7.7. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ К ПРОБЛЕМАМ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ
Существенным обстоятельством, определяющим применимость устройства для измерения характеристик частичных разрядов, является его чувствительность, в конечном счете определяемая собственными шумами прибора, или его действующим входным сопротивлением. В качестве ориентировочных значений чувствительности измерения кажущегося заряда Q при объектах с сосредоточенной емкостью можно назвать цифры от 0,005 до 10 пКл, при длинных кабелях — примерно 1 пКл. Эти оптимальные величины, само собой разумеется, достижимы, если общий уровень помех в месте проведения измерений ниже указанных значений, а использованный источник напряжения сам свободен от частичных разрядов. Обычно оба условия соблюдаются без особых трудностей.
Все способы измерения частичных разрядов, основанные на использовании четырехполюсника связи и схемы на рис. 244, регистрируют не только частичные разряды в объекте, но и в источнике напряжения и конденсаторе связи, как и коронные разряды на элементах схемы, находящихся под высоким напряжением. При селективных способах измерения можно устранить влияние разрядов, возникающих в источнике напряжения, путем включения между источником и объектом фильтра, настроенного на частоту измерений [481]. При применении испытательных трансформаторов с низким уровнем частичных разрядов и некоронирующих соединительных проводов (например, гибких металлических шлангов большого диаметра) снижаются затраты на борьбу с помехами (рис. 256). При испытаниях силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения можно частично обойти эту проблему, используя сам объект как источник испытательного напряжения (возбуждая трансформатор с первичной стороны).
В некоторых случаях к обычным помехам добавляются помехи от недалеко расположенных сильноточных устройств или мощных радиопередатчиков. Этот вид помех можно устранить либо экранировкой помещения с соответствующим высоким затуханием электромагнитной волны при прохождении экрана [510, 511, 853, 871, 872], либо организацией испытаний в часы, когда уровень помех минимальный. Дальнейшие возможности открываются при использовании мостовых схем (см. § 7.3) и дифференциальных передач, при которых ослабляются помехи путем сравнения синфазных сигналов или полей [464, 505, 506]. В конце концов, внешние помехи можно нейтрализовать в определенной степени, принимая антенной сигнал помехи и вводя его в противофазе в измерительную цепь. На возможность подавления помех с использованием числовой логики уже указывалось в § 7.4.
Перед тем как использовать то или иное мероприятие по подавлению помех, следует провести тщательный анализ причин возникновения помех и путей их попадания в измерительную цепь. Об этом сообщается в двух подробных отчетах СИГРЭ [854, 877], где анализируются способы распознания сигналов, вызванных не частичными разрядами в объекте, и рекомендуются мероприятия по подавлению помех. Кроме того, содержание § 1.5 может служить для понимания условий возникновения помех, их распространения и способов борьбы с помехами при измерениях частичных разрядов.
В предыдущих параграфах были описаны схемы, позволяющие в простейших случаях и при некотором опыте установить место возникновения частичных разрядов. Это можно сделать также и для больших трансформаторов, правда, в ограниченном объеме. При этом требуется большое число измерений на отдельных выводах трансформатора, по возможности при различных частотах и напряжениях на разных участках обмоток. Количественное сравнение результатов измерений, а также использование акустических методов определения места разряда с помощью микрофонов, звуковых и ультразвуковых источников и геометрической триангуляции позволяют более или менее точно установить место возникновения частичных разрядов.
Рис. 256. Измерения характеристик ЧР в полностью экранированной лаборатории высокого напряжения с некоронирующей подводкой высокого напряжения гибкими шлангами (фирма Messwandlcr — Bau), установить положение источника помехи [476, 514—516]. В некоторых случаях этим способом удается определить источник излучения с погрешностью не более нескольких сантиметров, например в обмотках статоров генераторов, в изоляторах. Абсолютные измерения напряженностей полей помех не применяются из-за трудностей учета влияния геометрических факторов.
В зависимости от обстоятельств можно также использовать электромагнитные поля, вызванные частичными разрядами, для установления места разрядов. Так как напряженность электромагнитного поля уменьшается при удалении от источника излучения, то можно с помощью антенны, настроенной на электрическую или магнитную составляющую поля и подключенной к приемнику.
Измерением величин на выводах объекта и пересчетом их на характеристики частичного разряда обычно ограничивается испытание объекта на частичные разряды. Однако остается проблема интерпретации полученных результатов в отношении их связи с предполагаемой способностью надежной работы объекта в течение некоторого времени. Четкая интерпретация результатов возможна при строгом учете явлений старения изоляции только для серийно изготовляемого оборудования или при наличии явно выраженных дефектов, возникших в процессе изготовления изоляции. Встречающиеся оценки опасности обычных частичных разрядов, в частности установление допустимого уровня частичных разрядов 5 пКл для кабелей и от 5 до нескольких сотен пКл для силовых и измерительных трансформаторов, в зависимости от их величины все еще являются дискуссионными.
