Контроль состояния изоляции по тангенсу угла диэлектрических потерь

 

 

Цель работы: 1) получение навыков проведения измерений тангенса угла диэлектрических потерь;

2) изучить методику определения состояния изоляции электрооборудования по значению тангенса угла диэлектрических потерь.

 

Приборы и инструмент: имитатор неоднородной изоляции, мост переменного тока Р-595.

Краткие теоретические сведения

 

Схема замещения изоляции электрооборудования может быть представлена как параллельное соединение конденсатора С_Р и резистора R (рис. 4.1), не зависимо от того, является ли изоляции однослойной или многослойной, так как накопление зарядов на границе раздела двух слоев на переменном напряжении отсутствует.

 

Рис. 4.1 – Схема замещения изоляции электрооборудования и векторная диаграмма

 

Из рисунка видно, что угол диэлектрических потерь δ дополняет угол сдвига φ между током и напряжением до 90°. Тогда тангенс угла диэлектрических потерь определится по выражению:

 

(4.1)

 

Из формулы видно, что тангенс диэлектрических потерь не зависит от размеров изоляции и является косвенным показателем, характеризующим ее состояние. Поэтому измерение тангенса диэлектрических потерь при частоте 50 Гц является одним из наиболее распространенных способов контроля состояния изоляции электрооборудования высокого напряжения.

Измерение величины тангенса диэлектрических потерь производят с помощью измерительного моста переменного тока Р-595. В мосте применена схема Шеринга (рис. 2) позволяющая производить:

1 Измерение емкости на высоком и низком напряжении;

2 Измерение тангенса угла диэлектрических потерь диэлектриков.

 

 

Рис. 4.2 – Принципиальная схема работы измерительного моста

 

Плечами моста переменного тока являются: С_х и R_х – емкость и сопротивление испытуемой изоляции; С₀ – эталонный конденсатор с малыми потерями; R₃ – регулируемый образцовый резистор; R₄ и С₄ – нерегулируемый образцовый резистор и регулируемый образцовый конденсатор.

К одной из диагоналей моста подводится переменное напряжение (до 10 кВ). В другую диагональ включен гальвонометр Г, служащий индикатором моста. Защитные разрядники Р предохраняют измерительные плечи моста в случае пробоя изоляции. Изменяя величину сопротивления R₃ и емкости С₄ добиваются равновесия моста при котором индикатор Г отклонен от нулевого значения на минимальную величину.

В условиях эксплуатации обеспечить хорошую экранировку испытываемой конструкции практически невозможно. Поэтому для уменьшения погрешности измерения производят два измерения с изменением фазы испытательного напряжения на 180°, а величину тангенса диэлектрических потерь определяют, как среднее двух измерений по выражению:

 

(4.2)

 

Измерения с изменением фазы испытательного напряжения на 180° сопровождаются ошибками с разными знаками, которые при усреднении результата частично компенсируются.

 

Порядок проведения работы

Измерение емкостных характеристик изоляции и тангенса угла диэлектрических потерь производится на низком напряжении (до 60 В, при частоте 50 Гц).

1. При помощи соединительных проводов собрать схему проведения измерения изображенную на испытательном мосте Р-595. В качестве испытуемой изоляции подключить эталонный конденсатор установленный на имитаторе неоднородной изоляции.

2. Установить на измерительном мосте:

Ручку «Чувствительность» – в положение «Выкл»;

Ручки магазина сопротивлений «R₃» – в положение 50 Ом;

Ручки «Тангенс диэлектрических потерь» – в положение 5%;

Ручка «А» – в положение «+ тангенс»;

Ручка «В» – в положение указывающий на диапазон соответствующий предполагаемому значению измеряемой емкости. Измерения проводятся на низком напряжении, поэтому необходимо использовать положения обозначенные черным цветом.

3. Включить тумблер «Сеть», при этом должна загореться лампочка освещения шкалы гальванометра.

4. Установить ручку «Чувствительность» в такое положение, при котором стрелка гальванометра отклонится на 30-35 мкА.

5. Регулируя сопротивление «R₃» добиться положения, при котором стрелка гальванометра максимально приблизится к нулевому значению. По мере необходимости регулировать чувствительность указателя равновесия ручкой «Чувствительность». Чувствительность нужно выбирать такую, при которой изменение сопротивления «R₃» на величину порядка 2% от набранного отсчетного значения взывает отклонение конца стрелки гальванометра на 1мкА.

6. Регулируя ручки «Тангенс диэлектрических потерь» добиться положения, при котором стрелка гальванометра максимально приблизится к нулевому значению.

7. Записать измеренные значения «R₃» и «Тангенс диэлектрических потерь», а так же положение переключателя полярности ручки «А» на мосте. Записать формулу для расчета емкости испытуемого объекта указанную у ручки «В» переключателя пределов измерения.

8 Снизить чувствительность Указателя равновесия и перевесит переключатель полярности «А» в противоположное значение.

9. Повторить измерения по пунктам 2 – 7 и отключить измерительный мост.

10 Произвести усреднение результатов измерений по выражению (4.2). Сравнить измеренные характеристики конденсатора с паспортными.

11. Подключить в схему измерения имитируемую изоляцию параметры которой задает преподаватель. Произвести измерения по пунктам 1 – 9.

12. Произвести усреднение результатов измерений по выражению (4.2). Из выражения 1 определить сопротивление изоляции.

13. По измеренным характеристикам сделать выводы о состоянии испытуемой изоляции.

 

Содержание отчета.

1. Название и цель выполнения лабораторной работы.

2. Принципиальная схема работы измерительного моста Р-595 и описание ее работы.

3. Результаты измерений.

4. Результаты вычислений емкостных характеристик испытуемых объектов.

5. Выводы о состоянии изоляции испытуемых объектов.

 

Контрольные вопросы.

1. Что такое угол диэлектрических потерь?

2. Изобразите параллельную схему замещения изоляции электрооборудования и векторную диаграмму.

3. Что характеризует тангенс угла диэлектрических потерь?

4. Докажите, что тангенс угла диэлектрических потерь не зависит от размеров изоляции.

5. Как по значению тангенса угла диэлектрических потерь оценить состояние изоляции?

6. Опишите принцип работы схемы Шеринга.

7. Для чего в схеме работы измерительного моста установлены разрядники Р?

8. Для чего при измерении тангенса угла диэлектрических потерь на измерительном мосту Р-595 производится изменение фазы испытательного напряжения на 180°?

Лабораторная работа №5

 

Изучение методов определения мест повреждения в кабельных линиях.

 

Цель работы: 1) Изучить методы определения повреждений в кабельных линиях;

2) изучить особенности индукционного метода поиска мест повреждения кабеля;

3) на модели кабельной линии определить характер повреждения.

 

Приборы и инструмент: лабораторный стедн НТЦ-15, тестер, комплект штеккеров, датчик для поиска обрывов в кабелях.