Эффективным средством борьбы с частичными разрядамиявляется пропитка изоляции.

Замена воздуха жидким диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε _r>1 увеличивает емкость C _в, снижая напряжение на воздушном включении; кроме того, электрическая прочность жидкого диэлектрика существенно больше электрической прочности газа. Тепловое старение внутренней изоляции возникает за счет ускорения химических реакций при рабочих температурах изоляции (60^оС - 130^оС), что приводит к изменению структуры и свойств материалов и к ухудшению изоляции в целом.

Для твердой изоляции из-за теплового старения снижается механическая прочность, что в конце концов приводит к пробою.

В жидких диэлектриках продукты разложения загрязняют изоляцию и снижают ее электрическую прочность.

Для разных видов внутренней изоляции повышение температуры на 10^оС снижает срок службы изоляции вдвое.

Старение изоляции возникает при механических нагрузках на твердую изоляцию. В напряженном материале возникает упорядоченное движение локальных (на молекулярном уровне) дефектов, и за счет этого образуются и увеличиваются микротрещины, в которых возникают частичные разряды, ускоряющие разрушение изоляции.

Кроме перечисленных видов старения на изоляцию воздействуют загрязнения, внешний перегрев, перенапряжения, короткие замыкания.

Влияние этих факторов на характеристики изоляции представлено в табл. 11.1.

Таблица 11.1

Изменение характеристик изоляции в зависимости от воздействующих факторов

Фактор ----- Увлажнение Изменение -----Уменьшение сопротивления. Увеличение емкости. Увеличение tgδ. Повышение температуры. Повышение давления во вводах. Снижение пробивного напряжения трансформ. масла. Изменение химического состава. Частичные разряды.

Загрязнение ---- Уменьшение сопротивления. Увеличение tgδ. Повышение температуры. Снижение пробивного напряжения трансформ. масла. Изменение химического состава. Частичные разряды.

Перенапряжения ---- Пробой изоляции. Частичные разряды.

Перегрев ------ Уменьшение сопротивления. Увеличение tgδ. Повышение давления во вводах. Изменение химического состава. Частичные разряды.

Короткие замыкания ---- Внешние воздействия на изоляцию.

Возникающие в изоляции дефекты подразделяются на:

сосредоточенные (трещины, газовые включения, эрозия, увлажнение небольшого объема изоляции);

распределенные, охватывающие значительный объем или поверхность изоляции.

Для предотвращения аварий необходимо своевременно выявить наличие ослабленной или поврежденной изоляции и восстановить ее.

Это требует систематического контроля за состоянием изоляции.

Мероприятия профилактики изоляции:

-установление типичных для данной изоляции дефектов,

-определение связи между электрическими характеристиками изоляции и возникающими дефектами,

-разработка и применение различных способов определения дефектов и методов восстановления дефектной изоляции.

Профилактические испытания делятся на две группы: р а з р у ш а- ю щ и е и н е р а з р у ш а ю щ и е.

Разрушающие испытания – это испытания повышенными по сравнению с рабочими напряжениями.

Достоинства их – надежное выявление местных дефектов и повреждений в изоляции, которые невозможно обнаружить другими методами.

Недостатки – выход из строя изоляции при наличии дефекта и возможность появления дефектов в результате испытания.

Неразрушающие испытания – это определение наиболее важных характеристик изоляции:

-сопротивления;

-величины и характера изменения токов абсорбции;

-тангенса угла диэлектрических потерь;

-наличия и интенсивности частичных разрядов;

- распределения напряжения по элементам изоляционной конструкции;

-температуры нагрева изоляции и пр.

· Методы неразрушающих профилактических испытаний изоляции

1. Схема замещения диэлектрика

Поведение изоляции при воздействии различного рода напряжения удобно рассматривать с помощью схемы замещения (рис. 11.1).

С_∞- емкость образца, обусловленная его геометрическими размерами и всеми видами быстрой поляризации (электронной, ионной). Эта емкость не зависит от частоты приложенного напряжения.

Сд - дополнительная емкость, обусловленная процессами абсорбции (накопления) зарядов при неоднородностях структуры диэлектрика и дипольной поляризацией.

Сопротивление r означает, что процесс заряда и разряда емкости Сд протекает сравнительно медленно и связан с потерями энергии.

Сопротивление R определяется сквозной проводимостью образца.

2. Измерение сопротивления изоляции и снятие кривых токов абсорбции

Если изоляция однородна, то в схеме рис. 11.1 и Сд =0. Это означает, что заряд абсорбции в этом случае не накапливается.

Из схемы на рис.11.1 следует, что при подключении неоднородной изоляции к источнику постоянного напряжения ток, проходящий через изоляцию изменяется во времени в соответствии с выражением где - постоянная времени. Экспоненциально затухающая составляющая тока называется током абсорбции, а другая составляющая – током сквозной утечки.

На рис. 11.2 показаны кривые токов и сопротивлений для сухой I, R_t и увлажненной I^’’, R_t^’’ изоляции.

Рис. 11.2. Зависимость тока, протекающего через изоляцию, и сопротивления изоляции от времени при включении на постоянное напряжение.

При испытаниях вся зависимость R(t) не определяется. Оценка состояния изоляции производится по значениям сопротивления, измеренным мегаомметром через 15 и 60 с (R₁₅ и R₆₀) после включения напряжения, и коэффициенту абсорбции

Из опыта эксплуатации установлено, что при допустимом увлажнении изоляции

Низкие значения сопротивления изоляции указывают не только на увлажнение, но и на загрязнение, появление сосредоточенных дефектов, например растрескивания или проколов изоляции.

3. Контроль качества изоляции по тангенсу угла диэлектрических потерь

Измерение tg δ - один из основных методов контроля изоляции электрооборудования высокого напряжения, так как распределенные дефекты (увлажнение, ионизация газовых включений) в первую очередь вызывают увеличение диэлектрических потерь.

При измерениях контролируют абсолютную величину tg δ, изменения tg δ по сравнению с предыдущими измерениями, а в некоторых случаях, например, для изоляции электрических машин, снимают зависимость tg δ(U), иногда и при повышенных напряжениях (до 2 U _ном).

Рис.11.3. Схема замещения диэлектрика (а) и векторная диаграмма(б)

Измерения tg δ на высоком напряжении проводят измерительными мостами переменного тока, построенными по схеме Шеринга (рис.11.4).

Рис. 11.4. Принципиальное устройство моста Шеринга

В схеме моста 11.4 С₀ – эталонный воздушный конденсатор, R₃ – переменный резистор, R₄ – постоянный резистор, С₄ – переменный конденсатор. Испытываемый объект обозначен как С_х. Равновесие моста устанавливается индикатором НИ.

Условие равновесия моста: , где Z _х, Z ₄, Z _0, Z ₃ – полные сопротивления плеч моста:

Можно определить параметры испытуемого образца, включенного в плечо «х». Емкость образца определится выражением

а тангенс угла диэлектрических потерь

Измеренное значение tg δ сравнивают с нормативом, что дает представление о текущем состоянии изоляции.

Характер изменения tg δ при периодических измерениях позволяет судить об ухудшении свойств изоляции в процессе эксплуатации.

Рост tg δ при повышении напряжения свидетельствует о частичных разрядах в изоляции, ее увлажнении (рис. 11.5).

Рис. 11.5. Зависимости tgδ от величины приложенного напряжения:1 – исправная изоляция; 2 – изоляция с воздушными включениями; 3- увлажненная изоляция с воздушными включениями

4. Контроль изоляции по интенсивности частичных разрядов

Для выяснения наиболее важных закономерностей развития частичных разрядов (ЧР) воспользуемся схемой замещения (рис. 11.6).

Рис. 11.6. Схема развития частичных разрядов в газовом включении:

C _в - емкость газового включения, С _т - емкость части изоляции, включенной последовательно с газовым включением, C _a - емкость оставшегося массива изоляции

Напряжение на воздушном включении:

При достижении пробивного напряжения газового включения U_в-пр происходит пробой включения, напряжение на нем резко снижается до уровня напряжения гашения U_в-г.

После этого, если напряжение на всей изоляции продолжает возрастать, снова начинается рост напряжения на газовом включении и может произойти новый пробой, то есть в газовом включении происходят многократные пробои промежутка.

Графическое изображение зависимости напряжений от времени показаны на рис. 11.7 при условии подачи напряжения в нулевой момент времени.

Рис. 11.7. Зависимость напряжений от времени при частичных разрядах

Наибольшее распространение для обнаружения частичных разрядов получил электрический метод, сущность которого состоит в регистрации скачка напряжения на изоляции Δ u, происходящего при частичном разряде.

Скачок напряжения происходит за время порядка 10^-7..10^-8 с и пропорционален энергии частичного разряда.

На рис. 11.8 показана схема установки для измерения параметров частичных разрядов.

Рис. 11.8. Схема установки для измерения характеристик частичных разрядов в изоляции

Такая схема регистрирует скачкообразное снижение напряжения на испытуемой изоляции при каждом частичном разряде и частоту следования разрядов.

C_ВХ - емкость входных цепей измерительной части установки. Если C_ВХ<< C₀, C₀<<C_X, то скачок напряжения на входе измерительной части практически равен скачку напряжения на испытуемой изоляции.

Тепловизионный контроль

позволяет выявить наличие дефекта в оборудовании даже без соприкосновения с самим оборудованием, то есть дистанционно, не подвергая опасности персонал.

Тепловизор фиксирует информацию о предмете, считывая температурные показатели с поверхности предмета.

Вследствие этого можно получить полную информацию об объекте, в том числе и его внутренних процессах по температурным аномалиям. Тепловизор позволяет преобразовывать полученную информацию в тепловом (инфракрасном) излучении в картинку, на которой ясно видны «проблемные участки».

Отличительная сторона тепловизионного контроля — это измерение температуры того, что измерить любой другой измерительной аппаратурой крайне затруднительно по причине невозможности прямого контакта.

Например — высоковольтные линии передач. Здесь проведение дистанционного измерения с помощью инфракрасной диагностики просто вне конкуренции.

· Методы неразрушающих профилактических испытаний изоляции

Испытания изоляции повышенным напряжением позволяют выявить многие дефекты (особенно сосредоточенные), не обнаруживаемые иными методами.

При этом дефектная изоляция пробивается. Вместе с тем приложение высокого напряжения или излишне большая выдержка может вызвать появление повреждений в исправной изоляции.

Поэтому:

1)профилактические и послеремонтные испытания изоляции производятся после контроля ее состояния неразрушающими методами;

2)значение испытательного напряжения берется на 10-15% ниже значения испытательного напряжения по ГОСТ 1516.2-97 для изоляции нового выпускаемого заводом оборудования.

При испытаниях повышенным напряжением используются три основных вида испытательных напряжений:

-повышенное напряжение промышленной частоты,

-повышенное постоянное напряжение,

-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.

Дата добавления: 2015-07-10