Гидрогенераторы. Повреждения и ремонт - Измерение сопротивления изоляции

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
ИЗМЕРЕНИЯ И ИСПЫТАНИЯ, ПРОВОДИМЫЕ ВО ВРЕМЯ РЕМОНТОВ ГИДРОГЕНЕРАТОРОВ

1. ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ МЕГАОММЕТРОМ

В процессе ремонтов гидрогенераторов производятся следующие основные измерения: сопротивления изоляции мегаомметром, сопротивления обмоток постоянному и переменному току, тангенса угла диэлектрических потерь, воздушного зазора, температуры, вибрации. Кроме измерений производятся также и испытания: изоляции повышенным напряжением, активной стали статора на нагревание, вентиляционные, кроме того, производятся измерения при контроле паяных соединений.
Измерение сопротивления изоляции мегаомметром является наиболее простым и распространенным средством проверки ее состояния и целости цепи. Измеряя сопротивление изоляции мегаомметром, можно быстро обнаружить посторонние предметы на токоведущих частях, местное или общее увлажнение изоляции, загрязнение, сильное разъедание маслом, пробои, подгорание изоляции.
Оценка состояния изоляции производится по сопротивлениям, замеренным через 15 и 60 с. Сопротивление в зависимости от времени измерения увеличивается, а ток уменьшается. Отношение R60"/R15" называется коэффициентом абсорбции К.

Принято считать, что коэффициент абсорбции должен быть не менее 1,3. Уменьшение коэффициента К при последующих замерах говорит о том, что изоляция увлажняется и ухудшается. При увлажненной изоляции коэффициент К равен 1,1.
Наименьшее значение сопротивления изоляции R60", МОм, для обмотки статора гидрогенератора при температуре 75°С определяется по формуле

где Uном — номинальное линейное напряжение, В; Sном —  номинальная мощность, кВ-А.
Если сопротивление изоляции, вычисленное по этой формуле, будет ниже 0,5 МОм, то наименьшим допустимым значением считается 0,5 МОм.
Для температур ниже 75°С (но не ниже 10°С) наименьшее значение сопротивления изоляции обмоток машин определяется умножением значений, полученных по указанной формуле, на температурный коэффициент Κт, значения которого приведены в табл. 9.1.

Таблица 9.1. Значение температурного коэффициента Κт

Допустимые значения сопротивления изоляции узлов гидрогенератора и напряжения мегаомметра приведены в табл. 9.2.
Испытание изоляции производится относительно корпуса между обмотками различных фаз, ветвей и напряжений. Для измерения сопротивления изоляции применяются мегаомметры на напряжение 250, 500, 1000 и 2500 В.
Исправность мегаомметра во время работы может быть проверена вращением ручки генератора. При разомкнутых зажимах стрелка прибора должна устанавливаться на отметку «оо», при замкнутых зажимах — на нулевую отметку. Испытания изоляции мегаомметром производятся с соблюдением правил техники безопасности двумя лицами. 

Таблица 9.2. Допустимое значение сопротивления изоляции гидрогенераторов

Перед проведением измерений необходимо подробно ознакомиться с оборудованием, эксплуатационными данными, режимами работы, данными предыдущих замеров сопротивления изоляции. Результаты измерений сравниваются с предыдущими замерами при одних и тех же условиях или с [53].
Работая с мегаомметром, корпус устанавливают горизонтально, при испытании изоляции относительно земли обмотку присоединяют к зажиму «линия», а зажим «земля» заземляют. По окончании измерений изоляция испытуемой обмотки должна быть разряжена. Если предполагаются повторные измерения, то время разряда должно быть не менее времени заряда, в противном случае измерения дадут завышенное значение сопротивления изоляции и заниженное значение коэффициента абсорбции.

Рис. 9.1. Схема измерения сопротивления изоляции обмотки статора гидрогенератора с водяным охлаждением (фаза А):
RАЗ — сопротивление изоляции фазы А по отношению к корпусу; RAB, RAС — то же по отношению к фазам В и С; RВК — сопротивления шлангов фаз А, В, С; К — коллекторы системы охлаждения; М — мегаомметр; 1 — малая рамка; 2 — генератор; 3 — большая рамка; Л, З, Э — зажимы

При измерении сопротивления изоляции обмотки статора, имеющей водяное охлаждение, приходится принимать специальные меры по уменьшению погрешности, вызванной оставшейся после слива водой. Следствием увлажнения поверхности шлангов является существенное снижение сопротивления последних. Из-за низкого сопротивления шлангов снижается сопротивление изоляции обмотки по отношению к напорному и сливному коллекторам. Это в свою очередь ведет к снижению сопротивления междуфазной изоляции, так как при пофазных измерениях образуется шунтирующая ее цепь; испытуемая фаза — шланги этой фазы — коллекторы — шланги заземленных фаз — заземленные фазы.
Для исключения погрешности, вносимой этой шунтирующей цепью, следует присоединять коллекторы к экранному зажиму мегаомметра (обозначенному буквой Э. 
В этом случае (рис. 9.1) коллекторы будут иметь практически такой же потенциал, как испытуемая фаза, присоединенная к линейному зажиму мегаомметра, поэтому по поверхности шлангов этой фазы ток проходить не будет и их сопротивление не окажет непосредственного влияния на результат измерения сопротивления изоляции фазы.
Но и при такой схеме измерения, если сопротивления шлангов не превышают нескольких мегаом (что может быть в случае, когда не производится продувка системы охлаждения), то возникает погрешность за счет шунтирования шлангами цепи большой рамки мегаомметра (сопротивление Rak и сопротивление цепи большой рамки включены параллельно, как это видно на рис. 9.1).
У мегаомметра МС-06 сопротивление цепи большой рамки равно 1 МОм, поэтому если сопротивление шлангов равно 10 МОм, то показания мегаомметра МС-06 будут завышены на 10%, если 5 МОм, то на 20%, если 3 МОм, то на 33% (предел измерения 10 000 МОм). Во избежание возникновения таких погрешностей можно рекомендовать сначала измерить сопротивление изоляции фазы, не применяя экранировки, и если оно окажется ниже 15 МОм, то продуть систему охлаждения, с тем чтобы сопротивление повысилось по меньшей мере до этого значения, и только после этого приступить к окончательным измерениям с применением экранировки. Если по данным предыдущих измерений известно, что сопротивление изоляции фазы (измеренное с экранировкой) не превышает 1000 МОм, то можно переключить мегаомметр на предел 1000 МОм; в этом случае при предварительных измерениях без экранировки достаточно иметь сопротивление изоляции фазы не ниже 1,5 МОм.
Измерения сопротивления изоляции описанным выше способом можно производить и без слива воды из системы охлаждения. Однако для этого необходимо, во-первых, чтобы соединение коллекторов с внешними трубопроводами осуществлялось через изолирующую вставку, во-вторых, чтобы применялся мегаомметр с более низким внутренним сопротивлением, чем МС-06.
Этому требованию удовлетворяет электронный мегаомметр Ф-3, специально разработанный Союзтехэнерго (бывший ОРГРЭС) для подобных целей. Он имеет напряжение 2,5 кВ, пределы по измеряемому сопротивлению 10—200, 100—2000, 1000—20 000 МОм, погрешность измерения не более 4% длины шкалы.
При применении такого мегаомметра для генераторов после слива воды отпадает необходимость в описанных  выше операциях по предварительному определению сопротивления изоляции без экранировки, тщательному выбору предела измерений.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК ПОСТОЯННОМУ ТОКУ

Определение сопротивлений обмоток статора и ротора постоянному току позволяет в определенной мере контролировать состояние мест соединений, наличие замыканий в обмотках и качество паек. Сопротивления обмоток каждой фазы не должны отличаться друг от друга или от ранее измеренных более чем на 2%. При измерении сопротивлений обмоток в холодном состоянии рекомендуется пользоваться методом амперметра-вольтметра с приборами класса 0,2—0,5 или двойным мостом. Сопротивление проводов цепи вольтметра должно быть не более 0,5% внутреннего сопротивления прибора, в противном случае необходимо вводить поправку, учитывающую падение напряжения в проводах:

где U — напряжение, измеренное вольтметром, В; I — ток, проходящий через амперметр, А; rпр — сопротивление двух проводников, соединяющих обмотку с вольтметром, Ом; rв — сопротивление вольтметра, Ом.
Если при измерениях с увеличением тока сопротивление обмотки уменьшается, то это указывает на наличие плохого монтажа, который следует исправить. После этого снова производятся замеры и среднее значение сопротивления приводится к температуре 15°С. Пересчет производится по уравнению

где r — сопротивление, Ом, из опыта при температуре к — коэффициент, равный для меди 235.

Измерение сопротивления обмотки ротора переменному току производится в целях выявления витковых замыканий в обмотках ротора. Во время ремонта сопротивление по полюсам или парам полюсов измеряется на неподвижном роторе при напряжении не более 220 В (рис. 9.2). Для возможности сравнения результатов сданными предыдущих измерений должны производиться при аналогичном состоянии генератора (вставленный или вынутый ротор, разомкнутая или замкнутая накоротко обмотка статора) и одних и тех же значениях напряжения и тока.

Рис. 9.2. Схема измерения сопротивлений переменному току:
1 — амперметр Э-59/4; V — вольтметр Э-59/2; Тр — трансформатор ОСО-220/12

Отклонения полученных результатов от данных предыдущих измерений или от среднего значения сопротивления полюса должны находиться в пределах точности измерения.