Az elektromos berendezések szigetelésének feszültségtűrő képességének értékelése.

Műszaki eszköz az elektromos berendezések szigetelési feszültségállóságának tesztelésére és értékelésére. Szigetelő szerkezetekkel kell elszigetelni az összes elektromos berendezés feszültség alatt álló részét a földelt részektől, vagy más nem ekvipotenciális feszültség alatt álló testektől, a berendezés normál működésének biztosítása érdekében. Egyetlen szigetelőanyag dielektromos szilárdságát az átlagos áttörési elektromos térerősségben fejezzük ki a vastagság mentén (mértékegysége kV/cm). Az elektromos berendezések szigetelési szerkezete, így a generátorok és transzformátorok szigetelése sokféle anyagból épül fel, és a szerkezeti forma is rendkívül összetett. A szigetelőszerkezet helyi sérülései miatt az egész berendezés elveszíti szigetelőképességét. Ezért a berendezés teljes szigetelési képessége általában csak az általa ellenálló vizsgálati feszültséggel (mértékegysége: kV) fejezhető ki. A szigetelésállósági tesztfeszültség jelezheti azt a feszültségszintet, amelyet a berendezés elvisel, de ez nem egyenlő a berendezés tényleges szigetelési szilárdságával. A villamosenergia-rendszerek szigetelési koordinációjának sajátos követelménye a különböző elektromos berendezések szigetelési ellenállási próbafeszültségének összehangolása és megfogalmazása, amely jelzi a berendezés szigetelési szint követelményeit. A szigetelési ellenállási feszültségvizsgálat roncsolásos vizsgálat (lásd szigetelésvizsgálat). Ezért néhány olyan kulcsfontosságú üzemben lévő berendezés esetében, amelynél hiányoznak alkatrészek, vagy hosszabb ideig kell javítani, alaposan meg kell fontolnia, hogy el kell-e végezni a szigetelési feszültségállósági tesztet.

Amikor az energiarendszerben különböző elektromos berendezések működnek, amellett, hogy ellenállnak az AC vagy DC üzemi feszültségnek, különféle túlfeszültségektől is szenvednek. Ezek a túlfeszültségek nemcsak nagy amplitúdójúak, hanem hullámformáik és időtartamuk is nagyon eltér az üzemi feszültségtől. A szigetelésre gyakorolt ​​hatásuk és a szigetelés tönkremenetelét okozó mechanizmusok is eltérőek. Ezért az elektromos berendezések feszültségállósági vizsgálatához a megfelelő tesztfeszültséget kell használni. A kínai szabványokban a váltakozó áramú áramellátó rendszerekre meghatározott szigetelési feszültségállósági tesztek a következők: ① rövid idejű (1 perces) tápfrekvenciás feszültségállósági teszt; ② hosszú távú teljesítmény-frekvencia-ellenállási feszültség teszt; ③ DC feszültségállósági teszt; ④ működési lökéshullám feszültségállósági teszt; ⑤ Villámlökéshullám feszültségállósági teszt. Azt is előírja, hogy a 3-220 kv-os elektromos berendezések teljesítmény-frekvenciás üzemi feszültség, átmeneti túlfeszültség és üzemi túlfeszültség melletti szigetelési teljesítményét általában rövid idejű teljesítmény-frekvencia-tűrő feszültség-teszttel kell vizsgálni, és az üzemi ütésvizsgálat nem szükséges. A 330-500 kv-os elektromos berendezéseknél üzemi ütésvizsgálat szükséges a szigetelési teljesítmény ellenőrzéséhez üzemi túlfeszültség alatt. A hosszú távú teljesítmény-frekvenciás feszültségállósági vizsgálat az elektromos berendezések belső szigetelésromlásának és külső szigetelési szennyeződésének állapotára vonatkozó vizsgálat.

A szigetelési feszültségellenőrzési szabványoknak minden országban sajátos előírásai vannak. A kínai szabványok (GB311.1-83) előírják a 3-500kv-os erőátviteli és átalakító berendezések alapszintű szigetelési szintjét; 3-500kv erőátviteli és transzformációs berendezések villámimpulzus-ellenállási feszültség, egyperces teljesítményfrekvencia-ellenállási feszültség; és 330-500kv-os erőátviteli és átalakító berendezések Impulzusálló feszültség elektromos berendezések üzemeltetéséhez. Az elektromos berendezéseket gyártó részlegnek és a villamosenergia-rendszer üzemeltetési osztályának meg kell felelnie a szabványoknak, amikor kiválasztja az elemeket és a tesztfeszültség-értékeket a feszültségállósági vizsgálathoz.

Teljesítmény-frekvencia feszültségállósági teszt

Arra használják, hogy teszteljék és értékeljék az elektromos berendezések szigetelésének azon képességét, hogy ellenállnak-e az elektromos frekvencia feszültségének. A tesztfeszültségnek szinuszosnak kell lennie, és a frekvenciának meg kell egyeznie az elektromos rendszer frekvenciájával. Általában előírják, hogy a szigetelés rövid távú feszültségtűrő képességének vizsgálatára egyperces feszültségállósági tesztet, a szigetelésen belüli fokozatos károsodást, például részleges kisülést pedig hosszú távú feszültségállósági tesztet alkalmaznak. szivárgási áram okozta károk, dielektromos veszteségek és hőkárosodások. A kültéri elektromos berendezések külső szigetelését a légköri környezeti tényezők befolyásolják. A száraz felületen végzett teljesítmény-frekvencia-tűrési feszültségvizsgálaton kívül mesterségesen szimulált atmoszférikus környezetben (például nedves vagy szennyezett állapotban) végzett feszültségállósági vizsgálat is szükséges.

Az AC szinuszos feszültség csúcsértékben vagy effektív értékben fejezhető ki. A csúcsérték és az effektív érték aránya négyzetgyök kettő. A vizsgálat során ténylegesen alkalmazott vizsgálati feszültség hullámalakja és frekvenciája elkerülhetetlenül eltér a szabványos előírásoktól. A kínai szabványok (GB311.3-83) előírják, hogy a tesztfeszültség frekvenciatartományának 45-55 Hz-nek kell lennie, és a tesztfeszültség hullámformájának közel kell lennie a szinuszos hullámhoz. A feltételek az, hogy a pozitív és negatív félhullámok pontosan azonosak legyenek, a csúcsérték és az effektív érték azonos legyen. Az arány ±0,07. Általában az úgynevezett tesztfeszültség értéke az effektív értékre vonatkozik, amelyet elosztunk a csúcsértékével.

A vizsgálathoz használt tápegység egy nagyfeszültségű próbatranszformátorból és egy feszültségszabályozó készülékből áll. A próbatranszformátor elve megegyezik az általános teljesítménytranszformátoréval. Névleges kimeneti feszültségének meg kell felelnie a vizsgálati követelményeknek, és teret kell hagynia a mozgásteret; a teszttranszformátor kimeneti feszültségének elég stabilnak kell lennie ahhoz, hogy a kimenet ne változzon a tápegység belső ellenállásán lévő előkisülési áram feszültségesése miatt. A feszültség jelentősen ingadozik, hogy elkerülje a mérési nehézségeket, vagy akár befolyásolja a kisülési folyamatot. Ezért a teszt tápegységnek elegendő kapacitással kell rendelkeznie, és a belső impedanciának a lehető legkisebbnek kell lennie. Általában a teszttranszformátor kapacitásának követelményeit az határozza meg, hogy mekkora zárlati áramot tud kiadni a tesztfeszültség alatt. Például szilárd, folyékony vagy kombinált szigetelés kis mintáinak vizsgálatához száraz állapotban a berendezés rövidzárlati áramának 0,1 A-nek kell lennie; az önregeneráló szigetelés (szigetelők, leválasztó kapcsolók stb.) száraz állapotú vizsgálatához a berendezés zárlati árama legalább 0,1A szükséges; a külső szigetelés mesterséges esővizsgálatához a berendezés zárlati árama nem lehet kisebb, mint 0,5 A; nagyobb méretű próbatestek vizsgálatához a berendezés zárlati áramának 1A-nak kell lennie. Általánosságban elmondható, hogy az alacsonyabb névleges feszültségű teszttranszformátorok többnyire a 0,1 A-es rendszert alkalmazzák, amely lehetővé teszi, hogy a 0,1 A folyamatosan áramoljon át a transzformátor nagyfeszültségű tekercsén. Például egy 50 kV-os teszttranszformátor teljesítménye 5 kVA, a 100 kV-os teszttranszformátoré pedig 10 kVA. A nagyobb névleges feszültségű teszttranszformátorok általában az 1A rendszert alkalmazzák, amely lehetővé teszi, hogy az 1A folyamatosan áramoljon át a transzformátor nagyfeszültségű tekercsén. Például a 250 kV-os teszttranszformátor teljesítménye 250 kVA, az 500 kV-os teszttranszformátoré pedig 500 kVA. A nagyobb feszültségű vizsgálóberendezés általános méretei miatt a berendezés egyenértékű kapacitása is nagyobb, és a teszt tápegységnek nagyobb terhelési áramot kell biztosítania. Egyetlen teszttranszformátor névleges feszültsége túl magas, ami műszaki és gazdasági nehézségeket okoz a gyártás során. Kínában egyetlen teszttranszformátor legmagasabb feszültsége 750 kV, és nagyon kevés egyedi teszttranszformátor van a világon, amelynek feszültsége meghaladja a 750 kV-ot. Az ultra-nagyfeszültségű és ultra-nagyfeszültségű teljesítmény-berendezések váltakozó feszültségű tesztelésének igényeinek kielégítése érdekében általában több teszttranszformátort sorba kapcsolnak a nagyfeszültség elérése érdekében. Például három 750 kV-os teszttranszformátort sorba kapcsolnak, hogy 2250 kV-os tesztfeszültséget kapjanak. Ezt soros teszttranszformátornak hívják. A transzformátorok sorba kapcsolásakor a belső impedancia nagyon gyorsan megnő, és nagymértékben meghaladja több transzformátor impedanciáinak algebrai összegét. Ezért a sorba kapcsolt transzformátorok számát gyakran 3-ra korlátozzák. A teszttranszformátorok párhuzamosan is csatlakoztathatók a kimeneti áram növelése érdekében, vagy △ vagy Y alakban köthetők háromfázisú működéshez.

Ahhoz, hogy nagy elektrosztatikus kapacitású mintákon, például kondenzátorokon, kábeleken és nagykapacitású generátorokon teljesítményfrekvencia-tűrő feszültségteszteket lehessen végezni, a tápegységnek nagyfeszültségűnek és nagykapacitásúnak is kell lennie. Az ilyen típusú tápegység megvalósítása nehézségekbe ütközik. Egyes részlegek teljesítményfrekvenciás nagyfeszültségű soros rezonancia-vizsgáló berendezéseket fogadtak el (lásd a váltakozó áramú nagyfeszültségű soros rezonanciavizsgáló berendezéseket).

Villámimpulzus-ellenállási feszültség teszt

Az elektromos berendezések szigetelésének villám-impulzusfeszültség-tűrő képességét a villámáram hullámformáinak és csúcsértékeinek mesterséges szimulálásával tesztelik. A villámkisülés tényleges mérési eredményei szerint a villám hullámalakja egy egypólusú, bi-exponenciális görbe, amelynek hullámfeje több mikroszekundum hosszú, és hullámvége több tíz mikroszekundum hosszú. A legtöbb villám negatív polaritású. A világ különböző országainak szabványai a standard villámlökéshullámot a következőképpen kalibrálják: látszólagos hullámfront idő T1=1,2 μs, más néven hullámfej idő; látszólagos félhullám csúcsidő T2=50μs, más néven hullám farokidő (lásd az ábrát). A megengedhető eltérés a tényleges vizsgálókészülék által generált feszültségcsúcsérték és hullámforma, valamint a standard hullám között: csúcsérték, ±3%; hullámfej idő, ±30%; félhullám csúcsidő, ±20%; a standard villámhullámformát általában 1,2 /50μs-ban fejezik ki.

A villámimpulzus tesztfeszültséget impulzusfeszültség generátor állítja elő. Az impulzusfeszültség generátor több kondenzátorának átalakítása párhuzamosról sorosra sok gyújtógömbrésen keresztül valósul meg, vagyis több kondenzátort sorba kötnek, amikor a gyújtógömb-réseket kisütni szabályozzuk. A vizsgált készüléken a feszültségemelkedés sebessége és a csúcsérték utáni feszültségesés sebessége a kondenzátoráramkör ellenállásértékével állítható. A hullámfejre ható ellenállást hullámfej-ellenállásnak, a hullámfarokra ható ellenállást pedig hullámfarok ellenállásnak nevezzük. A vizsgálat során a szabványos impulzusfeszültség hullám előre meghatározott hullámfejidejét és félhullámcsúcsidejét a hullámfej-ellenállás és a hullámfar-ellenállás ellenállásértékeinek változtatásával kapjuk meg. Az egyenirányított tápegység kimeneti feszültségének polaritásának és amplitúdójának változtatásával elérhető az impulzusfeszültség hullám kívánt polaritása és csúcsértéke. Ebből több százezer volttól több millió voltig vagy akár több tízmillió voltig terjedő impulzusfeszültség-generátorok valósíthatók meg. A Kína által tervezett és telepített impulzusfeszültség-generátor magasabb feszültsége 6000 kV.

Villámimpulzus-feszültség teszt

A tartalom 4 elemet tartalmaz. ①Ütésállósági feszültség teszt: Általában nem önregeneráló szigetelésekre használják, például transzformátorok, reaktorok stb. szigetelésére. A cél annak tesztelése, hogy ezek az eszközök ellenállnak-e a szigetelési fokozat által meghatározott feszültségnek. ② 50%-os ütésállósági teszt: Általában önregeneráló szigeteléseket, például szigetelőket, légréseket stb. használnak tárgyként. A cél az U feszültségérték meghatározása 50%-os áttörési valószínűséggel. Ennek a feszültségértéknek és a felvillanási értéknek a szórásával más áttörési valószínűségek is meghatározhatók, például 5%-os áttörési feszültség érték. Az U-t általában az ellenállási feszültségnek tekintik. ③Áttörési teszt: A cél a szigetelés tényleges szilárdságának meghatározása. Főleg elektromos berendezéseket gyártó üzemekben végzik. ④Feszültség-idő görbe teszt (Volt-másodperc görbe teszt): A feszültség-idő görbe a rákapcsolt feszültség és a szigetelés károsodása (vagy porcelán szigetelés áttörése) és az idő közötti összefüggést mutatja. A volt-másodperc görbe (V-t görbe) alapul szolgálhat a védett berendezések, például transzformátorok és a védőberendezések, például a levezetők közötti szigetelési koordináció mérlegeléséhez.

A villámimpulzusok teljes hullámával történő tesztelés mellett időnként a tekercses elektromos berendezéseket, például transzformátorokat és reaktorokat csonka hullámokkal is tesztelni kell, 2-5 μs csonkítási idővel. Csonkolás történhet a hullám elején vagy végén. Ennek a csonka hullámnak a létrehozása és mérése, valamint a berendezésben okozott károsodás mértékének meghatározása mind viszonylag összetett és nehéz feladat. Gyors folyamatának és nagy amplitúdójának köszönhetően a villámimpulzus feszültségvizsgálat magas műszaki követelményeket támaszt a tesztelés és mérés terén. A tesztek végrehajtása során gyakran referenciaként és végrehajtásként részletes vizsgálati eljárásokat, módszereket és szabványokat írnak elő.

Üzemi impulzus túlfeszültség teszt

A villamosenergia-rendszer működési impulzus-túlfeszültség hullámformájának mesterséges szimulálásával tesztelik az elektromos berendezések szigetelésének azon képességét, hogy ellenáll-e az üzemi impulzusfeszültségnek. Az energiaellátó rendszerekben sokféle működési túlfeszültség hullámforma és csúcs létezik, amelyek a vonali paraméterekhez és a rendszer állapotához kapcsolódnak. Általában ez egy csillapított oszcillációs hullám, amelynek frekvenciája tíz Hz-től több kilohertzig terjed. Az amplitúdója a rendszerfeszültséghez kapcsolódik, amelyet általában a fázisfeszültség többszörösében, legfeljebb a fázisfeszültség 3-4-szeresében fejeznek ki. Az üzemi lökéshullámok hosszabb ideig tartanak, mint a villámlökések, és eltérő hatással vannak az energiarendszer szigetelésére. A 220 kV-os és az alatti villamosenergia-rendszerek esetében a rövid idejű teljesítmény-frekvencia-ellenállási feszültségtesztek használhatók a berendezés szigetelési állapotának közelítő vizsgálatára üzemi túlfeszültség alatt. Az ultra- és ultra-nagyfeszültségű rendszerek, valamint a 330 kV-os és afeletti berendezések esetében az üzemi túlfeszültség nagyobb hatással van a szigetelésre, és a rövid idejű teljesítmény-frekvenciás feszültségvizsgálatok már nem használhatók az üzemi impulzusfeszültség-vizsgálatok hozzávetőleges helyettesítésére. A vizsgálati adatokból látható, hogy 2 m feletti légréseknél az üzemi kisülési feszültség nemlinearitása jelentős, vagyis a réstávolság növekedésével az ellenállási feszültség lassan növekszik, és még a rövid távú teljesítményfrekvenciánál is alacsonyabb. kisülési feszültség. Ezért a szigetelést az üzemi impulzusfeszültség szimulálásával kell tesztelni.

Hosszú hézagok, szigetelők és berendezések külső szigetelése esetén két tesztfeszültség-hullámalak létezik az üzemi túlfeszültség szimulálására. ① Nem periodikus exponenciális csillapítási hullám: hasonló a villámlökéshullámhoz, azzal a különbséggel, hogy a hullám fejideje és félcsúcsideje sokkal hosszabb, mint a villámlökés hullámhossza. A Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság azt ajánlja, hogy az üzemi impulzusfeszültség szabványos hullámformája 250/2500 μs; amikor a szabványos hullámforma nem felel meg a kutatási követelményeknek, 100/2500μs és 500/2500μs használható. Nem periodikus exponenciális csillapítási hullámok impulzusfeszültség generátorokkal is előállíthatók. A villámlökéshullámok generálásának elve alapvetően ugyanaz, kivéve, hogy a hullámfej ellenállást, a hullám farok ellenállását és a töltési ellenállást sokszorosára kell növelni. A nagyfeszültségű laboratóriumokban általában egy impulzusfeszültség-generátor-készletet használnak, amelyek két ellenálláskészlettel vannak felszerelve, mind villám-impulzusfeszültség, mind pedig üzemi impulzusfeszültség generálására. Az előírások szerint a generált üzemi impulzusfeszültség hullámalakja és a szabványos hullámforma közötti megengedett eltérés: csúcsérték, ±3%; hullámfej, ±20%; félcsúcsidő, ±60%. ② Csillapított oszcillációs hullám: A 01-es félhullám időtartamának 2000-3000 μs-nak kell lennie, a 02-es félhullám amplitúdójának pedig nagyjából el kell érnie a 01-es félhullám amplitúdójának 80%-át. A csillapított oszcillációs hullámot a nagyfeszültségű oldalon egy kondenzátor segítségével indukálják a teszttranszformátor kisfeszültségű oldalának kisütésére. Ezt a módszert leginkább a teljesítménytranszformátorok helyszíni üzemi hullámvizsgálatainál alkalmazzák alállomásokon, és magát a vizsgált transzformátort használják teszthullámformák generálására, hogy teszteljék saját feszültségtűrő képességét.

Az üzemi impulzus-túlfeszültség-teszt tartalma 5 tételből áll: ① üzemi impulzus-túlfeszültség-teszt; ② 50%-os üzemi impulzus áttörési teszt; ③ bontási teszt; ④ feszültség idő görbe teszt (volt-másodperc görbe teszt); ⑤ működési impulzus feszültség hullámfej Görbe teszt. Az első négy teszt megegyezik a villámimpulzus-feszültség teszt megfelelő vizsgálati követelményeivel. Az 5. számú teszt az üzemi lökés-kisülési karakterisztikához szükséges, mert a hosszú légrés kisülési feszültsége működési lökéshullámok hatására a lökéshullámfejjel együtt változik. Egy bizonyos hullámfejhossznál, például 150 μs-nál a kisülési feszültség alacsony, és ezt a hullámfejet kritikus hullámfejnek nevezik. A kritikus hullámhossz enyhén növekszik a rés hosszával.

DC ellenállási feszültség teszt

Használjon egyenáramot az elektromos berendezések szigetelési teljesítményének teszteléséhez. A cél az, hogy: ① az egyenáramú nagyfeszültségű elektromos berendezések egyenfeszültség-álló képességének meghatározása; ② az AC teszt tápegység kapacitásának korlátai miatt a nagy kapacitású váltakozó áramú berendezések feszültségállósági tesztjei elvégzéséhez AC nagyfeszültség helyett egyenáramú nagyfeszültséget használjon.

Az egyenáramú tesztfeszültséget általában a váltakozó áramú tápegység generálja egy egyenirányító eszközön keresztül, és valójában egy unipoláris pulzáló feszültség. A hullámcsúcson van egy U feszültségmaximális érték, a hullámmélységben pedig egy U feszültségminimum. Az úgynevezett DC tesztfeszültség értéke ennek a pulzáló feszültségnek a számtani középértékére vonatkozik, vagyis nyilvánvalóan nem akarjuk, hogy a pulzáció túl nagy legyen, ezért az egyenáramú tesztfeszültség S pulzációs együtthatója nem haladhatja meg a 3-at. %, azaz a DC feszültség pozitív és negatív polaritásra oszlik. A különböző polaritások eltérő hatásmechanizmussal rendelkeznek a különböző szigeteléseken. A tesztben egy polaritást kell megadni. Általában olyan polaritást használnak, amely szigorúan teszteli a szigetelési teljesítményt.

Általában egyfokozatú félhullámú vagy teljes hullámú egyenirányító áramkört használnak nagy egyenfeszültség előállítására. A kondenzátor névleges feszültségének és a nagyfeszültségű szilícium kötegnek a korlátozása miatt ez az áramkör általában 200-300 kV kimenetet tud adni. Ha nagyobb egyenfeszültségre van szükség, akkor a kaszkád módszer alkalmazható. A kaszkád DC feszültséggenerátor kimeneti feszültsége a teljesítménytranszformátor csúcsfeszültségének 2n-szerese lehet, ahol n a soros csatlakozások számát jelöli. A készülék kimeneti feszültségének feszültségesése és hullámossága a sorozatszám, a terhelési áram és az AC hálózati frekvencia függvénye. Ha túl sok a sorozat és túl nagy az áramerősség, akkor a feszültségesés és a pulzáció elviselhetetlen szintet ér el. Ez a kaszkád egyenfeszültséget generáló eszköz körülbelül 2000-3000 kV feszültséget és csak tíz milliamperes kimeneti áramot képes kiadni. A mesterséges környezeti tesztek elvégzésekor az előkisütési áram elérheti a több száz milliampert, vagy akár az 1 ampert is. Ekkor egy tirisztoros feszültségstabilizáló eszközt kell hozzáadni a kimeneti feszültség minőségének javítása érdekében. Szükséges, hogy ha az időtartam 500 ms és az amplitúdó 500 mA Amikor az előkisülési áramimpulzus másodpercenként egyszer folyik át, az okozott feszültségesés ne haladja meg az 5%-ot.

A villamosenergia-rendszer berendezéseinek szigetelésmegelőző vizsgálatánál (lásd szigetelésvizsgálat) gyakran egyenáramú nagyfeszültséget használnak a kábelek, kondenzátorok stb. szivárgási áramának és szigetelési ellenállásának mérésére, valamint elvégzik a szigetelési feszültségvizsgálatot is. A tesztek kimutatták, hogy ha a frekvencia 0,1 és 50 Hz között van, a többrétegű közegben a feszültségeloszlás alapvetően a kapacitás szerint oszlik el. Ezért a 0,1 Hz-es ultra-alacsony frekvenciájú feszültségállósági teszt egyenértékű lehet a teljesítmény-frekvencia-tűrő feszültség teszttel, ami elkerüli a nagy feszültségálló feszültség használatát. A váltóáramú feszültségtűrő képesség nehézsége a vizsgált berendezés szigetelési állapotát is tükrözheti. Jelenleg a motorok végszigetelésén ultraalacsony frekvenciájú feszültségállósági vizsgálatokat végeznek, amelyeket hatékonyabbnak tartanak, mint a teljesítmény-frekvenciás feszültségállósági teszteket.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.