Test izolačného prepätia

Dielektrická pevnosť izolácie je určená jej schopnosťou dlhodobo odolávať prevádzkovému napätiu. Pokles dielektrickej pevnosti je vo väčšine prípadov spôsobený vlhkosťou a lokálnymi poruchami izolácie. Typicky sú takéto defekty plynové (vzduchové) inklúzie v pevnom alebo kvapalnom dielektriku.

Vzhľadom na to, že dielektrická pevnosť plynu v inklúzii je nižšia ako u hlavnej izolácie, sú vytvorené podmienky pre vznik prierazu alebo prekrývania izolácie v mieste defektu - čiastočný výboj. Čiastočné výboje zase spôsobujú dodatočné poškodenie izolácie. Čiastočný výboj sa nazýva ako posuvný (povrchový) výboj, tak aj prerušenie jednotlivých zón alebo izolačných prvkov.

Na určenie medze dielektrickej pevnosti izolácie sa skúša so zvýšeným napätím. Skúšobné napätie, ktoré je výrazne vyššie ako prevádzkové napätie, sa aplikuje po dobu dostatočnú na rozvinutie výboja v lokálnom defekte až po poruchu.Týmto spôsobom aplikácia zvýšeného napätia umožňuje nielen identifikovať chyby, ale aj zabezpečiť požadovanú úroveň dielektrickej pevnosti izolácie počas jej prevádzky.

Skúške izolačného rázu musí predchádzať dôkladné preskúmanie a posúdenie stavu izolácie inými vyššie opísanými metódami. Izoláciu možno podrobiť nárazovej skúške iba vtedy, ak sú predchádzajúce skúšky pozitívne.

Izolácia sa považuje za vyhovenú skúške prepätia, ak nedôjde k poškodeniu, čiastočným výbojom, emisiám plynu alebo dymu, prudkému poklesu napätia a zvýšeniu prúdu cez izoláciu, lokálnemu ohrevu izolácie.

V závislosti od typu zariadenia a povahy testu môže byť izolácia testovaná aplikáciou prepätia striedavého prúdu alebo usmerneného napätia. V prípadoch, keď sa skúška izolácie vykonáva so striedavým aj usmerneným napätím, skúška usmerneným napätím predchádza skúške striedavým napätím.

Vysokonapäťový AC izolačný test

Skúška striedavého napätia pri napájacej frekvencii sa vykonáva pomocou zvyšovacieho transformátora s regulačným zariadením na strane nízkeho napätia. Inštalačná schéma by mala obsahovať aj napájací vypínač s viditeľným prerušením a nadprúdovou ochranou na prerušenie napájania transformátora v prípade poškodenia alebo prekrytia izolácie miesta, napríklad vypínač a poistka alebo istič s odstráneným krytom.Nastavenie ochrannej prevádzky musí prekročiť prúd spotrebovaný sieťou pri maximálnej hodnote skúšobného napätia zariadenia, nie viac ako dvakrát.

Ako skúšobné napätie sa zvyčajne používa frekvenčné napätie zdroja. Predpokladá sa, že čas aplikácie skúšobného napätia je 1 minúta pre hlavnú izoláciu a 5 minút pre otáčanie. Táto doba pôsobenia testovacieho napätia neovplyvňuje stav izolácie, ktorá je bez defektov a je dostatočná na kontrolu izolácie pod napätím.

Rýchlosť nárastu napätia až do jednej tretiny testovanej hodnoty môže byť ľubovoľná; v budúcnosti by sa malo testovacie napätie plynulo zvyšovať rýchlosťou, ktorá umožňuje vizuálne odčítanie meračov. Pri skúšaní izolácie elektrických strojov musí byť čas na zvýšenie napätia z polovice na plnú hodnotu aspoň 10 s.

Po uplynutí stanovenej doby trvania skúšky sa napätie postupne zníži na hodnotu nepresahujúcu jednu tretinu skúšobného napätia a vypne sa. Náhle uvoľnenie napätia je povolené v prípadoch, keď je to potrebné pre bezpečnosť ľudí alebo bezpečnosť. zariadení. Trvanie testu je čas, počas ktorého je aplikované plné testovacie napätie.

Aby sa predišlo neprijateľným prepätiam počas testu (v dôsledku vyšších harmonických v krivke testovacieho napätia), testovacie zariadenie by malo byť, ak je to možné, pripojené k sieťovému napätiu siete. Priebeh napätia je možné monitorovať elektronickým osciloskopom.

Skúšobné napätie, okrem kritických skúšok (generátory, veľké motory atď.), sa meria zo strany nízkeho napätia. Pri testovaní objektov s veľkou kapacitou môže napätie na vysokej strane testovacieho transformátora mierne prekročiť vypočítaný transformačný pomer v dôsledku kapacitného prúdu.

Pre kritické testovanie sa testovacie napätie meria na hornej strane testovacieho transformátora pomocou napäťových transformátorov alebo elektrostatických kilovoltmetrov.

V prípadoch, keď jeden napäťový transformátor nepostačuje na meranie testovacieho napätia, môžu byť zapojené dva napäťové transformátory rovnakého typu do série. Dodatočné odpory sa aplikujú aj na voltmetre.

Na ochranu kritických objektov pred náhodným zvýšením nebezpečného napätia paralelne s testovaným objektom by mali byť guľové zvodiče s prierazným napätím rovným 110 % testovacieho napätia pripojené odporom (2 - 5 Ohm na každý volt testu napätie).

Schéma na testovanie izolácie elektrického zariadenia so zvýšeným striedavým napätím je znázornená na obr. 1.

Ryža. 1. Schéma testu izolácie so zvýšeným striedavým napätím.

Pred privedením napätia na testovaný objekt sa úplne zostavený obvod otestuje bez zaťaženia a skontroluje sa prierazné napätie guľôčkových dorazov.

Okrem špeciálnych, výkonových transformátorov a transformátorov napätia možno použiť ako skúšobné transformátory.

Výkonové transformátory s týmto využitím umožňujú prúdové zaťaženie až 250% nominálnej s trojitým (krokovým) testom s dvojminútovou prestávkou medzi aplikáciami napätia. Pre napäťové transformátory typu NOM je prípustné zvýšiť napätie primárneho vinutia na 150 - 170% nominálnej hodnoty. Pri absencii skúšobného transformátora s dostatočným výkonom je možné paralelné pripojenie rovnakého typu transformátorov.

Transformátory na meranie napätia typu NOM sú široko používané. Ich maximálny výkon uvedený v pasových údajoch a vzhľadom na zabezpečenie vhodnej triedy presnosti je relatívne malý. Podľa vykurovacích podmienok však umožňujú krátkodobé preťaženie 3 až 5-násobkom aktuálnej hodnoty vypočítanej z maximálneho menovitého výkonu. Okrem toho môžu byť tieto transformátory prebudené v napätí o 30-50%, môžete zapojiť dva transformátory do série.

Ryža. 2. Schémy sériového zapojenia skúšobných transformátorov: TL1 a TL2 — skúšobné transformátory; TL3 je izolačný transformátor.

Zahrnutie dvoch transformátorov podľa schémy na obr. 2a je použiteľný, keď obe elektródy objektu môžu byť izolované od zeme. Skúšobné napätie sa rovná súčtu napätí dvoch transformátorov; nominálne hodnoty týchto napätí sa môžu líšiť. Pri kaskádovom zapojení transformátorov (obr. 2a, b) má jeden z nich TL2 vysoký potenciál a jeho teleso musí byť izolované od zeme.

Tento transformátor je možné vybudiť pomocou špeciálneho vinutia prvého transformátora TL1 stupňa (obr.2b) alebo priamo z jeho sekundárneho vinutia, ak maximálna hodnota napätia na ňom nepresiahne prípustnú hodnotu pre primárne vinutie stupňa. transformátor TL2. Ak nie je možné spoľahlivo izolovať transformátor TL2, použite pomocný izolačný transformátor TL3 (obrázok 2c).

Výkonové transformátory sa používajú na získanie fázového alebo sieťového napätia. V prvom prípade je neutrál vinutia VN uzemnený a primárne napätie sa aplikuje na nulový vodič a zodpovedajúcu fázovú svorku vinutia NN.

Predpokladá sa, že výkon transformátora sa rovná 1/3 nominálnej hodnoty. Sieťové napätie sa používa za predpokladu, že neutrálna izolácia je dimenzovaná na plné medzifázové napätie. V tomto prípade je uzemnená jedna alebo dve vzájomne prepojené svorky VN. výkon transformátora sa predpokladá rovný 2/3 nominálnej hodnoty. Výkonové transformátory umožňujú krátkodobý nadprúd 2,5-3 krát.

Regulačné zariadenie by malo zabezpečiť zmenu napätia transformátora o 25-30% na plnú hodnotu skúšobného napätia. Nastavenie by malo byť prakticky hladké, s krokmi nepresahujúcimi 1-1,5% testovacieho napätia. Počas nastavovania nie sú povolené žiadne prerušenia obvodu.

Napätie by malo byť blízke sínusoide s vyšším obsahom harmonických nepresahujúcim 5 %. Pri použití regulátorov s nízkym vnútorným odporom, ako sú autotransformátory, je táto požiadavka prakticky splnená. Na tento účel sa neodporúča používať tlmivky alebo reostaty.

Test izolácie usmerneného napätia

Použitie usmerneného testovacieho napätia môže výrazne znížiť výkon testovacej zostavy, umožňuje testovať objekty s veľkou kapacitou (káble kondenzátorov atď.) a umožňuje sledovať stav izolácie prostredníctvom nameraných zvodových prúdov.

Polvlnné usmerňovacie obvody sa bežne používajú pri testovaní izolácie usmerneného napätia. Na obr. 3 znázorňuje schematický diagram testu izolácie usmerneného napätia.

Ryža. 3. Testovací obvod izolácie usmerneného napätia

Metóda testu izolácie rektifikovaného napätia je podobná testu striedavého napätia. Okrem toho sa monitoruje zvodový prúd.

Čas aplikácie korigovaného napätia je dlhší ako pri skúške striedavým napätím a v závislosti od skúšaného zariadenia je stanovený normami do 10 - 15 minút.

Meranie skúšobného napätia sa zvyčajne vykonáva pomocou voltmetra pripojeného na nízkonapäťovú stranu skúšobného transformátora (transformovaného transformačným pomerom).

Pretože usmernené napätie je určené hodnotou amplitúdy, hodnoty voltmetra (meranie efektívnych hodnôt napätia) sa musia vynásobiť vnútorný odpor, usmerňovacia lampa, malá pri bežnom ohreve katódy, sa prudko zvyšuje s nedostatočným vykurovacím prúdom. V tomto prípade sa úbytok napätia v usmerňovacej lampe zvyšuje a znižuje naprieč testovaným objektom. Preto je počas testovania potrebné sledovať napájacie napätie testovacej zostavy.Na meranie vysokých bočných napätí sa odporúča použiť aj voltmeter s veľkým prídavným odporom.

Rovnako ako pri testoch striedavého napätia, na ochranu kritických objektov pred náhodným nadmerným nárastom napätia sa odporúča pripojiť zvodič prepätia s prierazovým napätím rovnajúcim sa 110-120 % testovacieho napätia cez odpor (2 – 5 Ohm pre každé testovacie napätie voltov) paralelne s testovaným objektom.

Prúd prechádzajúci izoláciou počas skúšky usmerneným napätím vo väčšine prípadov nepresahuje 5 - 10 mA, čo vedie k malému výkonu skúšobného transformátora.

Pri skúšaní objektov s veľkou kapacitou (napájacie káble, kondenzátory, vinutia veľkých elektrických strojov) má kapacita objektu nabitého na skúšobné napätie veľkú rezervu energie, ktorej okamžité vybitie môže viesť k zničeniu zariadenia nastavenie testu. Preto je potrebné skúšaný objekt vybiť tak, aby výbojový prúd neprechádzal meracím zariadením.

Na odstránenie náboja z testovaných predmetov sa používajú uzemňovacie zariadenia, v ktorých elektrickom obvode je zahrnutý odpor 5-50 kOhm. Gumové trubice naplnené vodou sa používajú ako odpor pri páde veľkokapacitných predmetov.

Nabíjanie kontajnera, aj po krátkodobom uzemnení, môže pokračovať dlhú dobu a predstavovať nebezpečenstvo pre životy personálu. Preto po vybití testovaného objektu vybíjacím zariadením musí byť tento pevne uzemnený.