Процена напонске отпорности изолације електричне опреме.

Техничко средство за испитивање и процену способности електричне опреме да издржи напон. Изолационе структуре треба да се користе за изолацију делова под напоном све електричне опреме од уземљених делова или од других нееквипотенцијалних тела под напоном, како би се обезбедио нормалан рад опреме. Диелектрична чврстоћа једног изолационог материјала изражава се као просечна јачина електричног поља пробоја дуж дебљине (јединица је кВ/цм). Изолациона структура електричне опреме, као што је изолација генератора и трансформатора, састављена је од разних материјала, а структурни облик је такође изузетно сложен. Свако локално оштећење изолационе структуре ће довести до губитка изолационих перформанси целокупне опреме. Према томе, укупна изолациона способност опреме генерално се може изразити само испитним напоном (јединица: кВ) који може да издржи. Испитни напон отпорности изолације може указивати на ниво напона који опрема може да издржи, али није еквивалентан стварној изолационој снази опреме. Специфични захтев за координацију изолације електроенергетског система је да се координира и формулише испитни напон отпорности изолације различите електричне опреме како би се назначили захтеви за ниво изолације опреме. Испитивање отпорног напона изолације је деструктивни тест (погледајте испитивање изолације). Стога, за неку кључну опрему у раду којој недостају резервни делови или јој је потребно дуго времена за поправку, требало би пажљиво да размислите да ли да спроведете тест отпорности на напон изолације.

Када је у погону различита електрична опрема у електроенергетском систему, осим што може да издржи АЦ или ДЦ радни напон, трпе и разне пренапоне. Ови пренапони нису само велике амплитуде, већ имају и таласне облике и трајања који се веома разликују од радног напона. Њихови ефекти на изолацију и механизми који могу изазвати квар изолације су такође различити. Због тога је неопходно користити одговарајући испитни напон за спровођење теста отпорног напона електричне опреме. Тестови отпорног напона изолације наведени у кинеским стандардима за системе напајања наизменичном струјом укључују: ① краткотрајни (1 минут) тест отпорности на напон фреквенције напајања; ② дуготрајни тест отпорности на фреквенцију напајања; ③ Испитивање отпорног напона ДЦ; ④ радни тест отпорности на ударни талас; ⑤ Тест отпорности на ударни талас муње. Такође прописује да се перформансе изолације електричне опреме од 3 до 220 кв под радним напоном фреквенције струје, привремени пренапон и радни пренапон генерално тестирају краткотрајним тестом отпорног напона на фреквенцију напајања, а тест радног удара није потребан. За електричну опрему од 330 до 500 кв, потребно је испитивање на радни удар да би се провериле перформансе изолације под радним пренапоном. Дуготрајно испитивање отпорног напона фреквенције напајања је испитивање које се спроводи за стање унутрашње деградације изолације и спољашње контаминације изолације електричне опреме.

Стандарди за испитивање отпорног напона изолације имају посебне прописе у свакој земљи. Кинески стандарди (ГБ311.1-83) предвиђају основни ниво изолације опреме за пренос и трансформацију снаге 3-500 кв; 3-500кв опрема за пренос снаге и трансформацију отпорни напон импулсног удара грома, отпорни напон фреквенције струје од једног минута; и 330-500кв опрема за пренос и трансформацију снаге Импулсни отпорни напон за рад електричне опреме. Одељење за производњу електричне опреме и одељење за рад електроенергетског система треба да буду у складу са стандардима када бирају ставке и вредности испитног напона за испитивање отпорног напона.

Испитивање отпорног напона фреквенције напајања

Користи се за тестирање и процену способности изолације електричне опреме да издржи напон фреквенције струје. Испитни напон треба да буде синусоидан и фреквенција треба да буде иста као и фреквенција електроенергетског система. Обично се наводи да се једноминутни тест отпорног напона користи за тестирање способности изолације да издржи краткорочни напон, а тест дуготрајног отпорног напона се користи за тестирање прогресивног пропадања унутар изолације, као што је делимично пражњење оштећења, диелектрични губици и термичка оштећења узрокована струјом цурења. На спољашњу изолацију опреме за напајање на отвореном утичу атмосферски фактори животне средине. Поред теста отпорности на напон фреквенције снаге у стању суве површине, такође је потребан тест отпорности на напон у вештачки симулираном атмосферском окружењу (као што је мокро или прљаво стање).

Наизменични синусни напон се може изразити у виду вршне вредности или ефективне вредности. Однос вршне вредности и ефективне вредности је квадратни корен два. Таласни облик и фреквенција тестног напона који је стварно примењен током теста неизбежно ће одступити од стандардних прописа. Кинески стандарди (ГБ311.3-83) предвиђају да фреквенцијски опсег тестног напона треба да буде од 45 до 55Хз, а таласни облик тестног напона треба да буде близу синусног таласа. Услови су да позитивни и негативни полуталаси буду потпуно исти, а вршна вредност и ефективна вредност треба да буду исте. Однос је једнак ±0,07. Генерално, такозвана вредност тестног напона се односи на ефективну вредност, која је подељена са његовом вршном вредношћу.

Напајање које се користи за испитивање састоји се од високонапонског испитног трансформатора и уређаја за регулацију напона. Принцип тест трансформатора је исти као и код општег енергетског трансформатора. Његов називни излазни напон треба да задовољи захтеве испитивања и остави простора за слободу; излазни напон испитног трансформатора треба да буде довољно стабилан да не изазове промену излаза услед пада напона струје пре пражњења на унутрашњем отпору извора напајања. Напон значајно флуктуира како би се избегле потешкоће у мерењу или чак утицале на процес пражњења. Због тога тестно напајање мора имати довољан капацитет и унутрашња импеданса треба да буде што мања. Генерално, захтеви за капацитетом испитног трансформатора одређују се колико струје кратког споја може да произведе под испитним напоном. На пример, за испитивање малих узорака чврсте, течне или комбиноване изолације у сувом стању, потребно је да струја кратког споја опреме буде 0,1 А; за испитивање самообнављајуће изолације (изолатори, изолациони прекидачи итд.) у сувом стању потребна је струја кратког споја опреме Не мање од 0,1А; за испитивање спољашње изолације на вештачкој киши, струја кратког споја опреме треба да буде најмање 0,5 А; за испитивања узорака већих димензија потребна је струја кратког споја опреме 1А. Уопштено говорећи, испитни трансформатори са нижим називним напонима углавном усвајају систем од 0,1А, који омогућава да 0,1А континуирано тече кроз високонапонски калем трансформатора. На пример, капацитет 50кВ тест трансформатора је подешен на 5кВА, а капацитет тестног трансформатора од 100кВ је 10кВА. Испитни трансформатори са вишим називним напонима обично усвајају систем од 1А, који омогућава да 1А континуирано тече кроз високонапонски калем трансформатора. На пример, капацитет испитног трансформатора од 250кВ је 250кВА, а капацитет тестног трансформатора од 500кВ је 500кВА. Због укупних димензија вишенапонске испитне опреме, веће, еквивалентни капацитет опреме је такође већи, а тестно напајање треба да обезбеди већу струју оптерећења. Називни напон једног тестног трансформатора је превисок, што ће изазвати одређене техничке и економске потешкоће током производње. Највиши напон једног тестног трансформатора у Кини је 750кВ, а у свету постоји врло мало појединачних трансформатора са напоном већим од 750кВ. Да би се задовољиле потребе испитивања наизменичног напона ултрависоке и ултрависоконапонске опреме за напајање, неколико тест трансформатора се обично повезује у серију да би се добио висок напон. На пример, три тест трансформатора од 750 кВ су повезана у серију да би се добио испитни напон од 2250 кВ. Ово се зове серијски тест трансформатор. Када су трансформатори повезани у серију, унутрашња импеданса расте веома брзо и увелико премашује алгебарски збир импеданси неколико трансформатора. Због тога је број серијски повезаних трансформатора често ограничен на 3. Тест трансформатори такође могу бити повезани паралелно да би се повећала излазна струја, или повезани у облику △ или И за трофазни рад.

Да би се извршила испитивања отпорног напона фреквенције напајања на узорцима са великим електростатичким капацитетом, као што су кондензатори, каблови и генератори великог капацитета, потребно је да уређај за напајање буде и високог напона и великог капацитета. Биће потешкоћа у реализацији оваквог уређаја за напајање. Нека одељења су усвојила опрему за високонапонско тестирање серије резонанције снаге фреквенције (погледајте опрему за тестирање резонанце серије високог напона наизменичне струје).

Испитивање отпорности на импулс муње

Способност изолације електричне опреме да издржи импулсни напон грома тестира се вештачком симулацијом таласних облика струје грома и вршних вредности. Према стварним резултатима мерења пражњења грома, верује се да је таласни облик муње униполарна би-експоненцијална крива са таласном главом дугом неколико микросекунди и таласним репом дугим десетине микросекунди. Већина муња је негативан поларитет. Стандарди разних земаља широм света калибрирали су стандардни ударни талас муње као: привидно време фронта таласа Т1=1,2μс, такође познато као време таласне главе; привидно полуталасно вршно време Т2=50μс, такође познато као време таласног репа (види слику). Дозвољено одступање између вршне вредности напона и таласног облика који генерише стварни уређај за испитивање и стандардног таласа је: вршна вредност, ±3%; време таласне главе, ±30%; полуталасно вршно време, ±20%; стандардни таласни облик муње се обично изражава као 1,2 /50μс.

Испитни напон муњевитог импулса генерише генератор импулсног напона. Трансформација више кондензатора генератора импулсног напона из паралелног у серијски постиже се кроз много размака куглица за паљење, то јест, више кондензатора је повезано у серију када се празни простори куглица за паљење контролишу да се испразне. Брзина пораста напона на уређају који се тестира и брзина пада напона након вршне вредности могу се подесити вредностима отпора у колу кондензатора. Отпор који утиче на таласну главу назива се отпор таласне главе, а отпор који утиче на таласни реп се назива отпор таласног репа. Током испитивања, унапред одређено време таласне главе и полуталасно вршно време таласа стандардног импулсног напона добијају се променом вредности отпора отпорника таласне главе и отпорника таласног репа. Променом поларитета и амплитуде излазног напона исправљеног напајања може се добити потребан поларитет и вршна вредност таласа импулсног напона. Из овога се могу реализовати генератори импулсног напона у распону од стотина хиљада волти до неколико милиона волти или чак десетина милиона волти. Виши напон генератора импулсног напона који је дизајнирала и инсталирала Кина је 6000 кВ.

Испитивање напона муњевитог импулса

Садржај укључује 4 ставке. ①Тест отпорности на удар: Обично се користи за изолацију која се не обнавља, као што је изолација трансформатора, реактора, итд. Сврха је да се тестира да ли ови уређаји могу да издрже напон који је одређен степеном изолације. ② 50% тест флешовера: Обично се као објекти користе изолација која се сама обнавља, као што су изолатори, ваздушни отвори итд. Сврха је да се одреди вредност напона У са вероватноћом преласка од 50%. Са стандардном девијацијом између ове вредности напона и вредности прескока, могу се одредити и друге вероватноће преласка, као што је вредност напона прескока од 5%. У се генерално сматра отпорним напоном. ③Тест квара: Сврха је да се утврди стварна чврстоћа изолације. Углавном се изводи у погонима за производњу електричне опреме. ④Тест криве напон-време (тест криве волт-секунде): Крива напон-време показује однос између примењеног напона и оштећења изолације (или прескакања порцеланске изолације) и времена. Волт-секундна крива (В-т крива) може пружити основу за разматрање координације изолације између заштићене опреме као што су трансформатори и заштитне опреме као што су одводници.

Поред испитивања пуним таласом импулса грома, понекад је потребно тестирати електричну опрему са намотајима као што су трансформатори и пригушнице и са скраћеним таласима са временом скраћења од 2 до 5 μс. Одсецање се може десити на почетку или на крају таласа. Генерисање и мерење овог скраћеног таласа и одређивање степена оштећења опреме су релативно сложени и тешки. Због брзог процеса и велике амплитуде, испитивање напона муњевитог импулса има високе техничке захтеве за испитивање и мерење. Детаљне процедуре испитивања, методе и стандарди се често предвиђају за референцу и примену приликом извођења тестова.

Радни импулсни тест пренапона

Вештачким симулирањем таласног облика импулса пренапона рада електроенергетског система, тестира се способност изолације електричне опреме да издржи радни импулсни напон. Постоји много типова оперативних таласних облика и пикова пренапона у електроенергетским системима, који су повезани са параметрима линије и статусом система. Генерално, то је осцилациони талас са фреквенцијом у распону од десетина Хз до неколико килохерца. Његова амплитуда је повезана са напоном система, који се обично изражава као вишеструки фазни напон, до 3 до 4 пута већи од фазног напона. Радни ударни таласи трају дуже од ударних таласа грома и имају различите ефекте на изолацију електроенергетског система. За електроенергетске системе од 220 кВ и испод, краткотрајни тестови отпорности на фреквенцију напајања могу се користити за приближно тестирање стања изолације опреме под радним пренапоном. За ултрависоконапонске и ултрависоке напонске системе и опрему од 330кВ и више, радни пренапон има већи утицај на изолацију, а краткотрајни тестови напона фреквенције снаге више се не могу користити за приближно замену тестова радног импулсног напона. Из података испитивања се може видети да је за ваздушне празнине веће од 2м нелинеарност радног напона пражњења значајна, односно отпорни напон расте полако када се растојање зазора повећава, па је чак нижи од краткорочне фреквенције снаге. напон пражњења. Због тога се изолација мора испитати симулацијом радног импулсног напона.

За дугачке празнине, изолаторе и спољну изолацију опреме, постоје два таласна облика тестног напона за симулацију радног пренапона. ① Непериодични експоненцијални талас распадања: сличан ударном таласу муње, осим што су време главе таласа и време полуврха много дуже од таласне дужине удара грома. Међународна електротехничка комисија препоручује да стандардни таласни облик радног импулсног напона буде 250/2500μс; када стандардни таласни облик не може да испуни захтеве истраживања, могу се користити 100/2500μс и 500/2500μс. Непериодични таласи експоненцијалног распада такође могу бити генерисани генераторима импулсног напона. Принцип генерисања ударних таласа муње је у основи исти, осим што отпор главе таласа, отпор репа таласа и отпорност на пуњење морају бити повећани много пута. У високонапонским лабораторијама се обично користи сет генератора импулсног напона, опремљен са два сета отпорника, како за генерисање импулсног напона муње, тако и за генерисање радног импулсног напона. Према прописима, дозвољено одступање између генерисаног таласног облика напона радног импулса и стандардног таласног облика је: вршна вредност, ±3%; таласна глава, ±20%; полувршно време, ±60%. ② Ослабљени осцилациони талас: потребно је да трајање полуталаса 01 буде 2000~3000μс, а амплитуда полуталаса 02 треба да достигне отприлике 80% амплитуде полуталаса 01. Ослабљени осцилациони талас се индукује на страни високог напона коришћењем кондензатора за пражњење нисконапонске стране испитног трансформатора. Ова метода се углавном користи у тестовима таласа рада енергетских трансформатора на лицу места на подстаницама, користећи сам тестирани трансформатор за генерисање тестних таласних облика како би се тестирала сопствена способност отпорности на напон.

Садржај теста пренапона радног импулса укључује 5 ставки: ① тест отпорности на радни импулс; ② 50% радни импулсни тест флешовера; ③ тест квара; ④ тест криве времена напона (тест криве волт-секунда); ⑤ Радни импулсни напон таласне главе Тест криве. Прва четири теста су иста као и одговарајући захтеви за испитивање напона муње. Тест бр. 5 је неопходан за радне карактеристике ударног пражњења јер ће се напон пражњења дугог ваздушног зазора под дејством оперативних ударних таласа мењати са главом ударног таласа. На одређеној дужини таласне главе, као што је 150 μс, напон пражњења је низак, а ова таласна глава се назива критична таласна глава. Критична таласна дужина се благо повећава са дужином процепа.

Испитивање ДЦ отпорног напона

Користите једносмерну струју да бисте тестирали перформансе изолације електричне опреме. Сврха је да: ① утврди способност ДЦ високонапонске електричне опреме да издржи једносмерни напон; ② због ограничења капацитета напајања за испитивање наизменичном струјом, користите ДЦ високи напон уместо АЦ високог напона да бисте спровели тестове отпорности на напон на опреми наизменичне струје великог капацитета.

Испитни напон једносмерне струје се генерално генерише напајањем наизменичном струјом преко исправљача и заправо је униполарни пулсирајући напон. Постоји максимална вредност напона У на врху таласа, а минимална вредност напона У на дну таласа. Такозвана вредност испитног напона једносмерне струје односи се на аритметичку средњу вредност овог пулсирајућег напона, односно очигледно не желимо да пулсирање буде превелико, па је предвиђено да коефицијент пулсирања С тестног напона једносмерне струје не прелази 3 %, односно једносмерни напон се дели на позитиван и негативан поларитет. Различити поларитети имају различите механизме деловања на различите изолације. У тесту мора бити наведен један поларитет. Генерално, за тест се користи поларитет који озбиљно тестира перформансе изолације.

Обично се једностепено полуталасно или пуноталасно исправљачко коло користи за генерисање високог једносмерног напона. Због ограничења називног напона кондензатора и високонапонског силицијумског стека, ово коло може генерално да произведе 200~300кВ. Ако је потребан већи једносмерни напон, може се користити каскадна метода. Излазни напон каскадног генератора једносмерног напона може бити 2н пута већи од вршног напона енергетског трансформатора, где н представља број серијских веза. Пад напона и вредност таласа излазног напона овог уређаја су функције броја серија, струје оптерећења и фреквенције наизменичне мреже. Ако има превише серија и струја је превелика, пад напона и пулсирање ће достићи неподношљиве нивое. Овај каскадни уређај за генерисање једносмерног напона може да произведе напон од око 2000-3000 кВ и излазну струју од само десетине милиампера. Када се раде тестови вештачког окружења, струја пре пражњења може да достигне неколико стотина милиампера, или чак 1 ампер. У овом тренутку треба додати уређај за стабилизацију напона тиристора да би се побољшао квалитет излазног напона. Захтева се да када је трајање 500мс и амплитуда 500мА Када импулс струје пре пражњења тече једном у секунди, изазвани пад напона не пређе 5%.

У превентивном испитивању изолације опреме електроенергетског система (погледајте тест изолације), ДЦ високи напон се често користи за мерење струје цурења и отпора изолације каблова, кондензатора итд., а такође се врши испитивање отпорног напона изолације. Тестови су показали да када је фреквенција у опсегу од 0,1 до 50Хз, дистрибуција напона унутар вишеслојног медијума је у основи распоређена према капацитивности. Стога, тест отпорности на напон коришћењем ултра-ниске фреквенције од 0,1 Хз може бити еквивалентан тесту отпорности на напон фреквенције снаге, чиме се избегава употреба великог напона отпорног напона. Потешкоћа опреме за испитивање отпорног наизменичног напона може такође одражавати стање изолације опреме која се тестира. Тренутно се на крајњој изолацији мотора спроводе ултранискофреквентни тестови отпорног напона, који се сматрају ефикаснијим од тестова отпорног напона фреквенције снаге.

Весхине Елецтриц Мануфацтуринг Цо., Лтд.