Измерение сопротивления изоляции.

ЛЕКЦИЯ 10

КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУР, ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ.

Контроль температур.

Для безотказной работы оборудования большое значение имеет тепловой режим, и нарушение этого режима может привести к снижению срока службы. Необходим систематический контроль за температурами и превышениями температур наиболее ответственных элементов. Рассмотрим, какие приборы и устройства позволяют измерять как местные, так и средние температуры и превышения температур.

1. Измерение с помощью термометров – наиболее простой метод. Встроенные стационарные термометры применяют для контроля температуры масла подшипников, воздуха и газа в электрических машинах, температуры масла в трансформаторах. Предпочтение отдают спиртовым термометрам перед ртутными, т.к. в последних возможен дополнительный нагрев ртути вихревыми токами от магнитных потоков рассеяния.

2. Измерения при помощи термопар позволяют определять превышение температуры (τ) и косвенно саму температуру. Схема измерительного устройства показана на рис. 1. Термопара константан- медь. «Горячий» спай - плотно прижимается к месту, превышение температуры которого нужно измерить, «холодный» спай–в охлаждающей среде, температура которой известна. ЭДС термопары Ет зависит от τ ( для данной пары- это почти прямолинейная характеристика), на основании этой кривой градуируется измерительный прибор (рис.2).

Рис.1 Рис.2

3. Метод термосопротивлений позволяет измерять температуру обмотки и стали статора. Принцип их действия основан на зависимости между величиной сопротивления и температурой. Термосопротивления изготавливаются из платиновой или медной проволоки, помещенной в капсулу. Величина сопротивления нормирована: для платины при 100° С– 64 Ом, для меди 75,5 Ом, при 0° С – 46 и 53 Ом соответственно. В Г закладывают несколько термосопротивлений в разные точки обмотки и активной стали. Измерительный прибор общий.

4. Измерение температур по сопротивлению обмотки является единственным методом контроля температуры обмотки ротора и обмоток трансформаторов, т.к. туда термодетекторы не закладываются. Этот способ позволяет установить только среднюю температуру, при этом нельзя обнаружить отдельные, даже очень нагретые места. Измерение сопротивления обмотки производится в двух ее состояниях - холодном и горячем. Измерение в горячем состоянии должно производиться очень быстро после отключения, в холодном состоянии – только после того, как вся конструкция примет температуру окружающей среды, на что требуется не менее суток. Средняя температура определяется по формуле:

где , - сопротивление постоянному току холодной обмотки и в нагретом состоянии, Ом;

-известная температура окружающей среды.

5.Указатели контроля нагрева обычно позволяют определить, не превышает ли нагрев допустимых пределов.

Термосвечи укрепляются на оперативной штанге, конец свечи прижимают к контролируемому месту, по оплавлению свечи судят о том, превышает ли температура детали температуру плавления свечи. Состав свечей и температура плавления разные. В комплекте свечи из парафина (белая обертка), температура плавления 50 -55 , канифоли (желтая обертка), температура плавления 90 -100 и т.д.

Термопленки и термокраски служат для постоянного контроля нагрева, наносятся на токоведущие части и другие элементы РУ. При нагреве их цвет меняется. Например, термопленки до 70 –красные, после 70 - темно-красные, после 100 – черные. Аналогично и термокраски (но цвета другие).

Термопленки характеризуются многократностью действия, при понижении температуры цвет их восстанавливается, термокраски – однократного действия. При применении в электроустановках без постоянного обслуживающего персонала они сигнализируют о перегрузках, произошедших после последнего осмотра. Без таких термоуказателей временные перегревы от больших нагрузок не будут обнаружены.

Контроль состояния изоляции.

Изоляция является одним из важнейших элементов электрооборудования, определяющим надежность его работы. Наиболее частой причиной нарушения электроснабжения потребителей оказывается пробой или перекрытие изоляции. Основными показателями качества изоляции являются электрическая прочность, тепло- и водостойкость, механическая прочность и теплопроводность. В процессе эксплуатации изоляция подвергается электрическим, механическим и тепловым воздействиям и постепенно изменяет свои первоначальные свойства. Различают изоляцию: твердую (изоляторы), слоистую (изоляция электрических машин и трансформаторов), жидкую (заполнение трансформаторов и аппаратов).

Большие изменения в структуре изоляции происходят под действием нагрева – возникают расслоения, образуются пустоты, неравномерно распределяется пропитывающий состав, снижается механическая прочность, вследствие чего появляются трещины. Все это приводит к неравномерному распределению напряжений, возникновению частичных разрядов в пустотах и между слоями, к увеличению диэлектрических потерь, к тепловому пробою изоляции.

В задачи эксплуатации входит организация контроля за состоянием изоляции, который бы позволил своевременно выявить опасные изменения до того, как возникает повреждение изоляции. Одной из важных форм контроля является проведение профилактических испытаний. К методике проведения испытаний предъявляются следующие основные требования:

1.Испытания должны быть неразрушающими, т.е. не оказывать на изоляцию вредного воздействия.

2.Положительные результаты должны давать уверенность в безаварийной работе оборудования до следующего испытания и ремонта.

3.Проведение испытаний должно быть возможно более простым, а испытательное оборудование – удобным для транспорта, компактным и безопасным при использовании.

На основании испытаний можно удлинять межремонтный период, т.е. снизить трудозатраты на эксплуатацию.

Полный эффект достигается при сознательном испытании с пониманием процессов.

Измерение сопротивления изоляции.

Прибор, который используется для определения сопротивления изоляции называется мегомметром, он известен с конца позапрошлого (XIX) века.

На рис.3 схематически представлен участок изоляции И, вверху находится корпус машины К, внизу- изолируемый проводник П. На рис.4 представлена схема замещения.

Рис.3 Рис.4

Предположим, что напряжение постоянного тока толчком приложено между проводником и корпусом, и рассмотрим возникающие после этого явления. Вся конструкция в целом (корпус, изоляция, обмотка) представляет собой конденсатор сложной формы. Емкость такого конденсатора определяется размерами поверхности его обкладок, в данном случае - наружной и внутренней поверхностью соприкосновения изоляции с корпусом и обмоткой электрической машины- и свойствами изоляции- ее толщиной и диэлектрической проницаемостью. При приложении напряжения эта емкость (С~) заряжается. Заряд происходит за очень короткое время, много меньшее периода промышленной частоты. В результате этого на поверхностях корпуса машины и проводников обмотки сосредоточатся положительные и отрицательные заряды, создающие в изоляции электрическое поле, под их действием в толще изоляции возникнут поляризационные явления- электроны и ионы устремятся к полюсам противоположных знаков, дипольные молекулы изоляции начнут поворачиваться так, чтобы их заряды ориентировались по направлениям линий электрического поля; в слоистой изоляции внутренние слои, являющиеся своеобразными последовательно включенными емкостями, станут заряжаться через очень большие сопротивления смежных слоев. Эти процессы сопровождаются накапливанием в слоях изоляции зарядов, вследствие чего от источника постоянного тока через емкости слоев потекут токи.

Описанные физические процессы могут быть отражены схемой замещения на рис. 4. В этой схеме имеются три параллельные цепи. Одна цепь с емкостью С отражает заряд геометрической емкости и электронную и ионную поляризацию; соответствующие этим явлениям токи протекают одинаково быстро, поэтому обобщены в одну цепь. Вторая цепь- последовательно включенные емкость С и сопротивление r, эквивалентные емкостям и сопротивлениям последовательно включенных емкостей и сопротивлений по числу слоев. Третья цепь - сопротивление R соответствует сквозной проводимости.

Через измерительный прибор потечет ток, равный сумме токов трех ветвей:

i, i_абс, i_пр. Первый ток не отразится на показаниях прибора, т.к. он быстро затухает; ток сквозной проводимости i_пр останется постоянным в продолжение всего процесса. Его величина определит установившееся значение показаний прибора. Ток поляризации - ток абсорбции i_абс является затухающим. Время его затухания зависит от свойств изоляции. Ток абсорбции изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени , т.е. он тем медленнее убывает, чем больше сопротивление тех слоев изоляции, через которые заряжается межслоевая емкость. Сопротивление слоя зависит от его увлажнения – чем суше изоляция, тем медленнее затухает ток абсорбции. На рис. 5 показано изменение токов и сопротивления изоляции во времени. Прибор градуируется в единицах сопротивления.

Рис.5

Чтобы судить о быстроте спада , снимают показания прибора через 15 и 60 с после приложения напряжения и берут их отношение, называемое коэффициентом абсорбции:

При сухой изоляции =2 2.5, при влажной 1 (рис.6).

Коэффициент абсорбции служит для характеристики внутреннего увлажнения изоляции, он не зависит от наружного увлажнения.

Большая зависимость сопротивления изоляции от увлажнения вызывает и не меньшую зависимость сопротивления изоляции от температуры, т. к. при повышении температуры вода и ее пары проникают во внутренние слои изоляции, образуют непрерывные проводящие цепочки и снижают сопротивление изоляции: , где - температуры изоляции, °С; -сопротивления изоляции при этих

температурах, = 60 для компаундной изоляции класса В, = 40 для изоляции класса А. Можно определить, что .

Рис.6

ГОСТ на электрические машины требует, чтобы сопротивление изоляции, МОм, при температуре +75 °С было больше

, но не менее 0,5 МОм. Здесь U_ном -номинальное напряжение машины, В; - номинальная мощность машины, кВт.

Если измерение производится при отличной от 75°С температуре, необходимо воспользоваться формулой пересчета или специальными кривыми. Значение коэффициента абсорбции практически не зависит от температуры.

Как правило, сопротивление изоляции большинства машин выше. Для того, чтобы установить, не произошло ли каких -либо изменений в изоляции, целесообразно сопоставлять результаты вновь производимых измерений с прежними. Значение нормируется ТУ и «Нормами испытания оборудования», как правило, оно должно быть не меньше 1,2 1,3.

Сушка изоляции.

Увлажнение изоляции является одним из наиболее существенных факторов, снижающих электрическую прочность изоляции и ускоряющих процесс старения. Поэтому при обнаружении увлажнения выше допускаемого нормами, изоляция должна подвергаться сушке.

Согласно ПТЭ, генераторы вводятся в эксплуатацию после ремонта или изготовления без сушки изоляции. Сильное увлажнение может произойти при внештатных ситуациях: затоплении машины, при работе системы пожаротушения, при длительной течи в системе водяного охлаждения генератора или течи газоохладителей.

Сушка горячим воздухом состоит в том, что объект помещается в камеру, через которую воздуходувкой прогоняется воздух, предварительно нагретый до температуры около .

Сушка генераторов вентиляционными потерями, возникающими при трении воздуха в каналах и зазоре на холостом ходу машины, запрещается.

Можно сушить электрические машины и трансформаторы потерями в стали самих машин или трансформаторов, создавая в них магнитный поток или временной обмоткой, или используя обмотку объекта для его намагничивания. Равные скорости сушки при нагреве изоляции горячим воздухом и потерями в стали при одинаковой температуре поверхности изоляции и одинаковом парциальном давлении водяного пара в среде, в которой производится сушка, будут иметь место только до тех пор, пока не подсохнут внешние слои изоляции. Приток же влаги из внутренних слоев к наружным в случае подсушки воздуха потерями в стали будет интенсивнее, т. к. ему будут способствовать не только силы выравнивания влажности, но и направление потока тепла изнутри наружу. Следовательно, при прочих равных условиях сушка потерями в стали эффективнее сушки горячим воздухом.

Для сушки потерями в стали на статоре укладывается намагничивающая обмотка. При подаче на эту обмотку напряжения она создает мощный магнитный поток, вызывающий нагрев активной стали от перемагничивания и вихревых токов. Обмотка ротора, если она не сушится вместе со статором, как правило, сушится постоянным током или воздуходувками. В обоих случаях используется сушка при помощи воздуходувок как дополнительное мероприятие. Иногда используется для сушки метод трехфазного к.з.

О протекании сушки можно судить по результатам измерений сопротивления изоляции, коэффициента абсорбции, и т. д., и по количеству влаги, выделившейся в водосборнике при сушке изоляции под вакуумом.

Сушку можно считать законченной, когда показатели, по которым судят о протекании процесса сушки, длительное время, около 8-10 часов, остаются без изменения при неизменной температуре объекта, поддерживаемой во время сушки.

Во время сушки необходимо обеспечить пожарную безопасность оборудования.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 506; Мы поможем в написании вашей работы!
Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!