Некоммерческое акционерное
общество
AЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра «Электрические станции, сети и системы»
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ИЗОЛЯЦИИ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Методические указания к лабораторным работам
(для магистрантов специальности 6М071800)
Алматы 2014
СОСТАВИТЕЛИ: Соколов С.Е., Матаев У.М., Курпенов Б.К. Современные методы оценки состояния изоляции электрооборудования. Методические указания к выполнению лабораторных работ магистрантов специальности 6М071800 – Электроэнергетика. - Алматы: НАО АУЭС, 2011. - 22 с.
Методические указания содержат описание лабораторных работ по курсу «Диагностика и профилактические испытания изоляции и электрооборудования» и требования, предъявляемые к подготовке и оформлению лабораторных работ. Дан перечень рекомендуемой литературы.
Методические указания предназначены для магистрантов, обучающихся по специальностям направления 6М071800 – Электроэнергетика.
Ил. 9, табл. 1, библиогр. - 13 назв.
Рецензент: канд. техн. наук, профессор Ю.А.Цыба
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011 г.
©НАО Алматинский университет энергетики и связи, 2014 г.
Введение
Настоящие методические указания представляют собой руководство к лабораторным работам, выполняемым магистрантами, обучающимися по специальностям направления 6М071800 – Электроэнергетика, при изучении курса «Диагностика и профилактические испытания изоляции и электрооборудования». Лабораторные работы знакомят магистрантов с закономерностями того или иного процесса, методами испытаний и измерений на высоких напряжениях. Лабораторные работы поставлены на реальных установках высокого напряжения.
Поскольку в лабораторных работах исследования проводятся на высоком напряжении, важное значение приобретает разъяснение магистрантам техники безопасности при работе на электроустановках в высоковольтной лаборатории. К выполнению лабораторных работ допускаются магистранты, прошедшие инструктаж по технике безопасности, сдавшие зачет и сделавшие отметку в специальном журнале инструктажа.
В процессе выполнения лабораторных работ магистрант должен руководствоваться материалом настоящих методических указаний и непосредственными указаниями преподавателя. К следующему занятию каждый член бригады составляет отчет по выполненной работе. Отчет должен быть оформлен аккуратно, технически грамотно. Небрежно составленные отчеты преподавателем не принимаются. Отчет должен содержать:
- номер и название работы;
- цель работы;
- схему установки с обозначением основного оборудования;
- таблицы экспериментальных и расчетных данных;
- графики полученных зависимостей и расчетные формулы;
- краткое описание полученных закономерностей, а также, в случае необходимости, заключение о соответствии определенных в расчете величин требованиям стандартов и технических условий.
Магистранты, не представившие отчет по выполненной работе, к следующему занятию не допускаются. Для защиты работы магистранты должны подготовиться в соответствии с контрольными вопросами и рекомендуемой литературой.
1 Лабораторная работа №1. Дистанционный оптический контроль степени загрязнения и поиска дефектов фарфоровой и стеклянной подвесной изоляции
Цель работы: изучение проведения профилактического контроля всех видов подвесной изоляции воздушных линий электропередачи (ВЛ) и распределительных устройств подстанций (РУ), фарфоровой и стеклянной опорной изоляции распределительных устройств (РУ), определение мест перекрытия ВЛ, поиск коронирующих мест, связанных с дефектами проводов, шлейфов, шин, арматуры с классом напряжения 35 – 1150 кВ с использованием электронно-оптического дефектоскопа «Филин–6».
1.1 Основные сведения о стенде и установленном оборудовании
Электронно-оптический дефектоскоп (ЭОД) «Филин – 6» предназначен:
1) для обнаружения коронных разрядов в высоковольтном оборудовании;
2) для обнаружения дефектов подвесной фарфоровой изоляции ВЛ;
3) для обнаружения трещин и микротрещин в опорно-стержневых изоляторах в открытых распределительных устройствах подстанций;
4) для оценки степени загрязнения дефектных изоляционных конструкций.
Устройство электронно-оптического дефектоскопа (ЭОД) «Филин-6» представлено на рисунке 1.1.
Прибор состоит из универсального блока питания электронно – оптического прибора (ЭОП) поколения 2+ (6), объектива (4), сменного УФ фильтра (3), сменного диспергирующего фильтра (2), съемной бленды (1), окуляра (7), съемных адаптеров (8), наглазника (9), источника опорного светового сигнала (9) и универсального блока питания ЭОП (10), который включает в себя: источник питания фотокатода в непрерывном режиме работы ЭОП (ИП1), источник питания микроканальной пластины (МКП) ЭОП (ИП2), источник питания экрана (ИП3), формирователь импульсного напряжения (ФИН) для отпирания фотокатода при работе ЭОП в стробоскопическом режиме, задающего генератора (ЗГ) с синхроконтактом Сх, для регулировки частоты импульсов напряжения фотокатода в диапазоне 50 Гц и 100 Гц от собственного задающего генератора ЗГ и внешнего источника через синхроконтакт Сх. Переключатель В2 служит для переключения в стробоскопическом режиме работы с частотой 50 или 100 Гц. Все элементы прибора – объектив, ЭОП с универсальным источником питания, источник опорного светового сигнала, окуляр с наглазником заключены или крепятся к металлическому корпусу прибора.
1 – светозащитная бленда (съемная); 2 – спектродиспергирующий фильтр (съемный); 3 – УФ - светофильтр (съемный); 4 – объектив; 5 - источник опорного светового сигнала; 6 – ЭОП; 7 – окуляр; 8 – адаптер (съемный); 9 – наглазник; 10 – универсальный блок питания ЭОП.
Рисунок 1.1 – Функциональная схема устройства электронно-оптического дефектоскопа (ЭОД) «Филин-6»
Источник питания фотокатода ИП1 выдает напряжение отрицательной полярности относительно входа МКП величиной 200 или 400 В. Источник питания ИП2 подает на МКП напряжение положительной полярности, регулируемое до 900 В. Источник питания экрана подает на экран ЭОП напряжение положительной полярности 5000 В.
Формирователь импульсного напряжения подает на фотокатод, при переключении режима работы ЭОП с постоянного в стробоскопический, напряжение отрицательной полярности с частотой 50 Гц и амплитудой 240 В.
Источник опорного светового сигнала (поз.5) служит для оценки величины интенсивности свечения коронного разряда при утечке тока с загрязненных или дефектных изоляционных конструкций.
1.1.1 Принцип работы ЭОД «Филин - 6».
Принцип работы ЭОД иллюстрируется блок-схемой, приведенной на рисунке 1.2. Оптическое изображение изоляции (И), ПЧР и КР формируются входным объективом (01) на фотокатоде (ФК) электронно-оптического усилителя света (ЭОП) с микроканальной пластиной (МКП). Оптические сигналы усиливаются более чем в 20000 раз. Их можно наблюдать на экране (Э) через окуляр (О2) или записывать каким-либо из подходящих устройств (УЗ).
Рисунок 1.2 – Блок - схема дефектоскопа ЭОД «Филин-6»
Перед входным объективом устанавливается СФ с полосой пропускания в коротковолновой части оптического спектра, характерной для энергетического максимума излучения разрядных процессов. Благодаря использованию светофильтра снижается интенсивность фоновых бликов на наблюдаемых объектах, а также повышается контраст изображения ПЧР на экране усилителя яркости. Дополнительное ослабление бликов, обусловленных действием посторонних источников света (луна, осветительные приборы), может достигаться за счет импульсного режима питания дефектоскопа. Длительное ослабление бликов достигается за счет импульсного режима питания микроканальной пластины (МКП). Импульсное питание МКП с частотой, близкой к 50 или 100 Гц, соответствующей частоте появления ПЧР на высоковольтном оборудовании и длительностью импульсов 1…3 мс, определяемой временем существования ПЧР в полупериоде напряжения, позволяет ослабить фоновые засветки и блики в То/Тс раз (То – полупериод переменного напряжения, 10 мс; Тс – длительность управляющего импульса). Длительность импульсов может регулироваться в пределах 1…3 мс, а частота в пределах (50 ± 2) Гц и (100 ± 5) Гц. На экране усилителя яркости будут наблюдаться пульсации свечения ПЧР в соответствии с биениями (разностью) частоты сети и частоты открывания электронно-оптического преобразователя. По этим пульсациям можно отделить свечение ПЧР от ослабленного и не пульсирующего свечения бликов. Перед входным объективом можно также устанавливать специальный диспергирующий фильтр для оценки степени загрязнения изоляции.
Высокий коэффициент усиления яркости света позволяет производить диагностику с расстояния в десятки метров, что особенно важно для профилактического контроля оборудования высоких классов напряжения и больших размеров.
 |
 |
||
а) б)
 |
|||
 |
|||
в) г) д)
а - внешний вид ЭОД «Филин – 6»; б - в сборке с фотоаппаратом в рабочем виде; в - в разобранном на основные элементы виде; г – внешний вид со стороны окуляра; д - внешний вид со стороны входного объектива.
Рисунок 1.3 - Внешний вид и элементы конструкции ЭОД «Филин – 6»
Внешний вид ЭОД «Филин – 6» приведен на рисунке 1.3, а, на рисунке 1.3, б он представлен в сборке с фотоаппаратом в рабочем виде, а на рисунке 1.3, в – в разобранном на основные элементы виде.
Корпус и основные элементы:
1 – входной объектив с регулировочной шкалой расстояния;
2 – бленда;
3 – электронно-оптический блок ЭОД;
4 – выходной объектив (окуляр);
5 – переходное кольцо для установки фотоприставки;
6 – цифровой фотоаппарат CASIO QV- 3000EX;
7 – светофильтр;
8 – ручка ЭОД «Филин 6»;
9 – транспортировочная сумка;
10 - резиновый наглазник;
11 – контейнер элементов питания.
На рисунках 1.3, г и 1.3, д приведены внешние виды органов управления, расположенных, соответственно, со стороны окуляра и со стороны входного объектива. Они представлены на рисунках следующими обозначениями позиций:
12 – включение питания ЭОД «Филин 6» в постоянном режиме /режиме импульсного питания/включение реперного источника света;
13 - плавная регулировка длительности импульсов питания;
14 – плавная регулировка частоты питания.
В электронной части схемы, смонтированной под корпусом ЭОП конструктивно, для уменьшения габаритов схемы и уменьшения потребляемой мощности все блоки выполнены с использованием микросборок частного применения и печатных плат, а также с применением малогабаритных радиоэлементов.
Прибор имеет съемную рукоятку (8), а также может крепиться на штатив винтом диаметром ¼ дюйма.
1.2 Программа работы
1.2.1 Получить и изучить информацию об особенностях местности, наметить схему движения в светлое время суток.
1.2.2 Провести регистрацию поверхностных частичных разрядов и коронных разрядов на контролируемых изоляторах.
1.2.3 Произвести камеральную обработку всех изображений ПЧР, записанных на видеокамеру, фотоаппаратом или цифровой камерой.
1.2.4 Составить заключение о пригодности изоляции к дальнейшей эксплуатации по совокупности всех проведенных испытаний и осмотров, составить отчет по работе.
1.3 Порядок и методика выполнения работы
1.3.1 Произвести анализ информации о показаниях приборов, фиксирующих места перекрытия на подстанциях, между которыми расположен контролируемый участок ВЛ и другую информацию об особенностях эксплуатации ВЛ в предшествующее время.
1.3.2 В журнал контроля изоляции занести номера опор контролируемого участка.
1.3.3 При контроле подвесной изоляции РУ составить план размещения оборудования и контролируемой изоляции, поставить в известность дежурный персонал о возможной необходимости выключения освещения территории РУ.
1.3.4 Все действия с дефектоскопом регламентируются «Руководством по эксплуатации дефектоскопа».
1.3.5 Контроль изоляции производится в темное время суток при положительной температуре окружающего воздуха, желательно, при повышенной влажности.
1.3.6 В зависимости от расположения контролируемых объектов осмотр производится с расстояния 5…50 метров. Выбрать минимальные расстояния для обеспечения максимальной чувствительности регистрации ПЧР и коронных разрядов на контролируемых изоляторах.
1.3.7 Выбрав точку осмотра, навести дефектоскоп на объект и включить питание, переведя переключатель (12) в положение «В». Регулируя шкалу расстояний (1), добиться резкого изображения контролируемой гирлянды. Осмотр гирлянд каждой фазы производить поэлементно, обращая особое внимание на нижнюю поверхность тарелки ближнего к проводу изолятора.
1.3.8 При обнаружении ПЧР на ближних к проводу изоляторах производить определение силы света одним или несколькими указанными ниже способам: визуально, снижением порога чувствительности, сравнением силы света ПЧР и порогового источника света.
1.3.9 При отсутствии на изоляторах ПЧР сменить точку наблюдения (желательно на 1800), так как ПЧР могут быть с противоположной стороны изолятора или заслоняться пестиками изоляторов, соединениями изоляторов, проводами или лодочками. При наличии короны на скобах, лодочках, или проводе вблизи места его крепления к гирлянде нужно убедиться, меняя точку наблюдения, что корона не заслоняет ПЧР на изоляторах гирлянды.
Целесообразно пользоваться тремя градациями визуальной оценки силы света ПЧР:
- «низкая» (или отсутствует) – соответствует нормальному состоянию изоляции;
- «средняя» - соответствует наличию количества нулевых изоляторов в гирлянде, незначительно снижающего ее надежность и не требующего срочного ремонта;
- «высокая» - соответствует предаварийному состоянию гирлянды.
В протокол качественная оценка силы света ПЧР заносится, например, в виде цифр 1,2,3, соответствующих указанным градациям.
Оценку силы света ПЧР можно производить путем снижения порога чувствительности прибора до исчезновения изображения ПЧР на экране. Порог чувствительности можно регулировать двумя способами: изменением диафрагмы входного объектива или изменением усиления ручкой «Усил.» на панели прибора. Значение диафрагмы и положение ручки «Усил.», при которых ПЧР перестали регистрироваться на экране, записать в протокол.
Оценку силы света ПЧР путем сравнения с силой света опорного источника света необходимо производить при оптимальном для наблюдателя усилении, вращая ручкой «Репер» так, чтобы яркость опорного источника света сравнялась с яркостью ПЧР. Положение ручки «Усил.» и ручки «Репер» диафрагмы записываются в протокол.
1.3.10 При наличии на изоляторах бликов от сторонних источников света необходимо регистрировать ПЧР со сменой мест наблюдения: при перемещении оператора изображения бликов «перемещаются» относительно изоляторов, а изображение ПЧР не изменяет места расположения.
1.3.11 Оценку степени загрязнения поверхности изоляторов производят с помощью спектродиспергирующего фильтра, устанавливаемого перед входным объективом. При этом на экране получают два изображения ПЧР (см. рисунок 6), соответствующее «синей» (слева) и «красной» (справа) областям спектра излучения.
Далее изображения записывают, оцифровывают и определяют интенсивности излучения ПЧР в двух участках спектра количественно. Степень загрязнения поверхности определяют из отношения:
χ = 20,8[{2Iкр/ (Iкр+ Iсин)} - 1],
где Iкр и Iсин - интенсивность излучения разрядов в красной и синей областях спектра, соответственно.
1.3.12 Выявление дефектов фарфоровых и стеклянных изоляторов. Трещины в цементной заделке стержня определяются по их видимому расположению в зоне стержня и неподвижности очага свечения. Наличие микротрещин и чешуйчатых отслоений проявляются в преимущественном развитии ПЧР с верхней стороны тарелки изолятора.
1.3.13 Выявление мест перекрытия. На гирляндах, где было перекрытие, наблюдается ПЧР на верхней стороне верхнего изолятора (они плохо, но видны сквозь стеклодеталь) и нижней стороне тарелки ближнего к проводу изолятора, т.е. в местах, где дуга прижималась к указанным изоляторам. В местах перекрытия бывают также заметны очаги интенсивной короны на лодочке и проводе, где дуга вызвала ожоги на поверхности.
Локальные загрязнения, например, краской на алюминиевой пудре также вызывают мощные и неподвижные очаги ПЧР.
1.4 Содержание отчета
1.4.1 Краткое описание функциональной схемы и блок - схемы устройства электронно-оптического дефектоскопа (ЭОД) «Филин-6».
1.4.2 По результатам опытов привести таблицу с опытными и расчетными данными.
1.4.3 Привести эопограммы коронных разрядов и сделать их анализ.
1.4.4 Привести эопограммы поверхностных частичных разрядов и сделать их анализ.
1.4.5 Сделать выводы по работе.
1.5 Контрольные вопросы
1.5.1 Устройство электронно - оптического дефектоскопа (ЭОД) «Филин-6».
1.5.2 Что такое нулевой изолятор?
1.5.3 Что такое полимерные изоляторы?
1.5.4 Назначение формирователя импульсного напряжения
1.5.5 Принцип работы электронно-оптического дефектоскопа (ЭОД) «Филин-6».
2 Лабораторная работа №2. Дистанционный оптический контроль полимерных линейных изоляторов
Цель работы: изучение проведения профилактического контроля всех видов подвесной изоляции воздушных линий электропередачи (ВЛ) и распределительных устройств подстанций (РУ), полимерной линейной изоляции РУ, определение мест перекрытия ВЛ, поиск коронирующих мест, связанных с дефектами проводов, шлейфов, шин, арматуры с классом напряжения 35 – 1150 кВ с использованием электронно-оптического дефектоскопа «Филин–6».
2.1 Основные сведения о стенде и установленном оборудовании
Основные сведения о стенде и установленном оборудовании приведены в лабораторной работе № 1.
2.1.1 Принцип работы и внешний вид ЭОД «Филин - 6» приведены в лабораторной работе № 1.
2.2 Программа работы
Программа работы соответствует пункту 1.2 лабораторной работы № 1.
2.3 Порядок и методика выполнения работы
2.3.1 Произвести анализ информации о показаниях приборов, фиксирующих места перекрытия на подстанциях, между которыми расположен контролируемый участок ВЛ и другую информацию об особенностях эксплуатации ВЛ в предшествующее время.
2.3.2 В журнал контроля изоляции занести номера опор контролируемого участка.
2.3.3 При контроле подвесной изоляции РУ составить план размещения оборудования и контролируемой изоляции, поставить в известность дежурный персонал о возможной необходимости выключения освещения территории РУ.
2.3.4 Контроль полимерных изоляторов следует производить при относительной влажности воздуха более 80%, положительных температурах и, желательно, при наличии осадков.
2.3.5 При обнаружении ПЧР оценить их характер. Перемещающиеся по поверхности ребер изолятора ПЧР являются следствием загрязненности поверхности.
2.3.6 Оценку степени загрязнения поверхности изоляторов производят с помощью спектродиспергирующего фильтра, устанавливаемого перед входным объективом. При этом на экране получают два изображения ПЧР (см. рисунок 7), соответствующее «синей» (слева) и «красной» (справа) областям спектра излучения.
Далее изображения записывают, оцифровывают и определяют интенсивности излучения ПЧР в двух участках спектра количественно. Степень загрязнения поверхности определяют из отношения:
χ = 20,8[{2Iкр/ (Iкр+ Iсин)} - 1],
где Iкр и Iсин - интенсивность излучения разрядов в красной и синей областях спектра, соответственно.
2.3.7 При обнаружении неподвижного очага ПЧР (см. рисунок 7) измерить яркость и длительность излучения. Для разрядов, имеющих своей «опорной точкой» трек, характерны максимальные значения силы света и длительности (до 9,9 мс) ПЧР. Если характеристики ПЧР установлены, то следует предельно тщательно с использованием бинокля или подзорной трубы с наибольшей увеличительной способностью (до 24 крат) произвести визуальный осмотр данного изолятора днем.
2.3.8 Более распространенным видом разрядных процессов на полимерных линейных изоляторах является корона на экранах оконцевателей. В этом случае в задачи контроля входит обнаружение наиболее сильно коронирующих экранов, что обычно связано с коррозией или неправильным монтажом. Следует также иметь в виду, что интенсивное коронирование экранов или оконцевателей способствует загрязнению поверхности изоляторов со всеми вытекающими последствиями.
2.4 Содержание отчета
2.4.1 Краткое описание функциональной схемы и блок - схемы устройства электронно-оптического дефектоскопа (ЭОД) «Филин-6».
2.4.2 По результатам опытов привести таблицу с опытными и расчетными данными.
2.4.3 Привести эопограммы коронных разрядов и сделать их анализ.
2.4.4 Привести эопограммы поверхностных частичных разрядов и сделать их анализ.
2.4.5 Сделать выводы по работе.
2.5 Контрольные вопросы
2.5.1 Назначение и области применения электронно-оптического дефектоскопа (ЭОД) «Филин – 6».
2.5.2 Устройство универсального блока питания ЭОП
2.5.3 Причины возникновения поверхностных частичных разрядов
2.5.4 Почему микроканальная пластина питается от источника импульсного напряжения?
2.5.5 Диагностические параметры, определяющие состояние изоляции.
3 Лабораторная работа №3. Диагностика трансформаторного масла хроматографическим методом
Цель работы: овладение навыками работы на хроматографе, проведение диагностического испытания трансформаторного масла методом хроматографии, проведение оценки состояния электрооборудования по результатам анализов масла.
3.1 Основные сведения о стенде и установленном оборудовании
3.1.1 Хроматограф лабораторный универсальный ЛХМ-80.
Хроматограф предназначен для идентификации компонентов анализируемой смеси и измерения их относительного или абсолютного количества в единицах концентрации или массы соответственно.
Область применения хроматографа – проведение массовых анализов органических и неорганических газообразных и жидких соединений при выполнении различных аналитических работ.
Входным сигналом хроматографа является концентрация или масса определенного компонента на входе в хроматограф.
Выходным сигналом хроматографа являются амплитуда в максимуме хроматографического пика (высота пика) или площадь хроматографического пика и время удерживания определяемого компонента.
Хроматограф состоит из отдельных блоков, соединенных электрическим кабелем и газовыми трубопроводами.
Рисунок 3.1 – Хроматограф лабораторный универсальный ЛХМ – 80
Основным блоком является блок термостата БТ (см. рисунок 3.1). Блок состоит из термостатирующей камеры, в которой размещаются хроматографические колонки и съемная крышка, на которой находятся детекторы и устройства ввода жидкой пробы. Необходимые температура в детекторах и испарителях задаются и поддерживаются регуляторами температуры в блоке регулятора температуры БРТС. Температура колонок в изотермическом режиме и в режиме линейного программирования поддерживаются блоком программирования температуры БПТ. Блок питания детектора теплопроводности БПДТП предназначен для подачи питающего напряжения на мост детектора теплопроводности, преобразования сигнала детектора в величины, пригодные для измерения и записи. Для работы хроматографа необходимы баллоны с газом-носителем (гелий). Принцип действия хроматографа основан на применении методов газоадсорбционной и газожидкостной хроматографии.
3.2 Программа работы
3.2.1 Ознакомиться с краткими теоретическими сведениями.
3.2.2 Ознакомиться с описанием хроматографа.
3.2.3 Ознакомиться с порядком работы на хроматографе ЛХМ - 80
3.2.5 Провести подготовительную работу по проведению исследований.
3.2.5 Проанализировать результаты полученных хроматограмм.
3.2.6 Оформить отчет.
3.2.7 Завершить выполнение лабораторной работы.
3.3 Порядок и методика выполнения работы
3.3.1 Открыть вентиль баллона с газом-носителем (гелий) против часовой стрелки, установить барашком редуктора давление в магистрали 0,3 МРа или 3 кгс/см2.
3.3.2 Включить хроматограф кнопкой «вкл» на блоке термостата.
3.3.3 Включить на передней панели БПДТП кнопкой «вкл».
3.3.4 На передней БРТС включается кнопка «Вкл», устанавливается переключатель детектора - 300, температура испарителя - 600 .
3.3.5 Устанавливается ток чувствительности детектора на передней панели БПДТП потенциометром «Ток детектора» 100 мА, находящимся под амперметром.
3.3.6 После работы хроматографа в течение 30 мин., включается регистратор (нижний тумблер в положении «Вкл»), устанавливается нулевая линия. Установка производится регуляторами «Грубо», «Точно» на передней панели БПДТП. Если дрейфа нулевой линии нет, можно приступать к проведению анализа.
3.3.7 В шприц 20 мл набирается 10 мл трансформаторного масла, а затем он дополняется 10 мл гелия и энергично встряхивается в течение 5 минут (при наборе шприца кран газа - носителя открывается осторожно, чтобы не выдавить поршень из шприца).
3.3.8 Устанавливается чувствительность прибора кнопками «Множитель» (1:1, 1:2, 1:3, 1:4 и т.д.) в зависимости от ожидаемых результатов.
3.3.9 Отводится рукоятка крана дозатора на себя и вводится газовая проба, не допуская попадания масла в магистрали хроматорграфа (попадание масла может вызвать повреждение прибора). Нажимается ручка дозатора от себя, засекается время анализа 6 мин.
3.3.10 Одновременно включается лентопротяжный механизм самописца, верхний тумблер в положении «Вкл» (для экономии бумаги по окончании анализа отключается лентопротяжный механизм).
3.3.11 Время между анализами для продувок колонок не менее 5 минут.
3.3.12 По окончании работ тумблером «Откл» выключается регистратор - самописец.
3.3.13 Переводится кнопками в отключенное положение БДТП, БИ, БРТС.
3.3.14 На блоке термостата отключается питание прибора кнопкой «Откл» на блоке термостата и вынимается шнур 220 В из розетки.
3.3.15 Закрывается вентиль на баллоне с гелием.
3.4 Содержание отчета
3.4.1 Используя один из критериев диагностики масла по растворенным газам, (предельных концентраций, скорости нарастания концентраций газов, отношений концентраций газов и равновесия), обработать данные хроматографического анализа трансформаторного масла для выявления дефекта в трансформаторе.
3.4.2 Оценить состояния маслонаполненного оборудования на примере одного из четырех критериев.
3.4.3 По результатам опытов привести таблицу с опытными и расчетными данными.
3.4.4 Сделать выводы по работе.
3.5 Контрольные вопросы
3.5.1 Критерий предельных концентраций.
3.5.2 Критерий скорости нарастания концентраций газов.
3.5.3 Критерий отношений концентраций газов.
3.5.4 Критерий равновесий.
4 Лабораторная работа №4. Диагностика мест повреждений методом частичных разрядов в кабельной изоляции
Цель работы: практическое измерение частичных разрядов в изоляции, изучение структур измерительных схем, общий анализ полученных результатов.
Изучить работу регистратора частичных разрядов в изоляции кабеля.
Изучить методику настройки функции прибора R2100 при помощи встроенного меню.
4.1 Основные сведения о приборе R2100
Прибор марки «R2100» имеет 12 входных разъемов для подключения до 12 датчиков частичных разрядов, предназначенных для регистрации электрических ЧР. Все входные каналы прибора равноценны и независимы друг от друга, имеют идентичное входное сопротивление 50 Ом. Для повышения надежности прибора все входные каналы имеют встроенную защиту от паразитных импульсных помех и фильтры, выделяющие сигналы ЧР в диапазоне от 1 до 10 МГц.
Принцип действия прибора «R2100» существенно отличается от работы стандартных осциллографов, которые также используется в практике исследования частичных разрядов. Основное различие состоит в том, что в приборе «R2100», сразу же, на аппаратном уровне, в режиме реального времени, решается вопрос о том, является ли данный импульс следствием возникновения частичных разрядов в контролируемом оборудовании, или он имеет другую природу возникновения. Для этого используются специальные алгоритмы, оценивающие параметры входных импульсов. Благодаря этому пользователь принимает участие только в процедуре анализа распределения импульсов, что оптимизирует процесс диагностики.
Второй особенностью работы прибора является то, что импульсы, которые возникают в контролируемом высоковольтном оборудовании по другим причинам, или «пришедшие» в оборудование из внешней среды по соединительной линии, из рассмотрения автоматически исключаются. Такая функция существенно повышает оперативность работы диагностического персонала, исключая рутинную работу анализа места возникновения каждого импульса. В конечном итоге, это дает возможность уменьшить время на проведение диагностических работ, повысить достоверность проводимых исследований.
Прибор предназначен для проведения измерения частичных разрядов в различном высоковольтном оборудовании. Наличие комбинированного питания, сетевого и аккумуляторного, сравнительно небольшие габариты и удобная конструкция позволяют использовать его для проведения измерений в лабораторных и полевых условиях.
4.2 Программа работы
4.2.1 Описание основных алгоритмов работы входных цепей прибора «R2100».
4.2.2 Применения алгоритма «разборки» импульсов частичных разрядов при помощи сравнения полярности.
4.2.3 Алгоритм отстройки от помех по времени прихода импульсов от разных датчиков.
4.2.1 Описание основных алгоритмов работы входных цепей прибора «R2100»
Блок – схема входных цепей прибора «R2100» приведена на рисунке 4.1. На входной высокочастотный коммутатор прибора «Switchboard» поступает до 12 сигналов от первичных датчиков и один тестовый сигнал от встроенного генератора калибровочных частичных разрядов. Количество используемых первичных каналов определяется пользователем в каждом конкретном случае в зависимости от типа контролируемого оборудования и решаемой диагностической задачи. При помощи программно управляемого входного коммутатора первичные сигналы от датчиков, в любом порядке, могут быть поданы на 12 входных линий.
Рисунок 4.1 – Блок – схема входных цепей прибора
При помощи сигнала от тестового генератора, который при помощи внутреннего коммутатора может быть подан в любой измерительный канал, производятся проверка и тестирование входных цепей и измерительных каналов прибора перед каждым измерением.
Регистрация частичных разрядов по каналам всегда производится последовательно, по выбору пользователя. Сигнал из этого канала подается на измерительный канал «Signal Channel», показанный на блок – схеме прибора. Внутри измерительного канала, в режиме реального времени, анализируются временные и амплитудные параметры каждого импульса и принимается решение, можно ли считать пришедший импульс результатом возникновения в контролируемом оборудовании частичного разряда в изоляции или это результат воздействия помех.
4.2.2 Применения алгоритма «разборки» импульсов частичных разрядов при помощи сравнения полярности. В приборе запрограммирован специальный логический алгоритм отбраковки импульсов на основе сравнения полярностей, управляемый пользователем. Он позволяет, при сравнении полярностей импульсов, по измерительному каналу и по референсному блокировать счет импульсов. Естественно, что при таком сравнении на референсный канал прибора должен подаваться (по выбору пользователя) сигнал от датчика частичных разрядов, который установлен на контролируемом оборудовании должным образом. При неправильном выборе сигнала, подаваемого на референсный канал, эффект от использования данного метода может быть отрицательным.
Рисунок 4.2 – Сравнение полярностей импульсов для определения места возникновения ЧР – в трансформаторе или во внешних высоковольтных устройствах
Пример практического применения алгоритма сравнения полярностей двух импульсов для определения места возникновения дефектов в изоляции крупных генераторов показан на рисунке 4.2. Для реализации метода на вводе трансформатора устанавливают два датчика. Первый датчик марки «DB-2» монтируется на ПИН ввода. Второй датчик коронных разрядов марки «KS-60» устанавливается рядом с вводом.
Если частичный разряд возникает в основной изоляции обмотки трансформатора, импульс от частичного разряда «выходит из трансформатора» через ввод. Если возникает импульс коронного разряда, то он «входит в трансформатор». Вне зависимости от направления движения импульса, полярность сигнала на выходе датчика «DB-2» будет совпадать с полярностью импульса от частичного разряда, т.к. ввод является практически идеальным конденсатором связи.
4.2.3 Алгоритм отстройки от помех по времени прихода импульсов от разных датчиков (в зарубежных источниках этот алгоритм называется «time of arrival» - разница во времени прихода импульсов) находит широкое применение при анализе пространственно распределенных объектов, например, электрических генераторов и двигателей, кабельных линий КРУ.
Скорость движения электромагнитной волны поля, в кабельных линиях немного больше половины скорости света. Приближенно можно считать, что один метр кабельной линии импульс ЧР преодолеет за (6-7) наносекунд. Это очень малый отрезок времени, но благодаря применению современной элементной базы в приборе можно, достаточно уверенно, контролировать такие сдвиги времени.
Таким образом, можно утверждать, что если расстояние между местами установки датчиков достаточно значительно, реально не менее (1-2) метров, то при помощи прибора «R2100» можно определить направление движение импульса ЧР по контролируемой линии. При этом обязательно нужно помнить о том, что длины соединительных кабелей от датчиков до прибора «R2100» должны быть одинаковыми. В противном случае, в соединительных кабелях возникнут свои задержки импульсов по времени прихода, в них тоже скорость движения импульса ЧР имеет такое же значение.
Для иллюстрации работы алгоритма «разборки» импульсов по времени прихода «time of arrival» на рисунке 4.3 показано возможное расположение датчиков при поиске места возникновения частичных разрядов или в генераторе, или во внешних цепях.
Рисунок 4.3 – Определение места возникновения частичного разряда по методу «time of arrival»
При проявлении «на внешних зажимах контролируемого генератора» сигналов (от) частичных разрядов всегда встает главный вопрос, возникли ли эти ЧР внутри генератора, или же они «пришли» извне, от выключателя, от другого оборудования, может быть, и от входного трансформатора предприятия.
Неправильный ответ на этот вопрос может привести к значительным проблемам для службы эксплуатации высоковольтного оборудования. Оптимальным решением этой проблемы, определения места возникновения частичного разряда является использование возможностей метода «разборки импульсов» по времени прихода.
Все стандарты по ЧР базируются на понятии «кажущийся заряд». Под «кажущимся» зарядом понимают такой заряд, который необходимо дополнительно и мгновенно «впрыснуть» в контролируемое оборудование, что бы восстановить равновесие, нарушенное возникновением импульса ЧР. В этом определении очень важным является то, что мы не знаем параметры реального заряда, например, внутри газового включения, а измеряем (замеряем) реакцию контролируемого высоковольтного объекта схемы на возникший ЧР. Заряд потому и назван «кажущимся», что мы так считаем, не зная истинного значения реального ЧР.
5 Содержание отчета
5.1 Краткое техническое описание прибора R2100.
5.2 Привести опытные данные регистрации частичных разрядов.
5.3 Оценка замеров.
5.4 Сделать выводы по работе.
6 Контрольные вопросы
6.1 Что такое частичный разряд?
6.2 Условия возникновения частичных разрядов.
6.3 Подсчет потерь, вызванных частичными разрядами.
6.4 Понятие «кажущийся разряд».
6.5 Что определяет величина PDI «Partial Discharge Intensity»?
Список литературы
1 Техника высоких напряжений. Под общей редакцией д.т.н., проф. Кучинского Г.С. / С – Петербург, Энергоатомиздат, 2003. - 606 с.
2 Дмитревский В.С. Расчет и конструирование электрической изоляции. – М.: Энергоиздат, 1980 . - 392 с.
3 Техника высоких напряжений. Под редакцией Разевига Д.В. – М.: Энергия, 1976 . - 488 с.
4 Кучинский Г.С. и др. Изоляция установок высокого напряжения. – М.: Энергоатомиздат, 1987. - 387 с.
5 Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Электроизоляционные материалы. – М.: Изд. «Маршрут», 2005. - 280 с.
6 Диагностика и профилактические испытания изоляции электрооборудования. Методические указания и задания для профильной магистратуры.
7 Техника высоких напряжений. Методические указания к выполнению лабораторных работ. Борисов В.Н., Оржанова Ж.К. – Алматы: АИЭС, 2007.
8 Техника высоких напряжений. Методические указания и задания к РГР. Борисов В.Н., Бекмагамбетова К.Х., Оржанова Ж.К. – Алматы: АИЭС, 2009.
9 Хроматограф лабораторный универсальный ЛХМ-*). Руководство по эксплуатации. Предприятие «Приборсервис». – Волгоград, 1990.- 64 с.
Содержание
|
Введение |
3 |
|
1 Лабораторная работа №1. Дистанционный оптический контроль степени загрязнения и поиска дефектов фарфоровой и стеклянной подвесной изоляции |
4
|
|
2 Лабораторная работа № 2. Дистанционный оптический контроль полимерных линейных изоляторов |
11 |
|
3 Лабораторная работа №3. Диагностика трансформаторного масла хроматографическим методом |
13 |
|
4 Лабораторная работа № 4. Диагностика мест повреждений методом частичных разрядов в кабельной изоляции |
16 |
Сводный план 2011 г., поз. 68
Соколов Сергей Евгеньевич
Матаев Умербек Матаевич,
Курпенов Бахыт Касымович
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ИЗОЛЯЦИИ
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Методические указания к лабораторным работам
(для магистрантов специальности 6М071800)
Редактор Л.Т. Сластихина
Специалист по стандартизации
Н.К. Молдабекова
Подписано в печать
Формат 60х84 1/16
Тираж 50 экз.
Бумага типографская №1
Объем 1,4 уч. изд. л.
Заказ №_____ Цена 700 тенге
Копировально-множительное
бюро
Некоммерческого акционерного
общества
«Алматинский университет
энергетики и связи»
050013, Алматы,
Байтурсынова, 126