Электрооборудование и электроустановки на 3 кВ и выше - ГОСТ 17512-82 - Метод измерения шаровыми измерительными разрядниками

5. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ ШАРОВЫМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ РАЗРЯДНИКАМИ

5.1.Общие указания
5.1.1. Шаровые измерительные разрядники используются для измерения:
1) постоянного напряжения;
2) амплитуды переменного напряжения частотой, не более 400 Гц;
3) максимального значения полного стандартного грозового импульса;
4) максимального значения полного стандартного коммутационного импульса.
Значения разрядных напряжений указанной формы от 2,8 до 2350 кВ в зависимости от расстояния между шарами с диаметром от 2 до 200 см приведены в табл. 1-2 приложения 6.
5.1.2. Для измерений напряжения должны применяться шаровые измерительные разрядники вертикального или горизонтального типов с диаметрами шаров 2; 5; 6,25; 10; 12,5; 15; 25; 50; 75; 100; 150; 200 см.
Допускается использование шаровых измерительных разрядников с диаметром шаров 250 и 300 см, если для них установлены с требуемой в п. 5.3 точностью зависимости разрядного напряжения от расстояния между шарами.
Шаровые измерительные разрядники должны быть выполнены в соответствии с требованиями приложения 7. Они должны быть снабжены документацией с описанием и инструкцией по их использованию.
В документации должны быть приведены:
1) основные конструктивные особенности шарового измерительного разрядника;
2) таблицы или график зависимости разрядного напряжения от расстояния между шарами;
3) погрешность определения расстояния между шарами по дистанционному указателю (согласно методике предприятия, производящего измерения);
4) скорость перемещения шара (для шаров с электродвигательным приводом).
5.1.3. Предельные размеры основных элементов вертикального и горизонтального шаровых измерительных разрядников и расстояния до заземленных объектов указаны на черт. 1-2.
Шаровой измерительный разрядник должен быть установлен над горизонтальной заземленной поверхностью, например, проводящей сеткой в полу лаборатории или проводящей поверхностью стола. Расстояние А от точки Р (черт. 1-2) на шаре высокого напряжения до заземленной плоскости должно соответствовать размерам, указанным в табл. 2. Это указание относится к вертикальным и горизонтальным шаровым измерительным разрядникам.
Если шаровой измерительный разрядник устанавливается так, что заземленный шар располагается ближе к потолку, и если другие поверхности, например, стены и пол, удалены на более значительное расстояние, то потолок может рассматриваться как горизонтальная плоскость, от которой следует выдержать расстояние А.

Таблица 2

Примечание, Для шаровых измерительных разрядников с шарами диаметром 150 и 200 см, при отсутствии технической возможности выдержать расстояние R ³ 6S по табл. 2 при наибольшем раздвижении шаров, допускается при S > 0,5D ограничить это расстояние условием R ³ 3D при этом точность измерения снижается.

5.1.4. Расстояния от точки Р шара высокого напряжения до заземленных поверхностей, частей здания и всех видов оборудования (стен, потолков, баков трансформаторов, импульсных генераторов, вводов и других объектов), а также до основания шарового измерительного разрядника, если оно выполнено из проводящего материала, должны быть не менее Rпо табл. 2, но они не должны быть менее 2Dнезависимо от расстояния между шарами.
Шаровой измерительный разрядник должен быть установлен в помещении так, чтобы расстояние от точки Р до одной стены было не менее R, а до остальных стен, - по возможности, более R.
Расстояния до посторонних объектов, находящихся под напряжением и имеющих большие размеры или сильно коронирующих, должны быть, по возможности, больше размеров R, указанных в табл. 2. Это правило не распространяется на опорные рамы для шаров или другие конструкции, выполненные из изоляционного материала, при условии, что они будут сухими и чистыми. Расстояние между точкой Р шара высокого напряжения и рамой или изоляционной конструкцией может быть в этом случае меньше R, но оно не должно быть менее 1,6D.

Вертикальный шаровой измерительный разрядник

1 - изоляционная подвеска, диаметр которой не должен быть более 0,5D в пределах зоны R; 2 - стержень, на который насажен шар; 3 - механизм управления и его максимальные размеры; 4 - провод высокого напряжения с последовательно включенным защитным резистором; 5 - экран для выравнивания поля и его максимальный размер; S- расстояние между шарами в свету; Р - геометрическая точка на шаре высокого напряжения в месте пересечения его поверхности с осью симметрии шаров; А - расстояние точки Р от заземленной плоскости; R- радиус сферы, внутри которой не должны находиться посторонние предметы; X- горизонтальная плоскость, отстоящая от точки Р на расстояние 2D, за которую провод не должен переходить в пределах сферы радиуса R, имеющей центр в точке Р

Черт. 1

Горизонтальный шаровой разрядник

1 - изоляционная опора; 2 - стержень, на который насажен шар; 3 - механизм управления и его максимальные размеры; 4 - провод высокого напряжения с последовательно включенным защитным резистором; S - расстояние между шарами в свету; Р - геометрическая точка на шаре высокого напряжения в месте пересечения его поверхности с осью симметрии шаров; А -высота точки Р над заземленной плоскостью; R- радиус сферы, внутри которой не должны находиться посторонние предметы; Х - вертикальная плоскость, отстоящая от точки Р на расстоянии 2D, за которую провод не должен переходить в пределах сферы радиуса R. имеющей центр в точке Р.

Черт. 2

5.1.5. В зоне разрядов поверхность шаров должна быть очищена от лаков, смазки и других защитных покрытий. Поверхность должна быть чистой и сухой. Если шары вследствие их применения становятся шероховатыми или повреждены точечной коррозией, они должны быть вновь отшлифованы мелкой шлифовальной шкуркой.
5.1.6. При измерении напряжения (п. 5.1.1) ниже 50 кВ шаровыми измерительными разрядниками любого диаметра, а также при измерении напряжения шарами с диаметром 12,5 см и менее, независимо от напряжения, для получения достоверных и устойчивых результатов искровой промежуток должен облучаться радиоактивным препаратом с интенсивностью не менее 0,2 мКи (предпочтительно около 0,6 мКи) или ртутно-кварцевой лампой мощностью не менее 35 Вт при токе не менее 1 А, питающейся предпочтительно от источника постоянного тока.
Ампула с радиоактивным препаратом вводится в шар вблизи от точки Р.
Ртутно-кварцевая лампа должна быть помещена на расстоянии А (табл. 2) от шарового измерительного разрядника, и свет должен облучать разрядный промежуток.
При измерении импульсных напряжений допускается облучение при его достаточности, создаваемое разрядами на искровых промежутках генератора импульсов. В этом случае промежуток шарового измерительного разрядника должен быть расположен в прямой видимости от промежутков генератора, а расстояние от шарового измерительного разрядника до генератора импульсов должно быть выдержано в соответствии с п. 5.1.4. Достаточность интенсивности этого вида облучения должна быть подтверждена опытным путем.

Примечание. При обращении с радиоактивными веществами должны быть приняты соответствующие меры предосторожности.

5.1.7. Провод высокого напряжения, в том числе всякий включенный последовательно с ним резистор, если только он не находится на самом стержне шара, должен быть присоединен к шаровому измерительному разряднику в точке, отстоящей от точки Р на шаре высокого напряжения не менее чем на 2 D.
В области, где расстояние от провода до точки Р менее размера R, находящийся под напряжением провод не должен пересекать плоскость X, нормальную к оси шаров и расположенную на расстоянии 2 D от точки Р на шаре высокого напряжения. Эта плоскость и расположение провода и резистора показаны на черт. 1-2.
5.1.8. Один из двух шаров измерительного разрядника, как правило, должен быть заземлен наглухо. Однако он может быть заземлен через резистор, если будет установлено, что принятый способ заземления не повлияет на точность измерений, и если это будет допустимо по условиям безопасности для обслуживающего персонала.
5.2. Измерение постоянного и переменного напряжения
5.2.1. При измерении напряжения должны быть приняты меры предосторожности для того, чтобы свести к минимуму оплавление поверхности шаров и устранить появление в измерительной цепи высокочастотных колебаний, вызываемых незавершенными разрядами.
В качестве одной из мер последовательно с шаровым измерительным разрядником должен быть включен малоиндуктивный защитный резистор, как указано на черт. 1-2. Его сопротивление при постоянном и переменном напряжении промышленной частоты не должно превышать значений, указанных в табл. 3.

Таблица 3

Для переменного напряжения с частотой f > 50 Гц указанные в табл. 3 сопротивления должны быть уменьшены пропорционально значению 50/f.
5.2.2. При измерении напряжения шары шарового измерительного разрядника, предварительно установленные на расстояние несколько больше ожидаемого разрядного расстояния, сближаются до возникновения на них разряда и регистрируется расстояние между шарами в момент разряда.
Допускается измерять напряжение при фиксированном расстоянии между шарами. При этом напряжение поднимается до 1/3 от разрядного с произвольной скоростью. Затем напряжение плавно повышается со скоростью, позволяющей произвести отсчет показания измерительного прибора в момент разряда на шарах.
Измеряемое напряжение определяется из табл. 1-2 обязательного приложения 6 по расстоянию между шарами с учетом атмосферных условий (п. 5.4).
5.2.3. Перед измерением напряжения шаровыми измерительными разрядниками следует поочередно произвести несколько разрядов на шарах до получения стабильных значений разрядного напряжения.
5.2.4. При измерении напряжения проводят не менее трех разрядов с интервалом не менее    60 с.
Среднее арифметическое значение из полученных отсчетов считается соответствующим разрядному напряжению, на которое установлен шаровой измерительный разрядник.
Значения разрядного напряжения не должны отличаться от среднего арифметического значения более 3 %. Если это условие не будет соблюдено, следует произвести еще три измерения.
Когда при повторных измерениях не будет достигнута требуемая точность, то должны быть приняты меры для выяснения причины нестабильности разрядных напряжений и ее устранения, после этого измерения должны быть повторены.
5.3. Измерение импульсных напряжений
5.3.1. При измерении импульсных напряжений последовательно с шаровым измерительным разрядником включается демпфирующий резистор, сопротивление которого не должно превышать 500 Ом для шаров диаметром до 150 см включительно и 250 Ом для шаров диаметром 200 см. Для уменьшения колебаний необходимо, чтобы индуктивность резистора была не выше 30 мкГн; если осциллографированием установлено отсутствие колебаний, то индуктивность резистора может быть и выше. Резистор должен быть расположен в соответствии с п. 5.1.7.
5.3.2. Измерение импульсного напряжения должно быть выполнено методом 50%-ного разрядного напряжения. При этом за разрядное напряжение принимают напряжение, при котором вероятность разряда на промежутке шарового измерительного разрядника составляет 50%. Это достигается изменением расстояния между шарами шарового измерительного разрядника при неизменном значении зарядного напряжения импульсного генератора или изменением зарядного напряжения импульсного генератора при неизменном расстоянии между шарами шарового измерительного разрядника. Изменения проводятся ступенями не более 5 % ожидаемого значения измеряемого напряжения или соответствующего ему зарядного напряжения импульсного генератора.
На каждой ступени напряжения или расстояния между шарами должно быть приложено 10 импульсов с интервалами не менее 5 с.
50%-ное напряжение определяется интерполяцией результатов, полученных на двух ступенях, из которых на одной ступени произошло от 1 до 4 разрядов, а на другой от 6 до 9 разрядов. Если на одной ступени получено 5 разрядов из 10, то напряжение этой ступени считается 50%-ным.
Допускается менее точный способ определения 50%-ного разрядного напряжения, который заключается в регулировании напряжения импульсного генератора при неизменном расстоянии между шарами шарового измерительного разрядника или регулировании расстояния между шарами при неизменном напряжении генератора до значения, при котором между шарами возникает от 4 до 6 разрядов из 10 приложений импульсов.
При обоих методах измерение должно начинаться с приложения 10 импульсов, не вызывающих разрядов.
Измеряемое напряжение определяется из табл. 1-2 обязательного приложения 6 по расстоянию между шарами с учетом атмосферных условий (п. 5.4).
5.4. Погрешность измерения
5.4.1. Для расстояний между шарами до 0,5 Dданные, приведенные в табл. 1-2 приложения 6, считаются точными в пределах 3 %. Для расстояний от 0,5 Dдо 0,75 Dони являются менее точными и поэтому заключены в скобки. При расстоянии между шарами менее 0,05 Dпользоваться таблицами не следует.
При измерении импульсных напряжений данные табл. 1-2 приложения 6 действительны для полных импульсов с длиной фронта не менее 0,86 мкс.
Разрядные напряжения в табл. 1-2 приложения 6 указаны для нормальных атмосферных условий - атмосферное давление Р0 = 101300 Па (1013 мбар или 760 мм рт. ст.), температура окружающего воздуха T0 = 293 K (20 °С). Если при измерении напряжения атмосферные условия отличаются от нормальных, то к значению измеренного напряжения должна быть введена поправка на атмосферные условия в соответствии с п. 5.4.2.
5.4.2. Разрядные напряжения при атмосферных условиях, отличающихся от нормальных, указанных в п. 5.4.1, могут быть получены умножением значений напряжений, указанных в табл. 1-2 приложения 6, на поправочный коэффициент Kп, который зависит от относительной плотности воздуха r (табл. 4).

Таблица 4

Относительная плотность воздуха
,                                        (5)
где:
Р - атмосферное давление, Па;
t- температура окружающего воздуха, °С.
Если давление выражено в миллибарах,
,                                            (6)
и, если давление выражено в миллиметрах ртутного столба,
.                                             (7)

(Измененная редакция, Изм. № 1)