5 Діагностика ізоляції генераторів

5.1 Способи та засоби діагностування ізоляції

У процесі випробувань проводяться численні вимірювання. Стандарти не пред'являють особливо високих вимог до точності електричних вимірювань при випробуванні електричних машин, тому що не має сенсу, щоб вона була вище точності інших вимірів. Прилади для вимірювання опору ізоляції можуть бути класу "2,5".

Опір ізоляції є змінною величиною, проте це не параметр електричної машини, він тільки характеризує стан ізоляції в даний момент, і її вимірювання має одну мету:

- Встановити можливість проведення випробувань машини без підвищеного ризику її пошкодження; однак абсолютних критеріїв мінімально допустимого значення опору ізоляції не існує.

Змінність опору ізоляції визначається тим, що воно сильно залежить від багатьох факторів, в першу чергу від температури ізоляції і від її вологості; обидва ці чинники знижують її значення, але якщо перший можна виміряти, то другий ніякій кількісній оцінці не піддається, а якісна оцінка другого параметра сама є результатом вимірювання.

Це вимірювання проводиться мегаомметром, який містить джерело живлення постійної напруги. Якщо застосовується мегаомметр з генератором постійного струму, то його ручка повинна обертатися безперервно і рівномірно, поки стрілка приладу не зупиниться; при всякому уповільненні або перерві в обертанні обмотка розряджається через мегаомметр на корпус, що затягує вимір, особливо для обмоток великих машин що мають велику ємність.

Опір ізоляції машин напругою до 1000 В включно належить вимірювати мегаомметром напругою 1000 В. При напрузі електричних машин в 3000 В і вище застосовуються мегаомметри з більш високою напругою, наприклад на 2000 В, хоча це не обов'язково, а тільки рекомендується.

Опір ізоляції обмоток електричних машин особливо не нормується. Основним критерієм для допустимого стану ізоляції обмоток є порівняння опору ізоляції в процесі експлуатації. При цьому температура, при якій проводяться вимірювання, повинна бути однаковою:

t1 = t2 = .... = tn,

де n - черговий номер вимірювань, тривалість вимірювання повинна бути дорівнює одній хвилині.

Якщо опір ізоляції зменшилося більш ніж на 30%, порівняно з попереднім, то опір ізоляції вважається недопустимим.

Більш докладно обсяг, періодичність та інші норми випробувань електроустаткування наводяться в першому розділі ПУЕ.

При 20^оС опір ізоляції обмоток повинно бути не менше визначеного за формулою (але не менше 0,5 МОм):

, (5.1)

де Uном - номінальна напруга електрообладнання, В; Р - потужність електрообладнання, кВА або кВт.

Для того щоб привести допустиме значення опору ізоляції (0,5 МОм) при 20^оС до температури 75^оС необхідно скористатися коефіцієнтами наведеними в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 - Коефіцієнти приведення опору ізоляції до однієї температури

---

Різниця температура	5	10	15	20	25	30	35	40
Коефіціент приведення	1,23	1,50	1,80	2,25	2,75	3,40	4,15	5,10

З таблиці 5.1 визначимо значення коефіцієнтів приведення, в тому випадку якщо різниця температур більше 40^оС, можна прийняти два або більше коефіцієнта приведення. У нашому випадку 55^оС можна розбити на дві складових - 25^о і 30^о, в першому випадку коефіцієнт приведення дорівнює 2,75, а в другому - 3,40. Тоді загальний коефіцієнт приведення дорівнює 2,753,40=9,35. Значить, опір ізоляції при 20оС має дорівнювати - 0,59,35=4,7 МОм.

Розглянемо інший приклад, коли вимірювання проводилися при 20^оС і були рівні 0,5 МОм. У цьому випадку опір ізоляції при 75^оС дорівнюватиме: 0,5 / 9,35 = 0,053 МОм, що значно менше допустимого значення.

Приблизно оцінити значення опору ізоляції при робочій температурі (75^оС) можна користуючись наступним правилом:

     У разі вимірювання опору ізоляції при температурі нижче робочої, опір ізоляції слід подвоювати на кожні повні або не повні 20^оС різниці між робочою температурою і тією температурою при якій виконувалися вимірювання.

Наприклад: При температурі 20^оС опір ізоляції було одно 4,8 МОм, Робоча температура обмотки дорівнює 75^оС, тоді різниця температур t=75-20=55^оС. Згідно з правилом в цій різниці знаходиться 3 повні або неповні 20^оС (20 +20 +15 = 55). Тоді наведений результат вимірювання буде дорівнює:

(5.2)

5.2 Схеми заміщення електричної ізоляції електроустановок

     Розглянемо схеми вимірювання та заміщення електричної ізоляції, для того щоб чітко усвідомити собі, чому вимірювання опору ізоляції виробляються саме за пропонованою методикою, а не інакше.

Згідно з методикою вимірювання опору ізоляції. При вимірі опору ізоляції однієї фази дві інші фази повинні бути заземлені.

У загальному випадку схему заміщення електричної ізоляції можна представити у вигляді, показаному на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 - Схема заміщення електричної ізоляції в загальному вигляді

Якщо при вимірюванні опору ізоляції однієї фази, наприклад "фази А", одна з двох інших фаз буде заземлена, наприклад "фаза С", то схема заміщення наведена на рисунку 5.1 прийме наступний вигляд:

Рисунок 5.2 - Схема заміщення електричної ізоляції при заземленою фазі С

Для схеми заміщення представленої на рисунку 5.2 можна скласти еквівалентну схему заміщення, яку найзручніше використовувати для проведення розрахунків. Ця еквівалентна схема заміщення наведена на малюнку 5.3. Для схеми наведеної на рисунку 5.3 можна записати значення еквівалентного опору - RЕ:

                     (5.3)

Рисунок 5.3 - Еквівалентна схема заміщення

У процесі аналізу отриманого виразу визначимо, у якому випадку воно буде дорівнює "0". Це буде в тому випадку коли чисельник дорівнює нулю, тобто = 0, RА = 0; RАС = 0 і = 0. Вираз за дужками дорівнюватиме нулю тільки в тому випадку, якщо одночасно будуть рівні нулю R_В і R_ВС. Однак якщо тільки R_В = 0, тоді:

---

      (5.4)

Якщо тільки R_АВ = 0, тоді:

 (5.5)  

  Якщо тільки R_ВС = 0, тоді:

(5.6)

Отримані вирази говорять про те, що за результатами замірів можна зробити помилковий висновок і пропустити несправність. (Тобто може бути пробою ізоляції в фазі "В" на корпус, див вираз (5.4), і опір ізоляції між фазами "А і В" і "В і С" дорівнює нулю, див виразу (5.5) і (5.6)

Якщо прийняти, що в електродвигунах з сухою ізоляцією опору R_А = R_АС = R_В = R_ВС = R_АВ = R, то можна записати:

Таким чином, при вимірюванні опору ізоляції однієї з фаз ми вимірюємо еквівалентний опір ізоляції відносно корпусу та інших фаз.

Для того, щоб зробити правильний висновок про стан ізоляції електричної машини ми повинні дотримуватися деяких правил одне з яких необхідно за правилами техніки безпеки, а від виконання іншого залежить правильність висновків про стан ізоляції. Ці правила можна сформулювати наступним чином:

1. Вимірювання необхідно проводити по черзі для кожного електрично незалежного ланцюга, при з’єднанні всіх інших ланцюгів з корпусом.

2. Кожен ланцюг після вимірювання опору її ізоляції з'єднується з корпусом машини на час не менше 15 секунд при потужності машини до 1000 кВт і не менше 1 хвилини при більш високій потужності і не менше 3 хвилин при застосуванні мегаомметра на 2500 В.

Перевіримо правильність першого правила. Для цього розглянемо випадки коли вимірювання проводяться в одній фазі, а дві інші фази заземлені.

Випробування 1. Вимірювання проводяться у фазі "А", а фази "С" і "В" заземлені. У цьому випадку схема заміщення електричної ізоляції прийме вигляд показаний на рисунку 5.4.

Для схеми представленої на малюнку 5.5 можна записати:

(5.7)

Причиною того, що R_ЄА = 0 може бути те, що R_А; R_АС або R_АВ дорівнюють нулю. Для того, щоб з'ясувати який з опорів дорівнює нулю дослід необхідно проробити не менше трьох разів, тобто для кожної з фаз.

Рисунок 5.4 - Схема заміщення електричної ізоляції при вимірюванні у фазі "А", фази "В" і "С" заземлені

Для схеми представленої на малюнку 5.4 еквівалентна розрахункова схема заміщення буде мати вигляд представлений на малюнку 5.5.

 

Рисунок 5.5 - Еквівалентна розрахункова схема заміщення

40% електродвигунів здається в ремонт тільки через зволоження або забруднення ізоляції. Для визначення причини зміни опору необхідно поміняти полярність підключення мегаомметра, якщо при цьому значення опору ізоляції не зміниться, то зменшення опору ізоляції викликане її забрудненням. Якщо опір ізоляції зміниться, то її зниження викликане зволоженням ізоляції генератора.

5.3 Способи визначення вологості ізоляції

Ступінь зволоження ізоляції можна визначити такими способами:

     - За значенням коефіцієнта абсорбції;

     - По відношенню С2/С50;

     - По відношенню C/C;

     - За значенням тангенса кута діелектричних втрат, tg.

Тепер розглянемо ці способи більш докладно.

---

5.3.1 Перевірка зволоження ізоляції за значенням коефіцієнта абсорбції.

Зі ступенем зволоження ізоляції пов'язана тривалість встановлення показів мегаомметра при вимірюванні опору ізоляції. Ця тривалість тим більше, чим менше вологи міститься в ізоляції. Даний ефект і покладений в основу оцінки ступеня зволоження і називається методом абсорбції.

Коефіцієнтом абсорбції називається відношення двох показань мегаомметра R₆₀ - по закінченню 60 секунд після початку вимірювання і R₁₅ - по закінченню 15 секунд після початку вимірювання:

(5.8)

Ізоляція вважається досить сухою, якщо К_аб> 1,3 і ізоляція вважається зволоженою якщо К_аб <1,3.

Це пояснюється різною тривалістю розряду абсорбційної ємності у сухої і вологої ізоляції.

5.3.2 Визначення вологості ізоляції за методом "ємність-частота".

Цей метод заснований на тому, що ємність незволожених ізоляції при зміні частоти змінюється менше (або зовсім не змінюється), ніж у зволоженою ізоляції.

Ємність вимірюють при частоті f = 2Гц (С2) і ємність при частоті f = 50ц (С50).

При вимірюванні ємності ізоляції на частоті 50 Гц встигає проявитися тільки геометрична ємність, однакова у сухої і вологої ізоляції, а при вимірюванні ємності ізоляції на частоті 2 Гц встигає проявитися абсорбційна ємність вологою ізоляції, в той час як у сухої ізоляції вона менше і заряджається повільніше.

На рисунку 5.6 наведена схема вимірювання ємностей С2 і С50 за допомогою приладу ПКВ-7.

 

Рисунок 5.6 - Вимірювання вологості ізоляції за допомогою приладу ПКВ-7

Якщо в процесі вимірювання ми отримали, що ставлення С2/С50 = 2 то ізоляція зволожена. А якщо в процесі вимірювань отримано, що С2/С50 = 1, то ізоляція вважається сухою. Вимірювання вологості обмоток за методом ємність-частота виробляють для маслонаповнених електричних машин. Вимірювання проводять приладами контролю вологості типу "ПКВ" між кожною з обмоток і корпусом при заземлених вільних кінцях обмоток. Приладом контролю вологості користуються при опорі ізоляції більш 15МОм і при температурі навколишнього середовища від 10 до 30^о С. Якщо ці умови вимірювань порушуються, то помилка вимірювань стає більше 10%.

Визначення вологості по приросту ємності за 1 секунду ( С / С) проводять таким чином. Заряджають ємність ізоляції і потім її розряджають, вимірюють ємність об'єкта - "С" і приріст ємності "С" протягом однієї секунди за рахунок абсорбційної ємності, яка встигає проявити себе за 1 секунду у зволоженою ізоляції і не встигає проявити себе у сухої ізоляції.

     Відношення С/С. характеризує зволоженість ізоляції. Воно є функцією температури. Це відношення можна виміряти приладом типу "ЕВ" або "ПКВ". Цей метод застосовують для визначення вологості у "сухих" електричних машин.

5.3.3  Вимірювання тангенса кута діелектричних втрат ізоляції.

Діелектричні втрати потужності або пропорційний їм тангенс кута діелектричних втрат одна з основних характеристик стану електричної ізоляції. Намалюємо векторну діаграму, що характеризує розташування векторів струму витоку і напруги. Ця векторна діаграма наведена на рисунку 5.7.

---

Тангенс кута діелектричних втрат, як видно з діаграми, є відношення активної складової струму витоку "Іа" до його реактивної складової "Iс":

tg=Iа/Iс. (5.8)

Звідси ємнісний струм Iс=U/Xс=UwC,

де w - кутова частота, 2f; С - ємність конденсатора, U - напруга, В.

     Потужність, що втрачається в конденсаторі через струмів витоку:

Р=UIа=UIсtg=wCU²tg=Кtg, тобто Р=tg.

Значить потужність, що втрачається на струми витоку через ізоляцію, пропорційна тангенсу кута діелектричних втрат. По струму "Іа" не можна судити про втрати, тому що активна складова струму витоку є функцією геометричних розмірів зразка ізоляції. Відношення активної складової струму витоку до ємнісної (Іа/Iс) є функцією величини опору ізоляції. Для вимірювання тангенса кута діелектричних втрат можна скористатися мостами МД-16, Р-525 і іншими мостовими приладами.

Рисунок 5.7 - Векторна діаграма струмів витоку зволоженою ізоляції

5.4 Випробування ізоляції підвищеною напругою змінного струму

Ці випробування дозволяють визначити запас міцності ізоляції, відсутність місцевих та інших дефектів не виявлених іншими способами. Випробування підвищеною напругою обов'язкові для пристроїв на напругу до 35 кВ включно. ПУЕ регламентує величини випробувальних напруг і вони наведені в таблиці 5.2.

---

Смотрите также файлы

• 4 Частина РЗА.doc

• РГЗ по механике.docx

• Элегазовый выкл.docx

• отчет к 7 работе.docx

• Физ-ра Чеснокова.docx