- Определение токов утечки и электрической прочности электроизоляционных узлов и коллекторной изоляции ЭГС
Существенным фактором, определяющим работоспособность ЭГС, является процесс старения в условиях эксплуатации электроизоляции, в результате чего уменьшается ее электрическое сопротивление и электрическая прочность. Электрическое сопротивление работающей ЭГС определяется суммарным сопротивлением изоляции коллекторного пакета ЭГС и сопротивлением изоляции гермовыводов (металлокерамических узлов — МКУ). Сопротивление изоляции зависит от технологии изготовления, температурных режимов и термоциклирования, давления пара цезия и длительности работы. В активной зоне реактора коллекторная изоляция в максимальной степени подвержена совместному воздействию высоких температур, пара цезия и ионизирующих излучений. Воздействие нейтронного облучения способствует возникновению радиационных повреждений, приводящих в конечном итоге к растрескиванию изоляции. Радиационное растрескивание опасно для ЭГС тем, что в образующиеся трещины будут проникать пары цезия и создавать участки с повышенной электрической проводимостью, которые будут приводить к увеличению токов утечки. Уменьшение сопротивления изоляции, в свою очередь, приводит к уменьшению напряжения электрического пробоя, которое уменьшается также из-за наличия нейтронного и γ-излучения.
Контроль нарушения электрической изоляции коллекторного пакета во время испытаний. Для определения нарушения электрической прочности коллекторного пакета, возможных вследствие этого замыканий отдельных ЭГЭ на корпус и, как следствие, снижения или даже потери электрической мощности, связанной с перетечками тока по корпусу, в НИИ НПО «Луч» С.А. Ереминым с сотрудниками [268] разработан метод контроля сопротивления коллекторной изоляции
ЭГС непосредственно во время петлевых испытаний, основанный на измерении распределения потенциала по корпусу ЭГС, вызванного пропусканием зондирующего тока между одной из токонесущих шин и корпусом (несущей трубкой) ЭГС. Для подачи зондирующего тока используется генератор постоянного тока с силой тока, не зависящей от сопротивления электрической нагрузки ЭГС, в качестве которого может служить второе нагрузочное устройство. Схема подключения к испытываемой ЭГС зондирующего источника тока приведена на рис. 7.17.
Количество, место, характер и параметры нарушения электрической прочности коллекторного пакета и потери мощности, вызванные указанными замыканиями, определяются из анализа распределения потенциала по несущей трубке ЭГС, потенциальных диаграмм и ВАХ ЭГС, полученных при различных значениях зондирующего тока, пропускаемого между шиной и землей. Распределение потенциала по несущей трубке определяется при помощи потенциальных выводов, которыми могут служить одноименные электроды термопар, установленных на чехле ЭГС. Место замыкания коллектора ЭГЭ на корпус определяют по излому полученного распределения, а значение электрического сопротивления находят дифференцированием разности потенциалов между шиной и корпусом в месте замыкания по зондирующему току.
Импульсный метод измерения электрического сопротивления изоляции сложной цепи из последовательно-параллельного соединения ЭГС. Рассмотренный подробно в § 6.2. импульсный способ контроля электрической цепи ЭГС может быть использован и для измерения в рабочих условиях с подключенной нагрузкой сопротивления изоляции сложной цепи из последовательно-параллельного соединения ЭГС, например, ЭГП или даже активной зоны ТРП. Разработанный В.П. Колесниковым в ФЭИ этот способ был использован при испытаниях ТРП «Топаз» [227]. Последовательно-параллельная сборка ЭГС, какой является рабочая секция ТРП (а также и ЭГП), как объект измерений может быть представлена эквивалентной RC-схемой. В оптимальном рабочем режиме ТРП внутреннее сопротивление электрической цепи должно быть по крайней мере на порядок меньше общего сопротивления изоляции, слагаемого из распределенного по цепи сопротивления коллекторной изоляции, сопротивления изоляции гермовыводов, сопротивления утечки по пару цезия с коммутационных перемычек на корпус и сопротивления изоляции выходных шин. Общее сопротивление изоляции в RC-схеме представляется в виде сосредоточенного суммарного сопротивления Rиз. Так как ТРП и его внешние цепи обладают значительной емкостью, можно считать, что к параллельно подключена емкость Ср. Если к параллельно подключенным
подключить эталонную емкость Сэ, то для подаваемого относительно корпуса сигнала на Сэ образованная цепь эквивалентна пропорционально дифференцирующей цепочке. Такая цепочка представляет собой четырехполюсник при снятии сигнала с параллельно соединенных
.
При использовании в качестве сигнала линейно нарастающего пилообразного напряжения с заданной амплитудой равной uвх и с длительностью фронта Т сопротивление изоляции выражается формулой
Сопротивление изоляции по этому уравнению является линейной функцией от амплитуды прямоугольных дифференцированных импульсов. Функциональная схема измерений (рис. 7.18) включает в себя генератор зондирующих пилообразных импульсов и измеритель амплитуд дифференцированных импульсов. Генератор подключается к выходным шинам ТРП через эталонный конденсатор Сэ, а измеритель — непосредственно к выходным шинам. Для улучшения условий измерения осуществляется синхронизация работы генератора и измерителя. Для устранения влияния зондирующих импульсов на работу ТРП амплитуду зондирующих импульсов uвх и длительность фронта Т выбирают такими, чтобы при максимальном сопротивлении изоляции амплитуда прямоугольных дифференцированных импульсов не превышала 100 мВ.
