Садовников М.Е. Надежность и диагностика электрооборудования: Учебное пособие к практическим занятиям

Подождите немного. Документ загружается.

Графическое представление этой зависимости изображено на рис.6.6.

Как видно из рисунка, величина суммарной емкости на низкой частоте

равна сумме геометрической и абсорбционной емкостей, а на высокой частоте-

геометрической емкости.

Увлажнение изоляции практически не влияет на величину

геометрической емкости С

. Абсорбционная емкость же зависит от увлажнения

изоляции. Во влажном состоянии она увеличивается.

Измерив емкости на высокой и низкой частотах и вычислив их

отношение, можно сделать заключение о степени увлажнения изоляции,

поскольку у влажной изоляции величина абсорбционной емкости значительна,

а значит и больше отношение емкостей.

На практике измеряют емкость при 2 Гц (

) и 50 Гц (С

). Если их

отношение (при рабочей температуре):

3,12,1

−≤

то изоляция считается сухой.

Однако эта величина зависит от температуры (рис. 6.7), поэтому

измерения необходимо проводить либо на холодном оборудовании, либо

учитывать изменение коэффициента С

/С

при помощи справочных данных,

приводящихся в руководящих документах (ПЭЭП и др.).

Рис. 6.6. Примерная зависимость

суммарной емкости изоляции от

частоты приложенного

измерительного напряжения.

≈

+ С

6.3. Измерение диэлектрических потерь в изоляции

Ухудшение состояния изоляции приводит к росту потерь в ней. Эти

потери называются диэлектрическими. В новой изоляции эти потери очень

малы и их трудно обнаружить. Однако потери сильно растут с ухудшением

состояния изоляции, появлением в ней расслоений, трещин, загрязнения,

увлажнения и т.п.

Приложим к схеме

замещения изоляции, представленной на рис.6.1,

переменное напряжение. В этом случае через изоляцию потечет ток,

Рис. 6.8. Векторная диаграмма

токов в изоляции под действием

испытательного переменного

напряжения.

⋅

ПР

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

10 20 30 40 50 60 70

До 35 кВ 110-150 кВ

Рис. 6.7. Зависимость коэффициента

от температуры для изоляции

трансформаторных обмоток в масле.

определяемый тремя составляющими

ПРГ

RRСC

IIII

....

++=

−

которые можно свести к активной (I

) и реактивной (I

) компонентам

(рис. 6.8).

Активная составляющая тока определяет величину диэлектрических

потерь

sincos

⋅

⋅⋅=⋅=Δ IUIUIUP

Поскольку угол

мал, то sin

≈

, а значит

tgIUP ⋅⋅≈Δ

Однако диэлектрические потери не могут служить критерием качества

изоляции, поскольку их величина кроме состояния самой изоляции зависит от

ее площади (т. е. размеров оборудования).

Показателем качества изоляции является отношение активной

1,8

2,5

3,5

1,3

1,6

2,5

3,2

10 20 30 40 50 60 70

35 кВ мощностью более 10 000 кВА и 110-150 кВ всех мощностей 220 кВ всех мощностей

Рис. 6.7. Зависимость наибольшего допустимого тангенса угла

диэлектрических потерь от температуры для изоляции обмоток

трансформаторов в масле.

, %

составляющей тока через изоляцию к реактивной, выраженное в процентах

(тангенс угла диэлектрических потерь)

()

%100% ⋅=

Чем меньше эта величина (tg

), тем выше качество изоляции.

Применяется данный метод для контроля сложных (не чисто

фарфоровых) вводов различной высоковольтной аппаратуры

(трансформаторов, выключателей), проходных изоляторов, а также степени

увлажнения обмоток трансформаторов в масле.

Величина tg

нормируется для различного оборудования и приводится в

ПЭЭП и других руководящих документах. Она зависит от температуры, что

необходимо учитывать при проведении измерений (рис. 6.9).

6.3.1. Методы измерения тангенса угла диэлектрических

потерь

6.3.1.1. Измерение tg

"нормальным" высоковольтным

емкостным мостом

Этот мост имеет заземленный корпус и применяется для испытания

незаземленных объектов (рис. 6.10).

Как правило, для испытаний этим методом необходим демонтаж

оборудования подлежащего испытанию и установка его на изоляционные

Рис. 6.10. Схема измерения

тангенса угла диэлектрических

потерь "нормальным"

высоковольтным емкостным

мостом.

ИЗ

FV1

FV2

10 кВ

подставки, что является недостатком метода.

При испытаниях мост уравновешивается путем изменения емкости С

сопротивления R

. Значение tg

считывается с рукоятки переменной емкости

после уравновешивания моста.

6.3.1.2. Измерение tg

"перевернутым" высоковольтным

емкостным мостом

Если требуется определить тангенс угла диэлектрических потерь без

демонтажа оборудования, то используется "перевернутый" мост (рис.6.11).

Недостаток этой схемы в том, что вся измерительная часть схемы

находиться под высоким напряжением.

6.3.1.3. Измерение tg

высоковольтным емкостным мостом

с заземленной диагональю

У этого моста заземляется не вершина моста, а его диагональ. В этом

случае под высоким потенциалом находится верхняя (на рисунке) вершина

моста, а регулировочные элементы, так же, как и в схеме с "нормальным"

мостом, приближены к потенциалу земли.

Недостатком схемы является ее очень высокая чувствительность к

помехам, поэтому для ее использования

требуется установка мощных экранов

(рис.6.12).

6.3.1.4. Измерение tg

при помощи ваттметровой схемы

Рис. 6.11. Схема измерения

тангенса угла диэлектрических

потерь "перевернутым"

высоковольтным емкостным

мостом.

ИЗ

FV1

FV2

Для тех объектов, у которых tg

составляет 20-30%, можно вместо

описанных выше схем использовать ваттметровую схему (рис. 6.13).

Данная схема очень проста и удобна, но дает значительно меньшую

точность.

Тангенс угла диэлектрических потерь определяют из выражения:

⋅

≈

Составляющие этой формулы снимаются с измерительных приборов,

входящих в состав ваттметровой схемы.

Кроме "нормальной" ваттметровой схемы (рис. 6.13) может быть

Рис. 6.13. Схема измерения тангенса угла

диэлектрических потерь при помощи

"нормальной" ваттметровой схемы.

Рис. 6.12. Схема измерения тангенса угла диэлектрических потерь

высоковольтным емкостным мостом с заземленной диагональю.

ИЗ

Заземленный

наружный экран

Экран, соединенный

с точкой Э моста

использована и "перевернутая" ваттметровая схема по аналогии с

"перевернутой" мостовой схемой.

6.4. Визуально-аппаратный контроль дефектов изоляции

6.4.1. Метод контроля тепловыделения

Существующий уровень развития микропроцессорной и

полупроводниковой техники позволил создать портативные приборы -

тепловизоры и инфракрасные камеры, работающие в инфракрасной части

спектра и позволяющие контролировать нагрев отдельных частей

электрооборудования. Их использование позволяет выявлять дефекты на

ранней стадии развития. Главным их достоинством, по сравнению с

рассмотренными ранее методами, является дистанционность. Для контроля нет

необходимости

демонтировать оборудование или подключаться к нему.

Наблюдая на экране или в видоискателе прибора отдельные части

электроустановки можно выявить, по степени нагрева, неисправные или

перегруженные участки электроустановки (в том числе и дефекты изоляции), а

возможность записывать информацию в память и переписывать ее в ЭВМ

позволяет, позже, проанализировать полученные результаты.

К недостаткам

метода можно отнести весьма значительную стоимость

оборудования и ограничения по нижнему пределу рабочей температуры.

Тепловизор THERMO TRACER TH7102

Краткие технические характеристики:

Производитель NEC (Япония).

9 Измеряемая температура от -40°С до +500°С (или до +2000°С).

9 Температурное разрешение - 0,08°С.

9 Оптическое поле зрения - стандартное 29°х22°, дополнительные

14,5°х11°, 55°х42° и 9,7°х8°.

9 Диапазон фокусировки - от 50 см до бесконечности.

9 Частота кадров - 60 Гц.

9 Автоматическая коррекция влияния окружающей температуры.

9 Дисплей: цветной видоискатель; дополнительный выносной 5” ЖК

цветной дисплей с активной матрицей и панелью дистанционного управления

камерой.

9 Функции дисплея - текущий / «замороженный»; цветной / черно-

белый; позитив / негатив;

9 16, 32, 64, 128, 256 градаций яркости дисплея;

9 Динамический диапазон - 14 бит.

9 Запись термограмм – цифровая на сменные Flash карты памяти (от

16 до 256 Мб) с возможностью записи текстовой и голосовой аннотации.

9 Функции анализа - до 10-ти измерительных точек с коррекцией в

каждой точке.

9 Функции звуковой сигнализации о максимальной (минимальной)

температуре в заданной области или полном окне; индикация разницы

температур в виде 4-х изотерм с измеряемой шириной; возможность выделения

5 областей с функциями анализа в каждой; цифровое 2-х и 4-х кратное

увеличение.

9 Внешний интерфейс - GP-IB, RS-232. Видеовыход (PAL, NTSC).

9 Источник питания – стандартные аккумуляторы (Li-ion) 7,2 В и

сетевой адаптер 230 В.

Рис. 6.14. Внешний вид тепловизора

THERMO TRACER TH7102.

9 Исполнение по защите от внешних воздействий IP54.

9 Корпус титан - алюминиевый устойчивый к электромагнитному

излучению.

9 Защита от ударов – 30G и вибрации более 3G.

9 Рабочая температура – от -20°С до + 50°С.

9 Размеры (мм) – 97 х 110 х 169.

9 Вес – 1,69 кг (с аккумулятором).

Внешний вид тепловизора представлен на рисунке 6.14.

6.4.2. Метод обнаружения дефектов высоковольтного

оборудования по излучению разрядов в ультрафиолетовом

диапазоне

В данном методе ультрафиолетовое излучение разрядных процессов

преобразуется, при помощи специальных приборов, в видимое, которое

формируется вместе с изображением контролируемого объекта на экране. Это

позволяет в полевых условиях получить и зарегистрировать как мгновенную,

так и изменяющуюся в реальном времени, картину месторасположения и

распределения разрядов по их интенсивности и частоте появления на

поверхности оборудования. Данный способ позволяет с расстояния 5-7 метров

обнаруживать элементарный разряд в 1 пикокулон.

Для опытного

специалиста получение подобной информации вполне

достаточно, чтобы определить дефект оборудования.

Выявляемые дефекты:

- нарушение целостности жил проводов ВЛ;

- нарушение заделки опорных изоляторов и наличие поверхностных

микротрещин изоляторов;

- обнаружение и оценка степени загрязнения изоляторов;

- нахождение пробитых фарфоровых изоляторов в гирлянде;

- дефекты монтажа подвесок, внутрифазных распорок ВЛ, разделки

кабелей, контактных соединений и т.п.

Электронно-оптический дефектоскоп "Филин-6"

Цифровая камера, входящая в состав прибора, позволяет проводить

обследование оборудования, как в стационарном режиме, так и при скорости

движения оператора 50 - 250 км/час, работать при освещенности до 100 люкс,

что соответствует рассеянной освещенности в белую ночь, или освещенности

после захода солнца (рис.6.15).

Краткая техническая характеристика прибора приведена в табл.6.1.

Таблица 6.1.

Краткая техническая характеристика прибора "Филин-6"

Параметр Величина

Надежная регистрация единичного разряда 1 пикокулон, м 4-6

Спектральный диапазон: с полосовыми фильтрами, нм 300-400

с диспергирующими фильтрами, нм 360-560

Пространственное разрешение изображения, линий/мм 30

Коэффициент усиления 20000

Темновой фон (шум), кд/м

0,0012

Фокусное расстояние объектива, мм 108

Отношение сигнал/шум, Дб 45

Напряжение питания, В 2,4-3,0

Потребляемый ток, мА 100

Габаритные размеры, мм 340 х 89 х 75

Масса, кг 2

Рабочая температура,

С от -20 до +50

Относительная влажность, % 98

Рис. 6.15. Внешний вид электронно-оптического дефектоскопа

"Филин-6" и полученная при помощи него картинка