Изоляция электрических машин - Контроль монолитности изоляции

§ 13. Контроль монолитности изоляции
В § 3 и 8 отмечалась важность отсутствия газовых полостей между слоями изоляции и у проводников («монолитности») для долговечности обмотки. Испытания высоким напряжением выявляют только грубые дефекты, как правило, механического происхождения, но не позволяют обнаружить стержни с немонолитностью.
Для выявления газовых полостей используют методы контроля, фиксирующие ионизационные явления (ч. р.) в изоляции, возникающие при приложении напряжения,  превышающего напряжение их возникновения.
Контрольные нормы «монолитности» только косвенно связаны с долговечностью и не служат гарантией определенного срока жизни изоляции. Они теснее связаны с технологическим процессом, так как увеличение брака и общее повышение интенсивности ч. р. вызываются технологическими причинами. Например, превышение температуры выпечки приводит к увеличению термомеханических напряжений и тем самым — к увеличению вероятности отслоения изоляции от проводников. Поэтому нормы устанавливают на основе 'существующего стандартного производства, используя статистический анализ результатов большого числа измерений выбранного показателя, и корректируют их в процессе совершенствования конструкции и технологии изоляции.
Первым исторически и наиболее распространенным методом контроля является получение ионизационной кривой — зависимости tg б от напряжения [2, 5]. Измеряется значение Atg6 при напряжениях, возрастающих ступенями по 0,2UH от 0,2UH до 1,0С/„. Стандарты ряда стран предусматривают норму (максимально допустимую величину) Atg6 = = tg6(0,6£/H)—tg6(0,2U/H) < 5* 10-3, основанную на производственном опыте наиболее передовых фирм. Контрольные измерения tg б производятся по общеизвестной схеме моста Шеринга [2], дополненной устройством, позволяющим дистанционно поочередно включать в измерительную схему .любой из одновременно находящихся под напряжением стержней. В условиях массового контроля проведение измерений Atg5 относительно трудоемко, так как затрачивается время на уравновешивание измерительного моста и требуется специальная подготовка стержней — наложение охранных колец у краев пазовой части (без этого в величину измеряемого tg б войдут также потери в лобовом полупроводящем покрытии, которые зависят нелинейно от напряжения и могут оказаться близкими по величине к измеряемым потерям). Поэтому контроль по Atg6 производят выборочно— до 10% от общего числа стержней в машине.
Вторым широко применяемым методом контроля монолитности является измерение интенсивности ч. р., проводимое в соответствии с [18]. В качестве показателей интенсивности ч. р. используются qч р — величина кажущегося заряда импульсов ч. р., соответствующая малой частоте повторения импульсов, и /ч р — величина среднего тока ч. р. (в зарубежной практике среднеквадратичного). Понятие об этих характеристиках приводится в [2].
Измерения ч. р. менее трудоемки, чем измерения tg б, так как не производится балансировка моста и не требуется наложение охранных колец. Кроме того чувствительность показателей ч. р. к локальным дефектам в отличие от Atg6 не зависит от размеров образца. Действительно, величинагде АР — прирост потерь, определяемый ч. р.;~ —реактивная мощность; Сх — емкость образца, обратно пропорциональна площади измеряемого стержня. Тогда величина кажущегося заряда
(20)

где UПп — пробивное напряжение полости в изоляции; С3 — заряжаемая в единичном ч. р. емкость, которая не зависит от размеров (емкости) измеряемого объекта. Последнее
справедливо и относительно среднего тока ч. р.
(сумма кажущихся зарядов ч. р. за период испытательного напряжения, отнесенная к длительности периода).
Использование обоих показателей ч. р. позволяет получить информацию о характере дефекта и его размерах. Для дефекта типа отслоения изоляции от меди, когда образуются полости толщиной 0,1... 0,3 мм и протяженностью в направлении оси стержня до нескольких десятков см, величина q4p. не зависит от испытательного напряжения ии, так как от него не зависят и С3 в формуле (20), тогда как в дефектах с внутренними продольными разрядами может происходить заметное нарастание q4 р с увеличением UK. Поэтому измерения q4P производят при двух UH — на уровне рабочего
напряжения C/„i = нУЗ и повышенном t/H2 = 1,5f/„; неизменность q4p указывает на существование дефекта типа отслоения. Размеры (протяженность) отслоения /0 оцениваются путем измерения величины /ч Р, между этими величинами имеется статистически достоверная линейная корреляция l0 = kl4p, которая легко объясняется физически — полный заряд, переносимый ч. р. в полости, пропорционален ее площади.
Ч. р. в образце возбуждает в измерительной схеме колебательный импульс, напряжение которого измеряется амплитудным вольтметром и вольтметром средних значений несинусоидальных сигналов. Параметры схемы подобраны так, что амплитуды импульсов напряжения на образце и в точке подключения вольтметров почти одинаковы, а собственная частота колебаний импульса мало зависит от Сх. Это упрощает процесс контроля, так как разброс емкостей стержней в пределах одного типа и даже различие между емкостями стержней, близких по размеру, например турбогенераторов мощностью от 500 до 1000 МВт, не влияют на измерения. Для перехода от измеряемых максимальных и средних напряжений к q4 р и /ч р производится градуировка схемы для различных типов стержней — с помощью импульсного генератора через градуировочную емкость в схему вводится определенный импульс заряда qr заданной частоты /к и определяются коэффициенты калибровки

где Aq и Ai — показания вольтметров амплитудного и среднего напряжений при калибровке.