Isolatie overspanningstest
De diëlektrische sterkte van isolatie wordt bepaald door het vermogen om gedurende lange tijd bedrijfsspanning te weerstaan. De afname van de diëlektrische sterkte wordt in de meeste gevallen veroorzaakt door vocht en lokale isolatiedefecten. Typisch zijn dergelijke defecten gas(lucht)insluitsels in een vast of vloeibaar diëlektricum.
Vanwege het feit dat de diëlektrische sterkte van het gas in de opname lager is dan die van de hoofdisolatie, worden voorwaarden gecreëerd voor het optreden van defecten of overlappingen van de isolatie op de plaats van het defect - gedeeltelijke ontlading. Deelontladingen veroorzaken op hun beurt extra isolatieschade. Een deelontlading wordt zowel een glijdende (oppervlakte)ontlading als een uitval van afzonderlijke zones of isolatie-elementen genoemd.
Om de limiet van de diëlektrische sterkte van de isolatie te bepalen, wordt deze getest met een verhoogde spanning. Een testspanning, die aanzienlijk hoger is dan de bedrijfsspanning, wordt aangelegd gedurende een tijd die voldoende is om een ontlading te ontwikkelen in een plaatselijk defect tot uitval.Op deze manier maakt de toepassing van verhoogde spanning het niet alleen mogelijk om defecten te identificeren, maar ook om het vereiste niveau van diëlektrische sterkte van de isolatie tijdens de werking ervan te waarborgen.
Isolatiestoottesten moeten worden voorafgegaan door een grondig onderzoek en beoordeling van de isolatietoestand met behulp van andere eerder beschreven methoden. De isolatie kan alleen aan een piektest worden onderworpen als de voorgaande tests positief zijn.
De isolatie wordt geacht de overspanningstest te hebben doorstaan als er geen schade is, gedeeltelijke ontladingen, gas- of rookemissies, een sterke spanningsdaling en een toename van de stroom door de isolatie, plaatselijke opwarming van de isolatie.
Afhankelijk van het type apparatuur en de aard van de test, kan de isolatie worden getest door een wisselstroomstoot of een gelijkgerichte spanning toe te passen. In gevallen waarin de isolatietest wordt uitgevoerd met zowel AC- als gelijkgerichte spanning, moet de gelijkgerichte spanningstest voorafgaan aan de AC-spanningstest.
Hoogspanning AC-isolatietest
De AC-spanningstest op voedingsfrequentie wordt uitgevoerd met behulp van een step-up transformator met een regelapparaat aan de laagspanningszijde. Het installatieschema moet ook een voedingsschakelaar bevatten met zichtbare breuk- en overstroombeveiliging om de voeding naar de transformator af te sluiten in geval van schade of overlapping van de locatie-isolatie, bijvoorbeeld een schakelaar en zekering of stroomonderbreker met een deksel verwijderd.De instelling van de beschermende werking moet hoger zijn dan de stroom die door het netwerk wordt verbruikt bij de maximale waarde van de testspanning van de apparatuur, niet meer dan twee keer.
Als testspanning wordt meestal de frequentiespanning van de voeding gebruikt. De aanbrengtijd van de testspanning wordt verondersteld 1 minuut te zijn voor de hoofdisolatie en 5 minuten voor turn-to-turn. Deze duur van het aanleggen van de testspanning heeft geen invloed op de toestand van de isolatie, die vrij is van defecten, en is voldoende om de isolatie onder spanning te controleren.
De stijgingssnelheid van de spanning tot een derde van de testwaarde kan willekeurig zijn; in de toekomst moet de testspanning soepel worden verhoogd, met een snelheid die een visuele aflezing van de meters mogelijk maakt. Bij het testen van de isolatie van elektrische machines moet de tijd die de spanning nodig heeft om van de helft naar de volledige waarde te stijgen, minimaal 10 s zijn.
Na de gespecificeerde duur van de test wordt de spanning geleidelijk verlaagd tot een waarde van maximaal een derde van de testspanning en wordt uitgeschakeld.Een plotselinge spanningsafname is toegestaan in gevallen waarin dit noodzakelijk is voor de veiligheid van mensen of de veiligheid van de apparatuur. De testduur is de tijd waarin de volledige testspanning aanwezig is.
Om onaanvaardbare overspanningen tijdens de test te voorkomen (door hogere harmonischen in de testspanningscurve), dient de testopstelling, indien mogelijk, te worden aangesloten op de lijnspanning van het netwerk. De spanningsgolfvorm kan worden gecontroleerd met een elektronische oscilloscoop.
De testspanning, met uitzondering van kritische tests (generatoren, grote motoren, enz.), wordt gemeten vanaf de laagspanningszijde. Bij het testen van objecten met een grote capaciteit kan de spanning aan de hoge kant van de testtransformator vanwege capacitieve stroom iets hoger zijn dan de berekende transformatieverhouding.
Voor kritische tests wordt de testspanning gemeten aan de hoge kant van de testtransformator met behulp van spanningstransformatoren of elektrostatische kilovoltmeters.
In het geval dat één spanningstransformator niet voldoende is om de testspanning te meten, kunnen twee spanningstransformatoren van hetzelfde type in serie worden geschakeld. Extra weerstanden worden ook toegepast op voltmeters.
Om kritieke objecten te beschermen tegen het per ongeluk verhogen van de gevaarlijke spanning parallel aan het te testen object, moeten sferische afleiders met een doorslagspanning gelijk aan 110% van de testspanning worden aangesloten door weerstand (2 - 5 Ohm voor elke volt van de testspanning). spanning).
Het schema voor het testen van de isolatie van elektrische apparatuur met verhoogde wisselspanning wordt getoond in Fig. 1.
Rijst. 1. Schema van isolatietest met verhoogde wisselspanning.
Voordat spanning op het testobject wordt gezet, wordt de volledig gemonteerde schakeling onbelast getest en wordt de doorslagspanning van de kogelaanslagen gecontroleerd.
Naast speciale kunnen vermogenstransformatoren en spanningstransformatoren worden gebruikt als testtransformatoren.
Vermogenstransformatoren met dit gebruik maken een stroombelasting tot 250% van de nominale waarde mogelijk met een drievoudige (stapsgewijze) test met een pauze van twee minuten tussen spanningstoepassingen. Voor spanningstransformatoren van het NOM-type is het toegestaan om de spanning van de primaire wikkeling te verhogen tot 150 - 170% van de nominale waarde. Bij afwezigheid van een testtransformator met voldoende vermogen is parallelschakeling van hetzelfde type transformatoren mogelijk.
Spanningsmeettransformatoren van het type NOM worden veel gebruikt. Hun maximale vermogen, aangegeven in de paspoortgegevens en vanwege het bieden van een geschikte nauwkeurigheidsklasse, is relatief klein. Afhankelijk van de verwarmingsomstandigheden laten ze echter een kortstondige overbelasting toe van 3 tot 5 keer de huidige waarde berekend op basis van het maximale nominale vermogen. Bovendien kunnen deze transformatoren 30-50% overbelast worden, u kunt twee transformatoren in serie schakelen.
Rijst. 2. Schema's van serieschakeling van testtransformatoren: TL1 en TL2 - testtransformatoren; TL3 is een scheidingstransformator.
De opname van twee transformatoren volgens het schema van Fig. 2a is van toepassing wanneer beide elektroden van het object geïsoleerd kunnen worden van de aarde. De testspanning is gelijk aan de som van de spanningen van de twee transformatoren; de nominale waarden van deze spanningen kunnen variëren. Wanneer de transformatoren in cascade zijn aangesloten (Fig. 2a, b), heeft een van hen TL2 een hoog potentieel en moet het lichaam van de grond worden geïsoleerd.
Deze transformator kan worden bekrachtigd met behulp van een speciale wikkeling van de eerste transformator TL1 van de trap (figuur 2b) of rechtstreeks vanaf de secundaire wikkeling, als de maximale waarde van de spanning erop de toegestane waarde voor de primaire wikkeling van de transformator niet overschrijdt. transformator TL2. Als het niet mogelijk is om de transformator TL2 betrouwbaar te isoleren, gebruik dan de hulpscheidingstransformator TL3 (figuur 2c).
Vermogenstransformatoren worden gebruikt om fase- of netspanning te verkrijgen. In het eerste geval is de nulleider van de HS-wikkeling geaard en wordt de primaire spanning aangelegd op de nulleider en de overeenkomstige faseklem van de LV-wikkeling.
Aangenomen wordt dat het vermogen van de transformator gelijk is aan 1/3 van het nominale vermogen. Lijn-naar-lijn spanning wordt gebruikt op voorwaarde dat de neutrale isolatie geschikt is voor volledige lijn-naar-lijn spanning. In dit geval zijn een of twee onderling verbonden HS-terminals geaard. het vermogen van de transformator wordt verondersteld gelijk te zijn aan 2/3 van het nominale vermogen. Vermogenstransformatoren laten een kortdurende overstroom van 2,5-3 keer toe.
Het regelapparaat moet zorgen voor een verandering in de transformatorspanning van 25-30% tot de volledige waarde van de testspanning. De aanpassing moet praktisch soepel verlopen, met stappen die niet groter zijn dan 1-1,5% van de testspanning. Tijdens de afstelling zijn geen stroomonderbrekingen toegestaan.
De spanning moet bijna sinusvormig zijn met een hogere harmonische inhoud van niet meer dan 5%. Bij gebruik van regelaars met een lage inwendige weerstand, zoals spaartransformatoren, wordt praktisch aan deze eis voldaan. Het wordt niet aanbevolen om hiervoor smoorspoelen of reostaten te gebruiken.
Gelijkgerichte spanningsisolatietest
Door gebruik te maken van een gelijkgerichte testspanning kan het vermogen van de testopstelling aanzienlijk afnemen, kunt u objecten met een grote capaciteit (condensatorkabels etc.) testen en kunt u de staat van de isolatie bewaken door middel van gemeten lekstromen.
Halfgolfgelijkrichtercircuits worden vaak gebruikt bij het testen van gelijkgerichte spanningsisolatie. In afb. 3 toont een schematisch diagram van een gelijkgerichte spanningsisolatietest.
Rijst. 3. Gerectificeerd spanningsisolatietestcircuit
De gelijkgerichte spanningsisolatietestmethode is vergelijkbaar met de wisselspanningstest. Daarnaast wordt de lekstroom bewaakt.
De tijd van toepassing van de gecorrigeerde spanning is langer dan bij de wisselspanningstest en wordt, afhankelijk van de te testen apparatuur, binnen 10 - 15 minuten bepaald door de normen.
De meting van de testspanning wordt meestal gedaan met een voltmeter die is aangesloten op de laagspanningszijde van de testtransformator (getransformeerd door de transformatieverhouding).
Aangezien de gelijkgerichte spanning wordt bepaald door de amplitudewaarde, moeten de voltmeterwaarden (meting van effectieve spanningswaarden) worden vermenigvuldigd met interne weerstand, gelijkrichterlamp, klein bij normale kathodeverwarming, neemt sterk toe bij onvoldoende verwarmingsstroom. In dit geval neemt de spanningsval in de gelijkrichtlamp toe en af over het testobject. Daarom is het tijdens het testen noodzakelijk om de voedingsspanning van de testopstelling te bewaken.Het wordt ook aanbevolen om een voltmeter met een grote extra weerstand te gebruiken om hoge zijspanningen te meten.
Net als bij AC-spanningstests, om kritieke objecten te beschermen tegen onbedoelde overmatige spanningsstijging, wordt aanbevolen om een overspanningsafleider aan te sluiten met een doorslagspanning die gelijk is aan 110-120% van de testspanning via een weerstand (2 - 5 Ohm voor elke testspanning volt) parallel aan het testobject.
De stroom die door de isolatie gaat tijdens een gelijkgerichte spanningstest is in de meeste gevallen niet groter dan 5 - 10 mA, wat leidt tot een klein vermogen van de testtransformator.
Bij het testen van objecten met een grote capaciteit (stroomkabels, condensatoren, wikkelingen van grote elektrische machines), heeft de capaciteit van het object dat is opgeladen tot de testspanning een grote energiereserve, waarvan de onmiddellijke ontlading kan leiden tot de vernietiging van de apparatuur van de testopstelling. Daarom moet het testobject worden ontladen, zodat de ontlaadstroom niet door het meetapparaat gaat.
Om de lading van de geteste objecten te verwijderen, worden aardingsapparaten gebruikt, in het elektrische circuit waarvan een weerstand van 5-50 kOhm is opgenomen. Rubberen buizen gevuld met water worden gebruikt als weerstand bij het laten vallen van voorwerpen met een grote capaciteit.
Het opladen van de container kan, ook na een kortstondige aarding, lang doorgaan en levensgevaar opleveren voor het personeel. Daarom moet het testobject, nadat het door het ontladingsapparaat is ontladen, stevig worden geaard.