Файл: Сви П.М. Контроль высоковольтной изоляции методом частичных разрядов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.04.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
периодом следования (50.-г-100 имп/сек)-, кроме того не редко имеют место короткие серии импульсов с боль шими (продолжительностью до минут) перерывами между ними.
Поэтому пиковый вольтметр, предназначенный для измерения частичных разрядов, должен быть чувстви тельным к коротким сериям импульсов, а показания его при снижении частоты следования импульсов неизмен ной амплитуды от 300 до 50 имп/сек не должны падать более, чем на 30%.
Рис. 2-14. Кривые распределения импульсов по относительным амплитудам (линия 110 кв).
У—импульсы короны; 2—импульсы разрядов в дефектном изоляторе при наличии помех от короны.
Наибольшее количество данных о процессе ионизации в изоляции могут дать распределение импульсов по амплитудам и измерение частоты их следования. Дей ствительно, амплитуды импульсов связаны с размером включений (искрового промежутка); частота следова ния импульсов характеризует интенсивность ионизации. Этот метод измерения и наиболее помехоустойчив. Для обнаружения наличия частичных разрядов используется факт отклонения кривой распределения импульсов по амплитудам от статистической кривой коронных разря дов (см. рис. 2-4).
Измерения в простейшем случае на линиях и под станциях можно производить при значительной короне. На рис. 2-14 приведены интегральные кривые распреде ления но амплитудам импульсов, измеренных у опор линии электропередачи напряжением ПО кв. Кривая 1
29
показывает распределение импульсов короны (усреднен ная кривая). Наличие разрядов в дефектном изоляторе вызывает значительное изменение формы кривой (кри вая 2). Из кривой следует, что в дефектном изоляторе есть два очага, где происходят разряды; в одном — раз ряды с максимальной зарегистрированной амплитудой и в другом — разряды с амплитудой 0,75 ИмаКсЧастота следования разрядов в обоих случаях— 100 ими/сек.
Возможен еще один способ повышения помехоустой чивости измерительных устройств. Это — временная се лекция, т. е. производство измерений не непрерывно, а в определенные промежутки времени, когда помехи минимальны [Л. 17].
2-5. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
Измерение частичных разрядов при помощи ИЧР производится на установках, применяемых для испыта ния изоляции повышенным напряжением промышленной частоты. Принципиально возможно измерение частичных разрядов и при приложении постоянного (выпрямленно го) напряжения. Однако в этом случае частичные раз ряды будут менее интенсивными, что затрудняет их из мерение. В ряде случаев (например, при контроле изо ляции электрических машин) измерение частичных раз рядов на постоянном напряжении может быть полезным. Кроме соблюдения общих требований, предъявляемых к установке для испытания повышенным напряжением (величина испытательного напряжения, мощность и т. п.), при измерении частичных разрядов необходимо доби ваться отсутствия помех от короны и частичных разря дов в испытательной схеме.
Для исключения помех из сети питания может быть применен фильтр (рис. 2-15), устанавливаемый около сборни питания. В большинстве случаев достаточно иметь одни лишь блокировочные конденсаторы емкостью
1 —2 мкф.
Нередко испытательный трансформатор является сам источником интенсивных помех. Опыт показал, что если напряжение, при котором производится измерение частичных разрядов объекта, не превышает 30—50% от номинального напряжения испытательного трансформа тора, то помехи, создаваемые последним, лежат в допу стимых пределах,
30
При последовательном включении ИЧР (см. рис. 2-5) наличие высоковольтного конденсатора может снизить помехи от испытательного трансформатора. Емкость конденсатора должна превышать емкость объекта. Включение между трансформатором и высоковольтным конденсатором омического сопротивления или дросселя еще более улучшает фильтрацию помех. Конденсатор и сопротивления не должны давать помех.
Источником коронных помех может быть ошиновка. Ошиновка установки, выполненная из труб диаметром 40—50 мм, обеспечивает отсутствие сколько-нибудь зна
чительных |
помех при |
на |
|
|
L |
|
пряжении |
до '50—70 |
кв. |
0 -- - г Л Я Я П - ---- 70 |
|||
Все концы труб и сочле |
||||||
нения |
закрываются |
ша |
Ксета |
I |
Ииспытательной |
|
рами |
диаметром не |
ме |
питания |
устатке |
нее 100 мм. |
|
|
0----- |
т |
— о |
|
Возможен другой путь |
|
|
||||
снижения |
|
помех от |
ко |
|
|
|
ронных |
.разрядов. |
Из |
|
I |
|
|
рис. 2-2 следует, что при |
Рис. 2-15. Схема сетевого |
|||||
тонком |
с |
коронирующем |
|
|
фильтра. |
|
проводе |
помехами |
от |
С=<100 мкгн; С = 0,1 мкф. |
|||
короны |
в |
положитель |
|
|
|
ном полупериоде испытательного напряжения можно не считаться.
Это происходит потому, что коронирующая ошиновка из провода диаметром 0,5ч-1 мм в отрицательный полупериод создает значительный отрицательный объемный заряд, который, окружая провод, препятствует возникно вению коронных стримеров в положительном полуперио де. Для того чтобы предотвратить появление стримеров с арматуры и металлических частей испытуемого объек та, на последний следует одеть коронирующий «венец» из тонких проволочек, который также создаст отрицатель ный объемный заряд.
Подобным способом можно избежать помех от стример.ной короны при напряжениях до 250 кв [Л. 25].
При коронирующей проводке следует применять из меритель амплитудного значения или осциллоскоп.
В качестве примера в табл. 2-1 приведены результа ты измерения частичных разрядов в условиях корони рующей проводки диаметром 1 мм.
31
|
|
|
Т а б л и ц а 2-1 |
||
Измерение частичных разрядов разными измеритблями |
|||||
|
|
Показания прибора, мка |
Отно- |
||
|
|
|
|
|
|
Тип измерителя |
до начала |
после начала |
шение |
||
|
|||||
|
|
частичных |
частичных |
заннП |
|
|
|
разрядов |
разрядов |
|
|
|
|
|
|
||
Измеритель среднего значения . . |
40 |
220 |
|
5,5 |
|
Амплитудный измеритель . . . . |
13 |
900 |
|
70 |
|
Напряжение |
начала частичных разрядов — 35 кв. |
||||
Из таблицы |
следует, что |
при измерении |
амплитуд |
иміпульсов отношение сигнала к уровню помех почти в 13 раз ^ 5- = 12,7^ выше, чем при измерении среднего
значения.
Если же в испытательной схеме не удается изба виться от положительных коронных стримеров, то повы-
Рис. 2-16. Мостовая схема измерения частичных разрядов [Л. 22, 23].
шение помехоустойчивости может дать измеритель ам плитудного значения, производящий измерение лишь в отрицательный полупериод испытательного напряже ния.
Высокой помехоустойчивостью обладает мостовая схема измерений (рис. 2-16).
32
Для предварительной балансировки схемы . на нее подается небольшое напряжение, не превышающее на пряжения начала ионизации в объекте, и при разомкну том выключателе В добиваются минимальных показаний индикатора от разрядов в искровом промежутке Р. Сбалансированная таким образом схема малочувстви тельна к помехам от цепи питания и ошиновки. Однако для частичных разрядов, имеющих место в элементах моста (Сх или Cjv и соединительные провода к ним до точки а), такая схема имеет высокую чувствительность.
Такую схему удобно собирать из двух одинаковых объектов, например из двух вводов одной фазы выклю чателя и т. п. Если будут обнаружены разряды, то ввод, в котором они имеют место, выявляется дополнительным испытанием каждого ввода с другим объектом.
; Приведенная на рис. 2-16 так называемая нормаль ная схема включения моста обычно в условиях эксплуа тации не может быть реализована, ибо требует, чтобы оба электрода объекта не были заземлены. Попользо вать для подключения индикатора выводы ПИН или специальные выводы для измерения tgö нежелательно, так как большая емкость этих выводов относительно земли будет шунтировать вход индикатора, снижая чув ствительность схемы. В условиях эксплуатации наибо лее целесообразна перевернутая схема включения (за землена точка а). Для ее реализации необходимо при менить ИЧР с батарейным питанием ввиду того, что он будет находиться под высоким потенциалом.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ •
КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
3-1. ОСОБЕННОСТИ РАЗРЯДОВ В ИЗОЛЯТОРАХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Изоляторы, применяемые в настоящее время на ли ниях электропередачи (подвесные, штыревые и стержне вые), являются фарфоровыми, причем наибольшее рас пространение имеют подвесные изоляторы.
Процесс возникновения и развития дефекта линейно го подвесного изолятора в общих чертах представляется следующим. Под влиянием механической нагрузки, рез-
3—2508 |
33 |
кой смены температуры или электрического импульса в фарфоре изолятора образуется трещина. Трещины мо гут быть как сквозные, так и несквозиые, но в конечном итоге последние тоже становятся сквозными.
Со временем из-за проникновения в трещину влаги, частиц армировки и загрязнения поверхности фарфора,
атакже вследствие усиленной ионизации, возникающей
вместе дефекта, разрядное напряжение изолятора и его сопротивление начинают снижаться.
Поскольку изолятор находится в гирлянде, снижение его сопротивления приводит к.снижению падения напря жения на изоляторе. В конечном итоге изолятор пере стает держать напряжение, т. е. становится «нулевым».
В случае |
перекрытия гирлянды, имеющей изолятор |
с трещиной, |
канал разряда пройдет но трещине, след |
ствием чего может явиться разрыв шапки изолятора и расцепление гирлянды.
Кроме трещин, одним из дефектов изоляторов яв ляется пористость фарфора вследствие плохого обжига.
Частичные разряды в дефектных изоляторах имеют разнообразный характер, зависящий как от вида дефек та, так и от внешних условий.
а. Искровой разряд в подвесном изоляторе
Искровой разряд может возникнуть между электро дами (шапка-пестик) при наличии сквозной трещины фарфора или канала пробоя импульсом грозового раз
ряда. |
под |
шапкой |
изолято |
Обычно трещины образуются |
|||
р а — в головке или шейке его. |
|
|
|
В первое время после возникновения. трещины по |
|||
верхность стенок ее остается, |
как |
правило, |
чистой, |
а в ряде случаев изолированной от окружающего воз духа армировочной массой.
Пробивное напряжение у |
такого изолятора |
лежит |
в пределах 13—15 /сбЭф (для |
изоляторов П-4,5). |
В нор |
мальном режиме к большинству из изоляторов гир лянд 35, 110 и 220 кв приложено напряжение ниже про бивного. Поэтому нет оснований ожидать возникновения в таком изоляторе интенсивных искровых разрядов (пробоя между электродами). Однако возможно появле ние редких серий разрядов с большой амплитудой. Ме-
34
хаяизм возникновения таких разрядов можно предста вить, исходя из теоретических предпосылок, изложенных в §, 1-5.
Поверхностные разряды по стенкам трещины и уси ленная корона у ее краев, попадание в трещину частиц армировки, подтеков битума, покрывающего головку изолятора, снижают величину разрядного промежутка и разрядное напряжение.
Предположим, что разрядный промежуток сократил ся до такой величины, что разрядное напряжение при положительной полярности стало равным 8,5 кв. Извест но, что напряженность поля, необходимая для возникно вения разряда при отрицательном острие, превышает в 1,64 раза начальную напряженность при положитель ном острие. Следовательно, разрядное напряжение изо лятора в отрицательный полупериод будет равно
8,5X 1,64= 14 кв.
xâ
Ю
5
о
-5
-10
-15
Рис. 3-1. Возникновение короткой серии разрядов в дефектном подвесном изоляторе.
--------- —приложенное напряжение; --------------
напряжение на разрядном промежутке.
Если к изолятору приложено напряжение 7 кв, раз рядов в нем не будет. Допустим, что вследствие случай ных причин на максимуме 'положительного полупериода произойдет первый разряд (точка 1, рис. 3-1). Через полпериода приложенное напряжение на изоляторе сно ва станет равным по величине 7 кв. Поскольку теперь поле возникшего поверхностного заряда будет суммиро ваться с полем приложенного напряжения, то результи рующая 'напряженность поля будет соответствовать
3* |
35 |
приложению напряжения, равного 14 кв, и произойдет второй разряд (точка 2, рис. 3-1). Третий разряд будет в положительном полуперноде при приложенном напря жении 1,5 кв (точка 3). Следующего разряда уже не произойдет, ибо поле зарядов, оставшихся после преды дущего разряда, и поле приложенного напряжения бу дут в сумме соответствовать приложению напряжения 8,5 кв, а для разряда в отрицательный полупериод не обходимо напряжение 14 кв.
В практике измерений на линиях довольно часто встречаются изоляторы (на ранней стадии развития дефекта), разряды в которых происходят такими корот кими сериями импульсов. Перерывы между этими серия ми иногда длятся минутами.
При дальнейшем развитии дефекта разрядный про межуток уменьшается и в изоляторе возникают периоди ческие разряды.
Ввиду эффекта полярности (разные разрядные на пряжения для положительного и отрицательного острия) амплитуды импульсов разрядов в разные полупериоды будут отличаться (примерно в 1,5 раза). Амплитуды разрядов, происходящих в одном полуперноде прило женного напряжения, примерно одинаковы и опреде ляются величиной искрового промежутка.
б. Поверхностные разряды в изоляторе
Вслучае, если величина напряжения, приложенного
кизолятору, имеющему трещину, недостаточна для раз вития разряда между электродами, в таком изоляторе будут иметь место поверхностные разряды по стенкам трещины. Такие разряды будут происходить как у под
весных изоляторов (типа |
ГТ-4,5; П-7 и т. и.), так и |
у стержневых изоляторов, |
ийеющих продольные тре |
щины. Разряды, начинаясь у одного из электродов, где напряженность поля велика, распространяются в виде отдельных нитей-кистей по направлению к другому элек троду, но не достигают его.
Импульсы тока, вызываемого такими скользящими разрядами, не имеют определенной амплитуды, ибо дли на канала скользящего разряда и величина заряда, воз никшего при ионизации, зависят от местных искажений электрического поля, состояния поверхности и ряда дру
36