Выбор аппаратуры для испытаний электрооборудования - Контрольно-измерительная и защитная аппаратура

При испытании изоляции электрооборудования повышенным напряжением в схему установки (см. рис. 1) включается контрольно-измерительная и защитная аппаратура.

Измерение тока производится лишь для контроля за нагрузкой, с тем чтобы не допустить перегрузки регулирующей аппаратуры и испытательного трансформатора. Обычно амперметры, контролирующие силу тока, согласно этим требованиям, включаются на стороне низкого напряжения. При испытании ответственных объектов (трансформаторов и синхронных генераторов) вместо амперметра Alt а иногда и вместе с ним включается амперметр А2 для измерения емкостного тока испытуемого объекта.
По ГОСТ 17512—82 измерение амплитуды переменного напряжения может осуществляться с помощью: амплитудного вольтметра с делителем или трансформатором напряжения; измерительного прибора, подключенного к схеме высокого напряжения через добавочный конденсатор и схему выпрямления; шарового измерительного разрядника.
Измерение действующего значения переменного напряжения может производиться: вольтметром, определяющим действующее значение напряжения, подключенным к делителю или трансформатору напряжения; электростатическим киловольтметром.
Контроль испытательного напряжения по вольтметру, включенному на стороне низкого напряжения трансформатора с последующим пересчетом по коэффициенту трансформации, является достаточно распространенным в эксплуатации, хотя в ряде случаев и приводит к большим погрешностям.
Поэтому при испытании ответственных объектов, например генератора, контроль испытательного напряжения осуществляется на стороне ВН испытательного трансформатора. Для измерения желательно применять вольтметры с зеркальным отсчетом, с классом точности 0,5. При эксплуатационных испытаниях изоляции общая погрешность измерения не нормируется, но считается, что она не должна выходить из пределов ±5 %, и можно допустить применение вольтметров с меньшим классом точности, но не ниже 2,5. Вольтметры выбираются с таким расчетом, чтобы измеряемые ими напряжения лежали в пределах от 20 до 90 % шкалы прибора.
При испытании переменным напряжением объектов с большой емкостью напряжение на обмотке ВН испытательного трансформатора за счет емкостного тока может несколько возрасти и не быть пропорциональным коэффициенту трансформации, поэтому в этих случаях для получения действительного напряжения на объекте следует измерять напряжение непосредственно на стороне ВН.
При применении специальных испытательных трансформаторов, имеющих измерительную отпайку у обмотки ВН со стороны заземленного конца, определение испытательного напряжения производится путем пересчета по соотношению между полным значением вторичного напряжения трансформатора и напряжением на отпайке. Обычно делается так, чтобы напряжение на измерительной отпайке было 100 В при номинальных параметрах. Чтобы исключить погрешность измерения при пользовании измерительной отпайкой, необходимо применять прибор, потребляющий не более 5 % номинального тока, протекающего по обмотке ВН.
Вольтметр на стороне низкого напряжения или на отпайке должен периодически градуироваться по контрольным приборам, включенным на стороне ВН, при включенном конденсаторе или объекте испытания, имеющем максимальную емкость из числа испытуемых. В тех случаях, когда в схему между испытательным трансформатором и объектом, при контроле напряжения по коэффициенту трансформации, включается защитный резистор, чтобы исключить ошибку, также требуется предварительная градуировка вольтметра.
Измерение напряжения с помощью делителя напряжения или приборами с дополнительным резистором получило ограниченное распространение из-за отсутствия их промышленного выпуска.
По ГОСТ 1516.2—76* при испытательных напряжениях ниже 150 кВ допускается значение испытательного напряжения определять по его измеренному значению с помощью электростатических киловольтметров, выпускаемых ЛПО «Вибратор» (г. Ленинград).
Основные технические данные электростатических кило- вольтметров приведены в табл. 12. Киловольтметры на напряжение 100 и 300 кВ предназначены для стационарной установки. Необходимо иметь в виду, что собственная (входная) емкость электростатических киловольтметров достаточно велика (до 18 мФ) и поэтому ими нельзя пользоваться для измерения распределения напряжения на объектах с малой собственной емкостью, например на гирлянде изоляторов.
Шаровые разрядники, применяемые для измерения испытательного напряжения (табл. 13), должны отвечать следующим требованиям:
шары разрядников должны изготовляться из меди или латуни. Для шаровых разрядников диаметром до 50 мм допускается использование шаров из подшипниковой стали;

Таблица 12. Технические данные электростатических киловольтметров

Примечания: I. Класс точности киловольтметров С50 и С110 равен I, Остальных киловольтметров — 1,5.
2. Киловольтметры предназначены для работы при относительной влажно- СТИ воздуха 11 г/м³ и температуре от —15 до +35 °С (киловольтметры С50, С95,  С100) и от +10 до +35 "С (киловольтметры С110 и С101).
отклонение диаметра каждого шара от номинального размера не должно превышать 2 %;
поверхность шаров в области разряда должна быть гладкой и сферичной. Требования к сферичности поверхности шаров определяются ГОСТ 17512—82;   диаметр стержней шаров не должен превышать 0,2 диаметра шара. Стержни не должны иметь острых граней и должны располагаться на одной прямой;
разрядники должны быть снабжены указателем разрядного напряжения. Цена деления шкалы указателя должна Соответствовать 0,01 мм при диаметре шаров от 2 до 5 см И 0,1 мм при диаметре шаров от 6,25 до 25 см;
разрядники с приводным механизмом должны иметь дистанционный указатель расстояний между шарами.
Скорость раздвижения шаров не нормируется. При уменьшении расстояния между шарами скорость должна Сыть не более 1 мм/с для шаров диаметром до 100 см и не более 2 мм/с для шаров диаметром 100 см и выше. л Значения пробивных напряжений измерительных разрядников с диаметром шаров 2; 6,25 и 12,5 см приведены в Табл. 14. На результаты измерения испытательных напряжений шаровыми разрядниками оказывает влияние расположение шаров по отношению к заземленным предметам.
Таблица 13. Технические данные шаровых разрядников *1

*1 Разрядники изготовляются фирмой TUR (Германия).
*2 Один из шаров разрядника укреплен неподвижно, а другой перемещается с помощью микрометрического винта с изолирующей рукояткой. Входящий в комплект поставки демпфирующий резистор крепится к держателям шаров. Облучение пробивного промежутка осуществляется радиоактивным препаратом.
*3 Разрядники с диаметром шаров 500 мм и более выполнены в вертикальном исполнении. Нижний заземленный шар разрядника установлен на основной рамс и передвигается электроприводом с дистанционным управлением. Верхний шар, к которому подводится высокое напряжение, укреплен на каркасе или на потолке зала с помощью изоляторов. Разрядники с диаметром шаров до 2000 мм выполнены для внутренней установки, а с диаметром шаров 2000 мм — для нapужнoй установки. Разрядник MKF 50 выполнен передвижным. В комплект поставки разрядников входят также пульт управления, демпфирующий резистор и механический указатель расстояния между шарами.
*4 Масса разрядников указана: в числителе — нижней части разрядников, в знаменателе — верхней части.
Расстояние от точки на шаре высокого напряжения в месте пересечения его поверхности с осью симметрии шаров до заземленных предметов должно быть не менее 14 S для шаров диаметром до 6,25 см и 12 S для шаров диаметром от 10 до 15 см, где S — расстояние между шарами в свету, см.
Подводящий провод присоединяется к шаровому разряднику в точке, отстоящей от места искрообразования на шаре высокого напряжения, на расстояние не менее двух диаметров шара. При измерении испытательного напряжения шаровым разрядником последовательно с ним включают безындукционный резистор, сопротивление которого для шаров диаметром 2—10 см выбирается не более 10 Ом, Я для шаров диаметром 12—15 см не более 5 Ом, на 1 В Наибольшей амплитуды измеряемого напряжения. Указаний резистор предназначен для устранения колебательного Процесса при разряде.

Таблица 14. Амплитудные пробивные напряжения Um шаровых разрядников при заземлении одного из шаров для напряжений переменного и постоянного тока

Примечание. Приведенные значения пробивного напряжения даны для нормального атмосферного давления и температуры окружающего воздуха 10 "С. Значения пробивного напряжения приведены с точностью ±3%, а указанные в скобках — с меньшей точностью.
При измерении напряжения на стороне высокого напряжения приборы (электростатический вольтметр, трансформатор напряжения, измерительная система с делителем напряжения и т. д.) должны присоединяться непосредственно к испытуемому объекту.
N Для защиты изоляции испытуемого объекта от чрезмерного повышения испытательного напряжения к нему присоединяется шаровой разрядник, воздушный промежуток Второго настраивается на 110% значения испытательного напряжения. Диаметр шаров разрядника выбирается исходя из значения пробивного напряжения  Точную установку промежутка шарового разрядника следует производить по шаблону, выполненному в виде пластинки из дерева твердой породы, а для малых расстояний могут использоваться наборы щупов. Обычно при установке значительного искрового промежутка разрядника отсчет ведется по шкале указателя приводного механизма перемещения шара. Чтобы исключить влияние люфта на результаты измерения, регулирование искрового промежутка следует производить при перемещении шара всегда в том направлении, при котором производилась ранее проверка нуля шкалы. Для этого целесообразно установку шаров и проверку нуля выполнять при уменьшении искрового промежутка. Несоблюдение этого условия, особенно для малых по значению искровых промежутков, может вызвать значительную погрешность. Скорость подъема испытательного напряжения до 1/3 пробивного может производиться с произвольной скоростью. Затем испытательное напряжение плавно повышается со скоростью, позволяющей отсчитывать показания измерительного прибора в момент разряда на шарах.
Перед измерением испытательного напряжения производится несколько предварительных разрядов на шаровом разряднике до получения стабильных значений пробивных Напряжений. На шаровом разряднике производится три последовательных разряда с интервалом не менее 1 мин, с определением среднего арифметического значения.
При измерении напряжения ниже 50 кВ, а также при измерении напряжения шарами с диаметром 12,5 см и менее независимо от напряжения для получения устойчивых результатов необходимо ионизировать воздух в искровом промежутке, облучая его ртутно-кварцевой лампой мощностью не менее 35 Вт при токе не менее 1 А, питающейся от источника постоянного тока. Ионизация воздуха в искровом промежутке разрядника может осуществляться также радиоактивными препаратами. Если атмосферные условия при измерении напряжения отличаются от нормальных [атмосферное давление р= 101 300 Па (760 мм рт. ст.), температура окружающего воздуха Т—293 К (20°С)], то значение разрядного напряжения разрядника следует умножить на поправочный коэффициент, зависящий от относительной плотности воздуха:

Относительная плотность воздуха

яде р—атмосферное давление, Па; t — температура окружающего воздуха, °С.
Установка для испытания изоляции повышенным напряжением должна иметь защиту от перегрузки по току. Для защиты схемы установки в целом при питании от сети низкого напряжения имеются предохранители. Поскольку предохранители имеют нестабильные характеристики, их следует рассматривать как устройства, служащие для подстраховки. В установках большой мощности во время испытания ответственных объектов (например, генераторов) Основным защитным элементом должен являться автоматический выключатель с реле максимального тока, настроенным на ток в 1,5—2 раза больший, чем ток, потребляемый из сети при полном испытательном напряжении. Выбирать ток срабатывания реле близким к фактическому при Испытании можно в тех случаях, когда с достаточной точностью известны токи нагрузок и когда случайные отключения не могут вызвать сомнение, что изоляция испытуемого объекта нарушена.
Время срабатывания защиты обычно принимается минимальным, и оно должно быть близким к собственному Времени защиты. При испытании образцов жидких материалов стандартом оговорено время срабатывания защиты 0,02 с, что достаточно существенно с точки зрения уменьшения копотеобразования при пробое жидкого диэлектрика, Для которого значение пробивного напряжения определяется как среднее из пяти последовательно произведенных пробоев образца.