Обслуживание и ремонт электрооборудования подстанций и распределительных устройств - Сроки и нормы испытаний электрооборудования

§ 9. Сроки и нормы испытаний электрооборудования

Каждую, фазу электрических проводов, шинопроводов, кабелей, обмоток и контактов электрических аппаратов необходимо тщательно изолировать одну от другой и от заземляющих конструкций. Однако с течением времени при эксплуатации электрооборудования диэлектрические характеристики изоляции изменяются. На старение изоляции влияют температура нагрева проводников и наружного воздуха, влажность помещения, коммутационные перенапряжения, возникающие в электрических цепях с индуктивными и емкостными элементами, продолжительность времени эксплуатации и т. д. Такая изоляция иногда не выдерживает даже номинальных напряжений, вследствие чего происходит электрический пробой.
Поэтому для того чтобы электрическое оборудование и аппараты не выходили из строя в связи с тем, что сопротивление их изоляции оказывается ниже допустимой нормы, а также чтобы в электрических сетях не происходило коротких замыканий из-за электрических пробоев изоляции, все ее виды проверяют и испытывают в определенные сроки в соответствии с "Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей".
Эти испытания проводятся, как правило, при текущих и капитальных ремонтах электрооборудования. Кроме того, проводятся межремонтные, т, е. профилактические испытания, которые позволяют выявить возникшие в процессе монтажа или эксплуатации оборудования или кабельных линий дефекты, что дает возможность своевременно устранить эти дефекты, предотвратить аварию или не допустить уменьшения выдачи электроэнергии потребителям.
Для каждого оборудования, аппаратов и сетей существуют нормы сопротивления изоляции, которые устанавливаются "Правилами устройств электроустановок".
Для определения состояния изоляции применяются два метода: измерение сопротивления данного участка электроустановки или аппарата с помощью мегаомметра или проверка состояния изоляции повышенным, строго нормированным напряжением.

Рис. 46. Мегаомметр:
а - общий вид, б - упрощенная схема : 1 - рамка, 2 - индуктор

При измерении сопротивления изоляции мегаомметром (рис. 46) стрелка его шкалы показывает сопротивление изоляции испытываемого аппарата или участка, цепи. Рамки 1 магнитоэлектрической системы питаются током от индуктора 2, вращаемого рукой. Когда зажимы Х1 и Х2 разомкнуты, ток проходит только через рамку с добавочным резистором R2 и подвижная часть магнитоэлектрической системы устанавливается в одном из своих крайних положений со знаком , что обозначает бесконечно большое сопротивление. Если замкнуть зажимы Х1 и Х2, ток пойдет через вторую рамку с добавочным резистором R1. Подвижная система в этом случае установится в другом крайнем положении, отмеченном на шкале "0", т. е. измеряемое сопротивление будет равно нулю. При подсоединении измеряемого сопротивления Rx к зажимам Х1 и Х2 подвижная система установится в промежуточное положение между и 0 и стрелка на шкале будет указывать на значение этого сопротивления. Шкалу мегаомметра градуируют в килоомах и мегомах: 1 кОм = 1000 Ом; 1 МОм = 1000 кОм. В качестве источника постоянного тока в мегаоммеграх применяют индукторные генераторы постоянного тока с ручным приводом от рукоятки.
Напряжение на внешних зажимах генератора зависит от частоты вращения ручки. Для сглаживания колебаний во время вращения в привод вмонтирован центробежный регулятор.
Номинальная частота вращения генератора мегаомметра равна 2 об/с или 120 об/мин.
Для подключения мегаомметра используют соединительные провода ПВЛ с влагостойкой изоляцией, иначе показания мегаомметра могут быть существенно искажены.
Мегаомметры выпускаются с номинальным напряжением на зажимах: Ml 101M - 500 и 1000 В, МС-05 - 2500 В.
При измерении сопротивления изоляции длинных кабельных линий и обмоток электрических машин и трансформаторов показания мегаомметра в начале вращения рукоятки резко снижаются. Это объясняется наличием значительной емкости у кабельных линий и электромашин, по которым проходит ток заряда. Поэтому в таких случаях при использовании мегаомметра для измерения сопротивления изоляции засчитываются показания прибора только через 60 с. с момента начала вращения рукоятки.
Прикосновение к измеряемой цепи во время вращения рукоятки подсоединенного к цепи мегаомметра опасно и может привести к поражению током. Поэтому при измерениях принимают необходимые меры безопасности, исключающие возможность прикосновения людей к электрическим цепям.
В установках большой емкости (длинных кабельных линиях, трансформаторах большой мощности) измеряемая цепь может приобрести значительный электрический заряд. Поэтому после снятия напряжения от мегаомметра такие цепи разряжают с помощью гибкого медного провода на землю, используя изолирующую штангу для подсоединения к каждой его фазе. В установках напряжением выше 1000 В разрядку кабелей и крупных машин выполняют в диэлектрических перчатках и галошах.
Для испытания изоляции повышенным напряжением применяют различные аппараты выпрямленного и переменного тока.
Наиболее часто при испытании изоляции применяется кенотронная установка, принципиальная схема которой представлена на рис. 47, а. Она монтируется в кузове автомашины и имеет собственный источник электроэнергии. Положительный полюс кенотронной лампы (анод) заземляется, а отрицательный полюс (катод) соединяется с одной из фаз испытываемой электроустановки (например, кабеля), в то время как две другие фазы и оболочка заземлены (рис. 47, б).
Кенотронный испытатель изоляции КИИ-70 представляет собой установку, состоящую из передвижного пульта управления и кенотронной приставки. Он предназначен для испытания твердых жидких диэлектриков напряжением постоянного тока до 70 кВ. Изменение испытательного напряжения от 0 до 70 кВ производится с помощью регулятора с дополнительной обмоткой для питания цепи сигнальных ламп.
Кенотронная приставка состоит из трансформатора и кенотронa, размещенных в бакелитовом цилиндре, наполненном трансформаторным маслом. В верхней части приставки установлен трехпредельный микроамперметр со шкалой на 200, 1000 и 5000 мкА и переключателем пределов, предназначенным для измерения токов утечки. Приставка имеет выводы для присоединения цепей постоянного тока высшего напряжения и испытываемого объекта. Кроме того, аппарат снабжен прибором максимально-токовой защиты с двумя уставками: грубой и чувствительной, на стороне высшего напряжения испытателя, при этом она не срабатывает в режиме минутной мощности при напряжении 50 кВ.

Рис. 47. Схемы кенотронной установки:
а - принципиальная, б - испытания кабеля со свинцовой оболочкой; 1 - кенотронная лампа, 2 - трансформатор накала, 3 - выключатель накала, 4 - переключатель питания, 5 - рубильник питания, 6 - регулировочный трансформатор, 7 - контактор, 8 - испытательный трансформатор, 9 - жилы кабеля, 10 - оболочка кабеля

Чувствительная уставка отключает аппарат при коротком замыкании на стороне высшего напряжения трансформатора. В этом случае защита не должна срабатывать при напряжении 70 кВ и вторичном токе 5 мА.
На крышке пульта управления испытателя размещены прибор максимально-токовой защиты, переключатель максимальной защиты, сигнальная лампа, киловольтметр.
Для испытания постоянным током кенотронную приставку устанавливают на откидной дверце пульта управления и к ней подключают испытываемый объект. На пульт управления с помощью регулятора подают напряжение, постепенно повышая его до испытательной величины. Напряжение контролируют по шкале прибора, отградуированного в киловольтах (максимальных). На последней минуте испытательного времени по микроамперметру измеряют ток утечки.
Испытание переменным током промышленной частоты производится путем присоединения испытываемого объекта к выводу переменного тока, после чего поднимают напряжение регулятором до испытательного. Контроль за напряжением осуществляется по шкале киловольтметра, отградуированной в киловольтах.
Напряжение при испытаниях плавно поднимают до испытательного и поддерживают неизменным в течение всего периода испытания. Время испытания определено "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей" для каждого вида оборудования, аппаратов и сетей и колеблется от 1 до 10 мин.
Во время капитального ремонта распределительных устройств напряжением до 1 кВ, который проводится один раз в 3 года, сопротивление изоляции элементов приводов выключателей, разъединителей, вторичных цепей аппаратуры, силовых и осветительных проводок испытывают напряжением промышленной частоты 1 кВ в течение 1 мин или мегаомметром напряжением 1000 В. При измерении сопротивления изоляции в силовых цепях должны быть отключены электроприемники, аппараты и приборы, а в осветительных сетях - вывернуты лампы, отсоединены штепсельные розетки выключатели, групповые щитки от электроприемников.
Наименьшие допустимые значения сопротивления изоляции вторичных цепей управления, защиты, сигнализации релейно-контактных схем, силовых и осветительных электропроводок, распределительных устройств, щитов и токопроводов напряжением до 1000 В составляют 0,5 МОм, а шин оперативного тока и шин цепей напряжения на щите управления - 10 МОм.
Повышенным напряжением 1000 В в течение 1 мин испытывают вторичные цепи схем защиты, управления, сигнализации со всеми присоединенными аппаратами (катушки приводов, автоматов, магнитные пускатели, контакторы, реле и т. п.). Сопротивление изоляции аккумуляторной батареи после eё монтажа должно быть, не менее :

Измерение нагрузок и напряжения в контрольных точках сети освещения производится один раз в год; сопротивление изоляций переносных трансформаторов с вторичным напряжением 12 - 42 В испытывают один раз в 3 мес, а стационарных - один раз в год.
Выключатели, разъединители, заземляющие ножи, короткозамыкатели, отделители и их приводы испытывают не реже одного раза в 3 года одновременно с капитальным ремонтом. Наименьшие допустимые величины сопротивления опорной изоляции, измеренной мегаомметром на напряжение 2,5 кВ, при номинальном напряжении до 15 кВ составляют 1000 МОм и свыше 20 кВ - 5000 МОм. Испытание этой изоляции выключателей напряжением до 35 кВ повышенным напряжением промышленной частоты производят в течение 1 мин. Одновременно измеряется сопротивление контактов постоянному току, которое составляет для: ВМГ-133 (1000 А) - 75 мкОм; ВМП-10 (1000 А) - 40 мкОм; ВМП-10 (1500 А) - З0 мкОм; ВМП-10 (600 А) - 55 мкОм.
Сопротивление изоляции подвесных и многоэлементных изоляторов измеряется мегаомметром на напряжение 2,5 кВ только при положительных температурах окружающего воздуха, причем сопротивление изоляции каждого подвесного изолятора или элемента штыревого изолятора должно быть не менее 300 МОм.
Испытание повышенным напряжением промышленной частоты вновь установленных опорных многоэлементных и подвесных изоляторов проводится напряжением 50 кВ. Каждый элемент керамического изолятора подвергают испытанию в течение 1 мин, из органического материала - 5 мин. Опорные одноэлементные изоляторы внутренней и наружной установок испытывают повышенным напряжением, указанным в табл. 24, в течение 1 мин.

Т а б л и ц а 4. Испытательное напряжение опорных одноэлементных изоляторов, кВ

Штыревые изоляторы шинных мостов напряжением 6 - 10 кВ, опорные и подвесные фарфоровые тарельчатые изоляторы, а также контактные соединения шин и присоединений к аппаратуре при отсутствии термоиндикаторов испытывают один раз в 3 года. Испытание сопротивления изоляции вводов и проходных изоляторов производится мегаомметром на напряжении 1000 - 2500 В у вводов с бумажно-масляной изоляцией. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1000 МОм. Изоляторы вводов и проходные напряжением до 35 кВ испытываются повышенным напряжением, величина которого указана в табл. 5.
Измерение сопротивления изоляции подвижных и направляющих частей, выполненных из органических материалов, масляных выключателей всех классов напряжений производится мегаомметром на напряжение 2500 В. Причем наименьшие допустимые сопротивления изоляции должны быть не менее: для напряжения до 10 кВ - 1000 МОм, от 15 до 150 кВ - 3000 МОм.

Таблица 5. Испытательное напряжение вводов и проходных изоляторов

Испытание изоляции масляных выключателей напряжением до 35 кВ повышенным напряжением промышленной частоты производится в течение 1 мин. Испытательное напряжение принимается в соответствии с данными табл. 6.
Таблица 6. Испытательное напряжение внешней изоляции масляных выключателей

Сопротивление постоянному току контактов масляных выключателей не должно отличаться от данных завода-изготовителя.
При испытаниях масляных выключателей проверке подлежат также его скоростные и временные характеристики. Эти измерения производятся для выключателей всех классов напряжения. Измеренные характеристики должны соответствовать данным завода-изготовителя.
После ремонта изоляцию обмоток силовых трансформаторов вместе с вводами подвергают испытаниям повышенным напряжением переменного тока промышленной частотой 50 Гц. Испытательное напряжение зависит от вида ремонта и объема работ (со сменой или без смены обмоток трансформатора).
Изоляцию каждой обмотки, электрически не связанной с другой, испытывают отдельно.
Значения испытательного напряжения при промышленной частоте тока 50 Гц указаны в табл. 7.
Таблица 7. Испытательное напряжение изоляции обмоток вместе с вводами, кВ

Результаты испытаний заносят в протокол. Эти данные необходимы для сопоставления полученных результатов с результатами предыдущих испытаний, проведенных в различное время до данного ремонта.
Испытания трансформаторов после ремонта выполняются по всей программе и в объеме, предусмотренном действующими правилами и нормами.
При профилактических испытаниях изоляция обмоток силовых трансформаторов испытывается повышенным напряжением промышленной частоты в соответствии с табл. 8 в течение 1 мин.
Таблица 8. Испытательные напряжения внутренней изоляции маслонаполненных трансформаторов

Сопротивление обмоток постоянному току измеряется на всех ответвлениях и может отличаться не более чем на 2% от данных завода-изготовителя.
Проверка коэффициента трансформации трансформатора производится на всех ступенях переключения. Допустимые отклонения могут составлять не более 2% от величин, полученных на том же ответвлении на других фазах, или от данных завода-изготовителя.
Минимальное пробивное напряжение масла, определяемое в стандартном сосуде перед заливкой в трансформаторы и изоляторы, на напряжение до 15 кВ должно быть 30 кВ, а от 15 до 35 кВ - 35 кВ.
Для свежего масла перед заливкой вновь вводимого в эксплуатацию трансформатора делают полный химический анализ по специальной программе.
Измерение сопротивления изоляции поводков и тяг, выполненных из органических материалов, производится мегаомметром на напряжение 2500 В. Наименьшее допустимое сопротивление изоляции из органических материалов при номинальном напряжении до 10 кВ должно быть 1000 МОм, при напряжении от 15 до 150 кВ - 3000 МОм.
Измерение сопротивления изоляции первичных обмоток измерительных трансформаторов производится мегаомметром на напряжение 2500 В, а вторичных обмоток - на 500 или 1000 В. Сопротивление изоляции первичной обмотки не нормируется, а сопротивление вторичной обмотки вместе с присоединенными к ней цепями должно быть не менее 1 МОм.
В зависимости от сопротивления изоляции первичных обмоток трансформаторов тока и напряжения до 35 кВ проверка производится при следующих значениях испытательного напряжения. Если сопротивление изоляции рассчитано на напряжение 6 кВ, испытательное напряжение принимают равным 28,8 кВ, на напряжение 10 кВ - 37,8 кВ, на напряжение 20 кВ - 58,5 кВ.
Продолжительность приложения испытательного напряжения для первичных обмоток измерительных трансформаторов - 1 мин. Только для трансформаторов тока с изоляцией из твердых керамических материалов или кабельных масс продолжительность приложения испытательного напряжения составляет 5 мин.
У сухих реакторов сопротивление изоляции обмоток относительно болтов крепления измеряется мегаомметром на напряжение 1000 - 2500 В. Его значение должно быть не менее 0,5 МОм.
Фарфоровая изоляция реактора, а также предохранителей выше 1000 В испытывается повышенным напряжением промышленной частоты в течение 1 мин следующими значениями испытательного напряжения: при номинальном напряжении 6 кВ - 32 кВ, при 10 кВ - 42 кВ, при 20 кВ - 65 кВ.
Сопротивление изоляции силовых кабельных линий измеряют мегаомметром на напряжение 2500 В. На рис. 48 приведена схема включения мегаомметра при измерении сопротивления кабеля. Для силовых кабельных линий напряжением до 1000 В сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм, а при напряжении выше 1000 В сопротивление изоляции не нормируется. Измерения мегаомметром следует производить до и после испытания кабеля повышенным напряжением. Силовые кабели напряжением выше 1000 В испытываются повышенным напряжением выпрямленного тока.
Испытательные напряжения и длительность их приложения приведены в табл. 9.
Данные всех испытаний и измерений заносят в журнал испытаний электрооборудования и в протоколы испытаний и измерений.
Таблица 9. Испытательные напряжения выпрямленного тока для силовых кабелей

Рис. 48. Схема включения мегаомметра при измерении сопротивления кабеля

а - схема для измерения изоляции относительно земли, б - схема при наличии поверхностных токов утечки, в - измерение изоляции между жилами, 1 - мегаомметр, 2 - кабель

Эти данные используются для сравнения при последующих испытаниях и измерениях. Они дают возможность проанализировать состояние и работоспособность оборудования, запланировать время проведения необходимого ремонта для увеличения сопротивления изоляции или уменьшения токов утечек и таким образом увеличить время эксплуатации оборудования в безаварийном режиме.