Прибор для измерения проводимости тока

Ток проводимости и техническое состояние ОПН

Цель статьи – анализ и практическое применение понятия “ток проводимости ОПН” для выявления показателей тока, воздействующих на техническое состояние ОПН при эксплуатации ограничителей.

К настоящему времени российская электротехническая промышленность прекратила выпуск вентильных разрядников и регистраторов срабатываний к ним, как морально устаревших. Рядом отечественных предприятий налажено производство более перспективных защитных аппаратов — ограничителей перенапряжений нелинейных (ОПН).

Ограничители перенапряжений все более интенсивно внедряются в практику. Конструктивно ОПН — это сборка из последовательно или последовательно — параллельно соединенных нелинейных резисторов- варисторов, заключенная в покрышку из изоляционного материала. Однако, несмотря на простоту устройства и, соответственно, высокую надежность, в силу влияния различных факторов – конструктивных, технологических, эксплуатационных, возможна потеря защитных свойств и разрушение самого аппарата.

Так как отказ ОПН может привести к серьезной аварии в системе электроснабжения, то нормативные документы, как отраслевые [1], так и предприятий – изготовителей ОПН, требуют периодических профилактических испытаний ограничителей. На основании результатов таких испытаний может быть сделан вывод о пригодности или непригодности ОПН к дальнейшей эксплуатации [1, 2, стр. 40-41].

При профилактических испытаниях ОПН основным является измерение тока проводимости [1, раздел 1.8.31], при этом ограничитель должен быть выведен из эксплуатации при превышении током некоторого допустимого уровня. Действительно, одной из причин разрушения ОПН может быть потеря термической устойчивости, которая связана с величиной тока проводимости.

По мере эксплуатации ОПН, ток, протекающий через последовательно соединённые варисторы под действием рабочего напряжения, может увеличиваться. При этом увеличиваются потери энергии, выделяемые в ОПН в виде тепла. Для восстановления теплового баланса ОПН температура внутри ограничителя и на поверхности покрышки увеличивается по отношению к температуре окружающего воздуха. Однако, рост температуры внутри ОПН увеличивает проводимость варисторов, а значит, и ток. Процесс может носить лавинообразный характер и привести к тепловому разрушению материала варисторов.

Поэтому в целях более грамотной эксплуатации ОПН необходимо чёткое понимание особенностей измерения тока проводимости.

К сожалению, в многочисленных публикациях по вопросу тока проводимости ОПН отсутствует единая терминология и однозначность в понимании методики и результатов измерений. Следовательно, целесообразно более подробно рассмотреть вопрос самого понятия тока проводимости ОПН и методов его измерения.

В первую очередь, следует рассмотреть токи, протекающие по ОПН при длительном воздействии на него рабочего напряжения, и выделить из них ток проводимости. Во вторую очередь, следует проанализировать характер указанного тока и его состав, в третью – показатели тока проводимости, влияющие на техническое состояние ОПН и, наконец, в четвёртую — рассмотреть методы измерения и анализа данного тока.

При решении этих задач выясняется следующее.

Ток, протекающий по ОПН под действием рабочего напряжения, состоит из совокупности (суммы) токов, протекающих по соединённым последовательно варисторам – варисторной колонке (столбу) и по поверхностям и объёму внешних и внутренних изоляционных элементов: покрышки (оболочки), стеклотекстолитового цилиндра и т. п. Ток, протекающий по сечению варистора под действием приложенного рабочего напряжения, называют током проводимости, ток, протекающий по изоляции, называют током утечки, а суммарный – длительным током ограничителя.

Величина тока проводимости отдельного варистора при заданном напряжении определяется химическим составом материала, технологией изготовления, площадью поперечного сечения, температурой и предысторией варистора. Допустимая плотность тока проводимости достаточна мала и при температуре 200 С составляет примерно (10-30)·10 — 6А СКЗ/см2 [3, с. 85], где СКЗ – среднеквадратичное значение тока. Таким образом, для варистора диаметром 46 мм ток проводимости при указанной температуре и максимально допустимым рабочем напряжении составит 0.2-0.5 мА СКЗ . В [2, c. 40] приведены допустимые значения тока проводимости для ОПН — 110-750 кВ. Так, для ОПН – 110 (производитель и диаметр варисторов не указаны) диапазон тока проводимости при напряжении 73 кВ составит (0.4 -0.65) мА СКЗ.

Величина тока утечки, например, по поверхности покрышки, определяется ее материалом, состоянием, температурой, степенью увлажнённости и загрязнения. При увлажнении загрязнений поверхности изоляции аппарата по ней протекает ток утечки, достигающий при больших уровнях загрязнения десятых долей ампера [3, стр.156]. Поэтому полученные при измерениях значения токов, превышающие указанные в заводской документации, могут быть не результатом изменения состояния варисторного столба, а всецело определяться состоянием изоляционной покрышки – её увлажнением при чрезмерном загрязнении.

Для более адекватного анализа состояния варисторной колонки рекомендуется отделять (сепарировать) ток проводимости от токов утечки. Конструкция большинства ОПН это сделать не позволяет.

Полное разделение влияния состояния покрышки на величину тока проводимости невозможно даже теоретически. Это объясняется тем, что распределение потенциалов приложенного напряжения по высоте варисторной колонки и поверхности покрышки в силу локального увлажнения и подсушивания покрышки неодинаковы. Существующая разность потенциалов вызывает изменение величины тока проводимости.

Ток проводимости варистора характеризуется двумя существенными особенностями:
— ток проводимости носит емкостной характер (имеет существенную емкостную составляющую);
— ток проводимости несинусоидален.

Рассмотрим указанные особенности более подробно с учётом некоторых элементарных сведений из теоретических основ электротехники.

2.1. Эквивалентная схема варистора представляет собой последовательно – параллельное соединение активных и емкостных элементов [3, стр. 69], причём часть элементов, как активных, так и емкостных, характеризуется нелинейной зависимостью их тока от напряжения. Математическая модель реального варистора, на основании которой веётся расчёт параметров, весьма сложна. Для понимания сути вопроса представим значительно упрощённую эквивалентную схему варистора, состоящую из параллельно соединённых линейных активного сопротивления r и ёмкости C (рис. 1а).

На рис.1б представлены графики мгновенных значений приложенного синусоидального напряжения U и тока i для линейной разветвлённой цепи с активным сопротивлением r и ёмкостью C. Полный (общий) ток i носит емкостной характер, т.е. опережает напряжение U на угол a – угол сдвига фаз тока и напряжения. Как видно из векторной диаграммы на рис.2, ток I равен геометрической сумме двух токов: тока Ic, протекающего через ёмкость С, на 900 опережающего напряжение U, и тока Ir,протекающего через активное сопротивление r и совпадающего по фазе с напряжением U. Графики мгновенных значений для активного ir и емкостного ic токов показаны на рис. 1в. Величина угла a зависит от соотношения емкостной и активной составляющих – чем больше емкостная по отношению к активной, тем больше величина угла a.

Нагрев варисторов и ОПН в целом определяет активная составляющая тока проводимости. Ограничитель сохраняет работоспособность до тех пор, пока в результате воздействия рабочего напряжения и импульсов перенапряжения активная составляющая тока не превысит критического значения, т. е.пока не нарушится тепловое равновесие аппарата, при котором количество тепла, выделяемого в варисторах, превысит возможности конструкции ОПН по его рассеянию в окружающую среду.

Допустимая плотность активной составляющей тока проводимости (1.0-5.0) ·10 -6А СКЗ/см2 [3, с.85], что для варистора диаметром 46 мм составит (0.02-0.08 ) мА СКЗ.

Таким образом, для варисторов активная составляющая равна примерно 10% от полного тока. Именно в малом содержании активного тока в полном кроется одна из особенностей измерения тока проводимости, а именно — измеренное значение полного тока проводимости не позволяет в полной мере судить о процессах, происходящих в варисторной колонке.

Доказательство этого тезиса было приведено в статье [4]. В данной работе указано, что величина активной составляющей тока ОПН в номинальных режимах составляет 8-12% от величины полного тока. При измерениях полного тока его заметное изменение наблюдается в случае, когда активная составляющая тока возрастёт в 5-6 раз. Действительно, как это видно из приведенных диаграмм на рис. 3, рост активной составляющей Ir 5,3 раза приводит к изменению полного тока I в 1,1 раза, то есть всего лишь на 10% (рис.3б), а увеличение активной составляющей в 7,1 раз приводит к росту полного тока только на 20% (рис.3в).

Следовательно, принятая диагностика состояния ОПН по полному току через него недостаточно надёжна, поскольку обнаруживает негативные изменения с большим запаздыванием, когда нарастание тока может стать лавинообразным и привести к аварии.

Практический вывод: для адекватного анализа состояния варисторной колонки должна измеряться активная составляющая полного тока проводимости.

2.2. Как было указано, активное и ёмкостное сопротивление варистора носят нелинейный характер, то есть их величина непостоянна и зависит от значения приложенного напряжения. Это означает, что при синусоидальной форме напряжения сети полный ток проводимости ограничителя несинусоидален. Для иллюстрации, на рис. 4 представлены осциллограммы испытательного напряжения U и полного тока i проводимости ОПН 35/40.5, где форма тока i значительно отличается от синусоидальной кривой.

Напомним, что при изучении процессов в электрических цепях с несинусоидальными токами и напряжениями можно использовать теорему Фурье. Согласно теореме, всякая периодически изменяющая величина рассматривается как сумма постоянной (независимой от времени) величины и ряда синусоидальных (гармонических) величин с кратными частотами. Гармоническая составляющая, частота которой равна частоте несинусоидальной периодической величины, называется основной или первой гармоникой, остальные гармоники, у которых частота в 2, 3, 4 и т.д. раз больше, называются высшими гармониками, т.е. второй, третьей гармоникой и т.д.

Согласно той же теореме, периодическая кривая, симметричная относительно оси абсцисс, не содержит постоянной составляющей и чётных гармоник. Следовательно, кривая тока проводимости, являясь периодической и симметричной оси абсцисс, содержит только нечётные гармоники.

Таким образом, полный ток проводимости представляет собой сумму несинусоидальных активного и емкостного токов. Какие показатели тока необходимо использовать для адекватного анализа варисторов?

Смотрите так же:  Акт измерения сопротивления изоляции шлейфов пожарной сигнализации

Следует напомнить, что переменный периодический ток независимо от его формы характеризуется его максимальным Ip (синоним – амплитудным), средним Iср и среднеквадратичным I значениями. При рассмотрении преобразования электрического тока в тепло рассматривается его среднеквадратичное значение. С учётом характера тока проводимости нелинейных ограничителей, для адекватного анализа состояния варисторов должна быть измерена среднеквадратичная (эффективная) величина активной составляющей тока.

Напомним, что cреднеквадратичное значение (СКЗ) периодического тока i(t) или напряжения u(t) любой формы определяется как:

где T – период изменения тока (напряжения).

Ранее применяющиеся термины (действующее или эффективное) согласно ГОСТ 16465 – 70 считаются недопустимыми.

Соотношения между среднеквадратичным I , максимальным I p (амплитудным I m) и средним I ср за половину периода значениями тока, который изменяется по любому периодическому закону, характеризуются коэффициентами амплитуды kа и формы kф . Среднеквадратичное значение

I=Ip/kа и I=Iср•kф

Значения этих коэффициентов зависят от формы тока. Для синусоидального тока kа=1.41, а kф=1.11. Для других (несинусоидальных!) форм тока эти коэффициенты имеют другие значения.

Итак, в качестве промежуточного вывода из рассмотренного можно сделать вывод, что при контроле длительного тока ОПН необходимо измерять среднеквадратичное значение активной составляющей тока проводимости.

В какой мере существующие методы и средства измерений отвечают указанным требованиям?
Существующие методы измерения тока проводимости могут быть классифицированы на следующие:
— измерение показателей тока стрелочными или цифровыми приборами прямым или косвенным методами;
— измерение и последующий анализ тех параметров тока, на основании которых можно опосредственно судить о величине активной составляющей тока;
— измерение параметров и последующий численный анализ на ЭВМ с помощью математической модели ОПН.

4.1. Измерение тока стрелочными или цифровыми приборами.

Исторически первым устройством, которое применялось для анализа тока проводимости в условиях эксплуатации, явились так называемые приспособления для измерения тока проводимости под рабочим напряжением (см., например, ТО и РЭ на ОПН производства Корниловского завода электротехнического фарфора). Данное устройство до сих пор рекомендуется для использования некоторыми отечественными производителями ОПН.

В устройстве в качестве измерительного прибора использован стрелочный миллиамперметр переменного тока, который включён в цепь измеряемого тока (см. рис. 5а), то есть принят прямой метод измерения тока. Указано, что класс точности прибора должен быть не хуже 0.5, при этом система прибора и пределы измерений не указаны. За показатель принимается действующее значение тока. Допускалось измерение тока миллиамперметром постоянного тока с указанной точностью измерений через двухполупериодный выпрямительный мост (рис. 5б), при этом показания рекомендовалось увеличивать на 10% (очевидно, имеется в виду коэффициент kф=1.11).

С учётом того, что указанное устройство применяется и рекомендуется к применению до настоящего времени, необходимо прокомментировать данные технические решения.

  1. Очевидно, что формально измеряется не ток проводимости, а длительный ток (хотя ток утечки при сухой покрышке ограничителя по отношению к току проводимости достаточно мал);
  2. Измеряются показатели полного тока (т.е. емкостная и активная составляющие);
  3. Выбор пределов измерений приборов определяется диапазоном допустимых значений тока для ОПН данного класса напряжения сети. Ориентировочные значения могут быть приняты согласно табл. 2.10 [2, c. 40].
  4. В энергетике гармоники выше 13-го порядка обычно не рассматриваются. Этой гармонике соответствует частота 13*50=650 Гц. Следовательно, все приборы, применяемые для измерения несинусоидальных токов, должны измерять без погрешности ток частотой до 650 Гц [5, c. 70].
  5. Для измерений токов проводимости могут быть использованы стрелочные приборы переменного тока электродинамической и электромагнитной систем и выпрямительной с магнитоэлектрическим измерителем.
  6. Показания электродинамического амперметра (вольтметра) зависят от среднеквадратичного значения измеряемого тока (напряжения) несинусоидальной формы, так как вращающий момент пропорционален сумме квадратов среднеквадратичных значений всех гармоник, содержащихся в измеряемом токе (напряжении), независимо от их взаимных фазовых сдвигов.
  7. Миллиамперметры переменного тока электромагнитной системы измеряют среднеквадратичное значение тока несинусоидальной формы независимо от начальных фаз. Однако частотный диапазон таких приборов ограничен. Основные амперметры класса точности 0.5 имеют номинальную область частот от 40 до 100 Гц и только часть приборов — расширенную до 500-1000 Гц. Кроме того, показания приборов указанной системы зависят от внешних магнитных полей.
  8. Миллиамперметры постоянного тока магнитоэлектрической системы при их включении через выпрямитель измеряют средневыпрямленное значение переменного тока. При указанном включении через двухполупериодный диодный мост точность измерения синусоидального тока, даже при применении прибора класса 0.5, будет значительно хуже.

Известно, что для корректного измерения переменного тока прибором магнитоэлектрической системы необходимо принимать ряд довольно сложных схемных решений. Это касается как построения самого узла выпрямления, так и типа применяемых выпрямительных элементов. Например, рекомендуется выполнять данный узел на германиевых транзисторах, а не на диодах. Рекомендуется также усиливать сигнал, вводить отрицательные обратные связи и т.д. [6,7]. С этой точки зрения, указанные в ТО и РЭ на ОПНы ряда фирм рекомендации по применению миллиамперметра с выпрямительным мостом на диодах необходимо подвергать большим сомнениям.

Очевидно, что в данном случае более правомерно рекомендовать так называемые выпрямительные приборы, которые состоят из измерителя магнитоэлектрической системы и узла выпрямителя, построенного с учётом всех требований по точности измерения.

Современные стрелочные мультиметры при контроле переменного тока (напряжения) определяют средневыпрямленное значение сигнала, а шкала градуируется в среднеквадратичных значениях синусоидального напряжения.

При несинусоидльной форме сигнала интерпретация результатов измерения переменного тока стрелочными мультиметрами затруднена [8]. В этом случае, среднеквадратичное значение сигнала несинусоидальной формы определяется путём пересчёта: Ux =Uq•kф/1.11, где Ux и – соответственно среднеквадратичное значение и коэффициент формы измеряемого сигнала, а Uq – показания прибора.

При таких перерасчётах для тока проводимости надо знать величину коэффициента формы и помнить, что эта величина непостоянна – ведь форма тока зависит от многих факторов.

Возможно применение отдельного класса выпрямительных приборов – приборов с среднеквадратичной характеристикой [5, c. 77-79]. Такие приборы имеют дополнительную диодную цепочку, дающую возможность заменить линейную зависимость выпрямленного тока на квадратичную, при этом измеряется среднеквадратичное значение тока несинусоидальной формы независимо от начальных фаз гармоник.

В последнее время, на рынке появились стрелочные измерители/регистраторы тока ОПН отечественных и зарубежных производителей, предназначенные для постоянного контроля тока проводимости под рабочим напряжением. Такие приборы постоянно подключены в разрыв цепи заземления ограничителя. С рассмотренной точки зрения, подобные измерители очевидно должны поверяться не синусоидальным током, а током, близким по форме току ОПН.

Цифровые мультиметры определяют средневыпрямленное значение и умножают на коэффициент формы синусоидального сигнала. Как и в случае стрелочных приборов, значение сигнала несинусоидальной формы определяется путём перерасчёта.

Существует особый класс цифровых приборов, в том числе и мультиметров, обеспечивающих измерение среднеквадратичного значения периодического сигнала произвольной формы – так называемые приборы класса True RMS, обеспечивающих измерение истинного (true) значения СКЗ. Данные приборы выпускаются как отечественными, так и зарубежными производителями.

Среди приборов с функцией True RMS имеется ряд приборов для бесконтактного измерения тока утечки изоляции (токоизмерительные клещи), пригодные для измерения истинного СКЗ длительного тока ОПН.

Необходимо отметить, что ток проводимости может быть измерен косвенным методом (рис.5в), при этом в цепь тока включается измерительный резистор, параллельно которому подключён вольтметр. Падение напряжения на резисторе пропорционально величине протекающего тока. Основными требованиями при этом являются : 1)измерительный резистор должен иметь минимально возможный допуск по отклонению сопротивления и 2) вольтметр должен иметь большое входное сопротивление.

В любом случае, приборы, включённые непосредственно в цепь заземления, измеряют не ток проводимости, а сумму токов колонки варисторов и изоляции (если, конечно, не приняты меры по их сепарации).

В то же время, как указывается, например, в работе [9], измерение полного тока является достаточно информативным способом. Данный метод измерения подкреплён большим количеством экспериментального материала, а предельно допустимые значения, указанные в паспорте, учитывают конструктивные особенности конкретного аппарата. Кроме того, эти значения указаны с запасом, составляющим примерно 30 % от реального срока службы ОПН.

4.2. В настоящее время рядом отечественных предприятий предлагаются приборы для измерения активной составляющей тока, основанные на измерении параметров высших гармоник – действующего (как указано в документации) значения третьей или пятой (на частотах 150 или 250 Гц). В рекламных материалах утверждается, что высшие гармонические составляющие содержатся только в активной составляющей тока проводимости.

4.3. На сегодняшний день наиболее адекватным методом получения среднеквадратичного значения активной составляющей тока проводимости ограничителя является его вычисление на основе принятой математической модели ОПН. Исходными параметрами для вычисления этого параметра являются измеряемые с помощью аналого – цифрового преобразователя мгновенные значения приложенного испытательного напряжения и полного тока проводимости. Последующая обработка результатов измерений проводится на специализированных ЭВМ (микроконтроллерах) или ПЭВМ с помощью разработанных программ.

Имеется ряд подобных приборов зарубежных производителей, которые дают возможность получать ряд параметров тока проводимости, включая величину активной оставляющей, не только в лабораторных, но и в полевых условиях. Основным недостатком является то, что в технической документации на приборы не приводятся описания математических моделей, на основе которых ведётся расчёт параметров. В этом плане остаётся только верить производителю.

4.4. Одним из результатов научно – исследовательских работ, проводимых ООО Балтэнерго, является разработка математической модели ОПН классов 35 – 220 кВ, а на её основе – программы вычисления и отображения параметров тока проводимости ограничителей. Основной целью явилась разработка алгоритма и программы разделения несинусоиального тока ОПН на активную и емкостную составляющие.

В программе осуществляется фильтрация поступающих данных (раздельно для вычисления уровней параметров и интервалов времени), гармонический анализ сигналов на основе преобразования Фурье, разделение тока проводимости на активную и емкостную составляющие согласно принятой математической модели и схеме замещения ОПН, вычисление истинных СКЗ, амплитудных и временных параметров выделенных составляющих.

Смотрите так же:  Постоянный ток сечение кабеля

В рабочем окне программы представлены графики мгновенных значений испытательного напряжения u и тока i ОПН (Рис.6а), а также сфазированные (синхронизированные) графики вычисленных значений первых гармоник напряжения u1 и тока i1 (Рис.6б), а также активной ir и емкостной i1c составляющих тока (Рис.6в) ОПН с масштабированием области графического вывода информации.

Измерение тока проводимости (тока утечки) — Испытание вентильных разрядников

Допустимые токи проводимости (токи утечки) отдельных элементов вентильных разрядников приведены в табл. 5.

Таблица 5. Ток проводимости (утечки) элементов вентильных разрядников

Тип разрядника или его элементов

Выпрямленное напряжение, приложенное к элементу
разрядника, кВ

Ток проводимости
элемента разрядника, мкА

Верхний предел
тока утечки, мкА

РВВМ-3
РВВМ-6
РВВМ-10

РВС-15
PBC-20
РВС-33, РВС-35

Элемент разрядников РВМГ-110,
РВМГ-150, РВМГ-220, РВМГ-330,
РВМГ-500

Основной элемент разрядника серии
РВМК

Искровой элемент разрядника серии
РВМК

Основной элемент разрядников
РВМК-330П, РВМК-500П

Примечание: Данные табл. 1.8.32 ПУЭ.

Измерение токов утечки и токов проводимости разрядников с шунтирующими сопротивлениями позволяет выявить такие же дефекты, как и измерение сопротивления разрядников мегаомметром, но на несколько более ранней стадии их развития.
Высокое постоянное напряжение для измерения токов проводимости и утечки разрядников можно получить от кенотронного аппарата АИИ-70 (см. рис. 1). Измерения производятся для каждого элемента в отдельности. При этом пульсация выпрямленного напряжения должна быть не более 10%. Аппарат АИИ-70 имеет однополупериодное выпрямление, поэтому для снижения пульсации в измерительную схему включается конденсатор, емкость которого зависит от типа разрядника и должна соответствовать данным табл. 6. Включение конденсатора позволяет уменьшить пульсацию до 3% амплитудного значения напряжения.

Таблица 6. Емкости для сглаживания выпрямленного напряжения при измерении токов проводимости разрядников

Номинальное
напряжение, кВ

Наименьшая емкость, мкФ

одно полупериодная
схема

Элементы серии РВМГ, основной и искровой элементы разрядника
РВМК

В качестве сглаживающих могут быть применены любые конденсаторы, в частности, косинусные.
Выпрямленное напряжение на испытываемый разрядник следует подавать с помощью экранированного проводника с целью исключения из показаний микроамперметра тока утечки по поверхности изолятора.

Рис. 1. Схема измерения тока утечки вентильного разрядника.
1 — регулировочный трансформатор; 2 — испытательный трансформатор; 3 — выпрямитель; 4 — киловольтметр; 5 — сглаживающий конденсатор; 6 — микроамперметр; 7 — разрядник защиты микроамперметра; 8 — экранированными провод; 9 — испытуемый разрядник.

Токи проводимости вентильных разрядников зависят от напряжения источника питания, поэтому контроль выпрямленного напряжения при измерении токов проводимости производят на стороне высшего напряжения, например, киловольтметром типа С19б или С-100 или измеряют токи утечки при помощи эталонного элемента, отградуированного для данного типа разрядников. Для этого в схему измерения токов проводимости вместо испытываемого разрядника устанавливают эталонный элемент СН-2, постепенно увеличивают при помощи регулировочного устройства испытательное напряжение до значения, при котором ток проводимости равен среднему нормированному значению для данного типа разрядника. Затем в схему устанавливается испытуемый элемент вместо эталонного и измеряется его ток проводимости при том же испытательном напряжении. Если ток проводимости при этом соответствует норме, то элемент разрядника удовлетворяет требованиям. Градуирование эталонного элемента производят отдельно для каждого типа разрядника. При отсутствии эталонного элемента в схему измерения устанавливают один из контролируемых элементов и определяют значение выпрямленного напряжения, при котором ток проводимости равен среднему нормированному для испытываемого типа разрядника. После этого при том же испытательном напряжении измеряют токи проводимости всех элементов и, сравнивая эти токи, определяют исправность элементов разрядника. Измерение напряжения на низкой стороне недопустимо, так как при этом не учитывается искажение формы кривой напряжения и падение напряжения в трансформаторе, что может привести к заметным погрешностям. Так например, для разрядников РВС-33 разница напряжений при измерении на низкой стороне и на высокой стороне киловольтметром может достигать 15 — 18 % .
Схема, приведенная на рис. 9.1, громоздка, неудобна в условиях открытого распределительного устройства и работа с ней связана с повышенной опасностью. Для избежания указанных недостатков разработан и успешно применяется малогабаритный источник высокого напряжения постоянного тока. Этот источник состоит из преобразователя и умножителя напряжения. Питание от сети 220 В переменного тока частотой 50 Гц. Принципиальная схема источника представлена на рис. 9.2.
Преобразователь напряжения включает в себя регулируемый выпрямитель на 10-20 В, генератор напряжения 2 — б кВ частотой 2 — 5 кГц, схему регулирования напряжения. Смонтирован преобразователь в металлическом корпусе, в котором установлены кроме того приборы для измерения высокого напряжения с пределом измерения до 35 кВ и тока — до 1500 мкА.
Напряжение 2 — б кВ частотой 2 — 5 кГц через специальный разъем на панели преобразователя поступает по коаксиальному кабелю на умножитель напряжения. Последний имеет пять ступеней, выполненных на выпрямительных столбиках КЦ-201Е (Uобр = 15 кВ) и на конденсаторах типа КВИ-2200 пФ, (Uн=10 кВ). Умножитель смонтирован в бакелитовой трубе, в которой также расположен набор ограничительных сопротивлений для измерения напряжения на выходе устройства. На средней части бакелитовой трубы расположена клемма «35 кВ», а в верхней части — клемма «к прибору 35 кВ» для измерения выходного напряжения.
Вес устройства — 7.8 кг.

Рис. 2 Схема малогабаритного источника выпрямленного напряжения

Во время измерения с помощью этого устройства с разрядника должно быть снято заземление.
Данное устройство может быть использовано также для испытаний кабельных линий. Предусмотрена возможность получения выпрямленного напряжения до 60 кВ путем включения дополнительного умножителя напряжения.
Измерения токов проводимости разрядников, составленных из отдельных элементов, производятся по схемам, указанным на рис. 3 и 4.
Не допускается испытание разрядников, находящихся на открытых подстанциях, в туманную и дождливую погоду, во время выпадания росы, а также при температуре ниже +5°С.
Для подсоединения провода к электродам разрядника непосредственно с земли используют специальные высоковольтные штанги. Требования к таким штангам аналогичны требованиям, предъявляемым к измерительным штангам. Длина штанги 3,5 — 5 м в зависимости от конструкции опор, на которых установлены разрядники. Периодичность испытаний штанг для производства измерений на разрядниках 1 раз в год (перед периодом измерений). Величина испытательного напряжения 100 кВ. Время испытаний 5 мин.
Запрещается для присоединения проводов влезать на колонку разрядника или прислонять к нему лестницу, т.к. это может вызвать повреждение фарфоровых рубашек, армировки фланцев и падение разрядника.
При измерении следует иметь в виду, что после отключения кенотронного аппарата на высоковольтном проводе и конденсаторе сохранится высокое напряжение. Поэтому перед каждым прикосновением к высоковольтному проводу, конденсатору и выносному прибору, а также перед присоединением проводов, конденсатор необходимо разрядить разрядной штангой и заземлить.
Во избежание повреждения микроамперметра при разряде конденсатора, подключение разрядной штанги следует производить к вводу конденсатора или к выводу кенотронного аппарата.
При измерениях, проводимых в помещении, разрядники должны быть выдержаны в нем не менее четырех часов в летнее время и не менее восьми часов в зимнее время. Поверхность покрышки должна быть чистой и сухой. Применять воду для обмывки фарфора не рекомендуется, так как при этом требуется длительная сушка и повторное испытание.
При измерении тока проводимости разрядников при температуре окружающей среды отличной от 20°С, следует вносить температурную поправку на результат измерения, составляющую 3% на каждые 10°С отклонения температуры. Причем, при положительном отклонении температуры — поправка отрицательная, при отрицательном — положительная.
Существенное уменьшение тока проводимости по отношению к нормальной величине указывает на обрыв в цепи шунтирующих сопротивлений.
Увеличение проводимости является, как правило, результатом проникновения внутрь разрядника влаги, при этом значительные повышения проводимости происходят в случаях закорачивания части шунтирующих сопротивлений каплями влаги или отложения продуктов коррозии между электродами искровых промежутков.

Рис. 9.3. Схемы измерения тока проводимости разрядника из нескольких элементов с не заземленным высоковольтным электродом (а) и с заземленным (б).
* — измеряемый элемент разрядника.

Измерение пробивных напряжений при промышленной частоте.

Пробивное напряжение искровых промежутков элементов вентильных разрядников при промышленной частоте должно быть в пределах значений, указанных в табл. 7.

Таблица 7. Пробивное напряжение искровых промежутков элементов вентильных разрядников при промышленной частоте

ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОК ПРОВОДИМОСТИ ИТ-Д1

Измеритель тока — регистратор срабатывания ИТ–Д1 предназначен для измерения тока проводимости и индикации его превышения, регистрации числа срабатываний ограничителя перенапряжений нелинейного (ОПН) сетей класса 35, 110, 150, 220, 330 и 500 кВ при грозовых и коммутационных перенапряжениях.

Условия эксплуатации регистратора:
— районы с умеренным и холодным климатом и промышленной атмосферой (тип атмосферы I I по ГОСТ 15150) при сильном загрязнении внешней среды (степень загрязнения I I I по ГОСТ 9920) на открытом воздухе;
— предельное верхнее значение температуры окружающей среды – плюс 40°С, нижнее – минус 60°С.
— влажность – не более 80% при температуре внешней среды 30°С;
— высота установки регистратора – не более 1000 м над уровнем моря.

Конструктивно регистратор выполнен в стальном корпусе неразборным и неремонтируемым в условиях эксплуатирующих организаций.

Регистратор ИТ-Д1 включает стрелочный миллиамперметр, электромеханический счётчик импульсов и электронную часть. Электронная часть состоит из ряда функциональных узлов, обеспечивающих согласование коротких и сверхкоротких импульсов тока грозовых и коммутационных перенапряжений положительной и отрицательной полярностей и относительно длительного времени срабатывания электромеханического счётчика.

Регистратор не требует источников питания.

Внешний вид регистратора ИТ-Д1 представлен на фото. На рис. 1 показаны : 1-корпус; 2-миллиамперметр; 3-индикатор числа разрядов; 4-индикатор превышения тока -светодиод; 5-изолятор; 6-контактный кронштейн с отверстием ?11 мм для подсоединения отрезка заземляющего проводника (шины)- нижний фланец (приборный вывод) ОПН –контактный кронштейн; 7-отверстия для подсоединения второго отрезка проводника заземления- корпус регистратора- заземлитель и крепежа регистратора к опорной стойке (фундаменту).

Смотрите так же:  Аудио-видео провода

Регистратор включается последовательно в цепь ОПН – заземлитель в разрыв заземляющего проводника.

В режиме работы сети без импульсных перенапряжений через регистратор протекает ток ограничителя, величина которого измеряется миллиамперметром. При превышении током, протекающим через ограничитель, величины 5 мА индикатор начинает светится, сигнализируя о возможном неисправном состоянии ОПН .

При грозовом или коммутационном разряде импульс тока, протекая через датчик перенапряжения, фиксируется электромеханическим счётчиком.

Схемы подключения регистратора к ОПН приведены на рис. 2 — для ОПН обычного исполнения (типа А), на рис. 3-для ОПН типа Б производства НПО ДЕЛЬТА.

Нижний фланец ОПН типа А изолируется от опорной конструкции (стойки, фундамента, подножника) с помощью изолирующих приспособлений, например, изолирующего основания, изоляционных втулок и т.п.

Основные технические данные регистратора ИТ-Д1

Измерение тока проводимости (тока утечки)

Допустимые токи проводимости (токи утечки) отдельных элементов вентильных разрядников приведены в табл. 5.

Таблица 5. Ток проводимости (утечки) элементов вентильных разрядников

Примечание: Данные табл. 1.8.32 ПУЭ.

Измерение токов утечки и токов проводимости разрядников с шунтирующими сопротивлениями позволяет выявить такие же дефекты, как и измерение сопротивления разрядников мегаомметром, но на несколько более ранней стадии их развития.

Высокое постоянное напряжение для измерения токов проводимости и утечки разрядников можно получить от кенотронного аппарата АИИ-70 (см. рис. 1). Измерения производятся для каждого элемента в отдельности. При этом пульсация выпрямленного напряжения должна быть не более 10%. Аппарат АИИ-70 имеет однополупериодное выпрямление, поэтому для снижения пульсации в измерительную схему включается конденсатор, емкость которого зависит от типа разрядника и должна соответствовать данным табл. 6. Включение конденсатора позволяет уменьшить пульсацию до 3% амплитудного значения напряжения.

Таблица 6. Емкости для сглаживания выпрямленного напряжения при измерении токов проводимости разрядников

В качестве сглаживающих могут быть применены любые конденсаторы, в частности, косинусные.

Выпрямленное напряжение на испытываемый разрядник следует подавать с помощью экранированного проводника с целью исключения из показаний микроамперметра тока утечки по поверхности изолятора.

Рис. 1. Схема измерения тока утечки вентильного разрядника.
1 — регулировочный трансформатор; 2 — испытательный трансформатор; 3 — выпрямитель; 4 — киловольтметр; 5 — сглаживающий конденсатор; 6 — микроамперметр; 7 — разрядник защиты микроамперметра; 8 — экранированными провод; 9 — испытуемый разрядник.

Токи проводимости вентильных разрядников зависят от напряжения источника питания, поэтому контроль выпрямленного напряжения при измерении токов проводимости производят на стороне высшего напряжения, например, киловольтметром типа С19б или С-100 или измеряют токи утечки при помощи эталонного элемента, отградуированного для данного типа разрядников. Для этого в схему измерения токов проводимости вместо испытываемого разрядника устанавливают эталонный элемент СН-2, постепенно увеличивают при помощи регулировочного устройства испытательное напряжение до значения, при котором ток проводимости равен среднему нормированному значению для данного типа разрядника. Затем в схему устанавливается испытуемый элемент вместо эталонного и измеряется его ток проводимости при том же испытательном напряжении. Если ток проводимости при этом соответствует норме, то элемент разрядника удовлетворяет требованиям. Градуирование эталонного элемента производят отдельно для каждого типа разрядника. При отсутствии эталонного элемента в схему измерения устанавливают один из контролируемых элементов и определяют значение выпрямленного напряжения, при котором ток проводимости равен среднему нормированному для испытываемого типа разрядника. После этого при том же испытательном напряжении измеряют токи проводимости всех элементов и, сравнивая эти токи, определяют исправность элементов разрядника. Измерение напряжения на низкой стороне недопустимо, так как при этом не учитывается искажение формы кривой напряжения и падение напряжения в трансформаторе, что может привести к заметным погрешностям. Так например, для разрядников РВС-33 разница напряжений при измерении на низкой стороне и на высокой стороне киловольтметром может достигать 15 — 18 % .

Схема, приведенная на рис. 9.1, громоздка, неудобна в условиях открытого распределительного устройства и работа с ней связана с повышенной опасностью. Для избежания указанных недостатков разработан и успешно применяется малогабаритный источник высокого напряжения постоянного тока. Этот источник состоит из преобразователя и умножителя напряжения. Питание от сети 220 В переменного тока частотой 50 Гц. Принципиальная схема источника представлена на рис. 9.2.

Преобразователь напряжения включает в себя регулируемый выпрямитель на 10-20 В, генератор напряжения 2 — б кВ частотой 2 — 5 кГц, схему регулирования напряжения. Смонтирован преобразователь в металлическом корпусе, в котором установлены кроме того приборы для измерения высокого напряжения с пределом измерения до 35 кВ и тока — до 1500 мкА.

Напряжение 2 — б кВ частотой 2 — 5 кГц через специальный разъем на панели преобразователя поступает по коаксиальному кабелю на умножитель напряжения. Последний имеет пять ступеней, выполненных на выпрямительных столбиках КЦ-201Е (Uобр = 15 кВ) и на конденсаторах типа КВИ-2200 пФ, (Uн=10 кВ). Умножитель смонтирован в бакелитовой трубе, в которой также расположен набор ограничительных сопротивлений для измерения напряжения на выходе устройства. На средней части бакелитовой трубы расположена клемма «35 кВ», а в верхней части — клемма «к прибору 35 кВ» для измерения выходного напряжения.

Вес устройства — 7.8 кг.

Рис. 2 Схема малогабаритного источника выпрямленного напряжения

Во время измерения с помощью этого устройства с разрядника должно быть снято заземление.

Данное устройство может быть использовано также для испытаний кабельных линий. Предусмотрена возможность получения выпрямленного напряжения до 60 кВ путем включения дополнительного умножителя напряжения.

Измерения токов проводимости разрядников, составленных из отдельных элементов, производятся по схемам, указанным на рис. 3 и 4.

Не допускается испытание разрядников, находящихся на открытых подстанциях, в туманную и дождливую погоду, во время выпадания росы, а также при температуре ниже +5°С.

Для подсоединения провода к электродам разрядника непосредственно с земли используют специальные высоковольтные штанги. Требования к таким штангам аналогичны требованиям, предъявляемым к измерительным штангам. Длина штанги 3,5 — 5 м в зависимости от конструкции опор, на которых установлены разрядники. Периодичность испытаний штанг для производства измерений на разрядниках 1 раз в год (перед периодом измерений). Величина испытательного напряжения 100 кВ. Время испытаний 5 мин.

Запрещается для присоединения проводов влезать на колонку разрядника или прислонять к нему лестницу, т.к. это может вызвать повреждение фарфоровых рубашек, армировки фланцев и падение разрядника.
При измерении следует иметь в виду, что после отключения кенотронного аппарата на высоковольтном проводе и конденсаторе сохранится высокое напряжение. Поэтому перед каждым прикосновением к высоковольтному проводу, конденсатору и выносному прибору, а также перед присоединением проводов, конденсатор необходимо разрядить разрядной штангой и заземлить.

Во избежание повреждения микроамперметра при разряде конденсатора, подключение разрядной штанги следует производить к вводу конденсатора или к выводу кенотронного аппарата.

При измерениях, проводимых в помещении, разрядники должны быть выдержаны в нем не менее четырех часов в летнее время и не менее восьми часов в зимнее время. Поверхность покрышки должна быть чистой и сухой. Применять воду для обмывки фарфора не рекомендуется, так как при этом требуется длительная сушка и повторное испытание.

При измерении тока проводимости разрядников при температуре окружающей среды отличной от 20°С, следует вносить температурную поправку на результат измерения, составляющую 3% на каждые 10°С отклонения температуры. Причем, при положительном отклонении температуры — поправка отрицательная, при отрицательном — положительная.

Существенное уменьшение тока проводимости по отношению к нормальной величине указывает на обрыв в цепи шунтирующих сопротивлений.

Увеличение проводимости является, как правило, результатом проникновения внутрь разрядника влаги, при этом значительные повышения проводимости происходят в случаях закорачивания части шунтирующих сопротивлений каплями влаги или отложения продуктов коррозии между электродами искровых промежутков.

Рис. 9.3. Схемы измерения тока проводимости разрядника из нескольких элементов с не заземленным высоковольтным электродом (а) и с заземленным (б).
* — измеряемый элемент разрядника.

Измерение пробивных напряжений при промышленной частоте.

Пробивное напряжение искровых промежутков элементов вентильных разрядников при промышленной частоте должно быть в пределах значений, указанных в табл. 7.

Таблица 7. Пробивное напряжение искровых промежутков элементов вентильных разрядников при промышленной частоте

Похожие статьи:

  • Экономическое сечение провода определение ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7 Раздел 1. Общие правила Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны Выбор сечения проводников по экономической плотности тока 1.3.25. […]
  • Заземление код оквэд Пошаговая инструкция добавления кодов ОКВЭД для ООО в 2019 году При регистрации ООО учредители указывают в уставе, какой экономической деятельностью будет заниматься их компания. В заявлении Р11001 и листе записи ЕГРЮЛ, который налоговая […]
  • Активное и реактивное сопротивление провода ас-95 Форум проектировщиков электрических и слаботочных сетей Автор Тема: активное и индуктивное сопротивление проводов АС сечение 120 и 95 мм2 (Прочитано 4839 раз) 0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему. Быстрый ответ […]
  • Вв провода на нексию 8кл Высоковольтные провода Нексия (8-кл) Tesla T736B Высоковольтные провода Дэу Нексия 1.5 8-кл (под трамблер). T736B. Бренд: Tesla . Состояние товара: Новый Задать вопрос по товару можно по телефонам:(096) 970-30-30(044) […]
  • Паритет провода Акустические провода ШВПМ . ТУ 3578-005-39793330-2010 Сертификаты: Назначение: Конструкция Токопроводящая жила - медная многопроволочная Изоляция - ПВХ пластикат Требования пожарной безопасности Класс пожарной опасности по […]
  • Провода трещат Почему ЛЭП трещат? 4 Причины. Причин появления треска на линиях электропередач может быть множество. Стоит разобраться в самых распространенных из них. Причина №1: атмосферное перенапряжение. Чаще всего такие явления возникают из-за […]