Метод измерения скорости спада тока заряда

.

Подставим R_x и C_x имеем:

.

Для удобства сопротивление резистора R₄ принимают равным Ом. Тогда для частоты 50 Гц

⁶ ,

т.е. значение tgδ численно равно емкости C₄ в мкФ.

При измерении tgδ на действующих установках или вблизи оборудования, находящегося под напряжением, возникают помехи. Для уменьшения ошибки, вызванной помехами, проводят некоторое измерение tgδ при измененной на 180º фазе питающего напряжения, и tgδ определяют как средневзвешенное значение:

,

где C_x1, C_x2, tgδ₁ и tgδ₂ - значения первого и второго измерений.

Шкала прибора градуируется непосредственно в tgδ. Практическая реализация метода измерения tgδ заключается в следующем: испытуемый объект включается в одно из плеч моста. К мосту прикладывается напряжение - при профилактических испытаниях измерения производятся при U 10 кВ независимо от номинального на­пряжения оборудования. Далее уравновешивается мост и производится отсчет tgδ по шкале прибора.

Достоинства метода:

1 - метод прост, так как позволяет осуществить непосред­ственное измерение tg при несложной схеме испытательной уста­новки.

2 - существует некоторая корреляционная связь между U_пр и tgδ.

Недостатки:

1 – величина tg δ зависит от протяженности диэлектрика и от влажности;

2 - стабилизация tgδ изоляции наступает через несколько сотен часов эксплуатации при номинальном напряжении U_н , влажности и температуре, а дальше длительное время tgδ оста­ется постоянным, поэтому измерение его позволяет выявить некоторые дефек­ты только в комплексе с другими методами.

Метод частичных разрядов. Обнаружение частичных разрядов (ч.р.) основано на регистрации их внешних проявлений. Схема установки для измерения частичных разрядов электрическим способом приведена на рис. 8.

Рис. 8.

Принципиальная схема для измерения характеристик частичных разрядов.

Она содержит высоковольтный трансформатор Т, испытуемый образец C_x, конденсатор связи C₀, измерительный шунт Z, заградительный фильтр низких частот Ф, усилитель-дискриминатор У, осциллограф N и счетчик импульсов СТ. В этой схеме регистрируется скачкообразное снижение напряжения на испытуемой изоляции при каждом ч. р. При этом на измерительном шунте возникают импульсы напряжения, амплитуда которых в начальный момент времени

,

где - кажущийся заряд, а C_n - собственная емкость входных цепей измерительной части установки. Необходимо принимать меры, чтобы C_n << C_x, и C_n << C₀; тогда

.

При использовании в качестве измерительного шунта резистора R на нем возникают апериодические импульсы с широким спектром частот. Для их усиления используются широкие усилители с полосами пропускания от 10 кГц до 1…2 МГц. Длительность фронта этих импульсов составляет примерно 10^-7-10^-8 с, они очень короткие и поэтому сигналы от следующих друг за другом частичные разряды (ЧР) не накладываются один на другой, их можно четко различить и подсчитать с помощью счетчика импульсов СТ.

При оценке интенсивности ч. р. по среднему току измеряемые импульсы при помощи усилителя-дискриминатора разделяются на соответствующие уровни и производится подсчет импульсов каждого уровня. Средний ток ч. р. равен

,

где , - номер уровня, а - число импульсов в -м уровне за время Т.

В коэффициент пропорциональности между _вх и _{ч.р .} входит собственная емкость входных измерительных цепей C_n, которая не поддается строгой оценке. Кроме того на отношение оказывают дополнительное влияние собственная емкость трансформатора, индуктивность проводов высоковольтного контура и т. д. Поэтому для определения строгого соответствия между _вх и _{ч.р .} необходимо провести соответствующую градуировку для каждого уровня. Напряжение генератора u_г в начальный момент времени распределяется обратно пропорционально емкостям С_г, С_х, С₀ и C_n. При этом амплитуда напряжения на входе измерительного устройства

.

Емкость разделительного конденсатора должна быть во много раз меньше С_х и С₀.

В отдельных случаях пользуются простой схемой градуировки рис. 9 б. Однако при этом необходимо, чтобы внутреннее сопротивление генератора Г было достаточно малым.

Для этой схемы в начальный момент времени

Рис. 9.

Схема градуировки ИЧР с разделительной емкостью (а) и с включением Г с емкостью

Учитывая, что С_г<<С₀, С_г <<С_х, а q_ч.р.= U_x C_x для схемы рис. 9. а, получим:

.

Для схемы рис. 9 б. получим: .

Таким образом градуировочный заряд q_г для схемы рис. 9. а, q_г=U_гC_г,, а для схемы рис. 9. б, - q_г=U_гC_х.

Длительность импульса генератора прямоугольных импульсов должна быть выбрана из условия

Т_г>>RС_0,

где и также должна быть существенно больше, чем период верхней частоты полосы пропускания усилителя.

Минимальная величина регистрируемых кажущихся зарядов ограничивается уровнем внешних радиопомех и собственных шумов усилителя.

Установки с применением широкополосных усилителей используются в стационарных лабораториях. В условиях эксплуатации использование этих установок крайне затруднено из-за очень высокого уровня помех от короны на проводах и арматуре изоляторов.

При измерении в качестве измерительного шунта индуктивности можно использовать узкополосные усилители. В этих установках уровень помех существенно ниже, а чувствительность выше. Однако сигналы от отдельных ЧР получаются достаточно длительными и, накладываясь друг на друга, делают затруднительным измерение числа импульсов в единицу времени. Поэтому такие установки используют при высоком уровне внешних шумов и только для обнаружения или измерения начального напряжения ЧР.

Одним из основных факторов износа изоляционной конструкции, является тепловоё старение ее структуры. На тепловое старение существенное влияние оказывает интенсивность поляризации.

Для многослойной композиции изоляции, куда относятся и микалентная изоляция электрических машин, важным фактором старения является межвитковая поляризация. Отсюда можно сделать вывод, что по фиксированиюинтенсивности изменения кривой тока абсорбции и медленных поляризаций в объеме изоляции можно судить об изменениях, происходящих в ее структуре в связи со «старением». Вводится в рассмотрение параметр:

,

где изменение тока абсорбции зависит от удельного электрического сопротивления и напряженности электрического поля слоя.

При тепловом старении оба эти параметра изменяются, что при­водит к заметному уменьшению скорости спада тока. С целью исклю­чения влияния геометрических размеров изоляции и величины U_исп ис­пытательного напряжения на скорость изменения тока, определяют параметр:

Для тяговых электрических машин параметр Ко имеет следующие значения: для новой изоляции K₀ = 10; после сушки новой изоляции-4,5; при сроке службы 7- 8 лет - 2,3; для изношенной изоляции - 1,5.

Выбранный параметр К_о служит для оценки состояния изоляции, в том числе степени увлажнения в ее объеме, так как поверхностная утечка при измерениях параметра dI_a6c/dt практически исключена.

ДОСТОИНСТВОМ данного метода является возможность контролиро­вать сушку изоляции и влажность при профилактических испытаниях, кроме того метод измерения dI_aбc/dt более чувствителен, чем метод контроля тангенса угла диэлектрических потерь - tg δ, так как абсолютное значение tgδ не зависит от площади электро­дов, а находится в прямой зависимости.

НЕДОСТАТКОМ метода измерения dI_aбc / dt является зависимость от ве­личины измеряемого напряжения и температуры, существенное влияние оказывают состояние поверхности изоляции и степень объемного и поверхностного увлажнения.

Контрольные вопросы.

1. Какова цель профилактических испытаний?

2. Перечислите виды неразрушающих испытаний?

3. Какая изоляция считается лучше с большим или меньшим значением tgδ?

4. Достоинства измерения сопротивления изоляции мегомметром?

5. В каком случае выполняется условие равновесия измерительного моста?

Дата добавления: 2014-12-10