которой 10–15 с, и ионная, имеющая несколько боль­шую длительность – 10–13 с.

Поляризацию, связанную с неупругим перемещением ионов, относят к быстрой, так как установление процесса длится до нескольких миллисекунд. К медленным видам поля­ризации относятся миграционная и межслоевая, чье время установления может достигать нескольких минут.

Наличие в изоляции дефектов увеличивает ее неоднород­ность и, как следствие, изменяет время процесса поляризации, что и может служить оценкой состояния изо­ляции.

Наиболее простым и распространенным способом провер­ки состояния изоляции кабеля является измерение сопротив­ления изоляции с помощью мегомметра. К достоинствам измерения сопротивления изоляции мегомметром относятся: простота метода, способность выявления грубых дефектов в электрической изоляции типа металличе­ских замыканий, отражение состояния увлажнения изоляции. Степень увлажнения изоляции характеризуется коэффициен­том абсорбции:

Кабс = ,

где R15 и R60 – сопротивления изоляции, измеренные соот­ветственно через 15 и 60 с после подачи на­пряжения на изоляцию.

Для нормального состояния ЭИМ Кабс 1, 3.

К недостаткам данного метода можно отнести то, что сопротивление изоляции зависит от температуры и увлажнения и не существует однозначной зависимости между сопротивлением изоляции и ее электрической проч­ностью.

Вторым наиболее распространенным способом обнаруже­ния общего ухудшения состояния изоляции является измере­ние тангенса угла диэлектрических потерь (tg ). Этот способ позволяет обнаружить общее «старение» изоляции, происхо­дящее в результате воздействия увлажнения, перегрева, ди­намических нагрузок и перенапряжений.

Расчеты показывают, что появление в изоляции дефекта с объемом 0, 005 от общего объема и с tg , в 20 раз превы­шающим tg нормальной изоляции, приводит к увеличению общего измеряемого tg на 5%, что сравнимо с точностью измерений эксплуатационных усло­виях. Поэтому измерение tg позволяет надежнее выявить распре­деленные дефекты изо­ляции.

При испытании этого вида исследуют зависимость tg = f(U) в интервале приложенного напряже­ния (0, 5...1, 5) Uн. Если, начиная с некоторого значения приложенного напряжения 1, наблюдается значительный рост тангенса угла ди­электрических потерь 2, то это означает возникновение в толще изоляции частичных разрядов (рис. 12).

 

 

Рис. 12. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от напряжения

 

Для измерения tg и емкости высоковольтной изоляции в условиях эксплуатации используют измеритель параметров изоляции «Тангенс 2000», который позволяет проводить измерения как по «нормальной» схеме (рис. 13), когда оба электрода испытуемой изоляции могут быть изолированы от земли, так и по «перевернутой» схеме (рис. 14), когда один из элек­тродов заземлен.

 

Рис. 13. «Прямая» схема измерений

 

Рис. 14. «Перевернутая» схема измерений

Для последовательной схемы за­мещения изоляции с параметрами Rx, Cx

.

При частоте = 100 и сопротивлении , . Таким образом, tg численно равен емкости С4, мкФ. С целью уменьшения погрешности изме­рений, возникающей из-за влияния внешних электромагнит­ных полей, следует производить два отсчета (tg 1, tg 2) с изменением фазы испытательного напряжения на 180°. Тогда tg испытуемой изоляции определяют как среднюю величину двух измерений: или как средневзвешенную: , где , – значения сопротивлений R3, полученных при первом и втором измерениях.

К недостаткам метода контроля изоляции по параметру tg следует отнести тот факт, что этот способ не позволяет обнаружить наличие сосредоточенных дефектов в изоляции.

Сосредоточенные дефекты в изоляции кабеля выявляются в испытании повышенным напряжением. Данный вид испытаний является самым на­дежным из всех производимых в настоящее время испытаний, которым подвергается изоляция в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта.

Испытания повышенным напряжением могут включать в себя испытание переменным напряжением промышленной ча­стоты, выпрямленным и импульсным.

Сущность испытания повышенным выпрямленным напряже­нием заключается в том, что напряжение подается на жилы кабеля через микроамперметр. Напряжение плавно повыша­ется до значения испытательного и выдерживается в течение 5 мин. Изоляция считается пригодной, если не происходит пробоя и ток утечки не превосходит допустимого значения.

Допустимые токи утечки твердо не устанавливаются и регла­ментируются инструкциями энергосистем. Испытание изоляции должно производить­ся в условиях, по возможности воспроизводящих электриче­ское поле при эксплуатации.

Испытание повышенным выпрямленным напряжением может произво­диться на отрезках кабелей длиной не менее 5 м. Перед вво­дом в эксплуатацию кабеля на номинальное напряжение 6 кВ его испытывают повышенным напряжением 24 кВ с вы­держкой времени под напряжением 5 мин.

При испытании изоляции кабеля выпрямленным напря­жением целесообразно производить измерение токов утечки. Их значения по отдельным фазам кабеля могут су­щественно отличаться друг от друга, что учитывается введе­нием коэффициента асимметрии:

.

Измеренные при этом токи утечки не являются браковоч­ными параметрами, а используются для оценки состояния изоляции и выбора норм испытательных напряжений. Напри­мер, если токи утечки у испытуемого кабеля систематиче­ски нарастают, а коэффициент асимметрии по фазам превышает 2, 5, то испытания следует проводить чаще с увеличением продолжительности до 10 мин. При этом значение испытательного напряжения поднимается вплоть до 36 кВ.

К недостаткам методов испытания изоля­ции повышенным напряжением можно отнести следующие:

– ослабляется изоля­ция (происходит ионизация газовых включений). Эти изменения со временем накапливаются и могут развить­ся при воздействии перенапряжений;

– возможен пробой изоляции, которая бы выдержала нормальную работу в эксплуатации;

– напряжение промышленной частоты выявляет только часть дефектов и ослаблений изоляции;

– испытательное оборудование имеет большие массо-га­баритные показатели.

На практике часто появляется необхо­димость определить расстояние до места повреждения изо­ляции кабеля. Этот метод основан на следующих особеннос­тях. В момент пробоя изоляции дефектной жилы кабеля за счет возникновения искры разряда имеет место затухающий колебательный процесс. Период колебаний Т связан с рас­стоянием до места повреждения и со скоростью распростра­нения электромагнитной волны зависимостью

Программа работы

1. Измерение сопротивлений фазовой и межфазовой изо­ляции высоковольтного кабеля мегомметром.

2. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь изо­ляции кабеля.

3. Испытание изоляции высоковольтного кабеля повышен­ным выпрямленным напряжением.

4. Определение места повреждения изоляции жилы ка­беля.

Порядок выполнения работы

По п. 1 программы работы. Перед измерением сопротивления изоляции ка­беля необходимо проверить исправность мегомметра. При замкнутых накоротко зажимах «Л» и «З» (рис. 15) при по­даче напряжения стрелка прибора должна показывать ноль, при разомкнутых – < < > >.

Рис. 15. Измерение сопротивлений изоляции кабеля: а – мегомметром; б – между жилой и землей; в – между двумя жилами;

1 - жила кабеля; 2 - изоляция жилы кабеля; 3 -защитная оболочка;

4 - бандажкабеля; 5 - зажимы экрана

Соединительные высоковольтные провода необходимо располагать на весу с целью исключе­ния шунтирования изоляции кабеля. Экранный зажим «Э» используется для исключения влияния поверхностных токов на результаты измерений. Схемы для измерения сопротивле­ний фазовой и междуфазовой изоляции показаны на рис. 15, б, в. Результаты измерений следует свести в табл. 10.

 

Таблица 10

№ жилы кабеля Сопротивление изоляции, МОм Кабс
без экрана с экраном
R15 R60 R15 R60
1–2 1–3 2–3          

По п. 2 программы работы. Измерение tg изоляции между жилами и зем­лей выполняется по «перевернутой» схеме (см. рис. 3), измере­ние между отдельными жилами – по «нормальной» схеме (см. рис. 2).

При сборке схемы необходимо следить, чтобы все высоковольтные провода, находящиеся под испытательным напря­жением, нигде не приближались к заземленным предметам ближе 100 мм.

Результаты измерений свести в табл. 11.

 

Таблица 11

Испытательное напряжение, кВ
для жилы кабеля №
1-2 1-3 2-3
           

 

По п. 3 программы работы. Испытания изоляции повышенным напряжением произвести с помощью высоковольтной установки. Принципи­альные схемы испытаний приведены на рис. 16. Испытатель­ное напряжение плавно поднять до 24 кВ и после выдержки в течение 5 мин измерить ток утечки через изоляцию. Результаты измерений свести в табл. 12.

 

Таблица 12

№ жил кабеля Uисп, , кВ Iут, мкА Rиз, МОм Касс
         

 

  Рис. 16. Схема для измерения токов утечки сквозь изоляцию   Рис. 17. Схема подключения прибора для измерения расстояния до места повреждения кабеля  

По п. 4 программы работы. Прибор для измерения расстояния до места по­вреждения изоляции кабеля подключается по схеме, приведенной на рис. 17. Необходимо плавно поднять напряжение, заря­дить жилу кабеля 5 через зарядное сопротивление 2 до на­пряжения срабатывания разрядника 6. При разряде произ­водится пуск прибора 4 фронтом волны положительной по­лярности, попадающей на клемму П с делителя напряжения 3. Остановка прибора осуществляется фронтом волны отри­цательной полярности, попадающей на клемму 0 прибора. Перед измерением необходимо произвести настройку прибора согласно инструкции.

 

Содержание отчета

 

1. Схемы испытаний.

2. Таблицы наблюдаемых и вычисленных величин.

3. График tg = f(Uисп).

4. Сравнение полученных результатов со справочными данными для высоковольтного кабеля на 6 кВ, оценить пригодность изоляции кабеля для эксплуатации.

 

 

Лабораторная работа № 6

МЕТОДЫ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗОЛЯЦИИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Цель работы – изучение и практическое освоение методи­ки проведения испытаний изоляции электрических машин.

Общие сведения. Контроль состояния изоляции электри­ческих машин и тяговых двигателей позволяет своевременно предупредить возможность выхода из строя оборудования. Для проверки изоляции электрических машин должны быть проведены следующие виды испытаний:

1. Измерение сопротивления изоляции относи­тельно корпуса машины.

2. Испытание на степень увлажнения изоляции.

3. Испытание на ионизационные процессы.

4. Испытание витковой изоляции.

5. Испытание электрической изоляции повышенным на­пряжением.

 

1. Измерение сопротивления изоляции являет­ся наиболее простым и распространенным средством провер­ки ее состояния. Измеряя сопротивление изоляции мегомметром, можно обнаружить пробой электрической изоляции, ее сильное загрязнение, общее увлажнение изоляции, посто­ронние предметы на токоведущих частях.

Измеренное сопротивление изоляции электрических машин при температуре, близкой к рабочей, должно удовлетворять условию

,

где U – номинальное напряжение машины, В;

Rиз – сопротивление изоляции, МОм;

Р – номинальная мощность электрической машины, кВА.

Сопротивление изоляции машины практически не подда­ется расчету, поэтому по измеренному абсолютному значе­нию Rизтрудно судить о ее состоянии.

При контроле изоляции вместо анализа абсолютных зна­чений целесообразно производить сравнения с данными предыдущего измерения и, если сопротивление изоляции уменьшилось на 25% и более, то изоляцию следует считать поврежденной.

Этот вид испытаний следует рассматривать не как про­филактическое испытание, а лишь как контрольное испыта­ние перед включением электрической машины в работу, име­ющее целью проверить отсутствие случайного замыкания об­мотки на корпус.

2. Существенное влияние на характеристики изоляции электрических машин оказывает процесс увлажнения. Сте­пень увлажнения изоляции может быть определена по значе­нию коэффициента абсорбции Кабс, тангенсу угла диэлектрических потерь tg и сопоставлением емкостей изоляции при различных частотах – методом «емкость – частота». Во внешнем электрическом поле в изоляции происходит медленная миграция носителей заряда, характеризующая перемещение свободного заряда абсорбции. После отключе­ния источника питания емкость изоляции разряжается на со­противление утечки по закону

где Rnобъемное сопротивление изоляции; Сn – емкость изоляции.

При увлажнении R и постоянная времени уменьшаются. Это обстоятельство используется для оценки состоя­ния изоляции.

На основании опыта эксплуатации принято считать изоля­цию сухой, если

Метод контроля tg угла диэлектрических потерь базиру­ется на явлении, возникающем в диэлектрике под действием слабых электрических нолей, электрической поляризации. Процесс поляризации в реальных диэлектриках сопровожда­ется рассеянием энергии – диэлектрическими потерями. Кон­троль этих потерь (tg ) является наиболее распространен­ным способом обнаружения общего ухудшения состоянии изо­ляции. Увеличение потерь свидетельствует об увлажнении, появлении неоднородностей между слоями, возникновении ча­стичных разрядов.

Метод «емкость–частота» основан на том, что емкость неувлажненной изоляции с изменением частоты почти не из­меняется, в то время как в увлажненной изоляции процессы поляризации протекают достаточно быстро. Это существенно сказывается на диэлектрической проницаемости и, в конечном счете, на емкости образца.

При измерении емкости в функции частоты приложенного напряжения для влажной изоляции достаточно резко прояв­ляется перепад емкостей при частотах f1 = 2 Гц и f2 = 50 Гц. Для сухой изоляции этот перепад практически не заметен. Опытным путем установлено, что для неувлажненной изоляции отношение Сf1/Сf2 близко к 1, а для увлажненной, требующей сушки, – Cf1/Cf2 > 1, 3. Таким образом, по коэффициенту Kf= Cf1/Cf2 можно судить о степени увлаж­нения изоляции образца.

3. По современным представлениям, пробой изоляции элек­трических машин при длительном воздействии напряжения имеет ионизационный характер, т. е. обусловлен постепенным разрушением изоляции частичными разрядами. Частичные разряды представляют собою электрические локализованные разряды в микрообластях пор изоляции тяговых электриче­ских машин. Они могут обнаруживаться при напряжениях, существенно меньших пробивного значения.

Поскольку в миканитовой изоляции имеется большое чис­ло воздушных включений, то при приложении к ней напря­жения, особенно переменного, разряды происходят весьма часто и в питающей цепи образуются непрерывные высокоча­стотные несинусоидальные колебания тока (рис. 18). Ампли­туда импульса тока, вызываемого частичным разрядом, зави­сит от размера воздушного включения. Измеряя импульсы тока, можно оценить состояние изоляции и относительные размеры воздушных включений. По рекомендации МЭК для оценки интенсивности ЧР используется понятие о кажущем­ся заряде. При возникновении в воздушном включении ЧР происходит нейтрализация заряда Q, а в изоляции возни­кают переходные процессы. При этом на изоляции наблюда­ется скачкообразное изменение напряжения UX, которое соответствует кажущемуся изменению заряда на емкости всей изоляции Сх на значение Q, пКл:

.

Энергия, выделяемая при ЧР, нДж,

где Uчр – действующее напряжение на изоляции, при котором в воздушном включении возникают ЧР.

 

Рис. 18. Схема для измерения интенсивности ЧР и осциллограммы им­пульсных токов

и напряжений

 

Средняя мощность ЧР в изоляции оценивается как

,

где n – число ЧР в единицу времени, причем минимальное значение n = 4f;

f – частота напряжения.

4. Для испытаний витковой изоляции обычно используют
метод осциллографирования импульсного тока в обмотке ма­шины. В кривой тока, снятой при неопасной для изоляции амплитуде импульсного напряжения и остающейся себе по­добной с повышением напряжения, в момент пробоя витковой изоляции отмечается характерное изменение.

5. Испытание электрической изоляции повышенным на­пряжением является одной из важнейших контрольных опе­раций, обеспечивающей надежную работу изоляции электри­ческих машин в эксплуатации. Испытания повышенным на­пряжением могут включать в себя испытание переменным на­пряжением промышленной, высокой и низкой частот, выпрямленным и импульсным.

Испытание повышенным напряжением промышленной час­тоты обязательно при заводских и профилактических испы­таниях. Оно дает возможность выявить большинство мест­ных дефектов изоляции. Значение испытательного напряже­ния составляет (1, 7...2, 0) Uн. Отступления от максималь­ных норм испытательного напряжения возможны и необхо­димы. Но эти отступления должны основываться не только на принципе, предусматривающем применение пониженных испытательных напряжений, а с учетом экономических фак­торов, так как испытания повышенным напряжением таят в себе много неопределенного, и при этом постоянно существует опасность разрушения изоляции.

Испытание повышенным выпрямленным напряжением яв­ляется разновидностью высоковольтных испытаний и осуще­ствляется обычно в тех случаях, когда значительная собст­венная емкость оборудования затрудняет проведение испыта­ний переменным током. Следует отметить, что при испытании постоянным напряжением отсутствует опасность появления мощных ЧР, вследствие чего напряжение можно увеличить для лучшего выявления дефектов. Значение испытательного напряжения, согласно рекомендациям МЭК, составляет 2Uн + 1000 В. Кроме того, во время испытания можно измерять ток утечки и тем самым получать дополнительную информацию.

Импульсные испытания с кратностью (1, 7... 2, 0)Uн про­водят с целью проверки состояния межвитковой изоляции обмоток и определения ВСХ изоляции электрооборудования.

 

Программа работы

1. Измерить сопротивление корпусной изоляции электри­ческой машины.

2. Испытать изоляцию на степень увлажнения:

а) определить коэффициент абсорбции; б) определить коэффициент по методу «емкость–частота»; в) снять кри­вую саморазряда.

3. Исследовать ионизационные процессы в изоляции.

4. Испытать изоляцию электрической машины повышен­ным напряжением.

Порядок выполнения работы

 

По п. 1 программы работы. Измерить сопротивление изоляции относительно корпуса машины с помощью мегомметра типа Е-4.

По п. 2 программы работы. Мостом М-4100 измерить сопротивление корпусной изоляции через 15 и 60 с после подачи напряже­ния, определить коэффициент абсорбции.

Замерить емкость испытуемой изоляции с помощью при­бора ПКВ-7 при частотах напряжения 2 и 50 Гц. Вычислить коэффициент влажности изоляции.

 

 

Рис. 19. Схема для получения кривой самозаряда изоляции

электрической машины

Снять кривую саморазряда изоляции электрической ма­шины. Схема испытания (рис. 19), содер­жит источник постоянного высокого напряжения ИВН, испы­туемую изоляцию Сх и регистрирующий напряжение электростатический вольт­метр V. Изоляцию пред­варительно в течение 2...3 мин зарядить от ИВН до напряжения 1 кВ (ключ в положении 1), после чего переключатель перевести в положение 2, одновременно включив секундомер и для различных значений време­ни t, записать в табл. 13 соответствующие значения напряже­ния. При необходимости повторения опыта необходимо раз­рядить емкость Сх , переведя ключ в положение 3.

По п. 3 программы работы. Модель изоляции электрической машины подклю­чить к источникам переменного напряжения. Измерить напряжение появления частичных разрядов Un. чр и напряжение гашения ЧР Uг. чр. Зарисовать на экране осциллографа кривые напряжения до появления ЧР и при их возникновении.

 

Таблица 13

Опыт Расчет
Rиз, МОм R15, МОм R60, МОм C2, пФ C50, пФ Iут, мкА Uвосст, В Кисп Кабс Rиз, МОм Кувл
         
                             

 

Отношение AQх/AUBX определяется схемными фактора­ми, поэтому его выявляют на готовой изоляции с использо­ванием генератора прямоугольных импульсов ГПИ (рис. 20).

 

 

Рис. 20. Схема для исследования ЧР в изоляции

 

Величину емкости Сг выбирают из условия Сг < < Сх. При этом напряжение генератора Uг оказывается практически полностью приложенным к емкости Сг. При каждом импуль­се Сг возникает заряд Qг. СгUг. Поскольку емкость Сх со­единена с Сг последовательно (относительно ГПИ), то на ней также появится заряд Qг, что равносильно возникновению в Сх ЧР с кажущимся зарядом Qг. Одновременно на входе из­мерительной части (резистор z) появляется импульс напряже­ния . Измеряя его максимальные значения и зная ем­кость Сг и напряжение Uг, можно установить соотношение Qr/ .

По результатам градуировки построить зависи­мость отклонения луча осциллографа h = f(Qr) для испыту­емого образца изоляции. Результаты свести в табл. 14.

 

Таблица 14

Объект Градуировка Qх, нКл Wчр, пДж Рчр, пВт
Uг, В Сг, пФ Qг, пКл Uвх, мВ h, мм
Исследуемый объект                

 

По п. 4 программы работы. Испытать корпусную изоляцию электрической машины с помощью высоковольтной установки выпрямленного напряжения.

Инструкция по работе с высоковольтной установкой и правила испытаний с соблюдением ПТБ имеются на рабочем месте в лаборатории.

Содержание отчета

 

1. Программа работы.

2. Схема электрических испытаний.

3. Таблицы измеренных и вычисленных величин.

4. Кривые саморазряда изоляции (опытная и расчетная).

5. Градуировочная зависимость для схемы измерения ЧР, осциллограммы ЧР.

6. Заключение о состоянии электрической изоляции машины.

Лабораторная работа № 7


Поделиться:



Популярное:

  1. A дроссель кабеля локтя гайки (со стрелкой)
  2. Допустимые сопротивления основной изоляции и вторичных обмоток
  3. Какая должна быть, как правило, длительность приложения полного испытательного напряжения для изолирующих средств защиты до 1000 В и для изоляции из эластичных материалов и фарфора?
  4. Каким должно быть расстояние по горизонтали в свету между контрольными кабелями при параллельной прокладке кабельных линий?
  5. На каком принципе основана работа петлевого метода поиска места повреждения кабеля?
  6. Неверное определение причины снижения сопротивления изоляции обмотки ротора, и принятие неверного решения по устранению дефекта.
  7. Основные правила монтажа теплоизоляции
  8. Порядок решения задачи по расчету тепловой изоляции трубопровода.
  9. При устройстве литой гидроизоляции на горизонтальных и вертикальных поверхностях вручную
  10. Прокладка оптического кабеля в канализации
  11. Расчет тепловой изоляции трубопровода.


Последнее изменение этой страницы: 2017-03-11; Просмотров: 1290; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.086 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь