Elektriseadmete isolatsiooni pingetaluvuse hindamine.

Tehniline vahend elektriseadmete isolatsiooni pingetaluvuse testimiseks ja hindamiseks. Seadme normaalse töö tagamiseks tuleb kasutada isolatsioonikonstruktsioone, et isoleerida kõigi elektriseadmete pingestatud osad maandatud osadest või muudest pingevabadest korpustest. Üksiku isolatsioonimaterjali dielektrilist tugevust väljendatakse keskmise läbilöögi elektrivälja tugevusena piki paksust (ühik on kV/cm). Elektriseadmete isolatsioonistruktuur, nagu generaatorite ja trafode isolatsioon, koosneb erinevatest materjalidest ning konstruktsiooni kuju on samuti äärmiselt keeruline. Iga isolatsioonikonstruktsiooni lokaalne kahjustus põhjustab kogu seadme isolatsioonivõime kaotuse. Seetõttu saab seadmete üldist isolatsioonivõimet üldiselt väljendada ainult katsepingega (ühik: kV), mida see talub. Isolatsioonikindluse katsepinge võib näidata pingetaset, mida seade talub, kuid see ei ole samaväärne seadme tegeliku isolatsioonitugevusega. Elektrisüsteemi isolatsiooni koordineerimise erinõue on erinevate elektriseadmete isolatsioonitaluvuse katsepinge koordineerimine ja sõnastamine, et näidata seadme isolatsioonitaseme nõudeid. Isolatsioonikindluse pingekatse on destruktiivne katse (vt isolatsioonikatse). Seetõttu peaksite mõne töös oleva võtmeseadme puhul, millel puuduvad varuosad või vajab kaua remonti, hoolikalt kaaluma, kas teha isolatsiooni pingetaluvuse test.

Kui erinevad elektrisüsteemis olevad elektriseadmed töötavad, kannatavad need lisaks vahelduv- või alalispinge talumisele ka erinevate liigpingete all. Need liigpinged ei ole mitte ainult kõrge amplituudiga, vaid neil on ka lainekujud ja kestused, mis erinevad tööpingest väga palju. Nende mõju isolatsioonile ja mehhanismid, mis võivad põhjustada isolatsiooni purunemist, on samuti erinevad. Seetõttu on elektriseadmete vastupidavuse pingetesti läbiviimiseks vajalik kasutada vastavat katsepinget. Hiina vahelduvvoolusüsteemide standardites määratletud isolatsioonikindluse pingetestid hõlmavad järgmist: ① lühiajaline (1-minutiline) toitesageduse pingetaluvuse test; ② pikaajaline võimsuse sagedus taluma pinge test; ③ DC taluma pinge test; ④ töötavad lööklaine taluma pinge test; ⑤ Välgulaine vastupidavuse pingetest. Samuti on selles sätestatud, et 3–220 kv elektriseadmete isolatsioonitõhusust võimsussagedusliku tööpinge, ajutise ja tööliigpinge korral testitakse üldjuhul lühiajalise võimsuse sageduse vastupidavuse pingetestiga ning töölöögikatset ei nõuta. Elektriseadmete puhul, mille võimsus on 330 kuni 500 kv, on vaja läbilöögikatset, et kontrollida isolatsiooni jõudlust tööülepinge all. Pikaajaline toitesageduse pingetaluvuse test on elektriseadmete sisemise isolatsiooni lagunemise ja välise isolatsiooni saastumise seisukorra katse.

Isolatsioonikindluse pingetesti standarditel on igas riigis omad eeskirjad. Hiina standardid (GB311.1-83) näevad ette 3-500kv jõuülekande- ja muundamisseadmete isolatsiooni algtaseme; 3-500kv jõuülekande- ja transformatsiooniseadmed välkimpulss-taluvuspinge, üheminutilise toitesageduse taluvuspinge; ja 330-500kv jõuülekande- ja transformatsiooniseadmed Impulsitaluvuspinge elektriseadmete tööks. Elektriseadmete tootmisosakond ja elektrisüsteemi käitamise osakond peaksid elementide ja katsepinge väärtuste valimisel vastupidavuspinge katse jaoks järgima standardeid.

Toitesageduse pingetaluvuse test

Kasutatakse elektriseadmete isolatsiooni võimsuse sageduspinge taluvuse testimiseks ja hindamiseks. Katsepinge peaks olema sinusoidne ja sagedus peaks olema sama, mis toitesüsteemi sagedus. Tavaliselt on täpsustatud, et isolatsiooni lühiajalise pingetaluvuse testimiseks kasutatakse üheminutilist pingekindluskatset ja isolatsiooni sees järkjärgulist riknemist, näiteks osalist tühjenemist, kasutatakse pikaajalist pingekindluskatset. lekkevoolust põhjustatud kahjustused, dielektrikadu ja termilised kahjustused. Välisjõuseadmete välisisolatsiooni mõjutavad atmosfääri keskkonnategurid. Lisaks võimsuse sageduse taluvuse pingetestile kuiva pinnaga olekus on vajalik ka pingetaluvuse test kunstlikult simuleeritud atmosfäärikeskkonnas (näiteks märjas või määrdunud olekus).

Vahelduvvoolu siinuspinget saab väljendada tippväärtuse või efektiivse väärtusena. Tippväärtuse ja efektiivse väärtuse suhe on ruutjuur kaks. Katse ajal tegelikult rakendatud katsepinge lainekuju ja sagedus kalduvad paratamatult standardreeglitest kõrvale. Hiina standardid (GB311.3-83) näevad ette, et katsepinge sagedusvahemik peaks olema 45–55 Hz ja katsepinge lainekuju peaks olema lähedane siinuslainele. Tingimused on, et positiivne ja negatiivne poollaine peavad olema täpselt samad ning tippväärtus ja efektiivne väärtus peaksid olema samad. Suhe on ±0,07. Üldiselt viitab nn testpinge väärtus efektiivsele väärtusele, mis jagatakse selle tippväärtusega.

Katseks kasutatav toiteallikas koosneb kõrgepinge testtrafost ja pingereguleerimisseadmest. Testtrafo põhimõte on sama, mis üldisel jõutrafol. Selle nimiväljundpinge peaks vastama katsenõuetele ja jätma ruumi tegutsemisruumi; testtrafo väljundpinge peaks olema piisavalt stabiilne, et mitte põhjustada väljundi muutumist toiteallika sisetakistusel oleva eeltühjenemisvoolu pingelanguse tõttu. Pinge kõigub oluliselt, et vältida mõõtmisraskusi või isegi mõjutada tühjendusprotsessi. Seetõttu peab testtoiteallikas olema piisava võimsusega ja sisemine takistus võimalikult väike. Üldjuhul määrab katsetrafo võimsuse nõuded selle järgi, kui suurt lühisvoolu see katsepinge all väljastada suudab. Näiteks tahke, vedela või kombineeritud isolatsiooni väikeste proovide katsetamiseks kuivas olekus peab seadme lühisvool olema 0,1 A; isetaastuva isolatsiooni (isolaatorid, eralduslülitid jne) katsetamiseks kuivas olekus on vajalik seadmete lühisvool Mitte vähem kui 0,1A; välisisolatsiooni tehisvihma katseteks peab seadmete lühisvool olema vähemalt 0,5A; suuremate mõõtmetega katsekehade katsetamiseks peab seadme lühisvool olema 1A. Üldiselt kasutavad madalama nimipingega testtrafod enamasti 0,1A süsteemi, mis võimaldab 0,1A pidevalt voolata läbi trafo kõrgepinge pooli. Näiteks 50kV katsetrafo võimsuseks on seatud 5kVA ja 100kV katsetrafo võimsuseks 10kVA. Kõrgema nimipingega katsetrafod kasutavad tavaliselt 1A süsteemi, mis võimaldab 1A-l pidevalt voolata läbi trafo kõrgepingepooli. Näiteks 250kV katsetrafo võimsus on 250kVA ja 500kV katsetrafo võimsus on 500kVA. Kõrgema pingega katseseadmete üldmõõtmete tõttu on suurem ka seadmete ekvivalentne mahtuvus ja katsetoiteallikas peab tagama suurema koormusvoolu. Ühe katsetrafo nimipinge on liiga kõrge, mis põhjustab valmistamisel tehnilisi ja majanduslikke raskusi. Hiinas on ühe katsetrafo kõrgeim pinge 750 kV ja maailmas on väga vähe üksikuid testtrafosid, mille pinge ületab 750 kV. Ülikõrgepinge ja ülikõrgepinge toiteseadmete vahelduvpinge testimise vajaduste rahuldamiseks ühendatakse kõrgepinge saamiseks tavaliselt mitu katsetrafot järjestikku. Näiteks kolm 750 kV testtrafot ühendatakse järjestikku, et saada 2250 kV katsepinge. Seda nimetatakse seeriatesti trafoks. Trafode järjestikku ühendamisel suureneb sisetakistus väga kiiresti ja ületab oluliselt mitme trafo impedantsi algebralise summa. Seetõttu on järjestikku ühendatud trafode arv sageli piiratud 3-ga. Testtrafosid saab ühendada ka paralleelselt väljundvoolu suurendamiseks või ühendada △ või Y-kujuliselt kolmefaasiliseks tööks.

Suure elektrostaatilise mahtuvusega proovide, nagu kondensaatorid, kaablid ja suure võimsusega generaatorid, võimsuse sagedustaluvuse pingetestide tegemiseks peab toiteseade olema nii kõrgepinge kui ka suure võimsusega. Sellise toiteallika realiseerimisel on raskusi. Mõned osakonnad on kasutusele võtnud toitesageduse kõrgepinge seeriaresonantsi testimisseadmed (vt vahelduvvoolu kõrgepinge seeriaresonantsi testimisseadmed).

Pikseimpulsi pingetaluvuse test

Elektriseadmete isolatsiooni võimet taluda äikeseimpulsi pinget testitakse äikesevoolu lainekujude ja tippväärtuste kunstliku simuleerimisega. Pikselahenduse tegelike mõõtmistulemuste kohaselt arvatakse, et välgulainekuju on unipolaarne bieksponentsiaalne kõver, mille lainepea on mitme mikrosekundi pikkune ja laine saba kümneid mikrosekundeid pikk. Enamik välkudest on negatiivse polaarsusega. Erinevate riikide standardid üle maailma on standardse välgulaine kalibreerinud järgmiselt: näivlainefrondi aeg T1=1,2μs, tuntud ka kui lainepeaaeg; näiv poollaine tippaeg T2=50μs, tuntud ka kui laine sabaaeg (vt joonis). Lubatud hälve tegeliku katseseadme ja standardlaine tekitatud pinge tippväärtuse ja lainekuju vahel on: tippväärtus, ±3%; lainepea aeg, ±30%; poollaine tippaeg, ±20%; standardset välgulainekuju väljendatakse tavaliselt kui 1,2 /50 μs.

Välguimpulsi katsepinge genereeritakse impulsspinge generaatori abil. Impulsspinge generaatori mitme kondensaatori muundamine paralleelselt järjestikuseks saavutatakse paljude süütekuulide vahede kaudu, see tähendab, et mitu kondensaatorit ühendatakse järjestikku, kui süütekuuli vahede tühjenemist juhitakse. Pinge tõusu kiirust katsetaval seadmel ja pingelanguse kiirust pärast tippväärtust saab reguleerida kondensaatori ahelas oleva takistuse väärtusega. Takistust, mis mõjutab lainepead, nimetatakse lainepea takistuseks ja takistust, mis mõjutab lainepead, nimetatakse lainepea takistuseks. Testi käigus saadakse standardse impulsi pingelaine etteantud lainepeaaeg ja poollaine tippaeg, muutes lainepea takisti ja laine sabatakisti takistuse väärtusi. Alaldatud toiteallika väljundpinge polaarsuse ja amplituudi muutmisega on võimalik saada impulsi pingelaine vajalik polaarsus ja tippväärtus. Sellest saab realiseerida impulsspingegeneraatoreid, mis ulatuvad sadadest tuhandetest voltidest kuni mitme miljoni volti või isegi kümnete miljonite voltideni. Hiina projekteeritud ja paigaldatud impulsspinge generaatori kõrgem pinge on 6000 kV.

Välkimpulsi pingetest

Sisu sisaldab 4 eset. ①Löögikindluse pingetest: seda kasutatakse tavaliselt mittetaastuva isolatsiooni jaoks, näiteks trafode, reaktorite jne isolatsiooniks. Eesmärk on testida, kas need seadmed taluvad isolatsiooniastmega määratud pinget. ② 50% löögikatse: tavaliselt kasutatakse objektidena isetaastuvat isolatsiooni, nagu isolaatorid, õhuvahed jne. Eesmärk on määrata pinge väärtus U 50%-lise välgutõenäosusega. Selle pinge väärtuse ja välklampväärtuse vahelise standardhälbega saab määrata ka muid välklampide tõenäosusi, näiteks 5% välkpinge väärtust. U peetakse üldiselt vastupidavuspingeks. ③ Jaotuskatse: eesmärk on määrata isolatsiooni tegelik tugevus. Peamiselt teostatakse elektriseadmete tootmisettevõtetes. ④Pinge-aja kõvera test (Volt-sekundi kõvera test): pinge-aja kõver näitab suhet rakendatud pinge ja isolatsioonikahjustuse (või portselanist isolatsiooni särituse) ja aja vahel. Volt-sekundi kõver (V-t kõver) võib olla aluseks kaitstud seadmete (nt trafod) ja kaitseseadmete (nt piirikud) vahelise isolatsiooni koordineerimise kaalumisele.

Lisaks pikseimpulsside täislainele testimisele tuleb mõnikord mähistega elektriseadmeid, nagu trafod ja reaktorid, testida ka kärbitud lainetega, mille kärpimisaeg on 2–5 μs. Kärpimine võib toimuda laine alguses või lõpus. Selle kärbitud laine tekitamine ja mõõtmine ning seadmetele tekitatud kahjustuse määra kindlaksmääramine on kõik suhteliselt keerukad ja keerulised. Tänu kiirele protsessile ja suurele amplituudile on välkimpulsside pingetestil kõrged tehnilised nõuded testimiseks ja mõõtmiseks. Testide läbiviimisel on sageli ette nähtud üksikasjalikud katseprotseduurid, meetodid ja standardid.

Tööimpulsi ülepinge test

Elektrisüsteemi tööimpulsi ülepinge lainekuju kunstliku simuleerimisega testitakse elektriseadmete isolatsiooni võimet taluda tööimpulssi pinget. Elektrisüsteemides on mitut tüüpi tööülepinge lainekujusid ja piike, mis on seotud liini parameetrite ja süsteemi olekuga. Üldiselt on see nõrgestatud võnkelaine sagedusega kümnetest hertsidest mitme kilohertsini. Selle amplituud on seotud süsteemi pingega, mida tavaliselt väljendatakse mitmekordse faasipinge, kuni 3-4-kordse faasipingega. Töölööklained kestavad kauem kui välgulained ja neil on erinev mõju elektrisüsteemi isolatsioonile. Elektrisüsteemide puhul, mille pinge on 220 kV ja alla selle, saab seadmete isolatsiooni seisukorra ligikaudseks testimiseks tööliigpinge all kasutada lühiajalisi toitesageduse vastupidavuse pingeteste. Üli- ja ülikõrgepingesüsteemide ning 330 kV ja kõrgemate seadmete puhul mõjutab tööliigpinge isolatsioonile suuremat mõju ning lühiajalisi toitesageduse pingeteste ei saa enam kasutada tööimpulsspinge testide ligikaudseks asendamiseks. Katseandmetest on näha, et üle 2m õhuvahede puhul on töölahenduspinge mittelineaarsus märkimisväärne, see tähendab, et vahekauguse suurenemisel tõuseb vastupidavuspinge aeglaselt ja on isegi madalam kui lühiajaline võimsuse sagedus tühjenduspinge. Seetõttu tuleb isolatsiooni katsetada tööimpulsi pinget simuleerides.

Pikkade vahede, isolaatorite ja seadmete välisisolatsiooni jaoks on tööülepinge simuleerimiseks kaks katsepinge lainekuju. ① Mitteperioodiline eksponentsiaalne lagunemislaine: sarnane äikese lööklainega, välja arvatud see, et lainepeaaeg ja poolharipunkti aeg on palju pikemad kui välgulöögi lainepikkus. Rahvusvaheline elektrotehnikakomisjon soovitab, et tööimpulsi pinge standardlainekuju oleks 250/2500 μs; kui standardne lainekuju ei vasta uurimisnõuetele, võib kasutada 100/2500 μs ja 500/2500 μs. Impulsspinge generaatorid võivad tekitada ka mitteperioodilisi eksponentsiaalseid vaibumislaineid. Välgulainete tekitamise põhimõte on põhimõtteliselt sama, välja arvatud see, et lainepea takistust, lainesaba takistust ja laadimistakistust tuleb suurendada mitu korda. Tavaliselt kasutatakse kõrgepingelaborites impulsspinge generaatorite komplekti, mis on varustatud kahe takistikomplektiga, nii välguimpulsspinge kui ka tööimpulsspinge tekitamiseks. Määruste kohaselt on genereeritud tööimpulsi pinge lainekuju ja standardlainekuju vahel lubatud hälve: tippväärtus, ±3%; lainepea, ±20%; pool-tippaeg, ±60%. ② Nõrgestatud võnkelaine: 01 poollaine kestus peab olema 2000–3000 μs ja poollaine 02 amplituud peaks ulatuma ligikaudu 80%ni 01 poollaine amplituudist. Summutatud võnkelaine indutseeritakse kõrgepinge poolel, kasutades kondensaatorit, et tühjendada testtrafo madalpinge pool. Seda meetodit kasutatakse enamasti alajaamades toimuvatel jõutrafode töölainete katsetel, kasutades testitud trafot ennast, et genereerida testlainekujusid, et testida oma pingetaluvust.

Tööimpulsi ülepingetesti sisu sisaldab 5 punkti: ① tööimpulsi pingetaluvuse test; ② 50% tööimpulssi välklambi test; ③ jaotuskatse; ④ pinge aja kõvera test (volt-sekundi kõvera test); ⑤ tööimpulsi pinge lainepea kõvera test. Esimesed neli katset on samad, mis vastavad katsenõuded välguimpulsi pingetestis. Katse nr 5 on vajalik töölööklahenduse karakteristikute jaoks, kuna pika õhuvahe tühjenduspinge töölainete mõjul muutub koos lööklaine peaga. Teatud lainepea pikkusel, näiteks 150 μs, on tühjenduspinge madal ja seda lainepead nimetatakse kriitiliseks lainepeaks. Kriitiline lainepikkus suureneb veidi koos pilu pikkusega.

DC vastupidavuse pinge test

Kasutage elektriseadmete isolatsioonivõime kontrollimiseks alalisvoolu. Eesmärk on: ① teha kindlaks alalisvoolu kõrgepinge elektriseadmete võime taluda alalispinget; ② Vahelduvvoolu testimise toiteallika võimsuse piiratuse tõttu kasutage suure mahtuvusega vahelduvvooluseadmete pingetaluvuse katsete läbiviimiseks vahelduvvoolu kõrgepinge asemel alalisvoolu kõrgepinget.

Alalisvoolu katsepinge genereerib tavaliselt vahelduvvoolu toiteallikas alaldi kaudu ja see on tegelikult unipolaarne pulseeriv pinge. Laine tipus on pinge maksimumväärtus U ja laine madalikul pinge miinimumväärtus U. Nn alalisvoolu testpinge väärtus viitab selle pulseeriva pinge aritmeetilisele keskmisele väärtusele, st ilmselgelt me ​​ei taha, et pulsatsioon oleks liiga suur, seega on alalisvoolu katsepinge pulsatsioonikoefitsient S ette nähtud, et see ei ületaks 3 % ehk alalispinge jaguneb positiivseks ja negatiivseks polaarsuseks. Erinevatel polaarsustel on erinevatel isolatsioonidel erinev toimemehhanism. Testis tuleb määrata üks polaarsus. Üldiselt kasutatakse testimisel polaarsust, mis kontrollib tõsiselt isolatsiooni jõudlust.

Tavaliselt kasutatakse kõrge alalispinge genereerimiseks üheastmelist poollaine või täislaine alaldi ahelat. Kondensaatori nimipinge ja kõrgepinge ränikihi piirangu tõttu võib see vooluahel üldiselt väljastada 200–300 kV. Kui on vaja kõrgemat alalispinget, võib kasutada kaskaadmeetodit. Kaskaadi alalispinge generaatori väljundpinge võib olla 2n korda suurem jõutrafo tipppingest, kus n tähistab jadaühenduste arvu. Selle seadme väljundpinge pingelangus ja pulsatsiooniväärtus on seeriate arvu, koormusvoolu ja vahelduvvooluvõrgu sageduse funktsioonid. Kui seeriaid on liiga palju ja vool on liiga suur, ulatub pingelangus ja pulsatsioon talumatule tasemele. See kaskaadi alalispinget genereeriv seade suudab väljastada umbes 2000-3000 kV pinge ja väljundvoolu vaid kümneid milliampreid. Tehiskeskkonna teste tehes võib eeltühjenemisvool ulatuda mitmesaja milliamprini või isegi 1 amprini. Sel ajal tuleks väljundpinge kvaliteedi parandamiseks lisada türistori pinge stabiliseerimisseade. Nõutakse, et kui kestus on 500 ms ja amplituud on 500 mA Kui eeltühjenemisvoolu impulss läbib üks kord sekundis, ei ületaks põhjustatud pingelang 5%.

Elektrisüsteemi seadmete isolatsiooni ennetavas testis (vt isolatsioonikatse) kasutatakse sageli alalisvoolu kõrgepinget kaablite, kondensaatorite jms lekkevoolu ja isolatsioonitakistuse mõõtmiseks ning tehakse ka isolatsioonitaluvuse pingetest. Katsed on näidanud, et kui sagedus on vahemikus 0,1 kuni 50 Hz, jaotub pingejaotus mitmekihilises keskkonnas põhimõtteliselt vastavalt mahtuvusele. Seetõttu võib 0,1 Hz ülimadala sagedusega pingetaluvuse test olla samaväärne võimsuse sageduse vastupidavuse pingetestiga, mis väldib suure pingetaluvuspinge kasutamist. Vahelduvvoolu pingetaluvuse katseseadmete raskused võivad samuti kajastada katsetatava seadme isolatsiooniseisundit. Praegu tehakse mootorite otsaisolatsioonile ülimadala sagedusega pingetaluvuse katseid, mida peetakse efektiivsemaks kui võimsussageduse pingetaluvuse katseid.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.