Схемы замещения электрической изоляции электроустановок.

Для изучения и иллюстрации свойств электрической изоляции ее принято представлять в виде некоторой модели, называемой схемой замещения (рис. 1), содержащей четыре параллельно соединенные электрические цепи. Первая из них содержит только конденсатор С1, называемый геометрической емкостью.

Рис. 1. Схема замещения электрической изоляции

Наличие этой емкости обусловливает появление мгновенного броска тока, возникающего при приложении к изоляции постоянного напряжения, затухающего практически за несколько секунд, и емкостного тока, проходящего через изоляцию при приложении к ней переменного напряжения. Геометрической эту емкость называют потому, что она зависит от изоляции: ее размеров (толщины, протяженности и т. п.) и расположения между токоведущей частью А и корпусом (землей).

Вторая цепь характеризует внутреннее строение и свойства изоляции, в том числе ее структуру, количество групп из параллельно соединенных конденсаторов и резисторов. Ток I2, протекающий по этой цепи, называют абсорбционным. Начальное значение этого тока пропорционально площади изоляции и обратно пропорционально ее толщине.

Если токоведущие части электротехнического изделия изолированы двумя, слоями изоляции и более (например, изоляция провода и изоляция катушки), то в схеме замещения абсорбционная ветвь представляется в виде двух и более последовательно соединенных групп из конденсатора и резистора, характеризующих свойства одного из слоев изоляции. В данной схеме рассматривается двухслойная изоляция, один слой которой замещен группой элементов из конденсатора С2 и резистора R1, а второй — С3 и R2.

Третья цепь содержит один резистор R3 и характеризует потери в изоляции при приложении к ней постоянного напряжения. Сопротивление этого резистора, называемое также сопротивлением изоляции, зависит от многих факторов: размеров, материала, конструкции, температуры, состояния изоляции, в том числе от увлажненности и загрязненности ее поверхности, а также от приложенного напряжения.

При одних дефектах изоляции (например, сквозных повреждениях) зависимость сопротивления R3 от напряжения становится нелинейной, а при других, например при сильном увлажнении, оно практически не изменяется с ростом напряжения. Ток I3 протекающий через эту ветвь, принято называть сквозным током.

Четвертая цепь представлена на схеме замещения искровым промежутком МП, характеризующим электрическую прочность изоляции, численно выражаемую значением напряжения, при котором электроизоляционный материал теряет изоляционные свойства и разрушается под действием протекающего через него тока I4.

108.Способы определения влажности изоляции.

Емкость изоляции может быть представлена геометрической емкостью, определяемой геометрическими размерами изоляции, и емкостью абсорбционной, т. е. емкостью, образуемой в толще изоляции неоднородностями изоляционного материала, а также различными включениями в виде воздушных промежутков, влаги, загрязнений и др.

При приложении напряжения через изоляцию в первый момент проходит ток заряда геометрической емкости, быстро прекращающийся в связи с процессом зарядки этой емкости.

Абсорбционная емкость проявляется не сразу после приложения к изоляции напряжения, а спустя некоторое время после заряда геометрической емкости в результате последующего перераспределения зарядов в толще изоляции и накопления их на границах отдельных слоев, образующих из-за неоднородностей как бы цепочку последовательно включенных емкостей. Следствием заряда соответствующих отдельных емкостей (поляризации) является ток абсорбции в изоляции.

После прекращения поляризации, т. е. заряда абсорбционной емкости, ток абсорбции становится равным нулю, но через изоляцию продолжает проходить ток сквозной проводимости (ток утечки), значение которого определяется сопротивлением изоляции постоянному току.

Определение влажности по коэффициенту абсорбции основано на сравнении показаний мегомметра, снятых через разные промежутки времени после приложения напряжения.

Каб = R60 / R15

где R60 и R15 - сопротивление изоляции, измеренное соответственно через 60 и 15 с после приложения напряжения мегомметра.

Для неувлажненной обмотки при температуре 10 - 30 °С Kаб = 1,3 - 2,0, а для увлажненной обмотки коэффициент абсорбции близок к единице. Это различие объясняется разной длительностью заряда абсорбционной емкости у сухой и влажной изоляции.

Значение коэффициента абсорбции сильно зависит от температуры изоляции, поэтому для сравнения следует пользоваться значениями, измеренными или приведенными к одной температуре. Коэффициент абсорбции измеряется при температуре не ниже + 10 °С.

Определение влажности по емкости и частоте производится главным образом при испытании силовых трансформаторов. Оно основано на том, что емкость неувлажненной изоляции при изменении частоты изменяется меньше (или совсем не изменяется), чем емкость увлажненной изоляции.

Емкость изоляции принято измерять при двух частотах: 2 и 50 Гц. При измерении емкости изоляции на частоте 50 Гц успевает проявиться только геометрическая емкость, одинаковая у сухой и влажной изоляции. При измерении емкости изоляции на частоте 2 Гц успевает проявиться абсорбционная емкость влажной изоляции, в то время как у сухой изоляции она меньше и заряжается медленно. Температура при измерениях должна быть не ниже + 10 °С.

Отношение емкости, измеренной при частоте 2 Гц (С2), к емкости при 50 Гц (С60) для увлажненной изоляции составляет около 2, а для неувлажненной — около 1.