Проект новой подстанции для обеспечения электроэнергией нефтеперерабатывающего завода (стр. 13 из 22)
6.4 Измерение характеристик изоляционных конструкций
Рассматриваются методы измерения характеристик изоляционных конструкций, определяемых свойствами диэлектриков (диэлектрические характеристики). Контролируемые параметры: сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь и емкость изоляции.
Измерения производятся на выведенном из работы (отключенном) оборудовании.
Достоверность измеренного значения параметра зависит от погрешности измерительного устройства и от влияния на результат измерения внешних факторов (помех). К ним относятся паразитные токи в схеме измерений, токи влияния, погодные условия.
Паразитными называются токи, возникающие под действием напряжения измерительной установки и проходящие через измерительное устройство, минуя объект измерения. Эти токи протекают по так называемым паразитным связям между источником напряжения измерительной установки и элементами измерительного устройства, а также по паразитным связям в измерительном устройстве и в объекте.
Токами влияния называются токи, возникающие под действием рабочего напряжения электрической установки, в которой находится контролируемый объект, и проходящие через измерительное устройство. К ним относятся токи промышленной частоты и ее гармонических составляющих, протекающие по электрическим и электромагнитным связям между элементами схемы измерений (включая объект) и оборудованием, находящимся под рабочим напряжением. Кроме того, токи влияния протекают в измерительной установке при наличии разности потенциалов между точками заземления ее элементов.
В эксплуатационной практике точность измерения, как правило, определяется погрешностями из-за влияния внешних помех. Поэтому схемы измерений и процедура их проведения установлены исходя из необходимости уменьшения этих погрешностей. Для этого используются экранирование, исключение погрешностей расчетными методами, применение помехоустойчивых измерительных устройств.
Влияние условий измерений (влажности воздуха, загрязнения поверхности объекта) в основном проявляется в изменении паразитных связей объекта контроля. Для уменьшения этого влияния измерения следует производить при сухой погоде, предварительно очистив изоляционные поверхности от загрязнений. Ввиду температурной зависимости значений параметров изоляции измерения должны производиться при температуре, близкой к нормированной. В случаях отклонения температуры изоляции более чем на 5°С от нормированной необходимо приведение результатов измерений к базовым условиям (сопоставимому виду), установленным в нормативных документах.
В изоляции оборудования высокого напряжения обычно сильно выражены абсорбционные процессы, проявляющиеся в зависимости тока проводимости (сопротивления) изоляции от длительности приложения напряжения. Поэтому перед измерениями на постоянном токе, особенно при повторных приложениях напряжения, необходимо устранить накопленный в изоляции абсорбционный заряд, закоротив не менее чем на 5 мин выводы объекта.
При наличии в объекте контроля обмоток, индуктивность которых может исказить результаты измерении (например, в трансформаторах), при подготовке к испытаниям необходимо закоротить их выводы.
6.5 Схемы измерений. Экранирование
Установка для измерения характеристик изоляции электрооборудования состоит из измерительного устройства (средства измерения), источника измерительного (испытательного) напряжения и шин (проводов), соединяющих их с объектом контроля.
Источник напряжения может быть конструктивно объединен со средством измерения. При высоком напряжении или при большой мощности источника применяется раздельная компоновка элементов измерительной установки. По месту средства измерения (СИ) в цепи измерительной установки различают прямую (нормальную), перевернутую и обратную схемы включения. В прямой схеме СИ расположено между низкопотенциальным выводом изоляции объекта и заземлением. СИ в этой схеме находится под небольшим потенциалом относительно земли. Прямая схема включения обладает наибольшей помехозащищенностью и применяется во всех случаях, когда доступны оба вывода объекта (при контроле оборудования, имеющего специальные измерительные выводы, в лабораторных условиях и т.п.)-
Рис. 23. Схемы включения средства измерений:
1 — источник испытательного напряжения; 2 — объект; 3 — средство намерений
В перевернутой схеме СИ включено в цепь испытательного напряжения между источником и объектом. Эта схема позволяет производить измерения на объектах, у которых один из выводов не может быть отключен от заземления. Недостатком перевернутой схемы является то, что СИ находится под высоким напряжением относительно земли. Это усложняет его конструкцию и затрудняет производство измерении. Обратная схема отличается тем, что СИ включается в цепь заземления источника напряжения. Обратная схема включения, как и перевернутая, позволяет производить измерения на объектах с одним заземленным выводом. Однако конструкция измерительной установки в этом случае существенно усложняется. Широкого распространения обратная схема не получила.
6.6 Измерение сопротивления изоляции
Сопротивление изоляции определяется по току, проходящему через нее, при приложении напряжения постоянного тока. При напряжениях до нескольких киловатт для измерения применяются ме-гаомметры. При более высоких напряжениях используются источники выпрямленного напряжения и измеряется ток проводимости — величина, обратная сопротивлению.
Мегаомметр состоит из источника напряжения постоянного тока и измерительного элемента, измеряющего ток через изоляцию объекта. Шкала прибора градуируется в значениях сопротивления; для этого напряжение источника должно быть стабильным. Применяются и логометрические измерители, показания которых пропорциональны частному от деления напряжения на измеряемый ток. Объект с сопротивлением изоляции и емкостью присоединяется к выводам мегаомметра. Схемы включения мегаомметра — прямая и перевернутая: соответственно заземляются выводы "Э" или "-". Наиболее часто применяется перевернутая схема включения.
Экранирование применяется в случаях, когда необходимо исключить влияние поверхности изоляционной конструкции или ограничить область контролируемой изоляции. Для исключения влияния состояния поверхности на наружной части изоляционной конструкции около электрода, соединенного с выводом "гх" мегаомметра, устанавливается •экранирующее кольцо из мягкого провода, соединяемое с выводом "Э". Для ограничения контролируемой области изоляции потенциал экрана мегаомметра подается на соответствующий электрод.
В качестве измерительного элемента в большинстве мегаомметров используется вольтметр, измеряющий падение напряженияна образцовом резисторе от измеряемого тока. Этотрезистор служит и для изменения пределов измерения. Шкала прибора, измеряющего напряжение, градуирована в единицах сопротивления.
В современных мегаомметрах применяются измерители тока на операционных усилителях, которые позволяют реализовать лого-метрические схемы измерений. В такой схеме ток на выходе операционного усилителя А, определяется током объекта, а ток на выходе второго усилителя Л — током, пропорциональным напряжению V. Усилители выполнены логарифмирующими и измеряемая прибором разность их токов не зависит от напряжения; шкала прибора — логарифмическая.
6.7 Методы определения параметров изиляции
Для оценки состояния главной изоляции, трансформаторов (реакторов) в эксплуатации или при вводе нового оборудования производится измерение значений параметров главной изоляции: сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь и емкости.
Для принятия решения о возможности дальнейшей эксплуатации трансформатора производятся комплексный анализ измеренных значений параметров изоляции, сопоставление измеренных абсолютных значений параметров с ранее измеренными значениями, а также анализируется динамика изменений этих параметров.
При вводе в эксплуатацию новых трансформаторов или трансформаторов после ремонта измеренные значения параметров изоляции могут сопоставляться с их предельно допустимыми значениями, если они устанавливаются нормативно-технической документацией.
Измерения параметров изоляции допускается производить при температуре изоляции не ниже 10°С.
При вводе в эксплуатацию новых трансформаторов параметры изоляции рекомендуется измерять при температуре не ниже 10°С для трансформаторов напряжением 110-150 кВ и не ниже 20°С для трансформаторов 220-750 кВ.
Если температура изоляции ниже 10°С, то трансформатор должен быть нагрет. За температуру изоляции принимается температура обмоток трансформатора, определяемая по сопротивлению постоянному току. На трехфазных трансформаторах 35 кВ и выше измерения сопротивления постоянному току рекомендуется производить на фазе В. Достоверными являются значения температуры, если промежутки времени между окончанием измерения температуры и началом измерения параметров изоляции не более:
трех часов — для трансформаторов мощностью 10 МВ-А и выше;
двух часов — для трансформаторов мощностью от 1 МВ-А до 10
МВ-А;
одного часа — для трансформаторов мощностью до 1 МВ-А включительно.
Если трансформатор подвергался нагреву током короткого замыкания, потерями холостого хода или постоянным током, то измерения параметров изоляции следует производить не раньше чем через 1 ч после прекращения нагрева; если нагрев осуществлялся индукционным методом — не раньше чем через 30 мин.
Если трансформатор не подвергался нагреву и находился в нерабочем состоянии в течение длительного времени (несколько суток), то за температуру изоляции допускается принимать температуру верхних слоев масла (для маслонаполненных трансформаторов) и температуру окружающего воздуха (для сухих трансформаторов).