Г. П. Минин
МЕГОММЕТР
*** 1963 ***
|
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗОЛЯЦИИ
Нормальная работа электрических установок зависит от исправного состояния изоляции электрических цепей между собой и относительно земли (или корпуса оборудования). В процессе работы изоляция электрических цепей подвергается воздействию ряда факторов, приводящих с течением времени к ее старению, выражающемуся в снижении электрической и механической прочности изоляции. Основными причинами, вызывающими старение изоляции, прежде всего является нагревание током нагрузки и особенно сверхтоками — пусковыми токами двигателей, токами короткого замыкания и т. п. Динамические усилия, возникающие вследствие изменения тока в процессе эксплуатационных переключений и главным образом при возникновении сверхтоков, вызывают трещины, смещения и истирание изоляции. Постоянно воздействующее на изоляцию электрическое поле обусловливает ионизацию газовых включений, неизбежных в йзоляции, например высоковольтных кабелей с вязкой пропиткой, обмоток высоковольтных машин и трансформаторов и т. п. Ионизация газов вызывает увеличение потерь энергии и, как следствие, постепенное разрушение изоляции. Перенапряжения, вызываемые коммутационными операциями и особенно грозовыми явлениями, ослабляют изоляцию и при совокупном воздействии других факторов могут привести к ее разрушению — пробою. Существенное влияние на срок службы изоляции оказывает и окружающая среда — температура воздуха и особенно влажность, а также загрязненность среды пылью и агрессивными газами. Это особенно относится к изоляции, состоящей в основном из волокнистых органических материалов, характеризующей- ся значительной влагопоглощаемостью вследствие пориа стости. Проникновение влаги резко ухудшает диэлектрические свойства изоляции и вызывает необходимость ее сушки. Контроль за состоянием изоляции является одним из главных вопросов эксплуатации электроустановок. Для анализа поведения изоляции под воздействием приложенного к ней напряжения ее представляют некоторой эквивалентной электрической схемой или так называемой схемой замещения (рис. 1), которая состоит из трех параллельно включенных цепей. Первая цепь состоит из конденсатора Сь емкость которого определяется геометрическими размерами изоляции электрических цепей и их расположением относительно земли (корпуса) и называется геометрической емкостью, он-a называется также емкостью мгновенной поляризации. Через эту емкость проходит ток. Вторая цепь состоит из конденсатора С2, включенного последовательно с активным сопротивлением и имитирует составляющую потерь в диэлектрике, возникающих только под воздействием приложенного к изоляции переменного напряжения. Величина в основном зависит от строения изоляции, ее однородности и диэлектрических качеств. Она тем меньше, чем менее однородна изоляция (наличие расслоений, посторонних включений, капилляров и т. п.). Конденсатор С2 называется абсорбционной емкостью1 или емкостью медленной поляризации. Через эту цепь проходит ток /абс. 1 В диэлектрике конденсатора под действием напряжения абсорбируется (поглощается) электрическая энергия. Физически появление абсорбционных токов объясняется перераспределением напряжений между частичными емкостями изоляции, образованными разнородными слоями и неоднородностью изоляции в процессе ее заряда и разряда [Л. 1]. Рис. 1. Схема замещения изоляции. Если к этой цепи будет приложено постоянное напряжение, то конденсатор С2 зарядится не мгновенно, а за время, зависящее от произведения /?2С2=т, имеющего размерность времени и называемого постоянной времени. Чем лучше диэлектрические свойства изоляции, тем больше величина /?2 и тем больше будет время заряда конденсатора С2. Эти обе емкости должны учитываться при эксплуатации, так как отключенное высоковольтное оборудование сохраняет заряд конденсаторов С\ и С2, представляющий опасность для персонала. При разряде оборудования конденсатор Сх разряжается мгновенно, а С2 — постепенно в зависимости от значения т. Поэтому, разряжая объект путем его заземления, необходимо заземляющий проводник держать присоединенным к токоведущим частям объекта 2 мин и более в зависимости от мощности объекта. Третья цепь состоит из активного сопротивления Ru определяющего потери и сопротивление изоляции постоянному току и ток сквозной проводимости изоляции /скв (ток утечки изоляции). Ток сквозной проводимости пропорционален площади изоляции и обратно пропорционален ее толщине. С увеличением влажности изоляции ток проводимости возрастает. Приведенная схема замещения изоляции дает возможность объяснить характер прохождения тока через изоляцию под воздействием приложенного постоянного напряжения в зависимости от времени приложения напряжения и состояния изоляции, а также установить методику профилактических испытаний. 2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ ИЗОЛЯЦИИ И НАЗНАЧЕНИЕ МЕГОММЕТРА На рис. 2 приведены характеристики. Из характеристик видно, что в первый момент времени t\ приложения постоянного напряжения от генератора с малым внутренним сопротивлением между токоведущими частями испытуемого объекта, являющимися обкладкой конденсатора, и землей, возникает мгновенный импульс зарядного тока /г. делом измерения 1 000 Мом. В установках ниже 1 000 в обычно применяются мегомметры Ml 101 1 000 или 500 в. 10. ПОДГОТОВКА МЕГОММЕТРА К ИЗМЕРЕНИЮ Перед измерением на месте должна быть проверена исправность мегомметра К Для этого мегомметр устанавливают в горизонтальное положение, зажимы JI и 3 замыкают накоротко, вращают ручку привода генератора со скоростью 120 об/мин и проверяют совпадение стрелки с нулевой отметкой. Затем при разомкнутых зажимах вращают рукоятку привода генератора с той же скоростью. При этом стрелка измерителя должна установиться на отметку оо. Можно допустить несовпадение стрелки измерителя с конечными отметками шкалы до ±1 MMt но такой мегомметр при первой возможности нужно направить на проверку. Соединительные провода должны иметь необходимую длину и хорошую изоляцию. Наиболее удобны гибкие провода марки ПВЛ («магнето»). Провода в оплетке применять не следует, так как они легко увлажняются. Желательно располагать «проводники на весу, чтобы исключить шунтирующее действие сопротивления изоляции соединительных проводников на измеряемое сопротивление. Поверхность мегомметра должна быть сухой и чистой. 11. УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ Перед тем как подсоединить провода к объекту измерения, необходимо убедиться в выполнении всех требований техники безопасности по подготовке рабочего места и, в частности: а) напряжение с установки должно быть снято со всех сторон и приняты меры против подачи напряжения на объект2; 1 Стрелка совершенно исправного мегомметра, пока он не присоединен и пока рукоятку не вращают, может занимать какое угодно положение, так как у логометра нет пружин, устанавливающих стрелку на нуль (см. выше § 5). 2 Если при присоединении мегомметра его стрелка отклоняется, значит, на установке имеется напряжение, б) при измерении изоляции линии (кабельной или воздушной) с двусторонним питанием должны быть приняты меры, исключающие подачу напряжения с противоположной стороны; в) установка должна быть разряжена от емкостного тока с соблюдением правил безопасности (защитные заземления и закоротки на время измерений снимаются). Во избежание поражения индуктированным напряжением запрещается измерение мегомметром: на воздушной двухцепной линии передачи напряжением выше 1 000 в, если одна цепь находится под напряжением, а также на одноцепной линии, если она хотя бы на небольшом расстоянии расположена параллельно с работающей линией напряжением выше 1 000 в. Запрещены измерения мегомметром на воздушных линиях электропередачи во время грозы и при ее приближении. В установках с напряжением выше 1 000 вив распределительных устройствах, на распределительных щитах и магистральных шинопроводах напряжением до 1 000 в измерения мегомметром должны выполняться двумя лицами, допускаемыми к работе в соответствии с действующими Правилами техники безопасности. 12. ПРИСОЕДИНЕНИЕ МЕГОММЕТРА И ПРОИЗВОДСТВО ИЗМЕРЕНИЙ Схемы присоединения мегомметра для различных случаев измерения приведены на рис. 24. Измерение сопротивления изоляции в установках до 1 000 в обычно производится без применения экранного зажима. При измерении рукоятку привода мегомметра вращают равномерно со скоростью около 120 об/мин (лучше с несколько большей скоростью для уверенности в работе регулятора скорости) и в определенный момент отсчитывают по шкале показания стрелки измерителя. Для исключения больших колебаний напряжения, возможных при недостаточно равномерном вращении рукоятки мегомметра, и вызванных этим колебаний стрелки (особенно при объектах с большой емкостью), а также для облегчения труда оператора иногда для мегомметра МС-06 применяют вместо ручного привода специальный привод ПМ-89, сочленяемый с рукояткой привода мегомметра. Электропривод состоит из двигателя переменного тока, редуктора, дросселя и панели с зажимами, размещенными на плате. Размеры привода 420 230 210 мм. В качестве двигателя применен однофазный синхронный двигатель ДО-50 127/220 в. Рис. 24. Схемы присоединения мегомметра. а—измерение сопротивления изоляции обмоток низковольтного двигателя относительно земли (корпуса) мегомметром Ml 101 без использования экранирующего зажима; б —измерение сопротивления изоляции между фазами двигателя; в — измерение сопротивления изоляции жил высоковольтного кабеля относительно земли мегомметром МС-06 с экранированием токов утечки по поверхности изоляции; г—измерение сопротивления изоляции между жилами высоковольтного кабеля. Как отмечалось выше, показание мегомметра в первые секунды вращения рукоятки почти всегда меньше установившегося показания за счет токов заряда геометрической и абсорбционной емкостей (см. § 1). Поэтому условились при измерении сопротивления изоляции принимать показания мегомметра через 60 сек после приложения напряжения (практически от начала вращения рукоятки мегомметра). При этом считают, что абсорбционный ток в основном уже прекратился. Измеренное в этом случае сопротивление обозначают Rqo"-При испытании объектов с малой емкостью (линейные изоляторы, короткие участки сети и т. д.) можно пренебречь абсорбционными токами и производить один отсчет через 15 сек после начала вращения рукоятки мегомметра. В некоторых случаях (см. ниже § 13) сопротивление необходимо измерять дважды. Перед повторным измерением изоляция испытуемой обмотки должна быть разряжена, иначе неизбежна большая погрешность в сторону завышения. Разряд должен производиться путем соединения с землей токонесущей части испытуемого объекта продолжительностью не менее 2 мин, а лучше в течение большего времени. Как отмечалось выше, сопротивление изоляции зависит от температуры обмотки и с увеличением температуры резко уменьшается. Для приближенных пересчетов принимают, что сопротивление изоляции меняется примерно в 2 раза на каждые 20° С изменения температуры. На рис. 4 была показана примерная зависимость , построенная по данным минимально допустимых значений сопротивления изоляции для трансформаторов мощностью до 10 000 ква и напряжением до 35 кв [Л. 3]. Оценка состояния изоляции всегда производится путем сравнения результатов данного измерения с предыдущим. Если эти измерения производились при различных температурах, то для сопоставления результатов необходимо оба значения сопротивления изоляции привести к одной температуре. Для трансформаторов пересчет может быть произведен при помощи коэффициента, значение которого в зависимости от разности температур обмоток обоих измерений берется из графика рис. 25 KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ |
