Test przepięcia izolacji
Wytrzymałość dielektryczna izolacji zależy od jej zdolności do wytrzymywania napięcia roboczego przez długi czas. Spadek wytrzymałości dielektrycznej spowodowany jest w większości przypadków zawilgoceniem i miejscowymi wadami izolacji. Zazwyczaj takimi defektami są wtrącenia gazu (powietrza) w stałym lub ciekłym dielektryku.
Ze względu na to, że wytrzymałość dielektryczna gazu wtrąceniowego jest mniejsza niż wytrzymałości izolacji głównej, powstają warunki do wystąpienia przebicia lub zachodzenia izolacji w miejscu uszkodzenia - wyładowania niezupełne. Z kolei wyładowania niezupełne powodują dodatkowe uszkodzenia izolacji. Wyładowanie niezupełne nazywane jest zarówno wyładowaniem ślizgowym (powierzchniowym), jak i przebiciem poszczególnych stref lub elementów izolacyjnych.
Aby określić granicę wytrzymałości dielektrycznej izolacji, jest ona testowana przy podwyższonym napięciu. Napięcie probiercze, które jest znacznie wyższe niż napięcie robocze, przykładane jest przez czas wystarczający do wywołania wyładowania w miejscowym uszkodzeniu aż do uszkodzenia.W ten sposób zastosowanie podwyższonego napięcia pozwala nie tylko zidentyfikować wady, ale także zapewnić wymagany poziom wytrzymałości dielektrycznej izolacji podczas jej eksploatacji.
Badanie udarowe izolacji musi być poprzedzone dokładnym badaniem i oceną stanu izolacji innymi metodami opisanymi wcześniej. Izolację można poddać próbie udarowej tylko wtedy, gdy poprzednie testy wypadły pozytywnie.
Uważa się, że izolacja przeszła pomyślnie próbę przepięciową, jeśli nie ma uszkodzeń, wyładowań niezupełnych, emisji gazów lub dymu, gwałtownego spadku napięcia i wzrostu prądu przez izolację, miejscowego nagrzania izolacji.
W zależności od rodzaju sprzętu i charakteru testu, izolacja może być badana przez przyłożenie udaru prądu przemiennego lub napięcia wyprostowanego. W przypadkach, gdy test izolacji jest wykonywany zarówno napięciem przemiennym, jak i napięciem wyprostowanym, test napięcia wyprostowanego powinien poprzedzać test napięcia przemiennego.
Test izolacji AC wysokiego napięcia
Test napięcia przemiennego przy częstotliwości zasilania przeprowadza się za pomocą transformatora podwyższającego napięcie z urządzeniem regulującym po stronie niskiego napięcia. Schemat instalacji powinien zawierać również wyłącznik zasilania z widoczną przerwą i zabezpieczeniem nadprądowym odcinającym zasilanie transformatora w przypadku uszkodzenia lub zachodzenia izolacji obiektu, np. wyłącznik i bezpiecznik lub rozłącznik ze zdjętą osłoną.Ustawienie działania ochronnego musi przekraczać prąd pobierany przez sieć przy maksymalnej wartości napięcia probierczego urządzenia, nie więcej niż dwukrotnie.
Napięcie częstotliwości zasilania jest zwykle używane jako napięcie testowe. Przyjmuje się, że czas przyłożenia napięcia probierczego wynosi 1 minutę dla izolacji głównej i 5 minut dla zwoju. Ten czas przyłożenia napięcia probierczego nie wpływa na stan izolacji, która jest wolna od wad i jest wystarczająca do sprawdzenia izolacji pod napięciem.
Szybkość narastania napięcia do jednej trzeciej wartości testowej może być dowolna; w przyszłości napięcie probiercze należy zwiększać płynnie, w tempie umożliwiającym wizualny odczyt wskazań mierników. Podczas badania izolacji maszyn elektrycznych czas wzrostu napięcia od połowy do pełnej wartości musi wynosić co najmniej 10 s.
Po określonym czasie trwania próby napięcie jest stopniowo obniżane do wartości nieprzekraczającej jednej trzeciej napięcia próbnego i wyłączane.Gwałtowne zwolnienie napięcia jest dozwolone w przypadkach, gdy jest to konieczne ze względu na bezpieczeństwo ludzi lub bezpieczeństwo wyposażenia. Czas trwania testu to czas, w którym przykładane jest pełne napięcie testowe.
Aby uniknąć niedopuszczalnych przepięć podczas testu (spowodowanych wyższymi harmonicznymi na krzywej napięcia testowego), układ testowy powinien, jeśli to możliwe, być podłączony do napięcia sieciowego. Przebieg napięcia można monitorować za pomocą oscyloskopu elektronicznego.
Napięcie probiercze, z wyjątkiem testów krytycznych (generatory, duże silniki itp.), mierzone jest od strony niskiego napięcia. Podczas testowania obiektów o dużej pojemności napięcie po stronie wysokiego transformatora testowego może nieznacznie przekroczyć obliczony współczynnik transformacji z powodu prądu pojemnościowego.
W testach krytycznych napięcie testowe jest mierzone po stronie wysokiego napięcia transformatora testowego za pomocą przekładników napięciowych lub kilowoltomierzy elektrostatycznych.
W przypadkach, gdy jeden przekładnik napięciowy nie wystarcza do pomiaru napięcia probierczego, można połączyć szeregowo dwa przekładniki napięciowe tego samego typu. Dodatkowe rezystancje są również stosowane do woltomierzy.
W celu ochrony krytycznych obiektów przed przypadkowym wzrostem niebezpiecznego napięcia równolegle z badanym obiektem, ograniczniki sferyczne o napięciu przebicia równym 110% napięcia probierczego należy połączyć rezystancyjnie (2 - 5 Ohm na każdy wolt probierczy napięcie).
Schemat testowania izolacji urządzeń elektrycznych o podwyższonym napięciu przemiennym pokazano na ryc. 1.
Ryż. 1. Schemat testu izolacji przy podwyższonym napięciu AC.
Przed przyłożeniem napięcia do badanego obiektu w pełni zmontowany obwód jest testowany bez obciążenia i sprawdzane jest napięcie przebicia ograniczników kulowych.
Oprócz specjalnych, transformatory mocy i przekładniki napięciowe mogą być używane jako transformatory probiercze.
Transformatory mocy z tym zastosowaniem pozwalają na obciążenie prądowe do 250% wartości nominalnej przy potrójnym (skokowym) teście z dwuminutową przerwą między przyłożeniami napięcia. Dla przekładników napięciowych typu NOM dopuszczalne jest zwiększenie napięcia uzwojenia pierwotnego do 150 - 170% wartości nominalnej. W przypadku braku transformatora probierczego o wystarczającej mocy możliwe jest równoległe połączenie transformatorów tego samego typu.
Powszechnie stosowane są przekładniki do pomiaru napięcia typu NOM. Ich maksymalna moc, wskazana w danych paszportowych oraz ze względu na zapewnienie odpowiedniej klasy dokładności, jest stosunkowo niewielka. Jednak w zależności od warunków grzewczych pozwalają na krótkotrwałe przeciążenie od 3 do 5-krotności wartości prądu obliczonej z maksymalnej mocy znamionowej. Ponadto transformatory te mogą być przewzbudzone napięciem o 30-50%, można połączyć dwa transformatory szeregowo.
Ryż. 2. Schematy połączenia szeregowego przekładników probierczych: TL1 i TL2 — przekładniki probiercze; TL3 to transformator separacyjny.
Włączenie dwóch transformatorów zgodnie ze schematem z ryc. 2a ma zastosowanie, gdy obie elektrody obiektu mogą być odizolowane od ziemi. Napięcie probiercze jest równe sumie napięć dwóch transformatorów; wartości nominalne tych napięć mogą się różnić. Gdy transformatory są połączone kaskadowo (rys. 2a, b), jeden z nich TL2 ma wysoki potencjał i jego korpus musi być odizolowany od masy.
Transformator ten można wzbudzić za pomocą specjalnego uzwojenia pierwszego transformatora TL1 stopnia (rys.2b) lub bezpośrednio z jego uzwojenia wtórnego, jeżeli maksymalna wartość napięcia na nim nie przekracza wartości dopuszczalnej dla uzwojenia pierwotnego transformator TL2. Jeśli nie jest możliwe niezawodne odizolowanie transformatora TL2, użyj pomocniczego transformatora izolującego TL3 (rysunek 2c).
Transformatory mocy służą do uzyskiwania napięcia fazowego lub sieciowego. W pierwszym przypadku przewód neutralny uzwojenia WN jest uziemiony, a napięcie pierwotne jest przykładane do przewodu neutralnego i odpowiedniego zacisku fazowego uzwojenia NN.
Przyjmuje się, że moc transformatora jest równa 1/3 mocy znamionowej. Stosowane jest napięcie międzyprzewodowe, pod warunkiem, że izolacja przewodu neutralnego jest przystosowana do pełnego napięcia międzyprzewodowego. W takim przypadku jeden lub dwa połączone ze sobą zaciski WN są uziemione. przyjmuje się moc transformatora równą 2/3 wartości nominalnej. Transformatory mocy pozwalają na krótkotrwałe przetężenie 2,5-3 razy.
Urządzenie regulujące powinno zapewniać zmianę napięcia transformatora o 25-30% do pełnej wartości napięcia probierczego. Regulacja powinna przebiegać praktycznie płynnie, skokami nie przekraczającymi 1-1,5% napięcia probierczego. Podczas regulacji nie są dozwolone żadne przerwy w obwodzie.
Napięcie powinno być zbliżone do sinusoidalnego z wyższą zawartością harmonicznych nie większą niż 5%. W przypadku stosowania regulatorów o niskiej rezystancji wewnętrznej, takich jak autotransformatory, wymóg ten jest praktycznie spełniony. Nie zaleca się stosowania w tym celu dławików ani reostatów.
Test izolacji napięcia wyprostowanego
Zastosowanie wyprostowanego napięcia probierczego może znacznie zmniejszyć moc układu pomiarowego, umożliwia badanie obiektów o dużej pojemności (kable kondensatorów itp.) oraz pozwala monitorować stan izolacji za pomocą mierzonych prądów upływu.
Obwody prostownika półfalowego są powszechnie stosowane w testach izolacji napięcia wyprostowanego. na ryc. 3 przedstawia schemat ideowy testu izolacji napięciem wyprostowanym.
Ryż. 3. Obwód testowy izolacji napięcia wyprostowanego
Metoda badania izolacji napięciem wyprostowanym jest podobna do próby napięcia przemiennego. Ponadto monitorowany jest prąd upływu.
Czas przyłożenia skorygowanego napięcia jest dłuższy niż w próbie z napięciem zmiennym iw zależności od badanego sprzętu jest określany przez normy w granicach 10 - 15 minut.
Pomiar napięcia probierczego jest zwykle wykonywany za pomocą woltomierza podłączonego do strony niskiego napięcia transformatora probierczego (przekształconego przez przekładnię).
Ponieważ napięcie wyprostowane jest określane przez wartość amplitudy, wskazania woltomierza (pomiar wartości skutecznych napięć) należy pomnożyć przez opór wewnętrzny, lampa prostownika, mała przy normalnym ogrzewaniu katodowym, gwałtownie wzrasta przy niewystarczającym prądzie grzewczym. W tym przypadku spadek napięcia w lampie prostowniczej wzrasta i maleje na badanym obiekcie. Dlatego podczas testowania konieczne jest monitorowanie napięcia zasilania zestawu testowego.Zaleca się również stosowanie woltomierza z dużą dodatkową rezystancją do pomiaru napięć stron wysokich.
Podobnie jak w przypadku prób napięciowych AC, w celu ochrony krytycznych obiektów przed przypadkowym nadmiernym wzrostem napięcia, zaleca się podłączenie ogranicznika przepięć o napięciu przebicia równym 110-120% napięcia probierczego poprzez rezystancję (2 — 5 Ohm dla każdego napięcia probierczego). woltów) równolegle z badanym obiektem.
Prąd przepływający przez izolację podczas próby napięcia wyprostowanego w większości przypadków nie przekracza 5 — 10 mA, co prowadzi do małej mocy transformatora probierczego.
Podczas badania obiektów o dużej pojemności (kable zasilające, kondensatory, uzwojenia dużych maszyn elektrycznych) pojemność obiektu naładowanego do napięcia probierczego ma dużą rezerwę energii, której chwilowe rozładowanie może doprowadzić do zniszczenia sprzętu konfiguracja testu. Dlatego obiekt testowy musi być rozładowany, aby prąd rozładowania nie przechodził przez urządzenie pomiarowe.
Aby usunąć ładunek z badanych obiektów, stosuje się urządzenia uziemiające, w których obwodzie elektrycznym zawarta jest rezystancja 5-50 kOhm. Gumowe rurki wypełnione wodą służą jako opór przy zrzucaniu przedmiotów o dużej pojemności.
Ładowanie kontenera, nawet po krótkotrwałym uziemieniu, może trwać przez długi czas i stanowić zagrożenie dla życia personelu. Dlatego po wyładowaniu obiektu testowego przez urządzenie wyładowcze należy go solidnie uziemić.