Sähkölaitteiden eristyksen jännitteenkestokyvyn arviointi.

Tekninen keino testata ja arvioida sähkölaitteiden eristyksen jännitekestävyyttä. Eristysrakenteita on käytettävä kaikkien sähkölaitteiden jännitteisten osien eristämiseen maadoitetuista osista tai muista potentiaalittomista jännitteisistä kappaleista laitteiden normaalin toiminnan varmistamiseksi. Yksittäisen eristävän materiaalin dielektrinen lujuus ilmaistaan ​​keskimääräisenä läpilyöntisähkökentän voimakkuutena paksuuden mukaan (yksikkö on kV/cm). Sähkölaitteiden eristysrakenne, kuten generaattoreiden ja muuntajien eristys, koostuu erilaisista materiaaleista, ja rakenteellinen muoto on myös erittäin monimutkainen. Kaikki eristysrakenteen paikalliset vauriot johtavat koko laitteiston eristyskyvyn menetykseen. Siksi laitteen kokonaiseristyskyky voidaan yleensä ilmaista vain testijännitteellä (yksikkö: kV), jonka se kestää. Eristyksen kestotestijännite voi osoittaa jännitetason, jonka laite kestää, mutta se ei vastaa laitteen todellista eristyslujuutta. Erityinen vaatimus voimajärjestelmän eristyksen koordinoinnissa on koordinoida ja muotoilla eri sähkölaitteiden eristyskestävyystestijännite laitteiden eristystasovaatimusten osoittamiseksi. Eristyksen kestojännitetesti on vaurioittava testi (katso eristystesti). Siksi joidenkin käytössä olevien keskeisten laitteiden osalta, joista puuttuu varaosia tai jotka tarvitsevat pitkän korjausajan, on harkittava huolellisesti, tehdäänkö eristyksen kestojännitetesti.

Kun sähköjärjestelmän eri sähkölaitteet ovat käynnissä, ne kärsivät AC- tai DC-käyttöjännitteen kestävyyden lisäksi myös erilaisista ylijännitteistä. Nämä ylijännitteet eivät ole vain amplitudiltaan suuria, vaan niillä on myös aaltomuodot ja kestoajat, jotka poikkeavat suuresti käyttöjännitteestä. Niiden vaikutukset eristykseen ja mekanismit, jotka voivat aiheuttaa eristeen rikkoutumisen, ovat myös erilaisia. Siksi on tarpeen käyttää vastaavaa testijännitettä sähkölaitteiden kestävyysjännitetestin suorittamiseen. Kiinalaisissa vaihtovirtajärjestelmien standardeissa määritellyt eristyskestävyystestit sisältävät: ① lyhytaikaisen (1 minuutin) tehotaajuuden kestävyystestin; ② pitkän aikavälin teho taajuus kestää jännite testi; ③ DC-kestojännitetesti; ④ toiminta shokkiaalto kestää jännite testi; ⑤ Salamaiskuaallon kestojännitetesti. Siinä määrätään myös, että 3–220 kv:n sähkölaitteiden eristyskyky tehotaajuuskäyttöjännitteellä, tilapäisellä ylijännitteellä ja käyttöylijännitteellä testataan yleensä lyhytaikaisella tehotaajuudenkestävyystestillä, eikä käyttöiskutestiä vaadita. 330–500 kv sähkölaitteille vaaditaan käyttöiskutesti eristyskyvyn tarkistamiseksi käyttöylijännitteellä. Pitkäkestoinen tehotaajuudenkestävyysjännitteen testi on sähkölaitteiden sisäisen eristysvaurion ja ulkoisen eristyskontaminaation kuntotesti.

Eristyksen kestävyysjännitteen testausstandardeilla on omat määräykset kussakin maassa. Kiinalaiset standardit (GB311.1-83) määräävät 3-500kv voimansiirto- ja muunnoslaitteiden peruseristystason; 3-500kv voimansiirto- ja muunnoslaitteet salamaimpulssin kestojännite, minuutin tehotaajuus kestää jännitettä; ja 330-500kv voimansiirto- ja muunnoslaitteet Impulssinkestojännite sähkölaitteiden toimintaan. Sähkölaitteiden valmistusosaston ja sähköjärjestelmän käyttöosaston tulee noudattaa standardeja valitessaan kohteita ja testijännitearvoja kestävyysjännitetestiä varten.

Tehotaajuuden kestojännitetesti

Käytetään testaamaan ja arvioimaan sähkölaitteiden eristyksen kykyä kestää tehotaajuusjännitettä. Testijännitteen tulee olla sinimuotoinen ja taajuuden tulee olla sama kuin sähköjärjestelmän taajuus. Yleensä määritellään, että yhden minuutin kestojännitetestillä testataan eristeen lyhytkestoista jännitteenkestokykyä ja pitkäaikaisella kestojännitetestillä testataan eristyksen sisällä tapahtuvaa progressiivista heikkenemistä, kuten osittaista purkausta. vuotovirran aiheuttamat vauriot, dielektriset häviöt ja lämpövauriot. Ulkovoimalaitteiden ulkoiseen eristykseen vaikuttavat ilmakehän ympäristötekijät. Tehotaajuuden kestojännitetestin lisäksi kuivassa pinnassa vaaditaan myös jännitekestävyystesti keinotekoisesti simuloidussa ilmakehän ympäristössä (kuten märässä tai likaisessa tilassa).

AC sinimuotoinen jännite voidaan ilmaista huippuarvona tai tehollisena arvona. Huippuarvon suhde efektiiviseen arvoon on neliöjuuri kaksi. Testin aikana todellisuudessa käytetyn testijännitteen aaltomuoto ja taajuus poikkeavat väistämättä vakiomääräyksistä. Kiinalaiset standardit (GB311.3-83) edellyttävät, että testijännitteen taajuusalueen tulee olla 45 - 55 Hz ja testijännitteen aaltomuodon tulee olla lähellä siniaaltoa. Edellytykset ovat, että positiivisten ja negatiivisten puoliaaltojen tulee olla täsmälleen samat ja huippuarvon ja tehollisen arvon tulee olla samat. Suhde on yhtä suuri kuin ±0,07. Yleensä ns. testijännitteen arvolla tarkoitetaan tehollista arvoa, joka jaetaan sen huippuarvolla.

Testissä käytettävä teholähde koostuu suurjännitetestimuuntajasta ja jännitteensäätölaitteesta. Testimuuntajan periaate on sama kuin yleisen tehomuuntajan. Sen nimellislähtöjännitteen tulee täyttää testivaatimukset ja jättää tilaa liikkumavaralle; testimuuntajan lähtöjännitteen tulee olla riittävän vakaa, jotta se ei aiheuta lähdön muutosta esipurkausvirran jännitehäviön vuoksi virtalähteen sisäisessä resistanssissa. Jännite vaihtelee huomattavasti, jotta vältytään mittausvaikeuksilta tai jopa vaikuttaa purkausprosessiin. Siksi testivirtalähteen tulee olla riittävän kapasiteetiltaan riittävä ja sisäisen impedanssin tulee olla mahdollisimman pieni. Yleensä testimuuntajan kapasiteettivaatimukset määräytyvät sen mukaan, kuinka paljon oikosulkuvirtaa se voi tuottaa testijännitteellä. Esimerkiksi pienten kiinteän, nestemäisen tai yhdistelmäeristeen näytteiden testaamiseksi kuivassa tilassa laitteen oikosulkuvirran on oltava 0,1 A; itsepalautuvan eristyksen (eristimet, eristyskytkimet jne.) kuivassa tilassa testaamiseksi vaaditaan laitteiston oikosulkuvirta Vähintään 0,1A; ulkoisen eristyksen keinosadetesteissä laitteen oikosulkuvirran on oltava vähintään 0,5 A; suurempien näytteiden testeissä laitteen oikosulkuvirran on oltava 1A. Yleisesti ottaen testimuuntajat, joilla on alhaisempi nimellisjännite, käyttävät enimmäkseen 0,1 A järjestelmää, mikä sallii 0,1 A:n jatkuvan virtauksen muuntajan suurjännitekäämin läpi. Esimerkiksi 50kV testimuuntajan tehoksi on asetettu 5kVA ja 100kV testimuuntajan kapasiteetti on 10kVA. Testimuuntajat, joilla on korkeampi nimellisjännite, käyttävät yleensä 1A-järjestelmää, joka sallii 1A:n jatkuvan virtauksen muuntajan korkeajännitekäämin läpi. Esimerkiksi 250kV testimuuntajan kapasiteetti on 250kVA ja 500kV testimuuntajan kapasiteetti on 500kVA. Suuremman jännitteen testauslaitteiston kokonaismitoista johtuen laitteen vastaava kapasitanssi on myös suurempi, ja testivirtalähteen on tarjottava enemmän kuormitusvirtaa. Yhden testimuuntajan nimellisjännite on liian korkea, mikä aiheuttaa teknisiä ja taloudellisia vaikeuksia valmistuksen aikana. Yksittäisen testimuuntajan korkein jännite Kiinassa on 750 kV, ja maailmassa on hyvin vähän yksittäisiä testimuuntajia, joiden jännite ylittää 750 kV. Ultra-suurijännite- ja ultrakorkeajänniteteholaitteiden AC-jännitetestauksen tarpeiden täyttämiseksi useat testimuuntajat kytketään yleensä sarjaan korkean jännitteen saamiseksi. Esimerkiksi kolme 750kV testimuuntajaa on kytketty sarjaan 2250kV testijännitteen saamiseksi. Tätä kutsutaan sarjatestimuuntajaksi. Kun muuntajat kytketään sarjaan, sisäinen impedanssi kasvaa erittäin nopeasti ja ylittää huomattavasti useiden muuntajien impedanssien algebrallisen summan. Siksi sarjaan kytkettyjen muuntajien määrä on usein rajoitettu 3:een. Testimuuntajat voidaan kytkeä myös rinnan lähtövirran lisäämiseksi tai kytkeä △- tai Y-muotoon kolmivaiheista toimintaa varten.

Tehon taajuudenkestävyyden jännitetestien suorittamiseksi näytteille, joilla on suuri sähköstaattinen kapasitanssi, kuten kondensaattoreita, kaapeleita ja suurikapasiteettisia generaattoreita, virransyöttölaitteen on oltava sekä suurjännite- että suurikapasiteettinen. Tällaisen virtalähteen toteuttamisessa tulee olemaan vaikeuksia. Jotkut osastot ovat ottaneet käyttöön tehotaajuuden korkeajännitteisen sarjan resonanssitestauslaitteet (katso AC korkeajännitesarjan resonanssitestilaitteet).

Salamaimpulssin kestojännitetesti

Sähkölaitteiden eristyksen kykyä kestää salamapulssijännitettä testataan simuloimalla keinotekoisesti salamavirran aaltomuotoja ja huippuarvoja. Varsinaisten salamapurkauksen mittaustulosten mukaan salaman aaltomuodon uskotaan olevan yksinapainen bieksponentiaalinen käyrä, jonka aallonpää on useita mikrosekunteja pitkä ja aallon häntä on kymmeniä mikrosekunteja pitkä. Suurin osa salamoista on negatiivista napaisuutta. Eri maiden standardit ympäri maailmaa ovat kalibroineet standardin salama-iskuaallon seuraavasti: näennäisen aallonrintaman aika T1=1,2μs, joka tunnetaan myös aaltopään aikana; näennäinen puoliaallon huippuaika T2 = 50 μs, joka tunnetaan myös nimellä aallon loppuaika (katso kuva). Varsinaisen testilaitteen ja standardiaallon synnyttämän jännitteen huippuarvon ja aaltomuodon välinen sallittu poikkeama on: huippuarvo, ±3 %; aaltopään aika, ±30 %; puoliaallon huippuaika, ±20 %; tavallinen salaman aaltomuoto ilmaistaan ​​yleensä muodossa 1,2 /50 μs.

Salamaimpulssitestijännite generoidaan impulssijännitegeneraattorilla. Impulssijännitegeneraattorin useiden kondensaattoreiden muunnos rinnakkaisesta sarjaan saadaan aikaan useiden sytytyspallovälien kautta, eli useita kondensaattoreita kytketään sarjaan, kun sytytyspallon raot ohjataan purkautumaan. Testattavan laitteen jännitteen nousun nopeutta ja huippuarvon jälkeisen jännitteen laskun nopeutta voidaan säätää kondensaattoripiirin resistanssiarvolla. Resistanssia, joka vaikuttaa aaltopäähän, kutsutaan aaltopään resistanssiksi, ja vastusta, joka vaikuttaa aaltopäähän, kutsutaan aaltopään resistanssiksi. Testin aikana standardin impulssijänniteaallon ennalta määrätty aaltopään aika ja puoliaallon huippuaika saadaan muuttamalla aaltopään vastuksen ja aallon loppuvastuksen resistanssiarvoja. Tasasuunnatun teholähteen lähtöjännitteen napaisuutta ja amplitudia muuttamalla voidaan saada impulssijänniteaallon tarvittava napaisuus ja huippuarvo. Tästä voidaan toteuttaa impulssijännitegeneraattoreita, jotka vaihtelevat sadoista tuhansista volteista useisiin miljooniin voltteihin tai jopa kymmeniin miljooniin voltteihin. Kiinan suunnitteleman ja asentaman impulssijännitegeneraattorin korkeampi jännite on 6000 kV.

Salamapulssijännitetesti

Sisältö sisältää 4 kohdetta. ①Iskunkestojännitetesti: Käytetään yleensä ei-itsepalautuvaan eristykseen, kuten muuntajien, reaktorien jne. eristykseen. Tarkoituksena on testata, kestävätkö nämä laitteet eristyslaadun määrittämää jännitettä. ② 50 %:n törmäystesti: Tavallisesti esineinä käytetään itsestään palautuvia eristeitä, kuten eristeitä, ilmarakoja jne. Tarkoituksena on määrittää jännitteen arvo U 50 %:n ohitustodennäköisyydellä. Tämän jännitearvon ja ylilyöntiarvon keskihajonnan avulla voidaan määrittää myös muita ylilyöntitodennäköisyyksiä, kuten 5 % ylilyöntijännitteen arvo. U:ta pidetään yleensä kestojännitteenä. ③Hajotuskoe: Tarkoituksena on määrittää eristeen todellinen lujuus. Toteutetaan pääasiassa sähkölaitteiden valmistuslaitoksissa. ④Jännite-aika-käyrätesti (Volt-second curve -testi): Jännite-aika-käyrä näyttää suhteen käytetyn jännitteen ja eristysvaurion (tai posliinieristeen välähdysten) ja ajan välillä. Voltti-sekunti-käyrä (V-t-käyrä) voi tarjota perustan eristyskoordinaatiolle suojattujen laitteiden, kuten muuntajien, ja suojalaitteiden, kuten pysäyttimien, välillä.

Salamaimpulssien täydellä aallolla testaamisen lisäksi joskus käämitettyjä sähkölaitteita, kuten muuntajia ja reaktoreita, on testattava myös katkaistuilla aalloilla, joiden katkaisuaika on 2–5 μs. Katkaisu voi tapahtua aallon alussa tai lopussa. Tämän katkaistun aallon synnyttäminen ja mittaus sekä laitteille aiheutetun vaurion asteen määrittäminen ovat kaikki suhteellisen monimutkaisia ​​ja vaikeita. Salamapulssijännitetestillä on nopean prosessinsa ja suuren amplitudinsa ansiosta korkeat tekniset vaatimukset testaukselle ja mittaukselle. Yksityiskohtaiset testausmenettelyt, -menetelmät ja -standardit ovat usein viitteellisiä ja toteutettavissa testejä suoritettaessa.

Toimintaimpulssin ylijännitetesti

Simuloimalla keinotekoisesti voimajärjestelmän toiminnan impulssiylijänniteaaltomuotoa testataan sähkölaitteiden eristyksen kykyä kestää käyttöimpulssijännitettä. Tehojärjestelmissä on monenlaisia ​​käyttöylijänniteaaltomuotoja ja huippuja, jotka liittyvät linjaparametreihin ja järjestelmän tilaan. Yleensä se on vaimennettu värähtelyaalto, jonka taajuus vaihtelee kymmenistä hertseistä useisiin kilohertseihin. Sen amplitudi on suhteessa järjestelmän jännitteeseen, joka yleensä ilmaistaan ​​vaihejännitteen useaan kertaan, jopa 3-4 kertaa vaihejännitteestä. Käyttöiskuaallot kestävät pidempään kuin salamaiskuaallot ja niillä on erilainen vaikutus sähköjärjestelmän eristykseen. 220 kV:n ja sitä alhaisemmissa tehojärjestelmissä voidaan käyttää lyhytaikaisia ​​tehotaajuuden kestävyysjännitteen testejä laitteiden eristyksen kunnon testaamiseen käyttöylijännitteen alaisena. Ultrasuuri- ja ultrasuurijännitejärjestelmissä ja 330 kV:n ja sitä suuremmissa laitteissa käyttöylijännitteellä on suurempi vaikutus eristykseen, eikä lyhytaikaisia ​​tehotaajuusjännitetestejä voida enää käyttää likimäärin korvaamaan käyttöimpulssijännitetestejä. Testitiedoista voidaan nähdä, että yli 2m ilmaväleillä käyttöpurkausjännitteen epälineaarisuus on merkittävä, eli kestojännite kasvaa hitaasti rakoetäisyyden kasvaessa ja on jopa pienempi kuin lyhytaikainen tehotaajuus. purkausjännite. Siksi eristys on testattava simuloimalla käyttöpulssijännitettä.

Pitkille rakoille, eristimille ja laitteiden ulkoiselle eristeelle on olemassa kaksi testijänniteaaltomuotoa, jotka simuloivat käyttöylijännitettä. ① Ei-jaksollinen eksponentiaalinen vaimenemisaalto: samanlainen kuin salama-iskuaalto, paitsi että aallon pään aika ja puolihuippuaika ovat paljon pidempiä kuin salaman iskuaallonpituus. Kansainvälinen sähkötekninen komissio suosittelee, että käyttöimpulssijännitteen standardiaaltomuoto on 250/2500 μs; kun standardiaaltomuoto ei täytä tutkimusvaatimuksia, voidaan käyttää 100/2500μs ja 500/2500μs. Ei-jaksollisia eksponentiaalisia vaimennusaaltoja voidaan myös tuottaa impulssijännitegeneraattoreiden avulla. Salaman iskuaaltojen tuottamisen periaate on pohjimmiltaan sama, paitsi että aaltopäävastusta, aallonpyrstöresistanssia ja latausvastusta on lisättävä monta kertaa. Suurjännitelaboratorioissa käytetään yleisesti pulssijännitegeneraattoreita, jotka on varustettu kahdella vastussarjalla, sekä salamaimpulssijännitteen että käyttöimpulssijännitteen tuottamiseen. Säännösten mukaan generoidun käyttöimpulssin jännitteen aaltomuodon ja standardiaaltomuodon välinen sallittu poikkeama on: huippuarvo, ±3 %; aaltopää, ±20 %; puolihuippuaika, ±60 %. ② Vaimentunut värähtelyaalto: 01-puoliaallon keston on oltava 2000-3000 μs, ja 02-puoliaallon amplitudin tulisi olla noin 80 % 01-puoliaallon amplitudista. Vaimennettu värähtelyaalto indusoidaan korkeajännitepuolella käyttämällä kondensaattoria purkamaan testimuuntajan pienjännitepuolta. Tätä menetelmää käytetään enimmäkseen paikan päällä tehtävissä tehomuuntajien käyttöaaltokokeissa sähköasemilla, jolloin testattua muuntajaa käytetään itse testiaaltomuotojen luomiseen oman jännitteenkestävyyden testaamiseksi.

Käyttöimpulssin ylijännitetestin sisältö sisältää 5 kohtaa: ① käyttöimpulssin kestojännitetesti; ② 50 %:n toimintaimpulssin ylilyöntitesti; ③ erittely testi; ④ jännite-aikakäyrätesti (voltti-sekunnin käyrätesti); ⑤ käyttöimpulssijännitteen aaltopään käyrätesti. Ensimmäiset neljä testiä ovat samat kuin vastaavat salamaimpulssijännitetestin testivaatimukset. Testi nro 5 vaaditaan käyttöiskun purkausominaisuuksien kannalta, koska pitkän ilmavälin purkausjännite käyttöiskuaaltojen vaikutuksesta muuttuu iskuaaltopään mukana. Tietyllä aaltopään pituudella, kuten 150 μs, purkausjännite on alhainen, ja tätä aaltopäätä kutsutaan kriittiseksi aaltopääksi. Kriittinen aallonpituus kasvaa hieman raon pituuden myötä.

Tasavirtakestävyystesti

Käytä tasavirtaa sähkölaitteiden eristyskyvyn testaamiseen. Tarkoituksena on: ① määrittää suurjännitesähkölaitteiden kyky kestää tasajännitettä; ② AC-testivirtalähteen kapasiteetin rajoituksen vuoksi käytä DC-korkeaa jännitettä AC-korkean jännitteen sijaan, jotta voit suorittaa jännitekestävyystestejä suurikapasitanssisilla vaihtovirtalaitteilla.

DC-testijännite syntyy yleensä vaihtovirtalähteestä tasasuuntauslaitteen kautta, ja se on itse asiassa yksinapainen sykkivä jännite. Aallon huipun kohdalla on jännitteen maksimiarvo U ja aallonpohjassa jännitteen minimiarvo U. Ns. DC-testijännitteen arvolla tarkoitetaan tämän sykkivän jännitteen aritmeettista keskiarvoa, eli ilmeisesti emme halua pulsaation olevan liian suurta, joten DC-testijännitteen pulsaatiokerroin S ei saa ylittää arvoa 3 % eli tasajännite on jaettu positiiviseen ja negatiiviseen napaisuuteen. Eri napaisuuksilla on erilaiset toimintamekanismit eri eristeissä. Testissä on määritettävä yksi napaisuus. Yleensä testissä käytetään napaisuutta, joka testaa ankarasti eristyksen suorituskykyä.

Yleensä käytetään yksivaiheista puoliaalto- tai täysaaltotasasuuntauspiiriä korkean tasajännitteen tuottamiseen. Kondensaattorin nimellisjännitteen ja korkeajännitteisen piipinon rajoitusten vuoksi tämä piiri voi yleensä tuottaa 200–300 kV. Jos tarvitaan suurempaa tasajännitettä, voidaan käyttää kaskadimenetelmää. KaskadiDC-jännitegeneraattorin lähtöjännite voi olla 2n kertaa tehomuuntajan huippujännite, missä n on sarjakytkentöjen lukumäärä. Tämän laitteen lähtöjännitteen jännitehäviö ja aaltoiluarvo ovat sarjan lukumäärän, kuormitusvirran ja AC-verkkotaajuuden funktioita. Jos sarjoja on liian monta ja virta on liian suuri, jännitehäviö ja pulsaatio saavuttavat sietämättömät tasot. Tämä kaskadiDC-jännitettä tuottava laite voi tuottaa noin 2000-3000kV jännitteen ja vain kymmenien milliampeerien lähtövirran. Keinotekoisen ympäristön testejä tehtäessä esipurkausvirta voi olla useita satoja milliampeeria tai jopa 1 ampeeri. Tällä hetkellä tyristorijännitteen stabilointilaite tulisi lisätä lähtöjännitteen laadun parantamiseksi. Vaaditaan, että kun kesto on 500 ms ja amplitudi 500 mA Kun esipurkausvirtapulssi kulkee läpi kerran sekunnissa, aiheutuva jännitehäviö ei ylitä 5 %.

Sähköjärjestelmän laitteiden eristystä ehkäisevässä testissä (katso eristystesti) käytetään usein tasavirta-korkeajännitettä mittaamaan kaapeleiden, kondensaattorien jne. vuotovirtaa ja eristysresistanssia, ja suoritetaan myös eristyskestävyystesti. Testit ovat osoittaneet, että kun taajuus on alueella 0,1 - 50 Hz, jännitejakauma monikerroksisen väliaineen sisällä jakautuu periaatteessa kapasitanssin mukaan. Siksi 0,1 Hz:n ultramatataa taajuutta käyttävä jännitekestävyystesti voi olla yhtä suuri kuin tehotaajuuden kestojännitetesti, mikä välttää suuren jännitteenkestojännitteen käytön. Vaihtovirtaa kestävien jännitteiden testauslaitteiden vaikeus voi myös heijastaa testattavan laitteen eristystilaa. Tällä hetkellä moottoreiden päätyeristyksille tehdään ultramatalataajuisia jännitekestävyystestejä, joiden katsotaan olevan tehotaajuudenkestävyysjännitteen kestotestejä tehokkaampia.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.