При испытаниях изоляции необходимо обеспечить измерение испытательного напряжения, для чего следует использовать делители высокого напряжения. В некоторых случаях для измерений напряжения 50 Гц применяются трансформаторы напряжения и шаровые разрядники. При использовании шаровых разрядников с их помощью строятся градуировочные кривые для вольтметров, включенных на стороне низкого напряжения источников испытательного напряжения. Градуировка проводится при подключенном объекте испытания при напряжениях от 50 % до 80 % нормированного испытательного напряжения; для 100 % испытательного напряжения показания вольтметров определяются экстраполяцией градуировочных кривых. Применение делителей напряжения позволяет непосредственно измерять испытательное напряжение вольтметрами, подключенными к плечу низкого напряжения делителя. Пр: испытаниях импульсными напряжениями применение делителя обязательно. К делителю подключают осциллограф для регистрации формы импульсов, который может также использоваться для измерения амплитуды напряжения, или же для этого параллельно осциллографу подключается импульсный вольтметр.
Для исключения из измерений падения напряжения в питающих проводах делитель напряжения следует подключить непосредственно к вводу испытываемого трансформатора. Это требование является обязательным при испытаниях срезанными импульсами. Напряжение на междуфазной изоляции определяют путем измерения напряжения на одном из зажимов ВН относительно земли и умножения его на коэффициент, зависящий от схемы испытания (при трехфазном возбуждении — на v3 ).
Трансформатор считается выдержавшим испытание, если не наблюдалось ни одного признака повреждения изоляции.
При испытаниях переменным напряжением к признакам повреждения относятся:
• изменение режима испытания (напряжения, тока);
• видимый разряд в воздухе (при испытаниях сухих трансформаторов и внешней изоляции масляных трансформаторов);
• звук разряда в баке масляного трансформатора, в том числе щелчок, потрескивание и т. п.;
• выброс масла через выхлопную трубу, срабатывание реле давления;
• дым (при испытаниях сухих трансформаторов).
Для контроля отсутствия потрескиваний в баке могут использоваться различные технические средства, в том числе акустические датчики.
При испытаниях длительным напряжением оценка состояния изоляции производится по результатам измерений частичных разрядов (ЧР). Измерения проводятся специальными устройствами, регистрирующими токи высокой частоты, вызванные импульсами ЧР и протекающие через измерительное сопротивление, включенное в схему испытаний трансформатора. Измерительное устройство присоединяют к линейным зажимам обмотки ВН (а в автотрансформаторе — также СН) через соединительные конденсаторы, в качестве которых обычно используют вводы, имеющие измерительную обкладку. Между измерительной обкладкой и землей включают измерительное сопротивление, к которому и присоединяется устройство. В необходимых случаях можно присоединять устройство и к другим зажимам всех обмоток, в том числе заземленным, которые в этом случае следует заземлять через измерительное сопротивление. В заземление нейтрали необходимо включить индуктивность L > 10Z/2ti/h3n1, где Z— входное сопротивление измерительного устройства, Iизм — нижняя предельная частота измерений. Для измерений рекомендуется использовать широкую полосу частот с верхним пределом не выше 400 кГц, но можно в этой полосе выделять узкую полосу от 8 до 10 кГц. В последнем случае необходимо проверить затухание импульса ЧР в обмотке трансформатора, которое должно быть не более 10 дБ.
В качестве регистрирующего прибора необходимо использовать осциллограф, позволяющий отличать ЧР от помех, в том числе от разрядов в воздухе. Дополнительно можно использовать амплитудные вольтметры.
При измерениях ЧР необходимо определять наибольшее значение кажущегося заряда ЧР на вводе ВН. Дополнительно можно измерять средний ток ЧР, а также интенсивность в микровольтах. Перед измерениями проводят градуировку измерительной установки, для чего градуировочные импульсы через разделительный градуировочный конденсатор подаются от генератора прямоугольных импульсов на ввод ВН, через который присоединено измерительное устройство, и определяются показания этого устройства. Емкость конденсатора должна быть не больше 100 пФ.
Измерения выполняют в течение всего времени испытания, а также при подъеме и снижении напряжения при его значениях, равных наибольшему рабочему напряжению.
Для уменьшения помех при измерениях ЧР необходимо устранить корону в воздухе, для чего на вводы устанавливают электростатические экраны. В необходимых случаях принимают также меры по экранированию заземленных металлических деталей и конструкций, находящихся в электрическом поле и могущих быть источниками короны.
К вводам желательно не присоединять никаких соединительных токоведущих проводов (шин), а в случае необходимости применять некоронирующие шины большого диаметра. Для снижения помех, возникающих в питающей сети, применяют фильтры нижних частот.
В связи с тем, что не всегда измеренные характеристики ЧР, превосходящие допустимые уровни, могут быть отождествлены с ЧР, опасными для изоляции, регламентируется процедура дополнительных испытаний и измерений, которые проводятся после проведения следующих мероприятий:
• выявление и устранение источников помех, в том числе замена технологических вводов;
• дополнительная технологическая обработка с целью устранения воздушных включений из масла (перезаливка, нагрев, вакуумирование, отстой и т.п.). Если, несмотря на принятые меры, уровень ЧР остается выше допустимого, но ниже браковочного, то проводят дополнительные испытания, цель которых — подтверждение безопасности имеющих место ЧР для изоляции. Наконец, в случае браковки трансформатора по уровню ЧР могут быть сделаны измерения ЧР в разных точках (зажимах) трансформатора с целью определения места возникновения ЧР.
При импульсных испытаниях основным методом контроля отсутствия повреждений изоляции является дефектографирование — запись осциллограмм напряжений на измерительных сопротивлениях, включенных в цепи заземления нейтрали испытываемой обмотки или линейных зажимов неис-пытываемых фаз, других обмоток, баков (рис. 1). Форма осциллограмм, снятых при испытательных напряжениях, должна быть такой же, как при пониженных напряжениях (0,5ч-0,75 испытательного). Искажения формы могут указывать на повреждения. Как правило, при повреждении изоляции должно наблюдаться искажение, по крайней мере, двух осциллограмм, снятых в разных точках трансформатора. Очень слабые высокочастотные изменения формы могут быть вызваны помехами (например, искрением в системе заземления, изменением предразрядного времени срезанного импульса и т. п.). В этом случае следует выявить источник помех и повторить испытание.
Рис. 1. Схема дефектографирования.
Кроме искажения дефектограмм, признаками повреждения могут быть изменение формы импульса, несрабатывание срезающего разрядника при испытании срезанным импульсом, а также звук разряда в баке, искажение сигнала, записанного акустическим датчиком. При испытаниях коммутационными импульсами можно также контролировать амплитуду ЧР методами, аналогичными применяемым при переменном напряжении.
Измерительные сопротивления в схемах дефектографирования должны быть, как правило, активными. Чувствительность схем дефектографирования проверяется при импульсном обмере, который проводится на активной части трансформатора во время сборки при воздействии низкого импульсного напряжения (обычно от генератора повторяющихся импульсов). Повреждение изоляции имитируется коротким замыканием соответствующих участков обмотки или при помощи специального имитатора, подключаемого параллельно участкам обмотки и воспроизводящего разряд на этих участках. Для повышения чувствительности к повреждениям активные сопротивления в некоторых случаях могут заменяться резонансными контурами из параллельных индуктивности и емкости (например, при испытании переплетенных обмоток), или параллельно сопротивлениям могут включаться емкости (например, при большом начальном пике на осциллограмме, вызванном фронтом импульса).
По результатам измерений перенапряжений в обмотках при импульсном обмере выбирается положение переключающего устройства при испытании, обеспечивающее наиболее жесткие условия испытания.
При испытаниях изоляции в некоторых случаях бывают необходимы меры защиты от опасных перенапряжений. Так, при испытаниях переменным напряжением, индуктированным в испытываемом трансформаторе, на обмотках НН может возникнуть опасное перенапряжение вследствие электростатической связи между обмотками ВН и НН. Для устранения этого перенапряжения следует заземлить один из зажимов НН. Далее, параллельно обмотке НН рекомендуется присоединить шаровой разрядник с пробивным напряжением, соответствующим 115-120 % испытательного этой обмотки, для защиты от случайного повышения напряжения. Иногда такой разрядник включают параллельно обмотке ВН.
При импульсных испытаниях также можно включать защитный шаровой разрядник параллельно испытываемой обмотке.
Если в схеме трансформатора предусмотрена защита каких-либо обмоток (например, регулировочных) от импульсных перенапряжений в условиях эксплуатации вентильными разрядниками или ограничителями перенапряжений, то при испытаниях они не устанавливаются. В этом случае схемы импульсных испытаний должны быть выбраны таким образом, чтобы ни на одной из обмоток напряжение не было выше испытательного, соответствующего защитному уровню разрядника. Это может быть достигнуто путем выбора соответствующего положения переключающего устройства. В некоторых случаях с этой целью необходимо включить параллельно обмотке резистор или конденсатор, подобранные так, чтобы напряжение на защищаемой обмотке было равно испытательному.
При испытаниях коммутационными импульсами длительность импульсов при повышении напряжения, а также при одном и том же напряжении может снижаться вследствие насыщения магнитной системы. Для устранения или ослабления этого явления перед подачей каждого из испытательных импульсов следует давать импульсы противоположной полярности с амплитудой 50-75 % испытательного. Необходимо также учитывать это явление при сравнении осциллограмм, снятых при разных импульсах, в том числе при испытательных и сниженных напряжениях.
