Испытания силовых конденсаторных установок - Испытание конденсаторов повышенным напряжением

4. ИСПЫТАНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ ПОВЫШЕННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ

Цель испытания.

Приложение повышенного напряжения создает в испытываемой изоляции увеличенную напряженность электрического поля, что позволяет обнаруживать дефекты, вызвавшие снижение электрической прочности изоляции электрооборудования, недопустимое для его дальнейшей эксплуатации. Испытанием повышенным напряжением выявляются дефекты, которые другими способами (например, мегомметром) не могут быть обнаружены. Уровень испытательного напряжения (устанавливается нормами) выбирается возможно более высоким; количество обнаруженных мест с ослабленной изоляцией благодаря этому увеличивается; так как дефекты изоляции обнаруживаются и устраняются в ранних стадиях их развития, надежность работы электроустановок повышается. Испытание повышенным напряжением производится после предварительного осмотра и проверки с помощью мегомметра. При обнаружении во время предварительной проверки явных дефектов изоляции испытания могут быть произведены
только после устранения дефектов. Испытание электрической прочности изоляции конденсаторов производится повышенным напряжением переменного тока промышленной частоты.
Величины испытательного напряжения приведены в табл. 4.
Таблица 4
Величины испытательного напряжения промышленной частоты изоляции конденсаторов для повышения коэффициента мощности

Примечания: 1. Число, обозначенное дробью в таблице, означает: числитель дроби—испытательное напряжение для нового конденсатора; знаменатель дроби—то же. но для конденсатора, находящегося в эксплуатации.
2. Испытание повышенным напряжением Промышленной частот изоляции обкладок конденсатора относительно корпуса, соединенным с одним его выводом, не производится.

Порядок испытания.

Подъем напряжения при испытании конденсаторов рекомендуется начинать с величины, не превышающей 25—30% испытательного напряжения. Скорость повышения напряжения до 50% испытательного может быть произвольной; в дальнейшем напряжение следует плавно повышать до полного значения со скоростью 0,5 кВ в секунду. Отсчет времени выдержки конденсатора под напряжением должен начинаться с момента, когда напряжение достигнет величины, установленной для испытуемого конденсатора.
После выдержки в течение 1 мин напряжение на конденсаторе плавно снижается до значения, не превышающего 30% от испытательного, после чего цепь может быть разомкнута. Недопустимы резкие скачки напряжения при подъеме или снижении напряжения при испытании. Снятие напряжения «толчком» допускается лишь в тех случаях, когда это необходимо для обеспечения безопасности людей или целости оборудования.
Во время испытания должно производиться непрерывное наблюдение с безопасного расстояния за состоянием испытуемого конденсатора. Это наблюдение может быть визуальным или с помощью сигнализации. Наблюдение ведут также за показателями вольтметра, измеряющего подаваемое на конденсаторы напряжение.
Изоляция считается выдержавшей испытание, если не произошло пробоя или перекрытия изоляции; не было отмечено частичных нарушений изоляции, выявленных по показаниям приборов (амперметром, вольтметром и т. п.) или наблюдением (разряды в баке, выделение газа и дыма, сильные скользящие разряды по поверхности и т. п.); не было отмечено местного нагрева изоляции.

Рис. 26. Схемы испытаний конденсаторов повышенным напряжением (на всех схемах стрелка направлена к источнику испытательного напряжения).
Схемы испытаний конденсаторов приведены на рис. 26, 27. Проверка состояния изоляции между обкладками трехфазных конденсаторов (рис. 26) выполняется тремя замерами. Напряжение поочередно подводится к зажимам I, 2 и 3, а соответствующие другие дна зажима замыкаются на заземленный корпус конденсатора.

Условия выбора элементов Испытательной установки.

Автомат А на принципиальной схеме испытаний (рис. 27) должен выбираться из условия надежного отключения сверх тока, который может появиться во время испытания. Регулировочное устройство и испытательный трансформатор выбираются из условий обеспечения величины испытательного напряжения, требуемого нормами, и необходимой мощности для производства испытаний.

Рис. 27. Схема испытания изоляции конденсаторов повышенным напряженнием переменного тока. Л - автомат; ГУ - регулировочное устройство; 77I - трансформатор испытательный; ТН — трансформатор напряжения измерительный; К-  перенапряжения на испытуемом объекте и ток в испытательном трансформаторе при пробое разрядника; Р — разрядник;  
А - амперметр для контроля тока на стороне низкого напряжения; тА — миллиамперметр для контроля тока на стороне высокого напряжения (ток «утечки» испытуемой изоляции).
Необходимая мощность испытательного трансформатора и регулировочного устройства определяется исходя из величины нагрузки его емкостью объекта, которая равна:
где Рисп — нагрузка испытательного трансформатора, кВА\ С — емкость изоляции объекта, пф; UHcn—испытательное напряжение, кВ; ю — угловая частота испытательного напряжения.
Мощность источника переменного тока, применяемого для испытания изоляции между выводами конденсатора, должна соответствовать его реактивной мощности при испытательном напряжении. Эта мощность может достигать больших величин.
Мощность источника переменного тока для испытания изоляции между выводами конденсаторов типов KС2
где 75— номинальная мощность конденсатора, квар; 30 — испытательное напряжение конденсатора, кВ; 10,5— номинальное напряжение конденсатора, кВ.
При отсутствии специальных испытательных трансформаторов возможно применение имеющихся в наличии различных трансформаторов (от маслопробойных и кенотронных аппаратов, трансформаторов напряжения, силовых трансформаторов). При использовании трансформаторов от маслопробойных и некоторых кенотронных аппаратов следует иметь в виду, что средние точки высоковольтных обмоток этих трансформаторов заземлены, а потому при испытании может быть использована лишь половина обмотки. Применение этих трансформаторов в качестве испытательных возможно лишь для конденсаторов с малой емкостью, поскольку мощность трансформатора от кенотронного аппарата порядка 0,5 кВА, а мощность трансформатора от маслопробойного аппарата — 2 кВА.
Силовые трансформаторы при применении их в качестве испытательных допускают по условиям нагрева нагрузку по току до 2,5-кратной от номинальной при трехкратном (пофазном) испытании изоляции с двухминутным перерывом между приложениями напряжения.
и КС2А, III серии будет:

Уменьшение необходимой величины мощности испытательной установки при испытании изоляции с большой емкостью может быть достигнуто путем компенсации емкостного тока конденсатора. При этом также разгружается питающая сеть. Компенсация производится подключением параллельно одной из обмоток испытательного трансформатора катушки индуктивности. При подключении индуктивности параллельно низковольтной обмотке разгружается от емкостного тока конденсатора лишь регулирующее устройство. Величину индуктивного сопротивления компенсирующей катушки при включении ее на стороне высокого напряжения следует выбирать близкой к величине емкостного сопротивления конденсатора. При компенсации на стороне низкого напряжения индуктивность должна быть в К2 раз меньше (К — коэффициент трансформации испытательного трансформатоpa). Для компенсации емкостного тока на стороне высокого напряжения могут быть применены дугогасящие катушки или специально изготовленные дроссели с изоляцией, соответствующей испытательному напряжению. Для компенсации на стороне низкого напряжения могут быть применены реакторы (в том числе и бетонные), а также специально изготовленные дроссели. При отсутствии испытательного трансформатора достаточной мощности возможно параллельное включение однотипных трансформаторов. При этом допустимая нагрузка испытательной установки увеличивается пропорционально количеству параллельно включенных трансформаторов. При отсутствии трансформатора на необходимое напряжение вторичной обмотки можно использовать последовательное включение трансформаторов. При последовательном включении высоковольтных обмоток двух трансформаторов типа НОМ допускается последовательное (или параллельное) включение их низковольтных обмоток, при этом корпуса обоих трансформаторов должны быть надежно заземлены. При применении трансформаторов напряжения  в качестве испытательных можно их кратковременно перевозбудить, повысив тем самым испытательное напряжение. При этом ток намагничивания не должен превышать величины, допустимой по условиям нагрева. Для трансформаторов напряжения типа НОМ допустимо перевозбуждение (повышение напряжения на первичной обмотке) на 50—70%.
Регулирование. Регулировочное устройство должно обеспечить регулирование напряжения испытательного трансформатора от 25—30% до полного испытательного напряжения. Регулирование должно быть плавным. При ступенчатом регулировании ступень регулирования не должна превышать 1—1,5% от величины испытательного напряжения. Регулирование напряжения, при котором происходит разрыв цепи, недопустимо, так как может вызвать перенапряжения.
Мощность регулировочного устройства, как правило, не должна быть меньше мощности, потребляемой испытываемым объектом. Простейшими регулировочными устройствами являются проволочные или жидкостные реостаты, дроссели и потенциометры. Наиболее желательным является применение автотрансформаторных регулировочных устройств, которые достаточно удобны и экономичны, обеспечивают плавное регулирование и позволяют получать регулируемое напряжение большей величины, чем напряжение сети питания.
Кривая испытательного напряжения стационарных испытательных установок должна быть практически синусоидальной (с содержанием высших гармонических не более 5%).  Во всех случаях питание испытательной установки рекомендуется осуществлять от линейного напряжения питающей сети. Допускается питание испытательной установки от фазового напряжения, однако в этом случае при испытании следует вести контроль формы кривой напряжения, а при значительном ее искажении — и измерение амплитудной величины напряжения, которая не должна превышать величины, равной 1,41 номинального действующего значения испытательного напряжения.
В целях защиты испытуемого конденсатора от случайного чрезмерного повышения напряжения параллельно конденсатору должен быть присоединен через сопротивление разрядник с пробивным напряжением, равным 115—120% испытательного. Величина сопротивления 2—5 ом на каждый вольт испытательного напряжения. В цепи напряжения, питающего регулировочное устройство, рекомендуется иметь автоматы и плавкие предохранители, обеспечивающие защиту испытательного трансформатора при недопустимых перегрузках и коротких замыканиях. Для защиты стационарных испытательных трансформаторов от больших токов и крутых срезов напряжения, которые могут возникнуть при пробое испытываемой изоляции, между конденсатором и высоковольтным выводом трансформатора следует включать безындукционное сопротивление порядка 1 ом на 1 в испытательного напряжения.

Измерение величины испытательного напряжения должно производиться способами, обеспечивающими простоту и удобство измерения. Погрешность измерения при профилактических испытаниях изоляции не должна выходить из пределов от — 10 до +5%. Схемы основных методов измерения высокого напряжения, которые могут быть применены в практике профилактических испытаний, приведены на рис. 28.
Измерение на стороне низкого напряжения. Основным способом измерения напряжения при производстве испытаний повышенным напряжением изоляции конденсаторов является измерение на стороне низкого напряжения (рис. 28, а). Подсчет величины Испытательного напряжения производится по коэффициенту трансформации. При испытании конденсаторов с большой емкостью напряжение на высоковольтной обмотке испытательного трансформатора за счет емкостного тока несколько возрастает, поэтому в данном случае

Рис. 28. Схемы измерения испытательного напряжения.
на низковольтную обмотку следует подавать пониженное напряжение, равное

где Uисп— напряжение на низковольтной обмотке испытательного трансформатора, е; (7ИСП — испытательное напряжение, Iсе; К—коэффициент трансформации испытательного трансформатора; UK— напряжение к. з. испытательного трансформатора, %; m — отношение тока высоковольтной обмотки трансформатора при испытательном напряжении к номинальному току.
Измерение при помощи отпайки от высоковольтной обмотки трансформатора. При применении специальных испытательных трансформаторов измерение напряжения следует производить при помощи отпайки от высоковольтной обмотки трансформатора (рис. 28, б).
Для обеспечения необходимой точности измерения напряжения потребление вольтметра не должно превышать 5% номинального тока высоковольтной обмотки трансформатора.
В случае, если в схемах (рис. 28, а, б) между испытательным трансформатором и конденсатором включается защитное сопротивление, требуется предварительная градуировка вольтметра по шаровому разряднику. Градуировочные кривые следует снять для различных емкостных нагрузок.
Измерение трансформатором напряжения. Измерение сравнительно невысоких напряжений рекомендуется производить трансформатором напряжения (рис. 28, е). При напряжении до 30 кВ допускается последовательное (каскадное) соединение первичных и вторичных обмоток двух соответствующих измерительных трансформаторов типа НОМ. Достаточная точность измерения при применении однотипных трансформаторов будет получена и при включении вольтметра к измерительной обмотке только одного трансформатора. Для измерения может быть использован также и любой трансформатор на необходимое напряжение (маломощный испытательный и т. п.). Можно измерять напряжение, пользуясь трансформатором от маслопробойного аппарата, однако при этом корпус трансформатора и измерительный прибор следует изолировать от земли.
Измерение включением вольтметра через дополнительное сопротивление или делитель. При измерении испытательного напряжения путем включения низковольтного вольтметра через сопротивление (А на рис. 28,г) или омический делитель Б необходимы громоздкие дополнительные сопротивления на высокие напряжения. Применение электростатических или катодных вольтметров позволяет использовать не только омические, 1ю и более простые емкостные делители В. Чтобы влияния внешних электростатических полей не исказили результат измерения, емкость делителя должна быть достаточно большой (100 пф и более в зависимости от силы влияющих полей). Коэффициент деления делителя в случае применения электростатического вольтметра должен быть таким, чтобы низшее измеряемое напряжение было примерно равно четверти предела измерения на данной шкале. Если коэффициент деления делителя при подключенном измерительном приборе неизвестен с достаточной точностью, для всех схем измерения напряжения при помощи делителей необходима предварительная градуировка прибора. Градуировка производится по шаровому разряднику. Электронный осциллограф, при помощи которого рекомендуется контролировать форму и измерять амплитуду кривой испытательного напряжения, во всех схемах измерения напряжения может быть включен параллельно вольтметру.
Градуировка вольтметра по шаровому разряднику [J1. 7] производится следующим образом: между шарами разрядника устанавливается расстояние, соответствующее градуировочному напряжению. В табл. 5 приведены пробивные напряжения шаровых разрядников.
Таблица 5
Разрядные напряжения шаровых разрядников, квдевС1в. Один шар заземлен. Переменное напряжение низкой частоты. Нормальные атмосферные условия