Методы и средства диагностики оборудования ВН - Средства контроля диэлектрических характеристик изоляции

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДИАГНОСТИКИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗОЛЯЦИИ
Рассматриваются специализированные устройства для эксплуатационного контроля, а также особенности использования приборов общепромышленного применения.

Устройства присоединения.

Применяются для создания стационарных схем контроля изоляции без вывода оборудования из работы, под напряжением. Устройства могут быть установлены на объектах, имеющих вывод от низкопотенциальной обкладки изоляционной конструкции (вывод экрана, специальный вывод для ПИН или измерительный вывод для контроля изоляции).
Конструкция устройства присоединения обеспечивает возможность перехода к различным схемам измерения без снятия рабочего напряжения с объекта. Для измерения tgδ и емкости изоляции при помощи соответствующей коммутации можно подать на измерительный прибор ток любой фазы объекта. Для контроля за изменением диэлектрических характеристик изоляции неравновесно-компенсационным методом в схему устройства включены необходимые регулировочные элементы. Предусмотрена также возможность производства измерений частичных разрядов и градуировки измерительных устройств при рабочем напряжении на объекте.
В состав устройства присоединения входят шунты и групповая сборка зажимов (см. рис. 3.1); в ряде случаев используется также фазная сборка. В шунтах установлены резисторы; их защищают искровые промежутки. В фазной сборке расположены конденсаторы, применяемые при необходимости дополнительной защиты низкопотенциального вывода объекта от импульсных напряжений. Групповая сборка состоит из узла защиты персонала (дополнительный резистор, разрядники) и коммутирующего устройства. В ней также имеются зажимы для соединения кабелей линий связи со стационарно установленными измерительными устройствами.
В качестве коммутирующего устройства применен разъем, сменой вставок которого можно собрать требуемую схему контроля, например отключить кабели линий связи стационарной схемы и присоединить переносные измерительные устройства, провести контроль одной фазы объекта и т.п.
Применяется комплект устройств присоединения, содержащий шесть конструктивно различающихся устройств (табл. 8.1).

Таблица 8.1. Состав комплекта устройств присоединения

 Эти различия определяются местом и способом установки шунтов на объектах контроля. Каждое устройство присоединения обеспечивает контроль трехфазного объекта.

Мегаомметр.

Для контроля изоляции высокого напряжения необходимы мегаомметры напряжением 1 и 2,5 кВ, обеспечивающие относительную погрешность измерения не более 10% и дающие возможность экранирования элементов схемы измерений.
Этим требованиям отвечают мегаомметры Ф4108 (рис. 8.1), имеющие следующие пределы измерений:

Модификация прибора Ф4108/1 имеет универсальное питание - от химического источника тока и сети переменного тока промышленной частоты; для модификации Ф4108/2 источник питания - сеть переменного тока.
Мегаомметр Ф4108/2 имеет повышенную мощность источника измерительного напряжения, что обеспечивает нормальную работу при низком сопротивлении цепей экранирования (не ниже 500 кОм). Им можно, например, измерять сопротивление изоляции обмоток мощного генератора без разборки системы водяного охлаждения и без ее сушки. На первом пределе измерений защитное сопротивление мегаомметра (5 МОм) значительно снижает напряжение на объекте. Однако присоединив контролируемый объект к выводу ”Э” мегаомметра, им можно пользоваться как источником испытательного напряжения 1 и 2,5 кВ (при сопротивлении объекта не ниже 0,5 МОм).

Рис. 8.1. Структурная схема мегаомметра Ф4108:
Резистор Ror включается на первом пределе измерений (шкала I); С - конденсатор для защиты от токов влияния
Мегаомметр имеет защиту от токов влияния промышленной частоты, протекающих по измерительным цепям (при токе до 0,5 мА).

Измерители абсорбционных характеристик.

Выпускаются два типа приборов: ПЕКИ-2 и У268.
Прибор ПЕКИ-2 предназначен для измерения геометрической и абсорбционной составляющих емкости объекта. Пределы измерения 0-100 тыс. пкФ (0-1 тыс. пкФ; 0-5 тыс. пкФ; 0-10 тыс. пкФ; 0- 50 тыс. пкФ и 0-100 тыс. пкФ). Измеряются - геометрическая емкость (С50); абсорбционная составляющая (АС) и разность емкостей, эквивалентных значениям при 2 и 50 Гц(С2-С50). Напряжение на объекте - 100 В. Питание - универсальное (от химического источника и сети переменного тока).
Прибор У267 позволяет измерить заряд геометрической емкости объекта и мгновенное значение тока абсорбции в заданные моменты времени после разряда геометрической емкости. Напряжение на объекте 1000 В.

Измеритель комплексной проводимости.

Предназначен для контроля изоляции неравновесно-компенсационным методом, измеряет изменение комплексной проводимости объекта при рабочем напряжении. Измерительное устройство состоит из первичного преобразователя и измерительного прибора.
В первичном преобразователе производится симметрирование измеряемой системы трехфазных токов, их суммирование и формирование нормированного выходного напряжения, пропорционального сумме токов. Применяются две схемы - с суммирующим трансформатором и суммирующим резистором (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Схемы измерения неравновесно-компенсационным методом:
а — с суммирующим трансформатором; б — с суммирующим резистором; 1 — объект контроля; 2 — устройство присоединения; 3 — первичный преобразователь; 4 — измерительный прибор

Преобразователь с трансформатором полностью отвечает требованиям защиты от помех, ибо обеспечивает разделение цепей заземления объектов. Более простая схема - с суммирующим резистором может применяться лишь в случаях, когда погрешностью измерения от неэк- випотенциальности точек заземления можно пренебречь.
Симметрирование токов (балансировка схемы) производится при помощи резисторов Rс, которые вместе с выходным сопротивлением Rд устройства присоединения образуют делитель тока. Используются регулировочные резисторы, установленные в устройстве присоединения или имеющиеся в первичном преобразователе измерительного устройства. Нормирование выходного напряжения преобразователя
производится резистором R0 путем изменения коэффициента передачи в зависимости от тока через изоляцию объекта.
Коэффициенты преобразования первичного преобразователя по контролируемому току и по контролируемому параметру равны:

где ивых - выходное напряжение преобразователя; AI - контролируемое изменение суммарного тока; R'0 - сопротивление нормирующего резистора; кс - коэффициент деления тока симметрирующим и суммирующим устройствами; i0 - ток через изоляцию объекта.
Для схемы с суммирующим трансформатором-,
где К - коэффициент трансформации ТА; для схемы с суммирующим резистором- (принято, что R0 = Кд).
Градуировка шкалы измерительного прибора в относительных единицах у возможна лишь при одинаковом для всех объектов данной подстанции значении Ку. Это обеспечивается при соблюдении условия R0 = const, для чего при наладке схемы измерений соответственно изменяется значение R0.
Из-за нелинейности в начале характеристики суммирующего трансформатора возможны недопустимые погрешности измерения малых величин контролируемого параметра. Уменьшение этой погрешности возможно или путем шунтирования трансформатора малым сопротивлением, или путем увеличения его индуктивности. В первом варианте из-за малого сопротивления R0 очень уменьшается коэффициент преобразования; во втором - существенно увеличивается вес трансформатора.
Для уменьшения рассматриваемой погрешности может быть применен преобразователь с компенсированным трансформатором, вторичная обмотка которого включается в цепь обратной связи операционного усилителя (рис. 8.3).

 Коэффициент преобразования такого устройства К у = кc Roc I0 линеен в диапазоне линейности выходного тока усилителя и регулируется изменением сопротивления Ro c цепи обратной связи. На рис. 8.3 приведена также схема одной из возможных систем симметрирования токов, в меньшей степени, чем рассмотренные выше, зависящая от стабильности выходного сопротивления устройства присоединения. Коэффициент деления тока для этой схемы кc =
В качестве измерительного прибора в устройствах для контроля неравновесно-компенсационным методом применяется селективный милливольтметр (рис. 8.4), состоящий из фильтра нижних частот 1 и измерительного органа 2, содержащего усилитель, линейный выпрямитель и индикатор, градуированный в относительных значениях измеряемого тока (шкала у - изменение комплексной проводимости объекта). Подавление третьей и высших гармоник промышленной частоты - не менее 50 дБ.
Выпускается переносная модификация устройства для контроля за изменением комплексной проводимости изоляции (ИКП). Устройство имеет преобразователь с суммирующим трансформатором, обеспечивающим разделение цепей заземления фаз объектов, а также встроенную систему градуировки, упрощающую производство измерений и повышающую их точность.