учебное пособие. Учебное пособие ТВН. Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки Электроэнергетика и электротехника

• Название: Учебное пособие для студентов, обучающихся по направлению подготовки Электроэнергетика и электротехника
• Анкор: учебное пособие
• Дата: 23.05.2022
• Размер: 5.05 Mb.
• Имя файла: Учебное пособие ТВН.doc
• Тип: Учебное пособие; #544213
• страница: 15 из 16

Таким образом, имеются противоречивые требования. С одной стороны, уровни изоляции уменьшаются от воздушной к машинной. С другой стороны, важность (роль) изоляции для аппарата и недопустимость отключения работы системы возрастает от машинной изоляции к воздушной, т. е. должна расти надежность работы системы с уменьшением уровня изоляции. Аналогичная ситуация наблюдается при рассмотрении изоляции различных классов напряжения. Уровень изоляции снижается от классов высокого напряжения (ВН) к сверхвысоким и ультравысоким напряжениям (СВН и УВН), а надежность систем должна расти от ВН к СВН и от СВН к УВН. В этом заключается суть координации уровней изоляции и уровней защиты изоляции. Уровень защиты изоляции , (3.3.2) где Uзу – напряжение срабатывания защитного устройства. При правильной координации изоляции . Координация изоляции – это правильный и экономически обоснованный выбор уровней изоляции и уровней испытательных напряжений отдельных высоковольтных объектов и согласование этих уровней с характеристиками защитных разрядников (устройств). Большие запасы по изоляции экономически неприемлемы. Недостаточные запасы по изоляции неприемлемы из-за ущерба от перебоя в снабжении. Стратегия здесь такова: выбрать уровни изоляции элементов по условиям надежной длительной работы в нормальном эксплуатационном режиме (по  ) и уровни защитных устройств с учетом возможных перенапряжений (их величины, кратности, длительности, вероятности появления), то есть ограничить их до нормально допустимых или, как говорят, «привести изоляцию к норме». Такая стратегия дает оптимальные результаты с экономической точки зрения. Для координации изоляции требуется знать возможные кратности коммутационных и грозовых перенапряжений, а также вероятность их появления в системе. Контрольные вопросы к главе 3 Назначение молниеотвода Назовите конструктивные части молниеотвода Из каких материалов выполняется молниеприёмник. Что значит зона защиты молниеотвода? Виды молниеотводов Какие требования, предъявляются к металлической сетки? Категории электроустановок по устройству молниезащиты. Что такое перенапряжение? Что называется внешней молниезащитой.? Что называется внутренней молниезащитой.? Основные меры защиты от внутренних перенапряжений Назначение трубчатых и вентильных разрядников. Принцип работы трубчатых и вентильных разрядников Конструкции вентильных и трубчатых разрядников и назначение их отдельных частей. 15. Что такое ОПН? 16. Чем грозозащита отличается от молниезащиты? Внутренняя молниезащита, чем она отличается от внешней? Что является источником импульсных перенапряжений и помех? Чем импульсное напряжение отличается от временного перенапряжения? Что такое типы и классы УЗИП ? Чем УЗИП тип 1 отличается от УЗИП тип 2? Где применяется УЗИП Типа 3 ? Что такое уровень изоляции? Дайте понятие координации изоляции. Условие правильной координации изоляции

Глава 4 . МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ

4.1 Общие сведения

Профилактические испытания изоляции электрооборудования проводятся с целью своевременного выявления и устранения дефектов, возникающих в ней в процессе эксплуатации при старении изоляции, с целью обеспечения надежной работы. Профилактические испытания изоляции резко снижают аварии в энергосистемах из-за своевременного выявления дефектной изоляции.

Признаками старения изоляции являются: ухудшение электрических характеристик, понижение механической прочности, изменение структуры материала изоляции и обусловленное им растрескивание, увлажнение, загрязнение и пр. Процессы старения зависят не только от свойств материала изоляции, но и от условий эксплуатации, режимов работы и прочее.

Старение (деградация) изоляции. Имеются несколько основных причин для деградации изоляции:

• 
  Воздействие электрического напряжения (перенапряжение, удары молний, частичные разряды);
  
• 
  Тепловое напряжение (условия нагрузки);
  
• 
  Механическое усилие (вытягивание, изгиб, осадка фундамента);
  
• 
  Химическая коррозия (воздействие воды, соли, масла и загазованности);
  
• 
  Внешнее воздействие (загрязненная внешняя среда, доступ воды).
  

Процессы старения изоляции протекают по разному и чаще всего начинаются с проникновением в неё влаги. Влага, попавшая в изоляцию, может создать в ней проводящие каналы (так называемые водяные древовидные структуры в изоляции), приводящие к пробою или перекрытию изоляции. Чем тяжелее воздействия, тем быстрее разрушается изоляция. Например, при одновременном воздействии на изоляцию влаги, высокой температуры и механической нагрузки процесс старения изоляции может протекать с большей скоростью и создавать дефекты в изоляции, приводящие к её разрушению.

Дефекты изоляции подразделяются на местные и распределённые. Местные дефекты появляются в изоляции в виде сосредоточенных трещин, воздушных включений, частичных увлажнений (только части объёма изоляции). Распределённые дефекты охватывают большой объём или большую поверхность изоляции (увлажнение всей обмотки, загрязнение всей поверхности ввода и т.д.)

Таблица 4.1

Краткая характеристика основных методов профилактических испытаний изоляции

Метод испытания изоляции	Дефекты изоляции		Возможность ошибочного измерения и истолкования результатов испытания	Общая характеристика метода
	Выявляемые этим методом	Не выявляемые этим методом
Измерение сопротивления изоляции или тока сквозной проводимости (утечки)	Сквозные проводящие пути	Местные дефекты, не имеющие сквозных проводящих путей; старение изоляции в целом	Имеется небольшая	Один из основных методов
Измерение угла диэлектрических потерь	Увлажнение, процессы, ионизация и старения изоляции в целом	Местные дефекты, единичные слабые места	Незначительная	Один из основных методов
Измерение ёмкости	Общее увлажнение изоляции	Местные дефекты	Незначительная	Применяется главным образом для контроля влажности трансформаторов и электрических машин
Выявление и измерение частичных разрядов	Процессы ионизации в воздушной полости (одной или нескольких) в результате старения изоляции	Увлажнение	Имеется незначительная	Дополнительный метод, получающий все большее применение
Измерение распределения напряжения	Несквозные проводящие пути утечки, частичный пробой	Общее равномерное увлажнение	Имеется небольшая	Основной метод для составных изоляторов (гирлянд, колонок и т.д.)
Приложение повышенного переменного напряжения промышленной частоты	Местные дефекты при снижении электрической прочности	Местные и распределённые, не снизившие пробивное напряжение до уровня испытательного	Незначительная	Применяется для контроля минимального запаса электрической прочности
Приложение высокого постоянного (выпрямленного напряжения)	То же	То же	Незначительная	Применяется для испытания объектов с большой емкостью (кабелей, конденсаторов, электрических машин)

Последние два метода испытания повышенным напряжением могут привести испытываемую изоляцию к разрушению, а все остальные методы безопасны для неё (неразрушающие электрические методы испытаний) Это обстоятельство учитывается при выборе величин испытательных переменных и постоянных напряжений.

При профилактических испытаниях изоляции широко используются следующие установки и приборы:

1. 
   установки высокого переменного напряжения промышленной частоты;
   
2. 
   установки высокого постоянного (выпрямленного) напряжения с измерением токов утечки;
   
3. 
   приборы измерения сопротивления изоляции;
   
4. 
   мосты высокого напряжения переменного тока;
   
5. 
   ваттметровые установки;
   
6. 
   приборы для контроля влажности изоляции;
   
7. 
   приборы для измерения частичных разрядов в изоляции;
   
8. 
   осциллографы;
   
9. 
   ультразвуковые установки.
   
10. 
    тепловизоры
    

Профилактические испытания изоляции электрооборудования производятся обычно после отключения рабочего напряжения. В последнее время применяется контроль за состоянием изоляции без снятия рабочего напряжения под нагрузкой, что обеспечивает непрерывность контроля в процессе эксплуатации и бесперебойность электроснабжения потребителей.

4.2 Измерение сопротивления изоляции электрооборудования

Сопротивление изоляции является одним из важных показателей состояния изоляции электрооборудования. Измерение сопротивления изоляции производится специальным прибором - мегомметром. Измерение производится на обесточенном электрооборудовании. Мегомметры выпускаются на напряжение 500, 1000 и 2500В.

4.3 Определение степени увлажнённости изоляции

Определение степени увлажнённости изоляции по ёмкости и частоте. Измеряя значение емкости изоляции при разных частотах переменного напряжения и сравнивая их, можно судить о степени увлажнения изоляции высоковольтного оборудования. На практике этот метод нашел широкое распространение при профилактических испытаниях внутренней изоляции трансформаторов и вводов с бумажно-масляной изоляцией. Емкость измеряется при двух частотах (при f₁ = 2 Гц и f₂ = 50 Гц). На основании опыта эксплуатации было установлено, что для волокнистых органических материалов степень увлажнения является недопустимой (опасной), если отношение величин емкости изоляции при вышеуказанных частотах 1,3. Измерение осуществляют специальным прибором.

Определение степени увлажнённости изоляции по коэффициентуабсорбции.О наличии влаги в изоляции трансформаторов, вводов, электрических машин можно также судить по величине коэффициента абсорбции

,

где R₆₀, R₁₅ – сопротивление изоляции, измеренное через 15 и 60 секунд, соответственно, с помощью мегаомметра типа МС-0,5 на 2,5 кВ.

Для увлажненной изоляции К_абс  1, т. к. во влажной изоляции поляризационные процессы сравнительно кратковременны и R₆₀ < R₁₅ .

В сухой изоляции процессы поляризации протекают более медленно, а поэтому R₆₀ > R₁₅ и К_абс > 1. Изоляция может эксплуатироваться, если К_абс  1,3. При этом одновременно производят оценку качества изоляции по нормируемому значению сопротивления утечки изоляции R_у(R_у = R₆₀).

4.4 Измерение диэлектрических потерь изоляции

Величина tg, определяющая диэлектрические потери в изоляции на переменном напряжении, является одной из самых распространенных характеристик, значение которой используется в качестве диагностического параметра для оценки состояния изоляционных изделий (наличие влаги, загрязнений). По нормированному (допустимому) и измеренному значению tg при заданной температуре делается заключение о дальнейшей пригодности изоляции к работе. В эксплуатационных условиях для измерения tg используются переносные мосты переменного тока (мостов Шеринга), собранных по нормальной или перевернутой схеме

Измерение обычно проводится при напряжении до
10 кВ и f = 50 Гц. Нормы значения tg изоляции устанавливаются отдельно для каждого вида оборудования. Важно не только абсолютное значение tg, но и его стабильность во времени. Для оценки состояния изоляции маслонаполненного оборудования широко используется анализ пробы масла (исследуется электрическая прочность масла, степень окисления, кислотное число, влагосодержание, газосодержание).

Для оценки электрической прочности используется аппарат типа АИМ-90 со стандартной ячейкой, а анализ влаго- и газосодержания в масле осуществляется с помощью газовых хроматографов.

4.5 Профилактические испытания высоким напряжением

На заключительной стадии диагностики изоляции оборудования производят испытания высоким напряжением. Применение этого метода ограничивается возможностями создания транспортабельных источников высокого напряжения требуемой мощности и опасностью неконтролируемого повреждения изоляции высоким испытательным напряжением.

В настоящее время профилактические испытания высоким напряжением проводят для изоляции крупных вращающихся машин, кабельных линий, а также для оборудования до 10 кВ. Изоляция статорных обмоток турбо- и гидрогенераторов испытывается ежегодно переменным напряжением 1,5 U_НОМ, а при более редком контроле - до 1,7 U_НОМ. Допускается применение постоянного испытательного напряжения, значение которого должно быть в 1,6 раза выше испытательного напряжения промышленной частоты. Достоинствами постоянного испытательного напряжения являются существенно меньшая мощность испытательной установки, возможность измерений токов утечки, которые дают полезную информацию о состоянии изоляции, а также значительно меньшая, чем при переменном испытательном напряжении, опасность повреждения изоляции.

Изоляция кабельных линий испытывается практически только постоянным высоким напряжением.

Значение испытательного напряжения устанавливается по таблицам ПТЭЭП. Продолжительность приложения испытательного напряжения 1 мин.


4.6 Неразрушающие неэлектрические методы контроля

Среди многих возможных неэлектрических методов контроля (акустических, оптических, химических и др.) в настоящее время получили широкое применение и показали высокую эффективность методы контроля изоляции маслонаполненного оборудования, основанные на анализе проб масла. Эти методы применимы для многих видов оборудования: силовых и измерительных трансформаторов, шунтирующих реакторов, вводов высокого напряжения, маслонаполненных кабелей. Достоинство этих методов в том, что они не требуют вывода из работы проверяемого оборудования.

Для выявления достаточно грубых дефектов изоляции пробы масла подвергаются простому химическому анализу, определению электрической прочности и tgδ .

Наиболее совершенным является контроль по составу и концентрации газов, растворенных в масле. В этом случае из проверяемого трансформатора берут две-три пробы масла. Далее анализ газов из проб масла проводят методом газовой хроматографии: определяют концентрации водорода, метана, этилена, этана, ацетилена, окиси и двуокиси углерода и других. Установлено, что по составу и концентрациям газов, растворенных в масле, можно достаточно достоверно судить о характере дефекта, а по динамике изменения концентраций - о степени опасности этого дефекта. Особая ценность этого метода состоит в его высокой чувствительности: обнаруживаются газы с объемными концентрациями более 10^-4. Благодаря этому дефекты могут быть выявлены на самых ранних стадиях.

4.7 Методы контроля изоляции при рабочем напряжении

Все рассмотренные ранее методы пригодны для организации только периодического контроля изоляции, эффективность которого значительно снижается при увеличении интервала времени между испытаниями, а сокращение этих интервалов времени ограничивается возможностями вывода оборудования из работы и ростом трудозатрат на проведение испытаний. В связи с этим большое внимание в последние годы уделяется разработке методов и аппаратуры для автоматического непрерывного контроля изоляции при рабочем напряжении. Основу этих методов составляют измерения диэлектрических характеристик (неравновесно-компенсационый, мостовой, ваттметровый методы) и регистрация ЧР (частичных разрядов).