Область при­ме­не­ния

Реко­мен­да­ции насто­я­щей мето­ди­ки рас­про­стра­ня­ют­ся на про­ве­де­ние испы­та­ний диэлек­три­че­ских мате­ри­а­лов неза­ви­си­мо от их назна­че­ния и состо­я­ния. Мето­ди­ка  содер­жит общие реко­мен­да­ции в обла­сти испы­та­ния диэлек­три­ков и диэлек­три­че­ских материалов.

Мате­ри­а­лы, при­ме­ня­е­мые при изго­тов­ле­нии элек­тро­тех­ни­че­ско­го обо­ру­до­ва­ния, раз­де­ля­ют на ряд групп: про­вод­ни­ко­вые, изо­ли­ру­ю­щие (диэлек­три­ки), маг­нит­ные и полупроводниковые.

Харак­тер рабо­ты изо­ли­ру­ю­щих мате­ри­а­лов в обо­ру­до­ва­нии в боль­шей мере опре­де­ля­ет надёж­ность элек­три­че­ских устройств.

Изо­ля­ция токо­ве­ду­щих частей может быть сле­ду­ю­щих видов: газо­вой, жид­кой, твёр­дой или ком­би­ни­ро­ван­ной (сме­шан­ной) из отдель­ных пере­чис­лен­ных видов.

Тео­ре­ти­че­ски иде­аль­ный диэлек­трик мож­но рас­смат­ри­вать как ней­траль­ный атом, кото­рый состо­ит из поло­жи­тель­но заря­жен­но­го ядра и элек­три­че­ски урав­но­ве­ши­ва­ю­ще­го его элек­тро­нов. Если элек­три­че­ски ней­траль­ный атом поме­стить в область, в кото­рой име­ет­ся воз­дей­ствие внеш­не­го элек­три­че­ско­го поля, то, под вли­я­ни­ем послед­не­го, поло­жи­тель­но заря­жен­ные части сдви­нуть­ся в направ­ле­нии поля, а отри­ца­тель­ные – про­тив поля.

При исчез­но­ве­нии внеш­не­го поля они воз­вра­тят­ся в исход­ное поло­же­ние. Подоб­ные пере- меще­ния свя­за­ны с затра­той энер­гии или воз­вра­том её при пре­кра­ще­нии воз­дей­ствия, с извест­ной долей потерь. При­ме­ром ука­зан­ных про­цес­сов может явить­ся в неко­то­ром роде заряд и раз­ряд конденсатора.

В тех слу­ча­ях, когда энер­гия, сооб­ща­е­мая элек­тро­ну под вли­я­ни­ем внеш­них усло­вий, пре- высит неко­то­рое пре­дель­ное зна­че­ние, он может стать неза­ви­си­мым, т.е. атом будет раз­ру­шен – атом иони­зи­ру­ет­ся. Таким обра­зом, при опре­де­лён­ных усло­ви­ях, ато­мы могут терять или при­со­еди­нять электроны.

На прак­ти­ке при­хо­дит­ся иметь дело не с иде­аль­ны­ми диэлек­три­ка­ми, а с тех­ни­че­ски­ми – неод­но­род­ны­ми, обла­да­ю­щи­ми неко­то­рой сте­пе­нью элек­тро­про­во­ди­мо­сти. Элек­тро­про­во­ди­мость тех­ни­че­ских диэлек­три­ков объ­яс­ня­ет­ся нали­чи­ем сво­бод­ных заря­дов в тех слу­ча­ях, когда внут­ри ато­ма свя­зи отсут­ству­ют и в этих слу­ча­ях под воз­дей­стви­ем элек­три­че­ско­го напря­же­ния в изо­ля­ци­он­ном мате­ри­а­ле воз­ни­ка­ет ток про­во­ди­мо­сти. В свя­зи с отме­чен­ным явле­ни­ем каче­ство диэлек­три­ка мож­но оха­рак­те­ри­зо­вать удель­ной объ­ём­ной про­во­ди­мо­стью и удель­ной поверх­ност­ной про­во­ди­мо­стью, — вели­чи­на­ми, обрат­ны­ми соот­вет­ству­ю­щим удель­ным зна­че­ни­ям объ­ём­но­го и поверх­ност­но элек­три­че­ско­го сопротивления.

Все диэлек­три­ки могут рабо­тать при напря­же­ни­ях, не пре­вы­ша­ю­щих пре­дель­ных зна­че­ний, харак­тер­ных для них в опре­де­лён­ных усло­ви­ях и состо­я­нии, при пре­вы­ше­нии пре­дель­но­го зна­че­ния насту­па­ет про­бой диэлектрика.

Если плот­ность тока про­во­ди­мо­стей через диэлек­трик, нахо­дя­щий­ся под напря­же­ни­ем в рабо­чих усло­ви­ях, очень мала, то при пре­вы­ше­нии напря­же­ния ток рез­ко воз­рас­та­ет — вне­зап­но обра­зу­ет­ся про­во­дя­щий канал меж­ду элек­тро­да­ми, т.е. изо­ля­ци­он­ные свой­ства мате­ри­а­ла ухуд­ша­ют­ся, а затем насту­па­ет про­бой. Зна­че­ние напря­же­ния, при кото­ром про­ис­хо­дит про­бой диэлек­три­ка, назы­ва­ют про­бив­ным напря­же­ни­ем Uпроб.

Наи­бо­лее важ­ны­ми фак­то­ра­ми, вли­я­ю­щи­ми на про­бив­ное напря­же­ние всех видов диэлек­три­ков, явля­ют­ся: фор­ма поля, дли­тель­ность при­ло­же­ния напря­же­ния, род тока, кли­ма­ти­че­ские усло­вия, тем­пе­ра­ту­ра, дав­ле­ние для газов, вид мате­ри­а­ла и его толщина.

Фор­ма элек­три­че­ско­го поля опре­де­ля­ет­ся фор­мой элек­тро­дов. Поле в диэлек­три­ке может быть рав­но­мер­ным (одно­род­ным) или нерав­но­мер­ным (неод­но­род­ным). Напри­мер, рав­но­мер­ным явля­ет­ся поле в сред­ней части обкла­док плос­ко­го конденсатора.

Кли­ма­ти­че­ские усло­вия под­час опре­де­ля­ют­ся обсто­я­тель­ства­ми, при кото­рых про­из­во­дит­ся экс­пе­ри­мент, но кото­рые долж­ны учи­ты­вать­ся как один из фак­то­ров, вли­я­ю­щих на результат.

В при­ро­де суще­ству­ет есте­ствен­ный диэлек­трик – атмо­сфер­ный воз­дух. Воз­дух, а послед­нее вре­мя и ряд дру­гих газов (водо­род, эле­газ, фре­он и др.) исполь­зу­ют­ся как изо­ля­тор во мно­гих устрой­ствах высо­ко­го напряжения.

Объ­ект испытания.

Мето­ди­ка испы­та­ний и оцен­ка по их резуль­та­там состо­я­ния изо­ля­ции элек­тро­обо­ру­до­ва­ния выте­ка­ют из физи­че­ской сущ­но­сти изо­ля­ции. Любая изо­ля­ция (диэлек­трик), при­ме­ня­е­мая в элек­три­че­ских маши­нах и аппа­ра­тах, по суще­ству есть кон­ден­са­тор со слож­ной сре­дой. Обклад­ка­ми его явля­ют­ся наруж­ные эле­мен­ты кон­струк­ции аппа­ра­та (кор­пус, сер­деч­ник) и токо­ве­ду­щие части (жилы кабе­ля, про­во­да, шина). Сре­да – изо­ля­ци­он­ный мате­ри­ал, струк­ту­ра кото­ро­го опре­де­ля­ет­ся не толь­ко исполь­зу­е­мым мате­ри­а­лом (волок­но, бума­га и т.д.), но и состо­я­ни­ем её – нали­чи­ем дефек­тов, в част­но­сти увлаж­не­ни­ем. Физи­че­ская сущ­ность изо­ля­ции опре­де­ля­ет­ся теми про­цес­са­ми, кото­рые про­те­ка­ют в элек­три­че­ском поле конденсатора.

В резуль­та­те воз­дей­ствия внеш­не­го поля на диэлек­трик в нём созда­ёт­ся осо­бое напря­жён- ное состо­я­ние, име­ну­е­мое элек­три­че­ской поля­ри­за­ци­ей. Раз­ли­ча­ют несколь­ко видов поляризации:

  • Элек­трон­ная – воз­ник­но­ве­ние несим­мет­рич­но­сти ато­мов под воз­дей­стви­ем элек­три­че­ско­го поля. Подоб­ная поля­ри­за­ция воз­мож­на и для молекул;
  • Диполь­ная – при­об­ре­те­ние, по направ­ле­нию внеш­не­го поля, состав­ля­ю­ще­го момен­та у диполь­ных молекул;
  • Внут­ри­сло­е­вая  –  накоп­ле­ние  (абсорб­ция)  заря­дов  в  погра­нич­ных  сло­ях, име­щих отли­ча­ю­щи­е­ся про­во­ди­мо­сти и диэлек­три­че­ские проницаемости.

Про­цес­сы поля­ри­за­ции в диэлек­три­ках совер­ша­ют­ся в тече­ние неко­то­ро­го конеч­но­го вре­ме­ни, а при при­ло­же­нии пере­мен­но­го тока повто­ря­ют­ся каж­дый полупериод.

Внут­ри­сло­е­вая поля­ри­за­ция – это мед­лен­ный про­цесс, соиз­ме­ри­мый по вре­ме­ни с часто­той пере­мен­но­го тока 50 Гц или пре­вы­ша­ю­щий его, при усло­вии, что изо­ля­ция сухая. При силь­ном увлаж­не­нии изо­ля­ции посто­ян­ная вре­ме­ни внут­ри­сло­е­вой поля­ри­за­ции рез­ко умень­ша­ет­ся. На этом осно­ва­но иссле­до­ва­ние абсорб­ции изо­ля­ции при про­ве­де­нии испы­та­ний – при мед­лен­ной поля­ри­за­ции энер­гии поля­ри­за­ции воз­вра­ща­ет­ся источ­ни­ку пита­ния не пол­но­стью и часть её рас­се­и­ва­ет­ся в виде теп­ла (коэф­фи­ци­ент абсорб­ции высокий).

Опре­де­ля­е­мые характеристики.

Сопро­тив­ле­ние изо­ля­ции посто­ян­но­му току Rиз. явля­ет­ся основ­ным пока­за­те­лем состо­я­ния изо­ля­ции. Нали­чие гру­бых внут­рен­них и внеш­них дефек­тов (повре­жде­ние, увлаж­не­ние, поверх­ност­ное загряз­не­ние) сни­жа­ет сопро­тив­ле­ние. Опре­де­ле­ние Rиз  (Ом) про­из­во­дит­ся изме­ре­ни­ем тока утеч­ки Iут, про­хо­дя­ще­го через изо­ля­цию, при при­ло­же­нии к ней выпрям­лен­но­го напряжения:

Rиз = Uприл.выпр/Iут

В свя­зи с явле­ни­ем поля­ри­за­ции, име­ю­щим место в изо­ля­ции, опре­де­ля­е­мое сопро­тив­ле­ние Rиз  зави­сит от вре­ме­ни с момен­та при­ло­же­ния напря­же­ния. Пра­виль­ный резуль­тат может дать изме­ре­ние тока утеч­ки по исте­че­нию 60 секунд после при­ло­же­ния напря­же­ния, т.е. в момент, к кото­ро­му ток абсорб­ции в изо­ля­ции в основ­ном затухает.

Вто­рым основ­ным пока­за­те­лем состо­я­ния изо­ля­ции машин и транс­фор­ма­то­ров явля­ет­ся коэф­фи­ци­ент абсорб­ции. Кабс    луч­ше все­го опре­де­ля­ет увлаж­не­ние изо­ля­ции. Коэф­фи­ци­ент абсорб­ции — это отно­ше­ние Rиз, изме­рен­но­го мега­ом­мет­ром через 60 сек с момен­та при­ло­же­ния напря­же­ния, к Rиз. изме­рен­но­го через 15 секунд после нача­ла при­ло­же­ния испы­та­тель­но­го напря­же­ния от мегаомметра:

Кабс = R60/R15

Если изо­ля­ция сухая, то коэф­фи­ци­ент абсорб­ции зна­чи­тель­но пре­вы­ша­ет еди­ни­цу, в то вре­мя как  у влаж­ной изо­ля­ции коэф­фи­ци­ент абсорб­ции бли­зок к единице.

Объ­яс­ня­ет­ся это вре­ме­нем заря­да абсорб­ци­он­ной емко­сти у сухой и влаж­ной изо­ля­ции. В пер­вом слу­чае (сухая изо­ля­ция) вре­мя вели­ко, ток заря­да изме­ня­ет­ся мед­лен­но зна­че­ния Rиз, соот­вет­ству­ю­щие 15 и 60 секун­дам  после нача­ла изме­ре­ния, силь­но раз­ли­ча­ют­ся. Во вто­ром слу­чае (влаж­ная изо­ля­ция) вре­мя мало — ток заря­да изме­ня­ет­ся быст­ро и уже к 15 секун­дам  после нача­ла изме­ре­ния дости­га­ет уста­но­вив­ше­го­ся зна­че­ния, поэто­му Rиз, соот­вет­ству­ю­щие 15 и 60 секун­дам  после нача­ла изме­ре­ния, почти не различаются.

Для оцен­ки состо­я­ния волок­ни­стой изо­ля­ции клас­са А, исполь­зу­е­мой в транс­фор­ма­то­рах, при­ме­ня­ет­ся метод частот­ной зави­си­мо­сти емко­сти. Ток заря­да гео­мет­ри­че­ской емко­сти изме­ня­ет­ся как у сухой, так и у влаж­ной изо­ля­ции очень быст­ро. Ёмкость влаж­ной изо­ля­ции в отли­чие от сухой изо­ля­ции содер­жит более зна­чи­тель­ную абсорб­ци­он­ную емкость, ток заря­да кото­рой изме­ня­ет­ся мед­лен­нее, чем ток заря­да гео­мет­ри­че­ской емко­сти. Это свой­ство и исполь­зо­ва­но в мето­де частот­ной зави­си­мо­сти емко­сти, при кото­рой изме­ря­ет­ся емкость изо­ля­ции на часто­тах 2 и 50 Гц. При изме­ре­нии емко­сти изо­ля­ции на часто­те 50 Гц (С50) успе­ва­ет про­явить­ся толь­ко гео­мет­ри­че­ская емкость, оди­на­ко­вая у сухой и влаж­ной изо­ля­ции. При изме­ре­нии емко­сти изо­ля­ции на часто­те 2Гц (С2)  успе­ва­ет про­явить­ся абсорб­ци­он­ная емкость влаж­ной изо­ля­ции, так. как  у сухой изо­ля­ции она мень­ше и заря­жа­ет­ся она очень мед­лен­но. У сухой изо­ля­ции отно­ше­ние С2/С50 в свя­зи с этим близ­ко к еди­ни­це, а у влаж­ной зна­чи­тель­но боль­ше единицы.

Зави­си­мость емко­сти изо­ля­ции от часто­ты вид­на из выра­же­ния для двух­слой­но­го конденсатора:

Cw = C2 + ((Cф – C2)/(1 + w))

где Сw — емкость эффек­тив­ная С2 — емкость геометрическая

СФ — емкость пол­ная или Физи­че­ская (емкость двух­слой­но­го кон­ден­са­то­ра при дли­тель­ном заря­де посто­ян­ным напряжением)

W — посто­ян­ная вре­ме­ни конденсата.

Наи­бо­лее рас­про­стра­нен­ным мето­дом опре­де­ле­ния состо­я­ния изо­ля­ции элек­тро­обо­ру­до­ва­ния явля­ет­ся изме­ре­ние тан­ген­са угла диэлек­три­че­ских потерь. Как извест­но, tg  есть отно­ше­ние актив­ной состав­ля­ю­щей тока Iа, про­хо­дя­ще­го через изо­ля­цию при при­ло­же­нии к ней пере­мен­но­го напря­же­ния  к  реак­тив­ной  Iс. Диа­грам­ма пред­став­ле­на на рисун­ке 2.

Как вид­но из диа­грам­мы, диэлек­три­че­ские поте­ри обу­слав­ли­ва­ют нали­чие актив­ной состав­ля­ю­щей токов Iа = Iпр + Iаб­сR в силу чего сдвиг фаз меж­ду напря­же­ни­ем U и током Iх отли­ча­ет­ся от 90 гра­ду­сов на угол, назы­ва­е­мый углом диэлек­три­че­ских потерь. Чем боль­ше этот угол, тем боль­ше энер­гия рас­се­и­ва­ет­ся и, сле­до­ва­тель­но, диэлек­трик менее каче­ствен, а это может вызвать  в  свою  оче­редь  пере­гре­вы  и  дру­гие  раз­лич­ные  нару­ше­ния  в  рабо­те  обо­ру­до­ва­ния. Пол­ные поте­ри в диэлектрике:

Р = U*Ic*tg = wCx*U*tg

где U – напря­же­ние, при­ло­жен­ное к диэлек­три­ку; Cx – ёмкость объекта;

Ic – реак­тив­ная состав­ля­ю­щая тока (I + Iабс)

Исхо­дя из этих соот­но­ше­ний и век­тор­ной диа­грам­мы, состо­я­ние изо­ля­ции мож­но харак­те­ри­зо­вать величиной:

Tg = Ia/Ic

В прак­ти­ке изме­ре­ний, что­бы не опе­ри­ро­вать малы­ми циф­ра­ми, абсо­лют­ное зна­че­ние tg выра­жа­ют в процентах:

Tg % = 100*tg

Из рас­смот­ре­ния схе­мы заме­ще­ния диэлек­три­ка и век­тор­ной диа­грам­мы мож­но сде­лать ряд выводов:

  • При увлаж­не­нии диэлек­три­ка или нагре­ве его сопро­тив­ле­ния R1 и R2 умень­ша­ют­ся и, сле­до­ва­тель­но, tg  возрастает.
  • Угол диэлек­три­че­ских потерь почти не зави­сит от гео­мет­ри­че­ских раз­ме­ров одно- род­но­го диэлек­три­ка в силу про­пор­ци­о­наль­но­сти изме­не­ния актив­ной и реак­тив­ной состав­ля­ю­щих тока.
  • Мест­ный, а так­же сосре­до­то­чен­ный, дефек­ты ухуд­ше­ния диэлек­три­ка, напри­мер при увлаж­не­нии, могут быть не выяв­ле­ны при изме­ре­нии tg так как токи, опре­де­ля­е­мые дефек­том, могут быть зна­чи­тель­но мень­ше токов ёмко­сти в целом.
  • По мере уве­ли­че­ния при­ло­жен­но­го напря­же­ния к диэлек­три­ку отме­ча­ет­ся весь­ма незна­чи­тель­ной изме­не­ние tg. Лишь после того, как воз­ник­нет иони­за­ция во вклю­че­ни­ях диэлек­три­ка, вызы­ва­ю­щая допол­ни­тель­ные поте­ри, tg, будет рез­ко возрастать.
  • При отри­ца­тель­ных тем­пе­ра­ту­рах, когда вла­га диэлек­три­ка пере­хо­дит в твёр­дое состо­я­ние, состо­я­ние изо­ля­ции по поте­рям труд­но распознаваемо.
  • Изме­ре­ние тан­ген­са угла диэлек­три­че­ских потерь про­во­дит­ся при помо­щи мостов пере­мен­но­го тока типа Р5026 или при­бо­ра «ВЕК­ТОР М».

Испы­та­ние изо­ля­ции элек­тро­обо­ру­до­ва­ния повы­шен­ным напря­же­ни­ем про­из­во­дит­ся для выяв­ле­ния гру­бых и сосре­до­то­чен­ных дефек­тов, кото­рые, из – за недо­ста­точ­но­го уров­ня напря­жен­но­сти элек­три­че­ско­го поля, не мог­ли быть выяв­ле­ны при пред­ва­ри­тель­ной про­вер­ке и изме- рени­ях. По этой при­чине испы­та­ние повы­шен­ным напря­же­ни­ем явля­ет­ся основ­ным испы­та­ни­ем, после кото­ро­го выно­сит­ся окон­ча­тель­ное суж­де­ние о воз­мож­но­сти нор­маль­ной рабо­ты обо­ру­до­ва­ния в усло­ви­ях экс­плу­а­та­ции. Испы­та­ние повы­шен­ным напря­же­ни­ем счи­та­ет­ся раз­ру­ша­ю­щим испы­та­тель­ным мето­дом испы­та­ния, т.к. в слу­чае нали­чия дефек­та изо­ля­ции при­ло­же­ние испы­та­тель­но­го напря­же­ния при­во­дит к про­бою изоляции.

Испы­та­тель­ное напря­же­ние регла­мен­ти­ру­ет­ся «Объ­ё­мом и нор­ма­ми испы­та­ний элек­тро­обо­ру­до­ва­ния». Кон­крет­ные зна­че­ния испы­та­тель­ных напря­же­ний для про­ве­де­ния испы­та­ний соот­вет­ству­ю­ще­го обо­ру­до­ва­ния ука­за­ны в мето­ди­ках на дан­ный тип оборудования.\

Усло­вия испы­та­ний и измерений

Вли­я­ние тем­пе­ра­ту­ры под­чи­ня­ет­ся закону:

Rt2 = Rt1* 10((t2 – t1)/a)

Где: Rt1 и Rt2 — сопро­тив­ле­ние изо­ля­ции посто­ян­но­му току при тем­пе­ра­ту­рах T1 и T2 соответственно.

а – коэф­фи­и­ент, зави­ся­щий от типа изо­ля­ции; для изо­ля­ции клас­са А – 40, для изо­ля­ции клас­са В – 60.

Сопро­тив­ле­ние изо­ля­ции Rиз и коэф­фи­ци­ент абсорб­ции Кабс не изме­ря­ют­ся при тем­пе­ра­ту­ре менее 10 С,  так как в этом слу­чае резуль­та­ты изме­ре­ния из-за неста­биль­но­го пове­де­ния вла­ги не отра­жа­ют истин­но­го состо­я­ния изо­ля­ции. При тем­пе­ра­ту­ре ниже 0 С   вода пре­вра­ща­ет­ся в лед, а послед­ний явля­ет­ся реаль­ным диэлектриком.

Испы­та­ния могут про­из­во­дит­ся как до ремон­та обо­ру­до­ва­ния (про­фи­лак­ти­че­ские испы­та­ния) – для выяв­ле­ния необ­хо­ди­мо­сти в ремон­те по резуль­та­там испы­та­ния, так и после про­ве­де­ния ремон­та (после­ре­монт­ные испы­та­ния) – для опре­де­ле­ния каче­ства ремон­та и при­год­но­сти обо­ру­до­ва­ния к даль­ней­шей эксплуатации.

Высо­ко­вольт­ные испы­та­ния про­во­дят­ся в сле­ду­ю­щем поряд­ке: испы­та­тель­ное напря­же­ние пода­ёт­ся скач­ком до 1/3 необ­хо­ди­мой вели­чи­ны, затем под­ни­ма­ет­ся посте­пен­но со ско­ро­стью при­мер­но 2–3 кВ в секун­ду при пери­о­ди­че­ском кон­тро­ле токов утеч­ки (токов про­во­ди­мо­сти). После уста­нов­ки необ­хо­ди­мой вели­чи­ны испы­та­тель­но­го напря­же­ния начи­на­ет­ся отсчёт вре­ме­ни испы­та­ний и фик­си­ру­ет­ся ток утеч­ки (про­во­ди­мо­сти) в нача­ле испы­та­ний. За 5 секунд до окон­ча­ния вре­ме­ни испы­та­ний фик­си­ру­ет­ся ток утеч­ки в кон­це испы­та­ний, напря­же­ние плав­но сни­жа­ет­ся до нуля, испы­та­тель­ная уста­нов­ка отклю­ча­ет­ся от сети, высо­ко­вольт­ный вывод зазем­ля­ет­ся. Если объ­ект испы­та­ния име­ет боль­шую ёмкость, зазем­ле­ние испы­та­тель­но­го выво­да сна­ча­ла про­из­во­дит­ся через раз­ряд­ное сопро­тив­ле­ние, а затем зазем­ля­ет­ся напря­мую (эти опе­ра­ции про­из­во­дят­ся с помо­щью спе­ци­аль­ной раз­ряд­ной штанги).

Сред­ства измерений.

Опре­де­ле­ние Rиз про­из­во­дит­ся с помо­щью мега­ом­мет­ров, кото­рые пред­став­ля­ют собой  лого­мет­ри­че­ский при­бор, изме­ря­ю­щий ток, но со шка­лой, отгра­ду­и­ро­ван­ной в мега­о­мах и килоомах.

Таб­ли­ца 1.

 

Испы­ту­е­мый объект

Пре­дель­ное изме­ря­е­мое сопро­тив­ле­ние (МОм)  

Допол­ни­тель­ное требование

Вра­ща­ю­щи­е­ся машины 0,1 – 1000 Ста­би­ли­за­ция испы­та­тель­но­го напряжения
Сило­вые трансформаторы 10 – 20000 То же
Ком­му­та­ци­он­ные аппараты 1000 – 5000 Нет
Сило­вые кабели 1 – 1000 Ста­би­ли­за­ция испы­та­тель­но­го напряжения
Изо­ля­то­ры 100 — 10000 Нет

Таб­ли­ца 2 Тех­ни­че­ские дан­ные неко­то­рых мегаомметров.

 

Тип

Напря­же­ние на разомк-

нутых зажи­мах (В)

 

Пре­дел измерения

Рабо­чая часть шкалы Мас­са

(кг)

 

М4100/1

 

100+10%

0 – 200кОм

0 – 100МОм

0 – 200кОм

0,01 – 20МОм

 

3,5

 

М4100/2

 

250+10%

0 – 500кОм

0 – 250МОм

0 – 500кОм

0,02 – 50МОм

 

3,5

 

М4100/3

 

500+10%

0 – 1000кОм

0 – 500МОм

0 – 1000кОм

0,05 – 100МОм

 

3,5

 

М4100/4

 

1000+10%

0 – 1000кОм

0 – 1000МОм

0 – 1000кОм

0,2 – 200МОм

 

3,5

 

М4100/5

 

2500+10%

0 – 2000кОм

0 – 2500МОм

0 – 2000кОм

0,5 – 1000МОм

 

3,5

 

Ф4102/2–1М

 

2500+125

0 – 5000МОм

0 – 50000МОм

187,5 – 2500МОм

187,5 – 10000МОм

 

-

Мега­ом­мет­ры выпус­ка­ют­ся на напря­же­ние 100, 250, 500, 1000 и 2500В.

Выбор типа мега­ом­мет­ра для выпол­не­ния изме­ре­ний сопро­тив­ле­ния изо­ля­ции зави­сит от пара­мет­ров объ­ек­та испы­та­ния и про­из­во­дит­ся исхо­дя из необ­хо­ди­мо­го пре­де­ла изме­ре­ния и но- миналь­но­го напря­же­ния объ­ек­та (таб­ли­ца 1).

Как  пра­ви­ло,  при  испы­та­нии  в  элек­тро­уста­нов­ках  с  номи­наль­ным  напря­же­ни­ем  выше 1000В при­ме­ня­ют Мега­ом­мет­ры с номи­наль­ным напря­же­ни­ем 1000 – 2500В.

При про­ве­де­нии работ в элек­тро­уста­нов­ках с напря­же­ни­ем до 1000В, при­ме­ня­ют мега­ом­мет­ры с напря­же­ни­ем 1000, 500 и 100В.

Испы­та­ние повы­шен­ным напря­же­ни­ем пере­мен­но­го тока про­мыш­лен­ной часто­ты про­во­дят по схе­ме, пред­став­лен­ной на рисун­ке 3Испы­та­тель­ная уста­нов­ка состо­ит из регу­ли­ру­ю­ще­го устрой­ства (авто­транс­фор­ма­то­ра), повы­ша­ю­ще­го транс­фор­ма­то­ра, аппа­ра­та защи­ты (авто­ма­ти­че­ско­го выклю­ча­те­ля), средств изме­ре­ния тока и напря­же­ния (в неко­то­рых слу­ча­ях изме­ре­ние тока может не про­во­дит­ся) и допол­ни­тель­но­го сопро­тив­ле­ния (рези­сто­ра), кото­рый необ­хо­дим для защи­ты уста­нов­ки при про­бое изо­ля­ции испы­ту­е­мо­го объ­ек­та. Изме­ре­ние напря­же­ния может про­из­во­дит­ся как кос­вен­ным мето­дом – с при­ме­не­ние спе­ци­аль­ных изме­ри­тель­ных транс­фор­ма­то­ров, при этом изме­ри­тель­ный транс­фор­ма­тор и при­бор вклю­ча­ют­ся во вто­рич­ную цепь повы­ша­ю­ще­го транс­фор­ма­то­ра (на рисун­ке 3 таким обра­зом вклю­чен вольт­метр V), а так­же вклю­че­ни­ем вольт­мет­ра в пер­вич­ную цепь повы­ша­ю­ще­го транс­фор­ма­то­ра (на рисун­ке 3 таким обра­зом вклю­чен кило­вольт­метр), так и мето­дом пря­мо­го изме­ре­ния испы­та­тель­но­го напря­же­ния непо­сред­ствен­но на испы­ту­е­мом объ­ек­те – с при­ме­не­ни­ем кило­вольт­мет­ров типа  С – 100.

Авто­ма­ти­че­ский выклю­ча­тель SF1 пред­на­зна­чен для быст­ро­го отклю­че­ния испы­та­тель­ной уста­нов­ки при воз­ник­но­ве­нии боль­шо­го тока через регу­ли­ру­ю­щий транс­фор­ма­тор в момент про­боя изо­ля­ции. Таким обра­зом, этот авто­ма­ти­че­ский выклю­ча­тель огра­ни­чи­ва­ет вре­мя воз­дей­ствия испы­та­тель­но­го напря­же­ния на объ­ект при про­бое изо­ля­ции и защи­ща­ет испы­та­тель­ную уста­нов­ку от повреждения.

Необ­хо­ди­мая мощ­ность испы­та­тель­но­го транс­фор­ма­то­ра (кВА) при испы­та­ни­ях  рас­счи­ты­ва­ет­ся по формуле:

Sисп = wCUисп*10(-9)

Где C – ёмкость испы­ты­ва­е­мой изо­ля­ции,( пФ) Uисп – испы­та­тель­ное напря­же­ние (кВ)

W – угло­вая часто­та испы­та­тель­но­го напряжения.

Для испы­та­ния изо­ля­ции посто­ян­ным (выпрям­лен­ным) напря­же­ни­ем исполь­зу­ют испы­та­тель­ные уста­нов­ки, кото­рые схе­ма­тич­но ана­ло­гич­ны уста­нов­кам для испы­та­ния изо­ля­ции повы­шен­ным напря­же­ни­ем про­мыш­лен­ной часто­ты, толь­ко в схе­му вво­дят выпря­ми­тель­ное устрой­ство. При­мер­ная схе­ма испы­та­тель­ной уста­нов­ки для про­ве­де­ния испы­та­ний с исполь­зо­ва­ни­ем посто­ян­но­го (выпрям­лен­но­го) тока пред­став­ле­на на рисун­ке 4.

Как вид­но из рисун­ка уста­нов­ка отли­ча­ет­ся от преды­ду­щей толь­ко нали­чи­ем дио­да. На прак­ти­ке может исполь­зо­вать­ся любое выпря­ми­тель­ное устрой­ство. В неко­то­рых уста­нов­ках (напри­мер, ИК-10 – испы­та­тель­ная уста­нов­ка для кабе­лей) исполь­зу­ет­ся схе­ма умно­же­ния напря­же­ния, в этом слу­чае в каче­стве выпря­ми­тель­но­го устрой­ства исполь­зу­ют­ся дио­ды и кон­ден­са­то­ры, кото­рые соеди­ня­ют­ся соот­вет­ству­ю­щим обра­зом (рису­нок 5).

В ряде слу­ча­ев, для сгла­жи­ва­ния пуль­са­ции выпрям­лен­но­го напря­же­ния,  воз­ни­ка­ет необ- ходи­мость в при­ме­не­ние спе­ци­аль­ных кон­ден­са­то­ров. В этом слу­чае на выхо­де испы­та­тель­ной уста­нов­ки уста­нав­ли­ва­ют филь­тру­ю­щий кон­ден­са­тор. В боль­шин­стве слу­ча­ев (напри­мер, при испы­та­ни­ях сило­вых кабе­лей) роль кон­ден­са­то­ра выпол­ня­ет соб­ствен­ная ёмкость объ­ек­та и при­ме­не­ние спе­ци­аль­ных устройств отпадает.

Кон­крет­ная необ­хо­ди­мость уста­нов­ки сгла­жи­ва­ю­ще­го кон­ден­са­то­ра ого­ва­ри­ва­ет­ся в соот­вет­ству­ю­щих мето­ди­ках испытаний.

Выпус­ка­е­мые про­мыш­лен­но­стью испы­та­тель­ные уста­нов­ки соот­вет­ству­ют опи­сан­ным выше. Глав­ны­ми отли­чи­тель­ны­ми осо­бен­но­стя­ми могут являть­ся схе­мы изме­ре­ния испы­та­тель­но­го напря­же­ния. Как уже отме­ча­лось выше  изме­ре­ние напря­же­ния может про­из­во­дит­ся либо кос­вен­ным, либо пря­мым методом.

Для  про­ве­де­ния  испы­та­ния  изо­ля­ции повы­шен­ным  напря­же­ни­ем  про­мыш­лен­ной часто­ты исполь­зу­ют­ся раз­лич­ные уста­нов­ки  кото­рые состо­ят из сле­ду­ю­щих эле­мен­тов: испы­та- тель­но­го транс­фор­ма­то­ра, регу­ли­ру­ю­ще­го строй­ства, кон­троль­но-изме­ри­тель­ной  и защит­ной аппаратуры.

К ком­плект­ным пере­движ­ным и испы­таль­ным уста­нов­кам отно­сят­ся: ком­плект­ный аппа­рат АИИ – 70, сня­тые с про­из­вод­ства про­мыш­лен­но­стью АКИ – 50 и АМИ – 60, аппа­рат АИД 70, полу­про­вод­ни­ко­вый аппа­рат ИК – 10ТМ и аппа­рат для испы­та­ния жид­ких диэлек­три­ков АИМ – 80, а так­же раз­лич­ные дру­гие модификации.

Выбор типа аппа­ра­та зави­сит от цели испы­та­ния, уров­ня необ­хо­ди­мо­го напря­же­ния и тока.

Отно­ше­ние С2/С50 опре­де­ля­ет­ся при помо­щи при­бо­ров кон­тро­ля влаж­но­сти типа ПКВ – 7 и ПКВ – 13.

Поря­док про­ве­де­ния испы­та­ний и измерений.

Перед нача­лом изме­ре­ния мега­ом­метр про­ве­ря­ет­ся. Для это­го зажи­мы 3 и Л замы­ка­ют нако­рот­ко и вра­ща­ют руко­ят­ку. Стрел­ка долж­на уста­нав­ли­вать­ся про­тив деле­ния шка­лы 0. После это­го зако­рот­ка уда­ля­ет­ся и при повтор­ном нор­маль­ном вра­ще­нии руко­ят­ки стрел­ка при­бо­ра уста­нав­ли­ва­ет­ся про­тив деле­ния с наи­боль­шим зна­че­ни­ем изо­ля­ции для дан­но­го пре­де­ла измерения.

Если эти тре­бо­ва­ния не соблю­да­ют­ся, при­бо­ром поль­зо­вать­ся нель­зя. Перед изме­ре­ни­ем объ­ект зазем­ля­ют на 5 мин, для того, что­бы снять воз­мож­но име­ю­щи­е­ся в нем оста­точ­ные заря­ды. В про­тив­ном слу­чай они могут повли­ять на пока­за­ния прибора.

После под­го­тов­ки объ­ек­та и про­вер­ки мега­ом­мет­ра про­из­во­дит­ся изме­ре­ние. При. изме­ре­нии абсо­лют­но­го зна­че­ния сопро­тив­ле­ния изо­ля­ции аппа­ра­та ( маши­ны) Rиз токо­ве­ду­щую  часть ее под­со­еди­ня­ют спе­ци­аль­ным про­во­дом с уси­лен­ной изо­ля­ци­ей (типа ПВЛ) к выво­ду Л мега­ом­мет­ра. Вывод 3 соеди­ня­ет­ся с кор­пу­сом аппа­ра­та (маши­ны), отно­си­тель­но кото­ро­го про­из­во­дит­ся изме­ре­ние сопро­тив­ле­ния изо­ля­ции, и надеж­но зазем­ля­ет­ся через общий кон­тур зазем­ле­ния. Сопро­тив­ле­ние изо­ля­ции Rиз опре­де­ля­ет­ся по пока­за­нию стрел­ки мега­ом­мет­ра, уста­но­вив­шей­ся по исте­че­нии 60 сек, после пода­чи номи­наль­но­го напря­же­ния от мегаомметра.

Перед нача­лом испы­та­ния с помо­щью пере­движ­ной или пере­нос­ной испы­та­тель­ной уста­нов­ки необ­хо­ди­мо выпол­нить меро­при­я­тия изло­жен­ные в раз­де­ле «Меры без­опас­но­сти при про­ве­де­нии испы­та­ний» дан­ной мето­ди­ки.

Обра­бот­ка дан­ных, полу­чен­ных при испытаниях.

Сопро­тив­ле­ние изо­ля­ции Rиз  а так­же коэф­фи­ци­ент абсорб­ции Кабс силь­но зави­сят от тем­пе­ра­ту­ры. Поэто­му для срав­не­ния сле­ду­ет поль­зо­вать­ся вели­чи­на­ми Rиз  изме­рен­ны­ми при одной температуре.

Все дан­ные, полу­чен­ные при про­ве­де­нии испы­та­ний, зано­сят­ся в про­то­кол и рас­смат­ри­ва­ют­ся на их соот­вет­ствие нор­мам НТД. Дан­ные, кото­рые долж­ны срав­ни­вать­ся с завод­ски­ми пара­мет­ра­ми, сна­ча­ла при­во­дят­ся к тем­пе­ра­ту­ре, при кото­рой про­из­во­ди­лись испы­та­ния на заво­де– изго­то­ви­те­ле, а затем обрабатываются.

При  про­ве­де­нии  про­фи­лак­ти­че­ских  испы­та­ний  их  резуль­та­ты  срав­ни­ва­ют­ся  с  нор­ма­ми НТД (нор­ма­тив­но – тех­ни­че­ской доку­мен­та­ци­ей) и с резуль­та­та­ми испы­та­ний заво­да — изго­то­ви­те­ля или с резуль­та­та­ми испы­та­ний ана­ло­гич­но­го оборудования.

При про­ве­де­нии после­ре­монт­ных испы­та­ний их резуль­та­ты долж­ны срав­ни­вать­ся с нор­ма­ми НТД и с резуль­та­та­ми про­фи­лак­ти­че­ских испы­та­ний это­го оборудования.

Меры без­опас­но­сти при про­ве­де­нии испы­та­ний и охра­на окру­жа­ю­щей среды.

 

Пред нача­лом работ необходимо:

•       Полу­чить наряд (раз­ре­ше­ние) на про­из­вод­ство работ

•       Под­го­то­вить рабо­чее место в соот­вет­ствии с харак­те­ром рабо­ты: убе­дить­ся в доста­точ­но­сти при­ня­тых мер без­опас­но­сти со сто­ро­ны допус­ка­ю­ще­го (при рабо­тах по наря­ду) либо при­нять все меры без­опас­но­сти само­сто­я­тель­но (при рабо­тах по распоряжению).

•       Под­го­то­вить необ­хо­ди­мый инстру­мент и приборы.

•       При выпол­не­нии работ дей­ство­вать в соот­вет­ствии с про­грам­ма­ми (мето­ди­ка­ми) по испы­та­нию элек­тро­обо­ру­до­ва­ния типо­вы­ми или на кон­крет­ное при­со­еди­не­ние. При про­ве­де­нии высо­ко­вольт­ных испы­та­ний на ста­ци­о­нар­ной уста­нов­ке дей­ство­вать в соот­вет­ствии с интструкцией.

Пред окон­ча­ни­ем работ необходимо:

•       Убрать рабо­чее место вос­ста­но­вив нару­шен­ные в про­цес­се рабо­ты ком­му­та­ци­он­ные соеди­не­ния (если тако­вое име­ло место).

•       Сдать наряд (сооб­щить об окон­ча­нии работ руко­во­ди­те­лю или опе­ра­тив­но­му персоналу).

•       Сде­лать запись в рабо­чую для после­ду­ю­щей рабо­ты с полу­чен­ны­ми данными.

•       Офор­мить про­то­кол на про­ве­дён­ные работы

Про­во­дить изме­ре­ния с помо­щью мега­ом­мет­ра раз­ре­ша­ет­ся выпол­нять обу­чен­ным работ­ни­кам  из  чис­ла  элек­тро­тех­ни­че­ской  лабо­ра­то­рии.  В  элек­тро­уста­нов­ках  напря­же­ни­ем  выше 1000В изме­ре­ния про­во­дят­ся по наря­ду, в элек­тро­уста­нов­ках напря­же­ни­ем до 1000В – по распоряжению.

В тех слу­ча­ях, когда изме­ре­ния мега­ом­мет­ром вхо­дят в содер­жа­ние работ, ого­ва­ри­вать эти изме­ре­ния в наря­де или рас­по­ря­же­нии не требуется.

Изме­ре­ние сопро­тив­ле­ния изо­ля­ции мега­ом­мет­ром долж­но осу­ществ­лять­ся на отклю­чен­ных токо­ве­ду­щих частях, с кото­рых снят заряд путём пред­ва­ри­тель­но­го их зазем­ле­ния. Зазем­ле­ние с токо­ве­ду­щих частей сле­ду­ет сни­мать толь­ко после под­клю­че­ния мегаомметра.

При изме­ре­нии мега­ом­мет­ром сопро­тив­ле­ния изо­ля­ции токо­ве­ду­щих частей соеди­ни­тель­ные про­во­да сле­ду­ет при­со­еди­нять к ним с помо­щью изо­ли­ру­ю­щих дер­жа­те­лей (штанг). В элек­тро­уста­нов­ках напря­же­ни­ем выше 1000В, кро­ме того, сле­ду­ет поль­зо­вать­ся диэлек­три­че­ски­ми перчатками.

При рабо­те с мега­ом­мет­ром при­ка­сать­ся к токо­ве­ду­щим частям, к кото­рым он при­со­еди­нён, не раз­ре­ша­ет­ся. После окон­ча­ния рабо­ты сле­ду­ет снять с токо­ве­ду­щих частей оста­точ­ный заряд путём их крат­ко­вре­мен­но­го заземления.

Про­ве­де­ние работ с пода­чей повы­шен­но­го напря­же­ния от посто­рон­не­го источ­ни­ка при испытании.

К про­ве­де­нию испы­та­ний элек­тро­обо­ру­до­ва­ния допус­ка­ет­ся пер­со­нал, про­шед­ший спе­ци­аль­ную под­го­тов­ку и про­вер­ку зна­ний и тре­бо­ва­ний, содер­жа­щих­ся в раз­де­ле 5.1 Пра­вил Без­опас­но­сти, комис­си­ей, в состав кото­рой вклю­ча­ют­ся спе­ци­а­ли­сты по испы­та­ни­ям элек­тро­обо­ру­до­ва­ния с соот­вет­ству­ю­щей группой.

Испы­та­ния элек­тро­обо­ру­до­ва­ния, в том чис­ле и вне элек­тро­уста­но­вок, про­во­ди­мые с исполь­зо­ва­ни­ем пере­движ­ной испы­та­тель­ной уста­нов­ки, долж­ны выпол­нять­ся по наряду.

Про­ве­де­ние испы­та­ний в про­цес­се работ по мон­та­жу или ремон­ту обо­ру­до­ва­ния долж­но ого­ва­ри­вать­ся в стро­ке «Пору­ча­ет­ся» наряда.

Испы­та­ния элек­тро­обо­ру­до­ва­ния про­во­дит бри­га­да, в соста­ве кото­рой про­из­во­ди­тель работ дол­жен иметь груп­пу 1У, член бри­га­ды – груп­пу III, а член бри­га­ды, кото­ро­му пору­ча­ет­ся охра­на, — груп­пу II.

Мас­со­вые испы­та­ния мате­ри­а­лов и изде­лий (сред­ства защи­ты, раз­лич­ные изо­ля­ци­он­ные дета­ли, мас­ло и т.п.) с исполь­зо­ва­ни­ем ста­ци­о­нар­ных испы­та­тель­ных уста­но­вок, у кото­рых токо­ве­ду­щие части закры­ты сплош­ным или сет­ча­тым ограж­де­ни­я­ми, а две­ри снаб­же­ны бло­ки­ров­кой, допус­ка­ет­ся выпол­нять работ­ни­ку, име­ю­ще­му груп­пу III, еди­но­лич­но в поряд­ке теку­щей экс­плу­а­та­ции с исполь­зо­ва­ни­ем типо­вых мето­дик испытаний.

Рабо­чее место опе­ра­то­ра испы­та­тель­ной уста­нов­ки долж­но быть отде­ле­но от той части уста­нов­ки, кото­рая име­ет напря­же­ние выше 1000В. Дверь, веду­щая в часть уста­нов­ки, име­ю­щую напря­же­ние выше 1000В, долж­на быть снаб­же­на бло­ки­ров­кой, обес­пе­чи­ва­ю­щей сня­тие напря­же­ния с испы­та­тель­ной схе­мы в слу­чае откры­тия две­ри и невоз­мож­ность пода­чи напря­же­ния при откры­тых две­рях. На рабо­чем месте опе­ра­то­ра долж­на быть преду­смот­ре­на раз­дель­ная све­то­вая, изве­ща­ю­щая о вклю­че­нии напря­же­ния до и выше 1000В, и зву­ко­вая сиг­на­ли­за­ция, изве­ща­ю­щая о пода­че испы­та­тель­но­го напря­же­ния. При пода­че испы­та­тель­но­го напря­же­ния опе­ра­тор дол­жен сто­ять на изо­ли­ру­ю­щем ковре.

Пере­движ­ные испы­та­тель­ные уста­нов­ки долж­ны быть осна­ще­ны наруж­ной све­то­вой и зву­ко­вой сиг­на­ли­за­ци­ей, авто­ма­ти­че­ски вклю­ча­ю­щей­ся при нали­чии напря­же­ния на выво­де испы­та­тель­ной установки.

Допуск по наря­дам, выдан­ным на про­ве­де­ние испы­та­ний и под­го­то­ви­тель­ных работ к ним, дол­жен быть выпол­нен толь­ко после уда­ле­ния с рабо­чих мест дру­гих бри­гад, рабо­та­ю­щих на под­ле­жа­щем испы­та­нию обо­ру­до­ва­нии, и сда­чи ими наря­дов допус­ка­ю­ще­му. В элек­тро­уста­нов­ках, не име­ю­щих мест­но­го дежур­но­го пер­со­на­ла, про­из­во­ди­те­лю работ раз­ре­ша­ет­ся после уда­ле­ния бри­га­ды оста­вить наряд у себя.