Усачев Е.Е

Конспект лекций по курсу «Испытательные и электрофизические установки высокого напряжения». Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2008. - с.

Приведен конспект лекций. Конспект может использоваться в учебном процессе при проведении лекционный, практических занятий, при выполнении студентами лабораторных и курсовых работ по курсу «Испытательные и электрофизические установки высокого напряжения», а также при выполнении бакалаврских и дипломных работ по направлению "Электроэнергетика".

_________________

Рецензенты:

Д-р тех. наук, проф. И.М.Валеев,

канд. техн. наук, доц. А.М. Маклецов

Рекомендовано секцией РИС электроэнергетического института.

Председатель секции В.Л. Матухин

ã Казанский государственный энергетический университет, 2008

Лекция 1. Схема испытательных установок промышленной частоты. Регуляторы напряжения

Одним из видов испытаний электрооборудования высокого напряжения являются испытания повышенным напряжением промышленной частоты. Испытательное напряжение превышает рабочее и его приложение создает в испытываемой изоляции повышенную напряженность электрического поля. Это позволяет обнаруживать дефекты, вызвавшие недопустимое для дальнейшей эксплуатации объекта снижение электрической прочности изоляции. При конструировании и выборе испытательных установок промышленной частоты важным моментом является правильный выбор источника переменного напряжения. На выбор параметров источника переменного напряжения оказывает существенное влияние его назначение. В отличие от силовых трансформаторов промышленной частоты или генераторов высокого напряжения, используемых в энергетике, в процессе разработки и испытаний изоляции электротехнического оборудования требуются при относительно малой мощности источника лишь высокие напряжения. Частота переменного напряжения изменяется от 16,75 Гц в электротяговых системах, до 50 или 60 Гц в электроэнергетических системах, и до 100—200 Гц при испытаниях обмоток аппаратов с ферромагнитными сердечниками для предотвращения их насыщения. Эти испытательные переменные напряжения получают, как правило, от специально разработанных однофазных трансформаторов. Так как при испытаниях изоляции, представляющей собой емкостную нагрузку, потребляется небольшая активная мощность, то широко применяются также резонансные схемы.

Важную роль при испытаниях напряжением промышленной частоты имеет качество синусоиды напряжения. Общие требования к качеству электроэнергии определяются международными нормами [1] и ГОСТ Так, согласно МЭК и ГОСТ, фактическое максимальное значение U _макс не должно отличаться более чем на ±5% от эффективного значения U _эфф умноженного на . Это условие достигается при вкладе высших гармоник (3, 5 и 7 в основном) не более 5% для всей испытательной установки. Одной из причин появления таких требований является необходимость сопоставления результатов исследований, проводимых в различных исследовательских лабораториях.

Для большинства видов изоляции разрядное напряжение зависит от наибольшего мгновенного значения приложенного напряжения U _макс. Требуемое испытательное переменное напряжение определяется во многом теми электрическими воздействиями, которые испытывает аппарат при работе в сети. Действующие значения испытательных напряжений нормированы [2] и меняются в широких пределах от 5 кВ до 1,5МВ. Испытательные напряжения различаются по величине:

а) в сухом состоянии (сухоразрядное) и под дождём (мокроразрядное);

б) относительно земли и между фазами;

в) с требованием проверки на отсутствие частичных разрядов и без проверки частичных разрядов;

г) между контактами (разомкнутыми) коммутационных аппаратов.

Величина испытательного напряжения зависит также от типа аппарата высокого напряжения и типа его изоляции. Длительность воздействия испытательного напряжения обычно составляет одну минуту, но иногда пять минут. С помощью кратковременных испытательных воздействий, должно быть получено подтверждение, способен ли аппарат выдержать длительные воздействия номинального напряжения при эксплуатации в течение десятков лет, а также кратковременно возникающие перенапряжения. Так как у большинства применяемых жидких и твердых изоляционных материалов в большей или меньшей степени изоляционные свойства ухудшаются в зависимости от времени эксплуатации, а их электрическая прочность снижается со временем, т.е. изоляция стареет, то испытательное напряжение должно быть существенно выше, чем рабочее. При разработке изоляции нового электрооборудования испытания проводятся еще большими напряжениями, чтобы оценить степень надежности изоляции. Для этого в лабораториях имеются специальные испытательные трансформаторы, номинальное напряжение которых в 2—5 раз в зависимости от вида оборудования и класса напряжения превышает рабочее напряжение трехфазных линий электропередач и номинальное напряжения аппаратов высокого напряжения.

Общая схема установки с элементами управления приведена на рис.1.1.

На рисунке используются следующие условные обозначения:

а) А- общий рубильник; К1 и К2 -магнитные пускатели; РН – регулятор напряжения; РМ – реле максимального тока; ИТ- испытательный трансформатор; R о – ограничивающее сопротивление; 1 – объект испытания; 2 – стабилизирующая ёмкость; 3 – измерительное устройство.

б) КП1, КС1, К1 и Р1 – кнопки пуск, стоп, контакты и обмотка магнитного пускателя К1; КП2, КС2, К2 и Р2 – кнопки пуск, стоп, контакты и обмотка магнитного пускателя К2; РМ – контакты реле максимального тока; ДК – дверной контакт.

Рис.1.1. Общая схема испытательной установки переменного напряжения промышленной частоты а) и её схема управления б).

При включении рубильника А и замкнутом дверном контакте ДК подготовлена цепь для подачи напряжения на регулятор напряжения РН. При нажатии кнопки пуск пускателя 1 цепь управления замыкается и ток, протекающий по обмотке Р1, притягивает якорь пускателя, а контакты К1 замыкаются, блокируя кнопку пуск КП1 и подготавливая цепь для подачи напряжения на испытательный трансформатор. После подачи напряжения на РН по показаниям вольтметра следует убедиться, что напряжение на выходе регулятора не превышает 30% от максимального первичного напряжения ИТ, требуемого при испытаниях. Нажатие кнопки пуск пускателя 2 приводит к подаче напряжения на ИТ и, соответственно, высокого напряжения на объект испытания. Запрещается включение ИТ при первичном напряжении более 30% от максимального первичного напряжения ИТ. Дальнейший подъем напряжения должен быть быстрым и плавным, допускающим снятие показаний измерительного прибора при напряжениях более ¾ от максимального. После достижения требуемого значения напряжение должно плавно быть снижено до нуля или до значения, меньшего 1/3 испытательного. Только после этого может быть произведено отключение высокого напряжения.

Ограничивающее сопротивление R о (защитный резистор) предназначено для ограничения тока короткого замыкания и защиты испытательного трансформатора при крутых срезах напряжения после пробоя испытуемой изоляции. При проведении испытаний «под дождём» из-за сравнительно большого поверхностного тока утечки изоляторов падение напряжения на защитном резисторе становится большим и сравнимым с падение напряжения на объекте испытаний. По этой причине этот тип испытаний в ряде случаев допускается проводить с отключенным ограничивающим сопротивлением.

Дата добавления: 2014-01-07