5.2. Контроль ємності ізоляції
Контроль величини ємності ізоляції дозволяє виявляти шарувате зволоження ізоляції. Місткість ідеального конденсатора не залежить від частоти; що більше діелектричні втрати у реальному конденсаторі чи ізоляції, то сильніше залежить від частоти ємність ідеального ємнісного елемента у схемі заміщення реального конденсатора.
Можна спробувати використати просту паралельну схему заміщення двошарової ізоляції за рис. 5.1а з паралельно з'єднаними резистивним елементом R П та ємнісним елементом C П (рис. 5.1г). При цьому, однак, значення параметрів схеми заміщення виявляються частот-
но-залежними; зокрема, C П = C Г +
, T = r ∆ C . Вид залежності
C П (ω) показаний на рис. 5.3. Зі зростанням ступеня зволоження зростає розмах зміни ємності C П ( ω ) Зі зміною частоти. Використання цієї залежності може бути виявлення шаруватого зволоження ізоляції.
Мал. 5.3. Залежність ємності від частоти для двошарової ізоляції
Для оцінки стану ізоляції виміру виробляють на частотах 2
Гц і 50 Гц при незмінній температурі ізоляції і потім визначають від-
носіння C 2 яке і служить показником якості ізоляції. На осно-
ванні досвіду встановлено, що ізоляція має неприпустиме зволоження,
Для вимірювання ємностей використовуються два основних принципи, проілюстровані на рис. 5.4.
Перемикач у схемі рис. 5.4а періодично підключає випробувану ізоляцію до джерела постійної напруги, заряджаючи ємність ізоляції, а потім до ланцюга з гальванометром PA, через який ємність ізоляції розряджається. Середній струм через гальванометр визначається частотою перемикання, I = U C (ω) f, так що при вимірюванні на частотах 2 Гц
та 50 Гц відношення ємностейвизначається ставленням струмів:
За таким принципом працюють прилади контролю за вологістю серії ПКВ.
Мал. 5.4. Принципове влаштування приладів ємнісного контролю зволоження
За схемою рис. 5.4б випробувана ізоляція заряджається від джерела постійної напруги, а потім на короткий час приблизно на чверть періоду частоти 50 Гц, тобто на 5 мс, підключається до зразкового конденсатора C 0 . На зразковий конденсатор переноситься заряд пропорційний ємності C 50 (приблизно відповідної геометричної ємності C Г рис. 5.1в). Потім ізоляція знову заряджається, короткочасно замикається для розряду геометричної ємності і на час близько чверті періоду частоти 2 Гц (приблизно 130 мс) підключається до зразкового конденсатора для зняття частини заряду з абсорбційної ємності ∆ C , що дозволяє визначити різницю С 0 0 2 . За цією різницею та за значенням З 50 визначає-
ється відношення ємностей: C 2 = C 2 − C 50 + 1 . Напруга на еталонному кон-
Денсатор вимірюється за допомогою електронного вольтметра, що має великий вхідний опір. За цим принципом працюють прилади серії ПЕКІ та У-268.
5.3. Хроматографічний аналіз олії
У разі виникнення дефектів в маслонаполненной ізоляції (масляні трансформатори, маслонаполненные вводи) відбувається зміна фізичних характеристик і хімічного складу масла. Розподілені дефекти в такій ізоляції можуть бути виявлені при проведенні загального хімічного аналізу нафтової олії або при вимірі електричної міцності та тангенсу кута діелектричних втрат.
Останнім часом все більш широке поширення знаходить методика виявлення пошкоджень у силових трансформаторах за результатами.
там аналізу розчинених у маслі газів. Ідея методу заснована на перед-
положення про те, що пошкодження трансформатора супроводжується виділенням різних газів, відсутніх в маслі при нормальній роботі. Ці гази спочатку розчиняються в маслі та газове реле практично не потрапляють. Виділивши ці гази з олії та провівши їх аналіз, можна виявити пошкодження на різній стадії їх виникнення.
Відбір масла проводиться так, щоб виключити його зіткнення з навколишнім повітрям для запобігання втрат розчинених в маслі газів. Олія міститься в замкнутий об'єм і газ над поверхнею олії піддається аналізу на хроматографі. Оцінка стану маслонаполненного устаткування здійснюється зазвичай з урахуванням наступних критеріїв:
• критерій граничних концентрацій (водень, метан, етилен, етан, ацетилен, окис та двоокис вуглецю та ін. гази); розкладання олії та розкладання целюлози призводять до перевищення концентрацій різних газів, часткові розряди призводять до появи водню тощо;
• критерій швидкості наростання концентрацій газів – за щомісячного контролю;
• критерій відносин концентрацій газів – співвідношення концентрацій дозволяє виявляти перегріви і навіть температуру перегріву;
• критерій рівноваги – зіставлення результатів аналізу олії з
газового реле та з проби.
Хроматографічний аналіз газів проводиться на комп'ютерних комплексах, що дозволяють автоматизувати аналіз критеріїв і розпізнавати дефекти в устаткуванні, що з'являються, до відмови обладнання.
Вимір опору ізоляції дозволяє контролювати як суцільне зволоження ізоляції, так і зволоження тільки одного з шарів у шаруватій ізоляції. При вимірі опору ізоляції беруть до уваги насамперед абсолютну величину опору R 60 яка повинна бути неменше нормованого значення, а потім і коефі-
цієнт абсорбції. Якщо обидві величини не виходять за межі норми, то говорять, що зволоження ізоляції не виявлено; якщо хоча б одна з величин незадовільна, то роблять висновок про неприпустиме зволоження ізоляції.
Контроль величини ємності ізоляції дозволяє виявляти шарувате зволоження ізоляції.
Для виявлення пошкоджень у силових трансформаторах використовується хроматографічний аналіз розчинених у маслі газів.
Контрольні питання
1. Що таке ізоляція?
2. Що називають опором ізоляції? Чим відрізняється це поняття від поняття опору резистора?
3. Які наслідки призводить до зволоження ізоляції?
4. Яка методика контролю ізоляції виміром опору?
5. Яким чином здійснюється контроль ізоляції виміром її ємності?
Лекція 6. КОНТРОЛЬ ДІЕЛЕКТРИЧНИХ ВТЕР І ВИМІР ПАРАМЕТРІВ ЧАСТИНИХ РОЗРЯДІВ
6.1. Контроль діелектричних втрат в ізоляції
Вимірювання tg вважається одним з основних методів контролю ізоляції електрообладнання високої напруги, оскільки розподілені дефекти (зволоження, іонізація газових включень) в першу чергу викликають збільшення діелектричних втрат. При вимірюваннях контролюють абсолютну величину tg δ, зміни tg δ в порівнянні з попередніми вимірюваннями, а в деяких випадках, наприклад, для ізоляції електричних машин, знімають залежність tg δ(U), іноді і при підвищених напругах (до 2 U ном ). Виміряне значення tg у порівнянні з нормативом дає уявлення про поточний стан ізоляції, характер зміни tg при періодичних вимірах дозволяє судити про погіршення властивостей ізоляції в процесі експлуатації, а зростання tg при підвищеннінапруга свідчить про часткові розряди в ізоляції. Вимірювання tg на високому напрузі проводять вимірювальними мостами змінного струму, побудованими за схемою Шерінга.
Принципове влаштування чотириплечого високовольтного врівноваженого вимірювального моста змінного струму, виконаного за схемою Шерінга, показано на рис. 6.1.