Вентильные разрядники для электроустановок - Испытания разрядников

Механические испытания разрядников

Механические испытания разрядников проводятся на испытательной установке, состоящей из опорной конструкции и устройства для передачи динамического воздействия груза на разрядник.
Опорная конструкция (рис. 50) представляет собой треножник, собираемый из шести труб   размером 1Х: X 50X3,5 (ГОСТ 8734-58), по две в каждой ноге, соединяемых с помощью патрубков 2 размером 50x3,5 (ГОСТ 8734-58) и двух треугольных рам 3, собираемых из труб тех же размеров, что и трубы ног треножника. Ноги треножника опираются на плиты 4 размером 250X000X40.
Устройство для передачи динамического воздействия на разрядник состоит из расцепляющего устройства 5, блока 6, троса 7 с грузом 8 и веревки (на рисунке не показана).
На крышке испытуемого разрядника закрепляется замок расцепляющего устройства. На одном конце троса 7 закрепляется серьга, которая вставляется в замок расцепляющего устройства.  Трос перебрасывается через блок, и к свободному концу троса подвешивается груз 60 кг. Длина троса выбирается такой, чтобы расстояние груза от земли h было меньше длины троса между блоком и серьгой расцепляющего устройства I.

Рис. 50. Общий вид установки для механических испытаний вентильных разрядников РВС-110, РВС-150 и РВС-220.

Горизонтальная механическая нагрузка может иметь любое удобное направление. Испытание состоит в том, что при повороте серьги с помощью веревки она выходит из зацепления с замком, груз массой 60 кг сбрасывается и вызывает колебания всей конструкции, при которых трещины в фарфоре должны привести к излому. Каждая фаза разрядника испытывается трехкратным сбрасыванием нагрузки. Для предотвращения падения верхней части разрядника при разрушении служит канат 9.
Механические испытания разрядников должны проводиться осторожно и внимательно. Если в результате испытания обнаружатся старые (пожелтевшие) трещины в разрушенной фарфоровой покрышке, это значит, что выявлен дефектный элемент у разрядника, а если будет свежий излом фарфора, значит разрядник поврежден испытательной нагрузкой. Только опыт применения этого метода испытаний разрядников покажет, полезен он или вреден.
Однако более целесообразно не выявлять уже образовавшиеся трещины в фарфоровых покрышках разрядников, а предупреждать возникновение подобных трещин посредством тщательного предохранения армировочного шва от проникновения в него влаги.
Опыт эксплуатации показывает, что вентильные разрядники могут иметь также повреждения, которые невозможно выявить наружными осмотрами разрядников. Такие повреждения, -как правило, имеют место внутри разрядника при нарушении герметизации разрядников и проникновении влаги во внутреннюю полость.

Основные дефекты разрядников.

При увлажнении у искровых промежутков снижается разрядное напряжение вследствие закорачивания их каплями воды или продуктами коррозии электродов. Частичное увлажнение шунтирующих резисторов приводит к неравномерному распределению напряжения по искровым промежуткам, снижению пробивного напряжения и дугогасящих свойств разрядника. Разрядники с пониженным пробивным напряжением срабатывают при внутренних перенапряжениях, на которые они не рассчитаны, и разрушаются.
В эксплуатации может изменяться величина пробивного напряжения разрядника из-за ожогов электродов единичных искровых промежутков при срабатывании разрядника, а также за счет снижения давления внутри разрядника.

У дисков нелинейных последовательных резисторов при увлажнении значительно изменяются характеристики: повышается коэффициент вентильности и уменьшается их пропускная способность. При увлажнении у дисков разрушается шоопировка, а в некоторых случаях увлажнение приводит к перекрытию дисков по боковой поверхности.
Встречаются также разрывы цепи в шунтирующих резисторах и между последовательным резистором и герметизирующей латунной прокладкой. В первом случае ломаются шунтирующие резисторы или заклепки, а во втором оползает резиновая прокладка и диски последовательных резисторов, упираясь в нее, не касаются латунной прокладки и разрывают цепь. Такие повреждения появляются в результате некачественной сборки разрядников или при неправильной их транспортировке.
Все перечисленные повреждения вызывают изменение электрических характеристик разрядника; следовательно для выявления таких повреждений достаточно проверить характеристики разрядника, по которым можно судить о его состоянии.

Методы профилактических испытаний

Основными методами профилактических испытаний разрядников являются измерение сопротивления разрядников мегомметром типа МС-06 с напряжением 2500 В, измерение токов проводимости и утечки при повышенном выпрямленном напряжении, измерение пробивного напряжения при промышленной частоте, проверка герметичности разрядника и проверка запасов пропускной способности дисков нелинейного последовательного резистора.
Все вентильные разрядники после монтажа перед включением их в сеть подвергаются профилактическим испытаниям.
В эксплуатации все вентильные разрядники подвергаются профилактическим испытаниям 1 раз в 3 года. Профилактические испытания вентильных разрядников следует проводить одновременно с капитальным или текущим ремонтом оборудования электростанций и подстанций.
Все вентильные разрядники перед монтажом, после монтажа, периодически в эксплуатации и перед включением в сеть после длительного отключения проверяются мегомметром.
У разрядников, имеющих шунтирующие резисторы искровых промежутков (разрядники серий РВС, РВВМ, РВМГ, РВМ К, РВМ, РВТ и РВРД), измеряются токи проводимости при выпрямленном напряжении, а у разрядников, не имеющих шунтирующих резисторов (разрядники серий РВП и РВО), измеряются токи утечки.
Измерения токов проводимости и утечки следует производить после монтажа разрядников и периодически в эксплуатации 1 раз в 3 года. Кроме того, внеочередные измерения токов проводимости или утечки нужно проводить в тех случаях, когда измерениями мегомметром установлено изменение сопротивления разрядника на 30—50%, обнаружено повреждение уплотнений, а также после четырех-пяти срабатываний разрядника.
У разрядников серий РВЛ и РВО, не имеющих шунтирующих резисторов, пробивные напряжения при промышленной частоте измеряются 1 раз в 3 года. У других разрядников пробивные напряжения проверяются в заводских условиях или по заводским инструкциям.
Проверка пробивных напряжений требует значительного повышения напряжения, подаваемого на разрядник, что может привести к перегреву шунтирующих резисторов.
Запасы пропускной способности последовательных резисторов проверяются у разрядников серии РВМК посредством вскрытия имитатора. Если обнаружится пробой одного из трех параллельных дисков имитатора, это означает, что пропускная способность разрядника исчерпана и рабочие элементы его подлежат замене.
Первый раз имитатор вскрывается после 20 срабатываний разрядника, далее — после каждых 10 срабатываний до пробоя одного из двух параллельных дисков имитатора. При обнаружении пробоя одного из двух параллельных дисков имитатор вскрывается через каждые 5 срабатываний.
Герметичность разрядника проверяется только в тех случаях, когда имеется подозрение, что разрядник потерял ее (имеются сдвиг резиновых прокладок, трещины в цементных швах и т. п.). Герметичность разрядника может быть проверена созданием вакуума внутри разрядника с разрежением воздуха не менее чем до 400 мм рт. ст. Если показания вакуумметра, подсоединенного к внутренней полости разрядника, в течение часа изменятся не более чем на 0,5 мм рт. ст., то разрядник считается герметичным.
Профилактические испытания вентильных разрядников должны проводиться при температуре не ниже +5°С. Проведенные испытания при отрицательной температуре следует повторить с наступлением теплого времени года.
При испытаниях вентильных разрядников должны строго соблюдаться все требования, изложенные в правилах техники безопасности при эксплуатаций электроустановок станций и подстанций, городских электросетей и линий электропередачи.
У разрядников, составленных из нескольких элементов, профилактические испытания проводятся поэлементно с выводом их из работы. Испытания разрядников без отключения от рабочего напряжения являются более грубыми и не всегда могут выявить дефект.
Перед намерениями сопротивления разрядников мегомметром поверхность фарфоровой покрышки протирается чистой тряпкой, смоченной бензином, спиртом или другим растворителем. Для повышения точности измерения на поверхность фарфоровой покрышки через одно ребро, считая от заземленного полюса, накладывается экран, который третьим проводом соединяется с клеммой «Э» мегомметра.
Таблица 18

Норм для отбраковки разрядников по величине сопротивления не существует, но для ориентировки следует иметь в виду, что разрядники серии РВП, находящиеся в хорошем состоянии, имеют сопротивление в несколько тысяч мегом, а у разрядников серии РВС оно колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч мегом (табл. 14).
Значения сопротивления у разрядников других серий приведены в табл. 18. Эти величины, однако, не могут служить критерием для отбраковки разрядников.
Для оценки состояния разрядников следует производить сравнение полученных результатов настоящих и предыдущих измерений одного и того же элемента и с данными протокола заводских испытаний. Кроме того, нужно сопоставлять сопротивления элементов одной и той же фазы разрядника, а также сравнивать их с сопротивлениями элементов других фаз этого же комплекта.
При проверке разрядников мегомметром должны испытываться их изолирующие основания и растяжки.
Величина сопротивления, измеряемая мегомметром, у разрядников с шунтирующими резисторами определяется конструкцией последних. Кроме того, вследствие нелинейности шунтирующих резисторов она зависит от напряжения мегомметра. Поэтому такие измерения следует производить мегомметром с одними и теми же пределами напряжений.
Измерения токов проводимости и утечки разрядников производятся на выпрямленном напряжении по схеме на рис. 51,а. В этой схеме источником напряжения служит испытательный трансформатор ИТ с выпрямителем В. Напряжение регулируется регулятором напряжения РН. При пробое или перекрытии испытуемого разрядника ИР испытательный трансформатор окажется замкнутым накоротко, что может привести к повреждению его обмоток. Для предупреждения такого повреждения в испытательную схему включается защитный резистор. Токи проводимости или утечки измеряются магнитоэлектрическим микроамперметром 1, который включается в цепь заземления испытуемого разрядника ИР.
Сглаживающая емкость С служит для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. Если сглаживающая емкость отсутствует, то выпрямленное напряжение будет иметь форму, показанную на рис. 51,6. При этом измерение тока проводимости магнитоэлектрическим микроамперметром приведет к большой погрешности, значение которой зависит от степени нелинейности проверяемого сопротивления. Наличие сглаживающей емкости уменьшает пульсации выпрямленного напряжения (рис. 51,е), а следовательно, и уменьшает погрешность измерения тока.
Емкости, обеспечивающие в схеме на рис. 51,а уменьшение пульсации напряжения до 3% амплитуды переменного напряжения, приведены в табл. 19. В качестве сглаживающих емкостей могут применяться любые конденсаторы, в том числе и косинусные.

Рис. 51. Измерения токов проводимости вентильных разрядников на высоком напряжении.
а — измерительная схема: б, в —форма выпрямленного напряжения без сглаживающей емкости в схеме и при наличии сглаживающей емкости (выпрямленное напряжение выделено штриховкой).

Таблица 19

Так как шунтирующие резисторы разрядников имеют нелинейную вольт-амтерную характеристику, ошибки в измерениях напряжения сильно сказываются на величине измеряемого тока. Поэтому необходимо обращать особое внимание на точность измерения испытательного напряжения.
Измерение испытательного напряжения вольтметром V, включенным в первичную цепь испытательной схемы, с пересчетом по коэффициенту трансформации дает значительную погрешность, потому что при этом не учитываются падения напряжения во вторичной цепи. Если величина испытательного напряжения устанавливается по вольтметру, включенному в первичной цепи испытательного трансформатора, то градуировку этого вольтметра следует выполнять при напряжении, близком к испытательному.
При сильно пульсирующем напряжении градуировка схемы измерительными шарами дает существенное уменьшение измеренного значения тока проводимости по сравнению с измерением три постоянном напряжении. При наличии сглаживающих емкостей в измерительной схеме на рис. 51,а напряжения могут измеряться как измерительными шарами 5, так и киловольтметром 2.
При сильно пульсирующем напряжении (отсутствие конденсаторов С в схеме на рис. 51,а) состояние разрядника может быть оценено по току, проходящему через специальный нелинейный резистор, идентичный с шунтирующим резистором испытуемого разрядника. При этом через микроамперметр, включенный последовательно со специальным измерительным резистором, должен проходить ток, равный току, проходящему через испытуемый разрядник. Если разрядник дефектный, то токи будут иметь разные значения.
Измерительные комплекты резисторов выпускаются заводами. К каждому измерительному резистору прилагается вольт-амперная характеристика. Величина нормированного испытательного напряжения на разряднике может быть определена по вольт-амперной характеристике разрядника.
Допустимые предельные значения токов проводимости для различных типов разрядников даны в табл. 20.
При измерении токов проводимости поверхность фарфоровых покрышек должна быть чистой и сухой. Перед измерениями фарфор следует протереть тряпкой, смоченной в бензине, ацетоне или спирте.

Если измерения производятся при температуре, значительно отличающейся от 20°С, то в результаты измерений нужно вносить поправку: при температуре выше 20°С результаты измерений уменьшать на 0,3% на каждый градус повышения температуры, три температуре ниже 20°С — увеличивать в такой же пропорции.

Таблица 20

При увеличении токов утечки у разрядников серии РВП до 15% разрядники могут оставаться в эксплуатации до конца грозового сезона, после чего они испытываются повторно. Если повторные испытания подтвердят дефектность разрядника, то он должен подвергаться дальнейшим испытаниям и ревизии со вскрытием. Увеличение токов проводимости весьма часто является следствием потери разрядником герметизации и попадания внутрь него влаги. Уменьшение токов проводимости в несколько раз свидетельствует об обрыве в цепи шунтирующих резисторов.
Измерение пробивных напряжений три промышленной частоте у разрядников серии РВП, не имеющих шунтирующих резисторов, производится по схеме на рис. 52,о. Источником напряжения служит испытательный трансформатор ИТ. Напряжение при испытании плавно поднимается при помощи регулятора РН.

Рис. 52. Схема измерения пробивного напряжения вентильных разрядников при промышленной частоте.
а — без шунтирующих резисторов; б — с шунтирующими резисторами.
Для того чтобы не допустить оплавления электродов единичных искровых промежутков разрядника ИР и не перегружать испытательный трансформатор, последовательно с испытуемым разрядником включается ограничивающий резистор R. Сопротивление ограничивающего резистора выбирается из расчета, чтобы ток, проходящий через разрядник после пробоя искровых промежутков, не превышал 0,1 А и обрывался не более, чем через 0,5 с. Контроль напряжения на высокой стороне производится при помощи измерительных шаров или электростатического киловольтметра.
В дополнение к описанным выше методам профилактических испытаний разрядников, имеющих шунтирующие резисторы искровых промежутков, в настоящее время признается целесообразным производить измерения пробивных напряжений при промышленной частоте. Однако подобные измерения создают опасность для шунтирующих резисторов искровых промежутков, которые при испытаниях могут перегреться и разрушиться.
Для того чтобы не повредить шунтирующие резисторы при измерении пробивных напряжений, необходимо принять меры предосторожности:
Время подъема напряжения на разряднике до пробивного должно быть не менее 0,1 с и не должно превышать при испытаниях разрядников серий РВС и РВВМ 0,3 с, а разрядников серий РВМГ, РВМК, РВМ и РВРД 0,5 с.
Повторному испытанию разрядник может быть подвергнут не ранее, чем через 10 с, и не более 1 мин.
После пробоя искровых промежутков через разрядник не должен проходить ток более 0,5 с. Значение этого тока не должно превышать 0,7 А (ограничение тока производится защитным резистором).
Мощность испытательного трансформатора и регулирующего устройства принимается для испытания разрядников серий РВС и РВВМ не менее 5 кВ-А, а для испытания разрядников серий РВМГ, РВМК, РВМ и РВРД не менее 25 кВ-А.
Электрическая схема установки для измерения пробивных напряжений разрядников с шунтирующими резисторами представлена на рис. 52,6.
Значения пробивных напряжений разрядников, находящихся в эксплуатации, при промышленной частоте должны лежать в пределах, указанных в табл. 21. При выпуске с завода разрядники имеют пробивные напряжения выше нижнего предела, указанного в табл. 21, на 10% и ниже верхнего предела на 5%.
Если профилактическими испытаниями или наружным осмотром разрядника установлено, что у него ток проводимости (утечки), пробивное напряжение или сопротивление изменились и выходят за пределы норм, или имеются трещины в фарфоровой покрышке, фланцах, нарушены армировочные швы и уплотнения, то разрядник подвергается ревизии со вскрытием.

Вскрытие разрядников должно производиться в чистом, сухом, теплом и светлом помещении специально обученным персоналом. Нельзя вскрывать разрядники в помещениях, где производятся пайка и травление металла с применением кислот и щелочей, и в помещениях, где ремонтируются кислотные и щелочные аккумуляторы.
Перед вскрытием разрядник следует испытать.
Таблица 21

Если разрядник вскрывается из-за снижения пробивного напряжения, то до вскрытия разрядника нужно открыть контрольное отверстие и соединить внутреннюю полость разрядника с атмосферой, после чего повторно измерить пробивное напряжение. Снижение пробивных напряжений у разрядников наблюдается вследствие понижения давления воздуха внутри разрядника, обусловленного его работой. Если проверка покажет, что пробивное напряжение восстановилось до нормы, то контрольное отверстие запаивается и разрядник не вскрывается.