Аппарат аим-90 применяется для измерения пробивного напряжения электроизоляционных жидкостей по гост 6581-75.

В аппарате используется измерительная ячейка со сферическими электродами, зазор между которыми составляет 2,5±0,5 мм.

Отбор проб электроизоляционных жидкостей осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 6433.5-84 или Публикации МЭК 475. Минимальный объем пробы для испытаний составляет 300 мл.

Измерительная ячейка перед заполнением диэлектриком осматривается. При обнаружении потемнения или загрязнения поверхности электродов они демонтируются, полируются мягкой замшей, промываются растворителем и вновь монтируются. После этого шаблоном проверяется зазор между электродами. При ежедневном проведении контрольных испытаний зазор между электродами проверяется не реже одного раза в месяц.

Незначительные загрязнения в ячейке удаляются мягкой замшей без демонтажа электродов. Применение других протирочных материалов, оставляющих в ячейке волокна, не допускается.

Перед заполнением ячейки ее следует ополоснуть испытуемой жидкостью. Заполняется ячейка при медленном заливании жидкого диэлектрика по ее стенке без образования пузырьков воздуха. При попадании в жидкость пузырьков воздуха их следует удалить осторожным перемешиванием жидкости чистой стеклянной палочкой.

Перед определением пробивного напряжения измеряется температура испытуемой жидкости в ячейке, которая не должна отличаться от температуры помещения и должна находиться в пределах 15÷350 °С.

Испытание производится в следующем порядке:

1) открыть крышку аппарата, установить ячейку с жидким диэлектриком и закрыть крышку;

2) включить кнопку сети «~»; при этом должна загореться подсветка зеленого сигнала, а стрелка измерительного прибора может находиться в одном из следующих положений:

● стрелка измерительного прибора стоит на нуле, горит подсветка желтого сигнала;

● стрелка измерительного прибора находится в движении к нулю (включена кнопка «0¿»);

● стрелка измерительного прибора стоит не на нуле;

3) включить кнопку «0←») для возврата стрелки измерительного прибора в нулевое положение (если при включении сети она стояла не на нуле); при этом должна загореться подсветка желтого сигнала;

4) включить кнопку «0¿») для подготовки автоматического возврата стрелки измерительного прибора;

5) по истечении 10 мин после заполнения ячейки жидким диэлектриком включить кнопку высокого напряжения «~», при этом должна загореться подсветка красного сигнала и погаснуть – желтого; измерительный прибор в момент пробоя показывает величину пробивного напряжения диэлектрика;

6) дождаться возврата стрелки измерительного прибора в нулевое положение (после пробоя диэлектрика), при этом должна загореться подсветка желтого сигнала; для последующих испытаний высокое напряжение включать следует не ранее чем через 5 мин после исчезновения случайно образовавшихся пузырьков воздуха; для одной пробы жидкого диэлектрика должно быть проведено шесть опытов;

7) при испытаниях запрещается:

● прерывать повышение испытательного напряжения в интервале 60÷90 кВ;

● без острой необходимости нажимать кнопку прерывания подъема высокого напряжения «_—/_—»;

● включать высокое напряжение, если не установлены в аппарат изоляционный барьер и ячейка с жидким диэлектриком;

● не допускается работать на аппарате при напряжении выше 90 кВ; при достижении во время испытаний указанной величины необходимо отключить аппарат сетевой кнопкой.

 

2. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

2.1. Общие сведения

Особенностью лабораторных работ является то, что они выполняются на установках высокого напряжения постоянного и переменного тока. В соответствии с действующими правилами техники безопасности [1] на лабораторных установках должны быть выполнены технические мероприятия, обеспечивающие безопасное проведение работ: защитные ограждения и заземления, блокировка и сигнализация безопасности, коммутационные аппараты с видимым разрывом в цепях питания источников высокого напряжения, предупредительные и запрещающие плакаты, защитные средства и т. д.

Также необходимо выполнение организационных мероприятий по безопасному проведению работ. Для ведения лабораторных работ на установках напряжением выше 1000 В назначаются преподаватели, имеющие 5-ю квалификационную группу по технике безопасности и обученные правилам работы на этих установках. При работе на таких установках с одним преподавателем занимается не более восьми студентов.

Студенты допускаются к выполнению лабораторных работ после проведения вводного инструктажа по технике безопасности и росписи в журнале о проведении инструктажей. Непосредственно перед выполнением конкретной лабораторной работы проводится инструктаж по правилам безопасного проведения опытов на данной установке.

Выполнение опытов на установках высокого напряжения осуществляется студентами под руководством и при участии преподавателя. При сборке схем испытаний необходимо выполнение следующих условий:

– во время сборки схемы коммутационные аппараты, через которые подключают схему к сети, должны быть отключены;

– рабочее место не должно загромождаться посторонними предметами, а проходы – стульями;

– измерительные приборы и аппараты необходимо размещать так, чтобы в процессе выполнения работ была исключена возможность случайного прикосновения к оголенным токоведущим частям;

– сборку схемы следует выполнять по возможности без пересечения проводов, их натянутого состояния и скручивания; запрещается пересекать проводами проходы на рабочих местах;

– неиспользованные соединительные провода следует убрать с рабочего места;

– при сборке схемы следует обращать особое внимание на исправность изоляции соединительных проводов и на положение рукояток и тумблеров аппаратов и приборов.

2.2. Меры безопасности при работе на аппарате АИД-70

Прежде чем приступить к работе на аппарате, необходимо убедиться в надежности заземления источника испытательного напряжения медным гибким проводом сечением не менее 4 мм². Заземление пульта управления осуществляется при помощи заземляющей жилы сетевого кабеля.

Работа без заземления запрещается!

Запрещается работать на аппарате с неисправными замыкателем и световой сигнализацией.

Перед включением аппарата в сеть дверь высоковольтной камеры должна быть закрыта.

Перед включением выпрямленного испытательного напряжения необходимо убедиться, что тумблер 10 «kV» (см. рис. 1.2) занимает положение, соответствующее виду нагрузки («х. ход» или «кабель»).

После окончания испытания необходимо ручку регулятора испытательного напряжения 9, вращая ее против движения часовой стрелки, установить в исходное положение до упора. Кнопкой «·¡» 8 отключить испытательное напряжение и только после этого отключить аппарат от сети спецключом 1, установив его в положение «0».

Контроль за снятием остаточного емкостного заряда с испытуемого объекта необходимо осуществлять, наблюдая за показаниями киловольтметра 3 аппарата – стрелка прибора должна стоять на числовой отметке шкалы «0».

В случае испытания выпрямленным напряжением, равным 70 кВ, емкостного объекта с величиной емкости более 4 мкФ, после окончания испытания и установки в исходное положение до упора ручки регулятора напряжения остаточный заряд с объекта необходимо снимать при помощи специальной разрядной штанги с ограничительным сопротивлением, затем кнопкой «·¡» отключить испытательное напряжение и только после этого отключить аппарат от сети спецключом.

Применение разрядной штанги исключает выход из строя вторичной обмотки высоковольтного трансформатора.

При испытании емкостных объектов выпрямленным напряжением ниже 70 кВ величина максимально допустимой емкости испытуемого объекта без применения специальной разрядной штанги должна определяться по формуле (1.1).

Прежде чем отсоединить испытуемый объект от источника, необходимо визуально убедиться в том, что замыкатель 2 источника (см. рис. 1.1) касается высоковольтного вывода.

При неработающем аппарате спецключ должен храниться у преподавателя.

2.3. Меры безопасности при работе на аппарате «Тангенс-2000»

Перед началом проведения работ необходимо наложить временное защитное заземление на высоковольтный вывод испытательного трансформатора (в качестве защитного заземления в лабораторных условиях следует использовать заземляющую штангу). Все заземления должны быть выполнены цельной медной проволокой (без скруток) диаметром не менее 3 мм. После этого можно приступать к сборке необходимой схемы испытаний.

При сборке схемы испытаний обязательным является требование исключения касания соединительных кабелей, которые будут находиться под испытательным напряжением при включении схемы, заземленных предметов. При пробое изоляции соединительных кабелей возможно искажение результатов измерений. В случае необходимости их можно закрепить на изоляторах высотой не менее 200 мм.

При проведении измерений по «перевернутой» схеме (см. рис. 1.7) обязательным требованием является размещение блока преобразователя на изолирующей конструкции, испытательное напряжение которой не менее 19 кВ.

Запрещается включение Uисп без подключения к выходу 2 блока управления (см. рис. 1.9) повышающего трансформатора.

С момента снятия временного заземления измерительная схема считается находящейся под напряжением, и приближение к ее высоковольтной части запрещено.

При возникновении аварийной ситуации во время выполнения измерений и необходимости немедленного снятия испытательного напряжения следует нажать красную кнопку «АВАР. ВЫКЛ.» на лицевой панели блока управления. При этом измерение прерывается, генератор немедленно выключается, испытательное напряжение мгновенно уменьшается до нуля, на дисплее появляется текст

Не следует использовать аварийное выключение генератора без острой необходимости! При необходимости досрочного прекращения процесса измерения нужно нажать клавишу «ОТМЕНА». При этом измерение прерывается, испытательное напряжение плавно уменьшается до нуля, на дисплее появляется текст

Процесс выполнения измерения может быть автоматически прерван с выводом на дисплей соответствующего сообщения:

а) «Проверьте схему». данное сообщение возникает при неправильно собранной схеме испытаний или пробое изоляции соединительных кабелей;

б) «Авар. выкл. генератора». данное сообщение может возникать:

● при несоответствии заданной величины Uисп параметрам объекта (п. 1.2.3);

● неисправности изоляции объекта.

в) «Проверь изоляцию (см. инструкцию)». данное сообщение может возникать:

● при пробое изоляции контролируемого объекта;

● пробое соединительных кабелей измерителя на заземленные предметы.

В этом случае следует проверить изоляцию объекта при помощи мегомметра, а также проверить выполнение требований п. 1.2.3.

2.4. Меры безопасности при работе на аппарате АИМ-90

При испытаниях запрещается:

– прерывать повышение испытательного напряжения в интервале 60÷90 кВ;

– без острой необходимости нажимать кнопку прерывания подъема высокого напряжения «_—/_—»;

– включать высокое напряжение, если не установлены в аппарат изоляционный барьер ячейки с жидким диэлектриком;

– работать на аппарате при напряжении выше 90 кВ. при достижении во время испытаний указанной величины необходимо отключить аппарат сетевой кнопкой.

3. Лабораторная работа № 1
ИСПЫТАНИЕ ВОЗДУХА НА ПРОБОЙ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ
ФОРМЕ ЭЛЕКТРОДОВ

Цель работы: исследовать зависимость разрядных напряжений от формы электродов и расстояния между ними; определить влияние полярности на величину разрядного напряжения несимметричных электродов.

3.1. Общие сведения

К внешней изоляции установок высокого напряжения относят изоляционные промежутки между электродами (проводами линий, шинами распределительных устройств и т. д.), в которых роль основного диэлектрика выполняет воздух.

Целесообразность использования диэлектрических свойств воздуха в энергетических установках разных классов напряжения объясняется меньшей стоимостью и сравнительной простотой создания изоляции. Но электрическая прочность воздуха при нормальных условиях относительно невелика: при расстояниях между электродами более 1 см она не превосходит 25÷30 кВ/см, т. е. в 10÷30 раз меньше, чем у твердых диэлектриков.

Пробой газообразных диэлектриков всегда начинается с ударной ионизации. Для начала ударной ионизации необходимо, чтобы кинетическая энергия электронов, разгоняемых электрическим полем, стала больше энергии ионизации. Ударную ионизацию начинают электроны как более подвижные и имеющие большую длину свободного пробега, чем ионы. Электроны начинают ионизировать молекулы газа при достижении скорости свыше 1000 км/с. При достаточной напряженности электрического поля ударную ионизацию могут производить и ионы. Для завершения пробоя воздуха, проявляющегося внешне в виде искры, проскакивающей между электродами, необходимо, чтобы процесс увеличения количества свободных зарядов в данном искровом промежутке привел к достаточной плотности свободных зарядов. Это достигается благодаря некоторым вторичным явлениям, сопутствующим ударной ионизации, например, вследствие выхода дополнительных свободных электронов из катода под действием фотонов, излучаемых атомами газа, возбудившимися под влиянием соударений с электронами (излучение из начальной лавины). Имеет место также фотоионизация молекул газа.

Электрическая прочность газов зависит от их плотности (рис. 3.1).

В правой части графика рост электрической прочности объясняется уменьшением длины свободного пробега электронов, а в левой части – уменьшением вероятности столкновения электронов с молекулами газа.

Второй закономерностью механизма ударной ионизации является зависимость электрической прочности газа от расстояния между электродами (рис. 3.2).

При малых расстояниях ударная ионизация затрудняется вследствие малой общей длины пробега свободных зарядов. Это сказывается более сильно при особо малых расстояниях, сопоставимых с длиной свободного пробега, среднее значение которого при нормальных барометрических условиях составляет 10^-5 см. При достаточно больших расстояниях между электродами (от 1 см и выше) влияние расстояния сильно снижается.

 

Рис. 3.1. Зависимость электрической прочности воздуха от давления

Рис. 3.2. Зависимость электрической прочности воздуха от расстояния между электродами в однородном поле

 

Одновременное влияние на пробой газов плотности р и расстояния между электродами S привело к установлению зависимости пробивного напряжения от произведения этих величин (закон Пашена). Согласно этому закону, для газов существует определенное минимальное пробивное напряжение (для воздуха оно составляет около 300 В).

В реальных условиях изоляционные расстояния по воздуху в установках высокого и сверхвысокого напряжения получаются большими, достигая нескольких метров. Размеры же электродов (провода, шины и др.), выбранных по плотности тока, механической прочности и другим критериям, оказываются сравнительно небольшими, и радиусы кривизны их поверхностей составляют не более единиц сантиметров. При таких соотношениях размеров электродов и межэлектродных расстояний электрические поля во внешней изоляции получаются резко неоднородными. В неоднородных полях имеются места с повышенной напряженностью, где и начинается ударная ионизация при сравнительно небольшом напряжении на электродах.

Создание внешней изоляции в таких условиях сильно затрудняется. Во-первых, при резко неоднородных полях во внешней изоляции возможен коронный разряд, сопровождающийся большими потерями энергии в воздушных линиях напряжением 110 кВ и выше. Во-вторых, электрическая прочность воздуха в таких полях значительно ниже. Поэтому с ростом номинального напряжения габариты и стоимость внешней изоляции возрастают настолько, что сооружение установок с внешней изоляцией на напряжение выше некоторого предельного становится экономически нецелесообразным.

Таким образом, увеличения номинального напряжения электроустановок при неизменности их габаритов можно достичь следующими путями:

– уменьшением степени неоднородности электрических полей (увеличение радиуса кривизны поверхностей электродов; применение полупроводящих покрытий);

– увеличением электрической прочности газового промежутка (повышенные и пониженные давления; разделение газового промежутка толщиной S на n соединенных последовательно промежутков толщиной S/n).

3.2. Описание испытательной установки

Исследование разрядных напряжений воздушных промежутков производится с помощью стенда, схема которого показана на рис. 3.3.

 

 

Рис. 3.3. Схема стенда для определения разрядных напряжений воздушных промежутков: 1 – высоковольтный вывод; 2 – электрод; 3 – шестерня; 4 – стойки; 5 – мерная линейка; 6 – источник испытательного напряжения; 7 – пульт управления

К высоковольтному выводу 1 источника испытательного напряжения 6 присоединяется один из электродов 2, изготовленных из нержавеющей стали и закрепленных в стойках 4 из диэлектрического материала; другой электрод заземляется. Расстояние между электродами определяется с помощью мерной линейки 5 и изменяется вращением шестерни 3 посредством изолирующего стержня. Включение и отключение испытательного напряжения, а также регулирование его величины производится с помощью пульта управления 7, установленного снаружи огражденной зоны испытаний.

В качестве источника испытательного напряжения применяется аппарат АИД-70, предназначенный для испытания изоляции выпрямленным электрическим напряжением величиной до 70 кВ, а также синусоидальным напряжением частотой 50 или 60 Гц величиной до 50 кВ.

Описание аппарата, его принцип действия и принципиальная схема приведены в подразд.1.1.

3.3. Порядок выполнения работы

1. Получить зависимость разрядного напряжения от длины разрядного промежутка при напряжении промышленной частоты, изменяя длину разрядного промежутка S (рис. 3.3) в следующих пределах:

– для электродов типа «плоскость–плоскость»

S=1÷4 см (8÷9 точек через 0,5 см);

– для электродов типа «игла–плоскость»

S=1÷5 см (10÷12 точек через 1 см);

– для электродов типа «игла–игла»

S=1÷6 см (10÷12 точек через 1 см);

– для шаровых электродов при одинаковом диаметре шаров

S=1÷4 см (6÷8 точек через 0,5 см).

Эксперимент производится в следующем порядке:

а) вставить электроды 2 (рис. 3.3) в изолированные стойки 4, при помощи мерной линейки 5 установить необходимое расстояние между ними и закрепить их в этом положении;

б) закрыть двери высоковольтной камеры;

в) вставить спецключ от аппарата в переключатель 1 пульта управления (см. рис. 1.2) и включить необходимый вид испытательного напряжения, при этом должен загореться зеленый сигнал 5; при работе на выпрямленном напряжении, во избежание выхода из строя источника, а также для правильного измерения величины испытательного напряжения, установить тумблер 10 в положение «х. ход»;

г) вращая ручку регулятора 9 испытательного напряжения против движения часовой стрелки, установить ее в исходное положение до упора;

д) включить испытательное напряжение кнопкой 7, при этом должен загореться красный сигнал 6;

е) приступить к эксперименту, плавно повышая напряжение со скоростью не более 1÷2 кВ/с; в момент пробоя воздушного промежутка и после пробоя заметить показания киловольтметра 3;

ж) не дожидаясь отключения аппарата под действием защиты, выключить испытательное напряжение кнопкой 8, затем, вращая ручку регулятора испытательного напряжения против движения часовой стрелки, установить ее в исходное положение до упора;

и) для каждого расстояния опыт повторяется три раза и разрядное напряжение определяется как среднеарифметическое результата трех измерений;

к) после окончания цикла испытаний и выполнения требований п. ж) отключить аппарат от сети спецключом, установив его в положение «0»; контроль за снятием остаточного емкостного заряда с испытуемого объекта необходимо осуществлять, наблюдая за показанием киловольтметра аппарата – стрелка киловольтметра должна стоять на числовой отметке шкалы «0»;

л) необходимо визуально убедиться в том, что замыкатель источника касается высоковольтного вывода, затем, открыв дверь высоковольтной камеры, заземляющей штангой коснуться электродов, после чего можно производить замену электродов.

Полученные значения разрядных напряжений U'_ПР, кВ, привести к нормальным атмосферным условиям (давление 760 мм рт.ст., температура 20 ⁰С) по формуле

, (3.1)

где U_ПР – разрядное напряжение при нормальных условиях, кВ_max; U'_ПР – разрядное напряжение в условиях опыта, кВ; δ – относительная плотность воздуха, определяемая по формуле

, (3.2)

где p – барометрическое давление в условиях опыта, мм рт.ст.; t – температура воздуха в условиях опыта, ⁰С.

Далее рассчитываются средние значения разрядных напряженностей, кв/см, по формуле

, (3.3)

где S – расстояние между электродами, см.

Результаты измерений и расчетов сводятся в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Результаты измерений и вычислений

Номер опыта	Тип электрода	S, см	U'пр, кВэф	Uпр, кВmax	Епр, кВ/см
			Среднее

 

По результатам измерений для всех исследованных типов электродов строятся графики зависимости разрядных напряжений от расстояния между электродами U_пр=f(S) на одном чертеже, и график зависимости напряженности от расстояния между электродами Е_пр=f(S) – на другом чертеже.

2. Исследовать влияние полярности при электродах типа «игла–плоскость» и получить зависимость U_пр, Е_пр от длины разрядного промежутка для электродов этого типа при постоянном напряжении, изменяя расстояние между электродами в пределах S = 1÷5 см (5÷6 точек через 0,5 см).

Эксперимент производится в соответствии с п. 1 настоящего подраздела. Результаты измерений и вычислений сводятся в табл. 3.2.

 

Таблица 3.2

Результаты измерений и вычислений

Номер опыта	Игла отрицательная	S, см	Плоскость отрицательная
U'пр, кВ	Епр, кВ/см	U'пр, кВ	Епр, кВ/см
			Среднее				Среднее

 

По полученным данным строятся графики U'_пр=f(S) и Е_пр=f(S) на двух чертежах.

3.4. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

– описание цели работы;

– принципиальную электрическую схему аппарата АИД-70;

– основные расчетные формулы;

– таблицы результатов измерений и вычислений, графики;

– выводы о влиянии расстояния между электродами, формы электродов и их полярности на величину разрядного напряжения.

3.5. Контрольные вопросы

1. Какая форма электродов и при каких условиях дает максимальную стабильность электрической прочности воздуха?

2. При каком расположении шаровых разрядников относительно земли пробивное напряжение воздуха будет иметь наибольшее значение и почему?

3. Как влияет на пробивное напряжение воздуха влага на поверхности шаровых разрядников и почему?

4. Как сказывается наличие пыли в воздухе на его электрическую прочность?

5. Как можно повысить электрическую прочность воздуха?

6. Нарисуйте кривую Пашена для газов.

7. Что означает выражение (3.2)?

8. Как может быть выражена объемная ионизация частиц газа?

9. При какой полярности электродов «игла–плоскость» пробивное напряжение воздуха максимально и минимально?

10. Объясните влияние барьера на разрядные напряжения между стержнем и плоскостью при положительной и отрицательной полярности стержня.

4. Лабораторная работа № 2
ИЗМЕРЕНИЕ ЕМКОСТИ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ
ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ИЗОЛЯЦИИ

Цель работы: изучить один из методов контроля состояния высоковольтной изоляции посредством измерения диэлектрических потерь мостом переменного тока типа «Тангенс-2000»; схемы подключения и конструкции измерителя «Тангенс-2000»; приобрести навыки производства измерений; определить зависимости тангенса угла диэлектрических потерь, диэлектрической проницаемости и удельных потерь энергии в диэлектрике для образцов изолирующих материалов и изоляционных конструкций высокого напряжения.

4.1. Общие сведения

Экономические показатели работы энергосистем во многом зависят от надежности изоляции оборудования. Чтобы существенно снизить вероятность аварийных повреждений изоляции, используется система контроля качества изоляционных конструкций путем различных испытаний.

Применяемые при всех видах испытаний методы можно классифицировать следующим образом:

– испытания повышенным напряжением с пробоем дефектной изоляции;

– испытания при рабочем или повышенном напряжении с малой вероятностью пробоя – измерения тангенса угла диэлектрических потерь tgδ и характеристик частотных разрядов при напряжениях, близких к рабочему;

– неразрушающие методы: измерения tgδ, сопротивления утечки и емкостных характеристик при низких напряжениях; неэлектрические методы контроля.

Общий недостаток испытаний повышенным напряжением состоит в том, что дефектная изоляция необратимо разрушается и ее, как правило, уже нельзя отремонтировать. Поэтому для контроля изоляции дорогих и сложных устройств электроснабжения часто применяются электрические методы неразрушающих испытаний, которые базируются на двух основных явлениях, возникающих в диэлектриках под действием слабых электрических полей: электропроводности и электрической поляризации.

Контроль изоляции по tgδ является одним из наиболее распространенных. Как показывает опыт, по значению tgδ можно установить наличие в изоляции различных по характеру дефектов, таких как увлажнение, воздушные (газовые) включения с процессом ионизации, неоднородности и загрязнения. Однако дефекты одного и того же типа, но разных размеров неодинаково влияют на результаты измерения tgδ изоляции и поэтому обнаруживаются с различной точностью. Объясняется это тем, что измеряемый tgδ изоляции, состоящей из нескольких различных материалов, представляет собой средневзвешенную величину. Для простейшей модели изоляции в виде плоского конденсатора с дефектным участком (рис. 4.1) выражение для измеряемый тангенс угла диэлектрических потерь tgδ _изм определится как

 

, (4.1)

где ε_н, ε_д – диэлектрические проницаемости нормального и дефектного участков изоляции соответственно; V_н, V_д – объемы участков с нормальной и дефектной изоляцией; tgδ_н, tgδ_д – значения тангенса угла потерь для нормальной и дефектной изоляции.

 

 

Рис. 4.1. Изоляция с дефектным участком

Во многих случаях с появлением дефекта диэлектрическая проницаемость изоляции изменяется мало и можно считать ε_Н≈ε_Д. Тогда выражение (4.1) примет вид

, (4.2)

 

где V – полный объем изоляции.

Из формулы (4.2) следует, что при малых размерах дефектного участка измеряемый tgδ_ИЗМ может незначительно отличаться от tgδ_Н и дефект останется незамеченным. Таким образом, измерения tgδ изоляции позволяют наиболее надежно выявлять распределенные дефекты.

При испытаниях некоторых видов оборудования tgδ изоляции измеряют при нескольких напряжениях в интервале (0,5÷1,5)U_раб, и строят зависимость tgδ =f(U), по которой иногда можно судить не только о наличии, но и о характере дефектов в изоляции (рис. 4.2).

У изоляции нормального качества значение tgδ при напряжениях до 1,5 U_раб в большинстве случаев остается практически неизменным (кривая 1 на рис. 4.2). В случае изоляции с газовыми включениями после возникновения частичных разрядов tgδ с ростом напряжения увеличивается вследствие рассеяния в разрядах дополнительной энергии (кривая 2 на рис. 4.2).

При профилактических испытаниях качество изоляции оценивают только по абсолютной величине tgδ, которую измеряют при напряжении не выше 10 кВ независимо от номинального напряжения оборудования. Измерения при более высоких напряжениях в условиях эксплуатации не проводятся, так как для этого требуется громоздкое оборудование.

 

4.2. Описание испытательной установки

В качестве испытательной установки в лабораторной работе используется измеритель тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ) и емкости высоковольтной изоляции (С) Тангенс-2000. Технические данные измерителя, его описание и руководство по эксплуатации приведены в п. 1.2.1.

Измерения производятся по «прямой схеме», показанной на рис. 4.3. Испытательное напряжение с выхода генератора, расположенного в блоке управления 8 подается через повышающий трансформатор 7 на блок преобразователя 6 и объект измерения. В качестве объекта измерения служит образец диэлектрика 3, помещенный между электродами 2 и 4. Нижний электрод 4 закреплен на изоляторе 5. Результаты измерения передаются с блока преобразователя в блок управления с помощью радиомодема 1, где преобразовываются в форму, доступную для отображения на дисплее.

Для работы блока преобразователя в полевых условиях применяется встроенный блок питания на аккумуляторах; в лабораторных условиях для этой цели используется внешний блок питания с напряжением 10,6 В.

 

Рис. 4.3. Схема испытательной установки: 1 – радиомодем; 2,4 – электроды; 3 – образец диэлектрика; 5 – изолятор; 6 – блок преобразователя; 7 – повышающий трансформатор; 8 – блок управления

4.3. Порядок выполнения работы

Наложить временное защитное заземление не высоковольтный вывод повышающего трансформатора (в лабораторных условиях для этого следует использовать заземляющую штангу), присоединить испытуемый образец к измерителю по «прямой» схеме (рис. 4.3). При сборке схемы испытаний обязательным является требование исключения касания соединительных кабелей, которые будут находиться под испытательным напряжением при включении схемы, заземленных предметов.

Снять защитное заземление с высоковольтного вывода повышающего трансформатора. С момента снятия временного заземления измерительная схема считается находящейся под напряжением и приближение к ее высоковольтной части запрещено.

Установить выключатель питания БП в положение «I», закрыть дверь высоковольтной камеры. При этом индикатор «вкл» блока преобразователя начинает работать в прерывистом режиме (мигать).

Установить выключатель питания 1 (см. рис. 1.8) БУ в положение «I». При этом на дисплей 3 блока управления выводится текст заставки

где XXXXXXXX –заводской номер данного экземпляра измерителя.

Дождаться включения светодиода «ПРЕОБР» 4. Если в течение более десяти секунд светодиод не загорится, необходимо проверить качество подключения внешней антенны к блоку управления и взаимную ориентацию антенны и блока преобразователя.