Испытания напряжением промышленной частоты

При испытаниях напряжением промышленной частоты предъявляются следующие требования к испытательному напряжению и параметрам отдельных элементов испытательных установок. Прежде всего, обращается внимание на отсутствие значительных искажений в форме кривой за счет наличия высших гармонических. Отношение амплитудного значения напряжения к действующему должно составлять 2 ± 0,07 (согласно нормам МЭК оно равно 2 ± 0,05), а частота испытательного напряжения — 50 ± 5 Гц.

Такие жесткие требования к форме воздействующего напряжения определяются необходимостью получения достоверных результатов испытаний. При существенном отличии испытательного напряжения от синусоидального результаты испытаний будут иметь большую погрешность, так как форма кривой напряжения предопределяет характер образования объемного заряда и его внедрение внутрь промежутка, развитие частичных разрядов (ч.р.) в изоляции, что в итоге оказывает влияние на разрядное или пробивное напряжение.

За значение испытательного напряжения принимают условное действующее значение напряжения, определенное делением измеренного амплитудного значения на 2. При испытании напряжением ниже 150 кВ, приложенным от внешнего источника, допускается определять значение испытательного напряжения по его действующему значению, измеренному, например, электростатическим вольтметром, если отношение амплитудного значения к действующему лежит в пределах 2 ± 0,028.

В целях защиты испытуемого объекта от случайного чрезмерного повышения напряжения параллельно испытуемому объекту допускается присоединять шаровой разрядник с пробивным напряжением, равным 110−120% испытательного. Рекомендуется между разрядником и испытуемым объектом включать защитный резистор.

Перед приложением к испытуемому объекту нормированного испытательного напряжения проводят градуировку испытательной установки при присоединенном объекте. Для объектов с самовосстанавливающейся изоляцией градуировку проводят при напряжении 90−100% нормированного испытательного, а для нссамовосстанавливающейся изоляции — при напряжении не менее 50% нормированного испытательного.

При проведении испытаний изоляционных конструкций напряжением промышленной частоты существенное значение имеет мощность испытательной установки. Так, при неэнергоемких испытаниях, например, воздушных промежутков или сухой наружной изоляции, действующее значение тока короткого замыкания на стороне высшего напряжения испытательной установки должно составлять не менее 0,3 А (для жидкой и твердой изоляции — не менее 0,1 А).

При испытаниях загрязненной и увлажненной изоляции мощность испытательной установки должна быть существенно больше, с гем чтобы уменьшить падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника при протекании тока утечки по испытуемому изолятору (снижение напряжения на испытуемом объекте нс должно превышать 10%). При таких испытаниях ток короткого замыкания должен составлять не менее 5 А (по МЭК — не менее 6 А).

При испытании изоляции, кроме газовой, суммарная емкость испытуемого объекта и дополнительных элементов, установленных параллельно объекту (делителя напряжения, измерительного шарового разрядника), а также специально добавочной емкости должна быть не менее 500 пФ (по МЭК — не менее 1000 пФ). В лаборатории источник напряжения промышленной частоты не может обеспечить необходимых условий развития разряда, поскольку обладает значительной индуктивностью, а в некоторых случаях отделен от объекта значительным сопротивлением. Поэтому для правильного воспроизведения условий развития разряда параллельно испытуемому объекту подключается специальная емкость, если недостаточна емкость самого объекта и измерительных устройств.

Метод испытания одноминутным напряжением. Нормированное испытательное одноминутное напряжение прикладывается к изоляции однократно. При испытании объекта напряжением, приложенным от внешнего источника, длительность выдержки должна быть 1 мин. Для электрооборудования класса напряжения 220 кВ и ниже с основной органической твердой изоляцией (кроме бумажномасляной) или изоляцией из кабельных масс длительность выдержки должна быть увеличена до 5 мин.

Проведение испытаний силовых трансформаторов и реакторов повышенным напряжением затрудняется из-за насыщения стали их магнитопроводов. Поэтому такие испытания для трансформаторов на номинальное напряжение 110 кВ и выше производятся возбуждением напряжения в испытуемой обмотке при питании трансформатора со стороны обмотки низшего напряжения от специального генератора повышенной частоты (чаще всего/= 225 Гц). Так как при этом возрастает число периодов, воздействующих на изоляцию за время испытания, то в этом случае длительность воздействия напряжения на изоляцию трансформатора или реактора сокращается. При наиболее широко распространенной длительности испытания 1 мин время испытания определяется формулой.

где /_исп — вс;/— в Гц.

Для правильной оценки величины разрядного или пробивного напряжения изоляции необходимо, чтобы нарастание испытательного напряжения производилось плавно. С дугой стороны, для сокращения времени на проведение испытаний целесообразно иметь возможность быстрого подъема напряжения вблизи нуля, т. е. при напряжениях, значительно меньших разрядного напряжения. Поэтому ГОСТ 1516.3−96 допускает произвольную скорость подъема напряжения до 1/3 испытательного (причем указанное напряжение может быть даже приложено толчком). Дальнейшее повышение напряжения должно быть плавным и быстрым, но позволяющим при напряжении более ¾ испытательного производить отсчет показаний измерительных приборов. После достижения требуемого значения и выдержки при этом значении в течение нормированного времени напряжение должно быть снижено до нуля, либо при значении, равном или меньшем 1/3 испытательного, должно быть произведено отключение. Внутренняя изоляция конструкций испытывается однократным приложением нормированного испытательного напряжения с выдержкой в течение 1 или 5 мин.

Если при этом не произошел полный пробой и не появились недопустимые повреждения, которые могут быть определены по результатам последующих измерений tg8 и характеристик ч.р., то изоляция считается выдержавшей испытания.

Испытания длительным переменным напряжением. Испытания производятся напряжением частоты 50 Гц или повышенной частоты, но не более 400 Гц, с действующим напряжением для силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов, указанным в табл. 6.5.

Таблица 6.5.

Нормированные испытательные длительные переменные напряжения внутренней изоляции силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов.

Примечание. * — указанные в знаменателе значения устанавливаются по соглашению между изготовителем и потребителем.

Испытание должно проводиться приложением непосредственно или путем индуктирования в испытываемом трансформаторе к линейному концу обмотки ВН силового трансформатора или шунтирующего реактора напряжения, указанного в табл. 6.5. Длительность выдержки испытательного напряжения должна быть при типовых испытаниях 1 ч; при приемо-сдаточных испытаниях для электрооборудования 220−500 кВ — не менее 0,5 ч, для класса 750 кВ — не менее I ч.

При испытаниях длительным переменным напряжением должно производиться измерение характеристик ч.р.

Силовой трансформатор или шунтирующий реактор, при испытании которого интенсивность ч.р. во внутренней изоляции на стороне испытываемой обмотки не превысила 3−1(Г^|0Кл при испытании длительным переменным напряжением, равным , или.

510″^|0Кл при испытании длительным переменным напряжением, равным , считается выдержавшим испытание (здесь t/"._p. —.

наибольшее рабочее (линейное) напряжение электрооборудования).

Внутренняя изоляция вводов в силовые трансформаторы и шунтирующие реакторы классов 110 кВ и выше должна выдерживать испытание длительным переменным напряжением, равным

Напряжение должно быть плавно поднято до нормированного значения, а затем выдержано в течение 0,5 ч вне зависимости от его частоты. Изолятор считается выдержавшим испытание, если интенсивность ч.р. во время выдержки напряжения не превысила значение Ю"¹⁰Кл.

Определение выдерживаемого напряжения при плавном подъеме внешней изоляции в сухом состоянии и внутренней газовой, имеющей элементы с нссамовосстанавливающейся изоляцией, проводятся методом трехкратного приложения нормированного напряжения при плавном подъеме без последующей выдержки. Скорость 246.

подъема напряжения описана при изложении метода испытания одноминутным напряжением. Интервал времени между приложениями — не менее 1 мин. Объект считается выдержавшим испытания, если не произошло ни одного полного разряда. Если произошел один полный разряд, то испытание должно быть повторено при шестикратном приложении напряжения. Если при повторном испытании не произошло ни одного разряда, то изоляция считается выдержавшей испытания.

Определение выдерживаемого напряжения внешней изоляции при плавном подъеме под дождем проводится методом трехкратного приложения нормированного напряжения при плавном подъеме, как и при испытании в сухом состоянии. Перед испытанием объект должен быть установлен в рабочее положение, и на него должен падать дождь равномерной капельной структуры под углом 45° к горизонтали с силой 3 ± 0,3 мм/мин и удельным сопротивлением воды 100 ± 10 Ом м, измеренном при 20 °C. Определение силы дождя выполняется в течение не менее 30 с при помощи водосборника с горизонтальным отверстием площадью от 100 до 750 см². Водосборник вносится в область дождя как можно ближе к объекту, но так, чтобы в него не попадали отраженные капли воды. Напряжение прикладывается к объекту после его предварительного пребывания под дождем в течение не менее 1 мин.

Испытание внешней загрязненной и увлажненной изоляции производится при искусственном загрязнении и, как правило, при включении напряжения толчком. Изоляторы считаются выдержавшими испытания, если 50%-нос влагоразряднос напряжение при заданной удельной поверхностной проводимости слоя загрязнения превышает нормированное, которое приведено в табл. 6.6.

Значения удельной поверхностной проводимости слоя загрязнения для различных степеней загрязненности атмосферы приведены в табл. 6.7.

Таблица 6.6.

50%-ное влагоразрядное напряжение промышленной частоты изолятора в загрязненном состоянии для I — VII степени загрязнения атмосферы.

Значения удельной поверхностной проводимости Таблица 6.7.

При применении метода включения напряжения толчком 50%-е разрядное напряжение определяется по методу «вверх-вниз».

Перед каждым приложением напряжения изолятор равномерно увлажняют водой мелкокапельной структуры до насыщения слоя загрязнения. После грех-четырехкратного увлажнения и приложения напряжения слой загрязнения обновляют. При первом пробном приложении напряжения напряжение плавно повышают до перекрытия. Затем изолятор увлажняют, и к нему толчком прикладывают напряжение, меньше полученного разрядного в первом опыте на величину ступени

где, а — стандартное отклонение, и выдерживают или до перекрытия, или до подсушки слоя, но не менее 5 мин. Если перекрытие не происходит, то напряжение повышают на AU, если происходит перекрытие, то напряжение понижают на AU.

Значение 50%-ного напряжения оценивают по формулам (6.1) и (6.2) (см. испытания методом «вверх-вниз»).

Испытание изоляции на стойкость к тепловому пробою проводят приложением к изоляции нормированного напряжения, выдержи- 248.

ваемого до достижения установившегося значения tg5. Тепловой режим должен быть эквивалентным режиму при номинальном токе электрооборудования. Температура окружающей среды (воздуха) должна соответствовать предельно допустимой температуре по нормативным документам (НД) на испытуемое оборудование. Обычно для средней полосы России температура воздуха принимается равной +35°С. Испытание проводят при напряжении относительно земли, равном 1,1 наибольшего рабочего (линейного) напряжения при испытании электрооборудования классов от 3 до 35 кВ и

классов 110 кВ и выше. Испытание проводят, как правило, на полностью собранных изделиях.

Испытание электрооборудовании переменным напряжением с измерением радиопомех проводят с изоляцией в сухом состоянии при относительной влажности воздуха не более 80%. Непосредственно перед проведением испытания изолирующие поверхности должны быть протерты чистой сухой тканью для удаления волокон и пыли. Испытание следует проводить не ранее, чем через два часа после других испытаний данного объекта. Внешний фон радиопомех должен быть нс менее чем на 6 дБ ниже нормированного уровня радиопомех.

Уровень радиопомех (напряжение в микровольтах) должен быть измерен после выдержки в течение 5 мин напряжения , где U_m

— наибольшее линейное напряжение электрооборудования. Измерения следует проводить на частоте 500 ± 50 кГц. Могут быть использованы и другие частоты в диапазоне 0,5−2 МГц, если это указано в НД на электрооборудование отдельных видов. Объект считается выдержавшим испытание, если уровень радиопомех при указанном напряжении не превосходит нормированное значение, указанное в стандартах на электрооборудование отдельных видов.

Испытания внешней изоляции переменным напряжением на отсутствие видимой короны проводятся для трансформаторов напряжения и тока, аппаратов, конденсаторов связи и изоляторов в сухом состоянии в затемненном помещении, а на открытых площадках — в ночное время. Отсутствие видимой короны определяют визуально или фотографированием. При визуальном наблюдении для выявления возможных мест коронирования значение напряжения на испытуемом объекте поднимают плавно до 110−120% нормированного напряжения относительно земли, затем снижают до нормированного значения, а при фотографировании поднимают до нормированного значения и выдерживают его 5 мин. Объект считается выдержавшим испытание, если при нормированном значении напряжения отсутствовала видимая корона, или наблюдалась визуально или на фотографии только слабая корона без значительных стримеров, возникающих в отдельных точках. Нормированное напряжение при этих испытаниях принимается равным

Испытания с измерением характеристик частичных разрядов. Измерения характеристик ч.р. должны проводиться приложением к испытываемой изоляции в течение 10 с переменного напряжения, предварительное значение которого должно быть равно 1,3 ?/"._р. для электрооборудования классов 3−35 кВ, 1,05 U"._р. — классов 110 кВ и выше. Затем напряжение должно быть без отключения снижено до.

• 1,1 ^п^^р' и выдержано в течение не менее 1 мин; при этом должно производиться измерение интенсивности ч.р., допустимое значение которого должно быть не более:
  • — 510″" Кл — для трансформаторов тока и напряжения с твердой изоляцией;
  • — КГ¹¹ Кл — для трансформаторов тока и напряжения с масляной изоляцией;
  • — 10"'¹ Кл — для изоляции главных цепей КРУЭ.

Повторные испытания на предприятии-изготовителе по требованию заказчика производятся по программе приемо-сдаточных испытаний. При этом испытательное напряжение (кроме длительного переменного) должно составлять:

• 100% — для электрооборудования от 3 до 15 кВ и для керамических изоляторов всех классов напряжения;
• 90% — для электрооборудования, кроме керамических изоляторов, классов напряжения от 20 до 750 кВ.

Испытания у потребителя допускаются одноминутным переменным напряжением для оборудования, не вводившегося в эксплуатацию и находящегося в пригодном для эксплуатации состоянии. При этом испытательное напряжения не должно превышать 90%, а для керамических изоляторов — 100% одноминутного испытательного напряжения. Длительность приложения испытательного напряжения должна быть не более одной минуты вне зависимости от вида основной изоляции.