Разрушающие методы испытаний изоляции. Виды испытательных воздействий при испытаниях внешней изоляции. Испытательные устройства.

Испытание повышенным напряжением

Электролаборатория » Услуги электролаборатории » Методики измерений » Методика испытания повышенным напряжением

1. Общие положения.

К работе по проведению высоковольтных испытаний в электроустановках допускаются специалисты электролаборатории, лица не моложе 18 лет, прошедшие специальную подготовку и проверку знаний схем испытаний и правил испытаний в условиях действующих электроустановок.

Лица, допущенные к проведению испытаний, должны иметь отметку об этом в удостоверении в графе “Свидетельство на право проведения специальных работ” и ПУЭ.

2. Сущность процесса высоковольтных испытаний.

Испытание изоляции повышенным напряжением позволяет убедиться в наличии необходимого запаса прочности изоляции, отсутствии местных общих дефектов, не обнаруживаемых другими способами. Испытанию изоляции повышенным напряжением должны предшествовать тщательный осмотр и оценка состояния изоляции другими методами (измерение сопротивления изоляции, определение влажности изоляции и т.п.).

Величина испытательного напряжения для каждого вида оборудования определяется установленными нормами “Правил эксплуатации электроустановок потребителей”.

Электрооборудование и изоляторы электроустановок, в которых они эксплуатируются, испытываются повышенным напряжением по нормам, установленным для класса изоляции данной установки.

Изоляция считается выдержавшей электрическое испытание повышенным напряжением в том случае, если не было пробоя, перекрытия по поверхности, поверхностных разрядов, увеличения тока утечки выше нормированного значения, наличия местных нагревов от диэлектрических потерь. В случае несоблюдения одного из этих факторов — изоляции электрического испытания не выдержала.

3. Измерение сопротивления изоляции мегаомметром.

Для измерения сопротивления изоляции используются мегаомметры типа М4100/1-5 на напряжение от 100 до 2500В. Эти приборы имеют собственный источник питания — генератор постоянного тока и позволяют производить непосредственный отсчет показаний в мегаомах.

При измерении сопротивления изоляции относительно земли с помощью мегаомметра зажим “Л” (линия) должен быть подключен к токоведущей части испытываемой установки, а зажим “З” (земля) к ее корпусу. При измерении сопротивления изоляции электрических цепей, не соединенных с землей, подключение зажимов мегаомметра может быть любым.

Использование зажима “Э” (экран) значительно повышает точность измерения при больших сопротивлениях изоляции, исключает влияние поверхностных токов утечки и тем самым не искажает результаты измерения.

Для присоединения мегаомметра к испытываемому объекту необходимо иметь гибкие провода с изолированными рукоятками и ограничительными кольцами на концах. Длина проводов должна быть как можно меньшей.

Перед началом измерения необходимо измерить сопротивление изоляции соединительных проводов. Значение этого сопротивления должно быть не менее верхнего предела измерения мегаомметра.

Мегаомметры дают правильные показания при вращении ручки генератора в пределах 90-150 об/мин и развивают номинальное напряжение при 120 об/мин и разомкнутой внешней цепи.

За сопротивление изоляции принимают 60-секундное значение сопротивления R-60, зафиксированное на шкале мегаомметра через 60 с, причем отсчет времени надо производить после достижения нормальной частоты вращения генератора.

При изменении сопротивления изоляции объектов с большой емкостью во избежание колебания стрелки прибора необходимо ручку генератора вращать с частотой, несколько выше номинальной, т.е. 130-140 об/мин (увеличивая скорость до успокоения стрелки) и отсчет показания производить только после того, стрелка займет устойчивое положение.

Перед началом измерений необходимо убедиться: в отсутствии напряжения на испытуемом объекте, в чистоте проверяемой аппаратуры, проводов, кабельных воронок и т.д., а также в том, что все детали с пониженной изоляцией или пониженным испытательным напряжением отключены и закорочены.

При производстве измерений в сырую погоду необходимо учитывать возможное искажение показаний мегаомметра за счет увлажнения поверхности изолирующих частей установки. В этом случае необходимо пользоваться зажимом мегаомметра “Э”, который должен быть присоединен таким образом, чтобы исключить возможность замера поверхностных токов утечки.

4. Определение увлажненности изоляции методом абсорбции.

Метод основан на сравнении показаний мегаомметра, снятых через 15 и 60 сек. после приложения напряжения. Метод применяется для определения увлажненности гигроскопической изоляции электрических машин и трансформаторов.

Измерение сопротивления изоляции производится между каждой обмоткой и корпусом и между обмотками при изолированных свободных обмотках.

Коэффициент абсорбции равен:

Кабс = R60/R15

где R60 и R15 — сопротивления изоляции, измеренные соответственно через 60 и 15 сек после приложения напряжения мегаомметром.

Для неувлажненных обмоток при t = 10-30оС этот коэффициент равен 1,3-2, для увлажненных обмоток он близок к единице.

Измерения производятся мегаомметром на напряжение 1000-2500В.

Измерение коэффициента абсорбции производится при t не ниже 10оС.

5. Описание процесса испытания повышенным напряжением.

5.1. Перед началом работы производителю работ необходимо проверить исправность испытательного оборудования.

5.2. При сборке испытательной цепи прежде всего выполняются защитное и рабочее заземление испытательной установки, и если потребуется, защитное заземление корпуса испытываемого оборудования.

Перед присоединением испытательной установки к сети 380/220В на ввод высокого напряжения установки накладывается заземление. Сечение медного провода, с помощью которого заземляется вывод должно, быть не менее 4 кв мм.

Сборку цепи испытания оборудования производит персонал бригады, проводящей испытания.

5.3. Присоединение испытательной установки к сети напряжением 380/220В производится через коммутационный аппарат с видимым разрывом цепи или через штепсельную вилку, расположенную на месте управления установкой.

5.4. Присоединить провод к фазе, полюсу испытываемого оборудования или к жиле кабеля; отсоединить его разрешается по указанию лица, руководящего испытанием, и только после их заземления.

Перед подачей испытательного напряжения на испытательную установку производитель работ обязан:

-проверить, все ли члены бригады находятся на указанных местах, удалены ли посторонние лица, можно ли подавать испытательное напряжение на оборудование;

-предупредить бригаду о подаче напряжения и убедившись, что предупреждение услышано всеми членами бригады, снять заземление с вывода испытательной установки, после чего подать на нее напряжение 380/220В;

-с момента снятия заземления вся испытательная установка, включая испытываемое оборудование и соединительные провода, считается находящейся под напряжением и производить какие-либо пересоединения в испытательной схеме и на испытываемом оборудовании запрещается;

-после окончания испытаний производитель работ должен снизить напряжение испытательной установки до 0, отключить ее от сети 380/220В, заземлить (или дать распоряжение о заземлении) вывод установки и сообщить об этом бригаде. Только после этого можно пересоединять провода от испытательной установки или в случае полного окончания испытания, отсоединять их и снимать ограждения.

6. Порядок проведения испытаний установкой АИИ-70.

Перед каждым испытанием необходимо следить за тем, чтобы стрелки всех приборов стояли на нуле, автоматический выключатель был отключен, рукоятка регулятора напряжения была повернута против часовой стрелки до отказа, а положение предохранителей соответствовало бы напряжению сети. При транспортировках высоковольтный трансформатор должен быть надежно закреплен внутри аппарата, рукоятка регулятора напряжения утоплена, дверцы закрыты, банка для испытания жидкого диэлектрика вынута из аппарата, а кенотронная приставка надежно закреплена.

При помощи щупа следует периодически проверять расстояние между электродами банки, которое должно быть равно 2,5 мм. Щуп должен входить между электродами без качки, но не очень туго.

6.1. Порядок проведения испытаний установкой УПУ-1М.

Перед каждым испытанием необходимо следить за тем, чтобы стрелки всех приборов стояли на нуле, сетевой выключатель был отключен, рукоятка регулятора напряжения была повернута против часовой стрелки до отказа. Данная установка предназначена только для испытаний электрозащитных средств.

ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ

1. Прежде чем приступить к испытаниям, необходимо заземлить медным проводом, сечение которого не менее 4 мм2, аппарат, ручной разрядник (в случаях, оговоренных ниже)., высоковольтный трансформатор и кенотронную приставку.

РАБОТА БЕЗ ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕДОПУСТИМА!

2. Необходимо установить защитное ограждение с предупреждающими надписями. Его крепят со стороны изоляционных трубок к кенотронной приставке (к скобам на кожухе микроамперметра), а со стороны металлических стержней — к поворотным ушкам каркаса пульта управления.

3. Любые переключения как на высоковольтной, так и на низковольтной стороне аппарата производить после отключения аппарата от сети при надежном заземлении высоковольтных частей.

4. Кабель либо другой объект со значительной емкостью после испытания необходимо заземлить, так как на испытуемом объекте в процессе испытания и даже после сохраняется заряд, предоставляющий большую опасность для жизни. Без заземления кабеля дверцу на крыше аппарата не открывать!

5. Все высоковольтные испытания производить в резиновых перчатках, стоя на резиновом коврике

ИСПЫТАНИЯ КАБЕЛЯ

1. Заземлить аппарат и ручной разрядник. В случае, если кенотронная приставка и высоковольтный трансформатор вынесены за пределы аппарата, они также подлежат заземлению.

2. Откинуть заднюю верхнюю дверцу аппарата, установив ее на кронштейне. Откинуть заднюю нижнюю дверцу и установить на нее кенотронную приставку, заведя ее лапы под скобу и выдавки дверцы.

Вставить в отверстие верхней дверцы рукоятку переключения пределов и

сочленить ее при помощи ключа с переключателем пределов блока

микроамперметра. Рукоятку заземлить.

3. Достать из запасных частей пружину и присоединить ее одним концом к высоковольтному повышающему трансформатору, а другим к высоковольтному выводу кенотронной приставки, расположенной посередине цилиндра.

Вставит вилку кенотронной приставки в розетку пульта управления (сзади слева).

Рукоятку «Защита» установить в положение «Чувствительная».

4. Подключить при помощи кабеля испытуемый объект к кенотронной приставке (муфту кабеля навернуть на вывод блока микроамперметра до упора) и установить защитное ограждение. Аппарат в рабочем положении показан на рис. 1.

5. Включить вилку шнура питания в сеть и, встав на резиновый коврик, включить аппарат.

При этом загорается зеленый сигнал, а после нажатия кнопки автомата «Вкл.» — красный.

6. Плавно вращая рукоятку регулятора напряжения по часовой стрелке, повысить напряжение до испытательного (отсчет вести по шкале киловольтметра, отградуированной в киловольтах максимальных)

7. Переключая рукоятку переключения пределов с большей кратности на меньшую и нажимая кнопку в центре рукоятки, измерять ток утечки.

Примечание: при измерении показание микроамперметра в делениях умножить на кратность предела.

8.После испытания снизить испытательное напряжение до нуля и нажать кнопку «Откл.»

9. Поднести стержень ручного разрядника к разрядному крючку блока микроамперметра и снять емкостный заряд через разрядное сопротивление, встроенное внутри разрядника, а затем заземлить блок микроамперметра наглухо, повесив разрядник на крючок блока микроамперметра или на ручку кенотронной приставки.

Примечание: при необходимости аппарат можно включить через стабилизатор напряжения, однако при этом вследствие искажения формы кривой напряжения пользоваться градуировочными данными, снятыми при работе с конкретным стабилизатором.

Порядок испытания твердых диэлектриков такой же, как и кабеля.

7. Испытания повышенным напряжением промышленной частоты распределительных устройств (вместе с коммутационными аппаратами).

1. Подготовить испытываемый объект к испытаниям, для чего отключить от РУ трансформаторы напряжения, вентильные разрядники, кабели, которые должны быть закорочены и заземлены. Очистить оборудование от загрязнений, пыли и влаги.

2. В соответствии с разделом 3 данной Методики замерить сопротивление изоляции испытываемого оборудования (мегаомметром на напряжение 2,5кВ).

3. В соответствии с разделом 5 подготовить испытательную установку к работе.

8. В соответствии с разделом 6 настоящей Методики испытать повышенным напряжением распределительное устройство; величины испытательного напряжения приведены в таблице № 1. Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 мин для керамической изоляции, 5 мин — для изоляции из твердых органических материалов. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения величиной в 1кВ к изоляции вторичных цепей 1 мин.

Таблица № 1

8.Испытание повышенным напряжением промышленной частоты измерительных трансформаторов.

1. Подготовить испытываемый объект к испытаниям, для чего отключить от испытываемого трансформатора первичные и вторичные цепи. Очистить оборудование от загрязнений, пыли и влаги.

2. В соответствии с разделом 3 данной Методики замерить сопротивление изоляции испытываемого оборудования (мегаомметром на напряжение 2.5кВ).

3. В соответствии с разделом 5 подготовить испытательную установку к работе.

4. В соответствии с разделом 6 настоящей Методики испытать повышенным напряжением первичную обмотку измерительного трансформатора повышенным напряжением промышленной частоты; величины испытательного напряжения приведены в таблице № 2. Продолжительности приложения испытательного напряжения: для трансформаторов напряжения 1 мин; для трансформаторов тока с керамической, жидкой или бумажно-масляной изоляцией 1 мин; для трансформаторов тока с изоляцией из твердых органических материалов или кабельных масс 5 мин. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения величиной в 1кВ к изоляции вторичных обмоток вместе с присоединенными к ним цепями составляет — 1 мин.

Таблица № 2

9. Испытание силовых кабелей номинальным напряжением выше 1кВ повышенным напряжением выпрямленного тока.

1. В соответствии с разделом 3 измерить сопротивление изоляции мегаомметром на напряжение 2,5кВ. Для силовых кабелей напряжение выше 1кВ сопротивление изоляции не нормируется. Измерение изоляции повторить после испытания кабеля повышенным напряжением выпрямленного тока.

2. В соответствии с разделом 6 испытать силовой кабель повышенным напряжением выпрямленного тока. Значения испытательного напряжения и

длительность приложения испытательного напряжения приведены в таблице № 3. В процессе испытания повышенным напряжением выпрямленного тока обращается внимание на характер изменения тока утечки. Кабель считается выдержавшим испытания, если не произошло пробоя, не было скользящих разрядов и толчков тока утечки или его нарастания после того, как он достиг установившегося значения.

10. Оформление результатов испытаний.

Результаты испытаний по настоящей Методике оформляются протоколами установленного образца.

Испытательное напряжение выпрямленного тока для силовых кабелей.

Таблица № 3

Как происходит измерение сопротивления изоляции спецоборудованием?

При использовании прибора для высоковольтных испытаний – мегомметра, который имеет свой отдельный источник питания, а именно генератор постоянного тока, проводится измерение сопротивления изоляции. Данный аппарат может работать на напряжение от 110 до 2000В.

При его использовании на измерение сопротивления изоляции по отношению к земле, один зажим должен быть подсоединён к токопроводящей части мегомметра, а другой к его корпусу. А если электрические цепи, не соединённые с земляной поверхностью, тогда подключение зажимов может быть различным.

При измерении возможно использование специального зажима, который отвечает за точность показателей, так как на него не действуют утечки поверхностных токов. Для измерения мегомметром нужны гибкие провода, которые подсоединят его к испытуемым объектам и имеют ограничители на концах. Такие провода могут использоваться для систем зажигания в тракторах или похожие на них. Перед началом испытаний необходимо проверить эти провода на предмет пропускания тока, для того чтобы показания были правильными. Необходимо учитывать, что в сырую погоду искажаются показания мегомметра.

НОРМЫ ИСПЫТАНИЯ

Напряжение испытательной установки должно быть выбрано в соответствии с наивысшим напряжением, принятым для испытываемой изоляции кабеля. Согласно ПУЭ величины испытательных напряжений и продолжительность испытаний должны быть не \менее приведенных в табл. 1.

Таблица 1 величины испытательных напряжений и продолжительность испытаний кабелей

Приведенные значения испытательного напряжения в таблице даны на стороне выпрямленного напряжения; следовательно, действующее значение напряжения испытательной установки на стороне переменного тока будет в раз меньшим.

б) Основной метод

Согласно ГОСТ 17512-72 [Л. 9-2] основным методом измерения амплитудного значения высокого напряжения является метод шарового разрядника. Измерение высокого напряжения промышленной частоты при испытании трансформаторов выполняется вольтметром низкого напряжения класса 0,5, проградуированным по шаровому разряднику. Разрядник присоединяют к стороне ВН, а вольтметр включают на стороне НН испытательного трансформатора непосредственно или через ТН. Согласно стандарту градуировку вольтметра производят, как правило, при включенном объекте испытания при напряжении нс менее 80% испытательного. Это требование вызвано изменением коэффициента трансформации испытательного трансформатора при его

нагрузке емкостным током испытываемого объекта, а также, возможным искажением формы кривой напряжения генератора, которые обычно вызывают повышение напряжения на вторичной стороне испытательного трансформатора. Повышение напряжения при емкостной нагрузке: (9-6) где Uн.н — номинальное вторичное напряжение испытательного трансформатора; ик — напряжение КЗ, %; Iс —ток емкостной нагрузки на вторичной стороне; Iн— номинальный ток вторичной обмотки испытательного трансформатора.

Коэффициент трансформации испытательного трансформатора, нагруженного емкостным током, равен:

или коэффициент повышения испытательного напряжения от емкостной нагрузки, где k0 — коэффициент трансформации при XX; Uвн- номинальное напряжение ВН испытательного трансформатора; Uисп — испытательное напряжение.

Например, при емкости обмоток НН+КО трансформатора типа АОДЦТН-417000/750 относительно корпуса и других обмоток С= 101 000 пФ (табл. 8-7) зарядный ток при испытании этих обмоток приложенным напряжением 35 кВ согласно (9-1) Iс = 314 · 101 000·35·10-9=1,1 А. При испытании указанных обмоток от испытательного трансформатора типа ИОМ-300 при соединении вторичной обмотки на 150 кВ и напряжении КЗ испытательного трансформатора u = 10,2% (табл. 9-7) коэффициент повышения испытательного напряжения согласно (9-8): кт/к0= 1/(1—150-1,1 · 10,2/35-1 · 100) =1,89.

Таким образом, если испытательное напряжение будет измерено на стороне НН испытательного трансформатора без градуировки по шаровому разряднику или по данным градуировки при испытании трансформатора другого типа, например с меньшей емкостью обмотки или с большим испытательным напряжением (например, 85 кВ), то обмотки НН + КО трансформатора, указанного в примере, будут испытаны напряжением выше нормированного более чем в 1,5 раза.

При измерении напряжения промышленной частоты шаровым разрядником производят не менее трех последовательных разрядов с интервалом не менее I мин. Среднее арифметическое значение из полученных (по вольтметру) считается соответствующим разрядному напряжению, на которое установлен шаровой разрядник. Значения разрядного напряжения не должны отличаться от среднего более чем на +3%. Метод шарового разрядника основан на том. что пробивное напряжение воздушного промежутка между двумя сферическими электродами разрядника, сконструированного согласно требованиям ГОСТ 17512-72, при соблюдении определенных условий зависит от амплитудного значения напряжения, диаметра шаров и относительной плотности воздуха. В ГОСТ 17512-72 указаны разрядные напряжения шаровых разрядников с диаметром шаров 2—200 см для переменных синусоидальных напряжений при нормальных атмосферных условиях 20°С и 101 300 Па (1013 мбар соответствует 760 мм рт. ст. при 0°С). При этих условиях относительная плотность воздуха δ принята равной 1. Для других атмосферных условий значения разрядных напряжений, взятые из табл. 1 приложения 1 ГОСТ 17512-72, определяются путем деления (амплитудного значения) на V2 и умножения на поправочный коэффициент k. Коэффициент кп является функцией относительной плотности воздуха, определяемой по формуле:

где Р — атмосферное давление, Па; t — температура окружающего воздуха, °С. Если давление выражено в мм рт. ст. при 0°С, то формула имеет вид: (9-10) Значения поправочного коэффициента в зависимости от относительной плотности воздуха δ даны в табл. 9-3.

Поправочный коэффициент кп Таблица 9-4 Сопротивления защитного резистора

При измерении шаровым разрядником напряжения промышленной частоты в измерительную цепь последовательно с разрядником включают безиндуктивный защитный резистор, сопротивление которого при частоте измеряемого напряжения 50 Гц не должно превышать значений, указанных в табл. 9-4. При частоте отличающейся от 50 Гц, максимальное значение сопротивления резистора изменяется прямо пропорционально отношению 50/f.