Когда проводится проверка кабельных линий лабораторией?

Испытания кабельных линий проводятся со следующей периодичностью:

• ежегодно — для силовых питающих и распределительных линий с резиновой изоляцией, обслуживающих объекты жизнеобеспечения населенных пунктов и других важных потребителей;
• каждые 3 года — для основных питающих линий 6–35 кВ;
• каждые 5 лет — для резервных линий.
• Внеочередные – при аварийном отключении электрооборудования.

Испытание кабеля повышенным напряжением проводится для оценки соответствия величины сопротивления, коэффициента абсорбции и других параметров изолирующей оболочки установленным нормам. В процессе испытательных мероприятий выявляются дефекты, способные спровоцировать аварию и выход из строя дорогостоящего электрооборудования.

Методы испытаний.

1. Проверка целости и фазировки жил кабеля.

Определение целости жил и фазировка КЛ производится после окончания монтажа, перемонтажа муфт или отсоединения жил кабеля в процессе эксплуатации.

Определение целости жил кабелей напряжением до 10кВ производится мегаомметром. После включения КЛ под напряжение производится проверка правильности ее фазировки.

Сущность фазировки под напряжением заключается в определении соответствия фазы кабеля, находящейся под напряжением от распределительного устройства с противоположного конца кабеля, предполагаемой одноименной фазе шин распределительного устройства, где производится фазировка. Для фазировки КЛ 6 и 10 кВ под напряжением применяются указатели напряжения 10 кВ в комплекте с добавочным сопротивлением рисунок №1. Целость и совпадение обозначений фаз подключаемых жил кабеля должна соответствовать.

Рис. №1 Фазировка кабельных линий под напряжением.

а – соответствие фаз кабеля и шин; б – разные фазы шин и кабеля в месте присоединения последнего; 1 – указатель напряжения; 2 – трубка сопротивления; 3 – провод; 4 – шина; 5 – концевая заделка; 6 – кабель; 7 – разъем спуска шин.

Измерение сопротивления изоляции.

Измерение сопротивления изоляции высоковольтных кабелей проводят на полностью отключенном кабеле.

Перед проверкой необходимо проверить надёжность заземления кабельных воронок, брони и подключить к переносному заземлению со специальными зажимами (крокодилами). Второй конец кабеля остаётся свободным, жилы должны быть разведены на достаточное расстояние (примерно 150 — 200 мм).

В случае невозможности обеспечить требуемое расстояние между жилами и жил кабеля до заземлённых частей оборудования, на жилы надеваются изолирующие колпаки или накладки.

Перед началом измерений необходимо убедиться, что на испытываемом объекте нет

напряжения, тщательно очистить изоляцию от пыли. Измерения следует производить при устойчивом положении стрелки прибора; для этого нужно быстро, но равномерно, вращать ручку генератора (120 об/мин) в течение 60 сек. Сопротивление изоляции определяется показанием стрелки прибора мегаомметра. Для присоединения мегаомметра к испытываемому аппарату или линии следует применять раздельные провода с большим сопротивлением изоляции (не менее 100 мОм).

Мегаомметром поочерёдно измеряется сопротивление жил, при этом на свободные от измерения жилы устанавливается переносное заземление. Схема для измерения сопротивления изоляции силовых кабельных линий изображена на рисунке №2

Рис. №2 Схема измерения сопротивления изоляции силового кабеля.

Измерение сопротивления изоляции силовых и контрольных кабелей напряжением до 1000В проводят аналогично, при этом измерения производятся между каждыми двумя проводами (между фазами, между фазными жилами и нулем, между фазными жилами и защитным проводником и между нулевым и защитным проводником). При измерении разрешается объединять нулевой рабочий и нулевой защитный проводники. У четырехжильных кабелей измерение сопротивления изоляции нулевого проводника производится относительно заземленных частей электрооборудования.

Перед первыми или повторными измерениями КЛ должна быть разряжена путем соединения всех металлических элементов между собой и землей не менее чем на 2 мин. Сопротивление изоляции кабелей до 1 кВ должно быть не менее 0,5 МОм. Для силовых кабелей выше 1 кВ сопротивление изоляции не нормируется. Измерение следует производить до и после испытания кабеля повышенным напряжением.

5.3. Нормы и методы испытаний новых машин

5.3.1. Измерение сопротивления изоляции

Сопротивление изоляции характеризует ее состояние в данный момент времени и не является стабильным, так как зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются температура и влажность изоляции в момент проведения измерения.

В ГОСТ 183-74 нормы сопротивления изоляции не определены, так как абсолютных критериев минимально допустимого сопротивления изоляции не существует. Они могут быть установлены в стандартах на конкретные виды машин или в ТУ с обязательным указанием температуры, при которой должны проводиться измерения, и методов пересчета показаний приборов, если измерения проводились при иной температуре обмоток.

Измерение сопротивления изоляции обмоток преследует цель установить возможность проведения ее испытаний высоким напряжением без повышенного риска повреждения хорошей, но имеющей большую влажность изоляции.

Измерения проводятся мегаомметром, номинальное напряжение которого выбирается в зависимости от номинального напряжения обмотки. Для обмоток • с номинальным напряжением до 500 В (660) В применяют мегаомметры на 500 В, для обмоток с напряжением до 3000 В — мегаомметры на 1000 В, для обмоток с номинальным напряжением 3000 В и более — мегаомметры на 2500 В и выше.

Степень увлажненности изоляции определяется не только по показаниям прибора в момент отсчета, но и характером изменения показания мегаомметра в процессе измерения, которое проводят в течение 1 мин. Запись показаний прибора делают через 15 с после начала измерения (J?15) и в конце измерения — через 60 с после начала (R60).

Отношение этих показаний ka6 = ^6o/^is называют коэффициентом абсорбции. Его значение определяется отношением тока поляризации к току утечки через диэлектрик — изоляцию обмотки. При влажной изоляции коэффициент абсорбции близок к 1. При сухой изоляции
R60
на 30-50% больше, чем
R15,
и /саб 3* 1,3.

Мегаомметром измеряется также сопротивление изоляции термопреобразователей, заложенных в машины, и проводов, соединяющих термопреобразователи с доской выводов.

Сопротивление этой изоляции измеряется по отношению к корпусу и к обмоткам машины. Она не рассчитана на работу при высоких напряжениях, поэтому измерение ее сопротивления должно проводиться прибором с номинальным напряжением не выше 250 В.

Помимо сопротивления изоляции обмоток при проведении испытаний на месте установки машины измеряют также сопротивление изоляции подшипников, которая устанавливается для предотвращения протекания подшипниковых токов в машинах со стояковыми подшипниками.

Таким образом, сопротивление изоляции разных обмоток одной и той же машины, имеющих разное номинальное напряжение, например обмоток статора и ротора синхронного двигателя, нужно измерять разными мегаомметрами с различными номинальными напряжениями.

5.3.2. Измерение сопротивления обмоток при постоянном токе

Сопротивление обмоток при постоянном токе относится к важным параметрам машины и не должно существенно отличаться от расчетных значений. Однако по результатам измерений сопротивления нельзя судить о правильности и качестве выполнения работ. Это связано прежде всего с технологическими допусками на размеры катушек обмотки и с допусками на сопротивление обмоточного провода, существенно влияющими на результаты измерений.

Возможность качественной оценки дает сравнение результатов измерения сопротивления обмотки с расчетными (каталожными) данными и с данными, полученными для других однотипных машин. Часто практикуется сравнение результатов измерений сопротивлений отдельных одинаковых элементов обмотки одной машины, например фаз трехфазной обмотки, содержащих одинаковые катушки, или однотипных катушек возбуждения. Так как эти элементы выполняются из одной и той же партии обмоточного провода и на одних и тех же шаблонах, то расхождение в результатах измерений более чем на 2 — 3% может служить показателем неисправности обмотки — неправильно выполненных соединений в схеме, наличия замкнутых витков в катушке и т. п.

Способы измерения сопротивления должны обеспечивать высокую точность (до 0,4% при приемочных испытаниях) и быстроту выполнения измерений, что особенно важно при приемо-сдаточных испытаниях.

Для измерений сопротивлений более 1 Ом могут применяться обыкновенные (одинарные) измерительные мосты, а при меньших сопротивлениях — двойные мосты, исключающие влияние соединительных проводников и контактов. Более универсальным способом измерений является метод вольтметра и амперметра, который при правильно выбранных приборах, схеме и методике измерений обеспечивает необходимую точность и быстроту проведения испытания.

Для измерения сопротивления обмоток машин во время приемо-сдаточных испытаний при массовом выпуске используют стрелочные или цифровые омметры, обеспечивающие быстроту измерений при минимальном количестве необходимых соединений. Однако этот способ имеет малую точность, поэтому его не применяют для машин с небольшими сопротивлениями обмоток.

5.3.3. Испытание изоляции обмоток на электрическую прочность

Испытание изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками на электрическую прочность проводится на всех машинах при приемочных и приемо-сдаточных испытаниях.

ГОСТ 183-74 устанавливает, что изоляция полностью собранной на заводе-изготовителе машины или ее отдельных частей, а также машин, обмотка которых полностью или частично уложена на месте установки машин, должна выдерживать испытательное напряжение частотой 50 Гц в течение 1 мин.

Нормы испытательных напряжений при приемочных и приемо-сдаточных испытаниях приведены в табл. 5.2.

Для турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов обязательным является также испытание изоляции после сборки машины на месте установки. Оно проводится испытательным напряжением, равным 80% указанного в табл. 5.2, Эти испытания не проводятся, если обмотка полностью или частично укладывалась на месте установки машины и была соответственно испытана 100%-ным испытательным напряжением.

Испытанию подвергается изоляция каждой независимой цепи машины. Все другие обмотки на это время соединяются с корпусом и заземляются. В машинах переменного тока независимыми цепями считают все обмотки, начала и концы которых имеют выводы. В машинах постоянного тока обмотку якоря, соединенные с ней обмотки дополнительных полюсов и компенсационную обычно принимают за одну цепь, а различные обмотки главных полюсов — за независимые цепи.

Если испытательное напряжение обмотки равно или более 3000 В, то оно не должно прикладываться мгновенно. Испытание начинается не более чем с 50%-ного значения полного испытательного напряжения и повышается до полного значения плавно или ступенями, не превышающими каждая 5% этого значения, таким образом, чтобы все время подъема напряжения было не менее 10 с. После выдержки полного испытательного напряжения в течение 1 мин оно должно быть снижено до половинного значения и лишь после этого отключено.

Для машин мощностью до 15 кВт включительно на номинальное напряжение до 660 В при «их массовом выпуске на автоматизированном и механизированном технологическом оборудовании испытание элек-

Таблица 5.2. Испытательные напряжения обмоток электрических машин

№ п/п.

Продолжение табл. 5.2

Примечания: 1. Испытательное напряжение для машин с разными уровнями изоляции определяется по согласованию между изготовителем и потребителем.

2. Для двухфазных обмоток, имеющих общий вывод, номинальное напряжение, по которому определяется испытательное напряжение, следует брать равным 1,4 напряжения отдельной фазы.

3. Напряжение, получаемое при пусковых условиях между выводами обмоток возбуждения или между выводами секций, можно измерить при пониженном напряжении питания. Измеренное таким образом напряжение следует умножить на отношение напряжения, полученного при пусковых условиях, к пониженному напряжению питания.

4. Для обмоток одной или нескольких машин, которые связаны электрически, рассматриваемое напряжение — максимальное по отношению к земле.

трической прочности изоляции допускается проводить, прикладывая испытательное напряжение в течение 1 с. При этом оно должно быть увеличено на 20% по сравнению с указанным в табл. 5.2. Проведение приемо-сдаточных испытаний таких машин на большинстве заводов автоматизировано.

5.3.4. Испытание междувитковой изоляции обмоток

ГОСТ 183-74 устанавливает, что между-витковая изоляция обмоток электрических машин должна быть испытана напряжением, превышающим номинальное на 30%, в течение 3 мин. Повышение междувиткового напряжения достигается соответствующим увеличением напряжения на выводах обмотки при холостом ходе машины.

В асинхронных машинах, ток холостого хода которых при повышении напряжения в 1,3 раза превышает номинальный, например в двигателях с большим насыщением

стали магнитопровода, длительность испытаний может быть сокращена до 1 мин. Испытание может быть проведено также при питании статора током повышенной частоты. Частота тока по сравнению с номинальной может быть повышена не более чем на 15%. Междувитковая изоляция обмоток статора и ротора асинхронных двигателей с фазными роторами испытывается одновременно при неподвижном (заторможенном) и разомкнутом роторе.

Междувитковая изоляция синхронных машин (кроме турбогенераторов и гидрогенераторов) также испытывается напряжением, на 30% повышенным по сравнению с номинальным. В машинах, напряжение которых в генераторном режиме при номинальном токе возбужения превышает номинальное более чем на 30%, испытание проводят при напряжении холостого хода, соответствующем номинальному току возбуждения.

Междувитковая изоляция обмоток гид-

рогенераторов испытывается напряжением на 50%, а турбогенераторов — на 30% выше номинального в течение 5 мин. Если указанное повышение напряжения генераторов не может быть достигнуто увеличением их тока возбуждения до номинального, то разрешено одновременно увеличивать частоту вращения машин, но не более чем на 15% сверх номинальной.

Междувитковая изоляция обмоток индукторов, питающихся постоянным током, в собранной машине не испытывается. Ее испытания проводят до сборки, при пооперационном контроле.

Испытательные напряжения междувит-ковой изоляции обмоток якорей машин постоянного тока не зависят от номинального напряжения и определяются из расчета среднего напряжения между соседними коллекторными пластинами, которое не должно превышать 24 В. Для электромашинных возбудителей, рассчитанных на фокусировку возбуждения, при которой напряжение может превышать 130% номинального, испытание проводят при предельном напряжении фор-сировки, но время испытаний сокращается до 1 мин.

В последние годы для испытаний электрической прочности междувитковой изоляции все большее распространение получают устройства, основанные на принципе использования высокой частоты или импульсного напряжения. ГОСТ разрешает использовать эти устройства для испытаний междувитковой изоляции катушечных обмоток машин с номинальным напряжением не свыше 660 В.

5.3.5. Испытание на кратковременную перегрузку по току

Программы приемочных испытаний всех типов машин содержат испытание на кратковременную перегрузку по току. Кратность тока перегрузки по отношению к номинальному и время испытаний при данном токе определяются видом машин.

Коллекторные машины постоянного и переменного тока испытываются в течение 1 мин на кратковременную перегрузку по току, на 50% превышающему номинальный, а возбудители — с отношением предельного возбуждения более 1,6 — на 2-кратную по отношению к номинальному току возбуждения возбуждаемой машины.

Бесколлекторные машины переменного тока мощностью 0,55 кВт и выше, включая турбо- и гидрогенераторы с косвенным охлаждением обмоток, испытываются на

перегрузку по току, на 50% превышающему номинальный, в течение 2 мин, а с непосредственным охлаждением обмоток — в течение 1 мин.

Машины, номинальным режимом которых является повторно-кратковременный или перемежающийся с периодом работы меньшим, чем 1 мин, на кратковременную перегрузку по току не испытываются.

Нормы и продолжительность испытаний на кратковременную перегрузку по току машин малой мощности и специального исполнения устанавливаются в стандартах или технических условиях на конкретные виды машин. Они могут существенно отличаться от приведенных выше.

5.3.6. Испытания при повышенной частоте вращения

Испытания при повышенной частоте вращения проводятся для всех видов машин. Их целью является проверка механической прочности вращающихся частей. Все электрические машины, кроме коллекторных и ряда машин специального исполнения, должны без повреждений и остаточных деформаций выдерживать в течение 2 мин повышение частоты вращения на 20% сверх номинальной, причем двигатели с регулированием частоты — на 20 % сверх наибольшей, двигатели с последовательным возбуждением постоянного и переменного тока — на 20% сверх наибольшей, указанной на паспортной табличке, но не менее чем на 50% сверх номинальной. Те же нормы применимы к двигателям со смешанным возбуждением, если в них предусматривается регулирование частоты вращения в пределах не свыше 35% сверх номинальной.

Машины специальных назначений, в том числе гидрогенераторы, металлургические и крановые, двигатели подвижного состава и др., испытываются на повышенную частоту вращения в соответствии с требованиями стандартов или ТУ.

При проведении испытаний на повышенную частоту вращения для безопасности персонала запрещается использование ручных тахометров. Измерения частоты должны быть дистанционными. Чтобы исключить случайное превышение заданной испытательной частоты вращения, повышение частоты вращения должно быть плавным.

5.3.7. Испытание на нагревание

Стандарты на электрические машины оценивают тепловое состояние машины не

по температуре ее частей, а по превышению их температуры над температурой охлаждающей среды, которая для нормальных условий эксплуатации принята равной 40°С. Исключение составляет оценка нагрева подшипников и подпятников, для нормальной работы которых важна определенная вязкость смазочных материалов, определяемая их температурой, сравнительно мало зависящей от температуры окружающей среды.

Для измерения нагрева частей электрических машин стандартами предусмотрено три метода: метод сопротивлений, метод термометра и метод заложенных термопреобразователей (термоиндикаторов).

Метод сопротивлений

основан на изменении сопротивления постоянному току проводников обмотки в зависимости от их температуры. Он применяется для определения температуры изолированных обмоток и позволяет определить среднюю их температуру или среднюю температуру отдельной части обмотки (параллельной ветви, если она имеет отдельные выводы или фазы обмотки). Неравномерность нагрева участков или отдельных точек обмотки этим методом определить нельзя.

Для определения температуры обмотки данным методом измеряется ее сопротивление постоянному току в практически холодном состоянии машины Rx

или при известной температуре обмотки 9Х и в нагретом состоянии
RT.
Температура в нагретом состоянии Эг определяется по известному для материала обмотки температурному коэффициенту сопротивления а, отнесенному к некоторой условной температуре 9, при которой сопротивление обмотки равно
R.
При испытании электрических машин для обмоточной меди используют значение температурного коэффициента, отнесенное к температуре & = = 15 °С, равное а = 0,004 1/°С. Тогда средняя температура обмотки по данным измерений ее сопротивлений в горячем и холодном состояниях может быть рассчитана по формуле

поверхности магнитопровода статора или лобовых частей обмоток, но не внутри этих частей.

Для проведения измерений этим методом используют как термометры расширения (ртутные или спиртовые, если точки измерения находятся в переменном магнитном поле), так и другие виды измерителей температуры или термопреобразователи, приложенные к доступным точкам поверхности частей машины.

Метод заложенных термопреобразователей

предусматривает измерение температуры с помощью термоэлектрических преобразователей, термопары или терморезисторы которых заложены внутри частей машины в точках, где ожидается наибольшее повышение температуры, например на дне пазов под обмотку или в пазах между сторонами катушек и т. п. Их выводные концы выводятся наружу к измерительным схемам.

Показания приборов, включенных в схемы термопреобразователей, испо,льзуются как при тепловых испытаниях машин, так и для контроля теплового состояния машины во время всего периода ее эксплуатации.

При проведении детальных тепловых испытаний электрических машин или при исследовательских испытаниях в машины закладываются дополнительные элементы термопреобразователей, число и место установки которых определяется таким образом, чтобы получить полную картину температурного поля машины.

Для измерения температуры частей машины используются также другие методы. Для измерения температуры в замкнутом объеме, например температуры масла в подшипниках, могут применяться манометрические термометры, показания которых основаны на изменении давления в окружающем пространстве. Для бесконтактного измерения температуры поверхности вращающихся частей машины, например поверхности коллектора, могут быть использованы так называемые «тепловизоры», показания которых меняются в зависимости от интенсивности инфракрасного излучения нагретой поверхности.

Метод термочувствительных красок

основан на свойстве некоторых красок менять свой цвет при определенной температуре и сохранять измененный цвет после охлаждения. Это позволяет с помощью набора из нескольких красок, рассчитанных на определенные температуры, сравнительно просто определить пределы нагрева вращающихся деталей, недоступных для наблюдения при работе машины. Однако этот метод дает

а превышение температуры обмотки над температурой охлаждающей среды

Д9Г = Эг — Эо,

где Эо — температура охлаждающей среды. Метод термометра

основан на измерении температуры отдельных точек доступных поверхностей частей электрической машины, например температуры точек внешней

низкую точность измерений из-за ограниченного ассортимента термочувствительных красок.

Методы проведения испытаний на нагревание и определения установившейся температуры частей машины при номинальных режимах ее работы определены в ГОСТ 25000-81 (см. табл. 5.1).

5.3.8. Определение коэффициента полезного действия

Коэффициент полезного действия электрической машины есть отношение отдаваемой машиной активной мощности Р2 к подводимой к машине активной мощности Р1;

КПД обычно выражается в процентах:

П = 100 Р2/Р„ или в долях единицы:

Л = Р2/Р1. (5.1)

Электрическая мощность, подводимая к двигателю, и электрическая мощность, отдаваемая в сеть генератором, измеряется непосредственно с помощью ваттметров. Измерение механической мощности, отдаваемой двигателем и подводимой к генератору, встречает затруднение и требует специальных устройств. Это усложняет определение КПД электрических машин.

Подводимая и отдаваемая мощности электрической машины различаются на сумму потерь в ней, которые возникают в процессе взаимного преобразования электрической и механической энергий Р2 = Ру

— £Р. Исходя из этого, выражение для КПД может быть записано в иной форме:

для двигателей

ti = 1-£P/Pi; (5.2а)

для генераторов

Л = 1-1Р/(Р2 + ХР). (5.26)

Соответственно двум формам записи (5.1) и (5.2) существуют две группы методов определения КПД: методы непосредственного определения, т.е. прямого и одновременного измерения Р, и Р2 испытуемой машины, и методы косвенного определения КПД, при которых измеряются только потери в машине. Сумма потерь £ Р относится к электрической мощности, потребляемой двигателем или отдаваемой в сеть генератором.

Методы непосредственного определения
КПД.
Стандартами предусмотрены три метода непосредственного определения КПД.

Метод измерения электрических мощностей

применяется для определения КПД преобразовательных агрегатов, состоящих из двигателя и одного или нескольких генераторов, выпускаемых комплектно. Электрические активные мощности измеряются на входе двигателя и на выходе генератора (или генераторов). Разность измеренных мощностей равна суммарным потерям в агрегате, отношение мощностей — КПД агрегата или, что то же самое, произведению КПД всех машин, входящих в агрегат.

Метод торможения

применяется в основном для определения КПД двигателей. Торможение осуществляется механическим или иным тормозом с измерителем момента. Отдаваемая двигателем механическая мощность (мощность на валу двигателя) определяется как произведение вращающего момента на частоту вращения. Потребляемая двигателем активная электрическая мощность из сети измеряется ваттметром.

Метод нагрузки

может быть использован как для двигателей, так и для генераторов. В качестве нагрузки испытуемого двигателя используется тарированный генератор, отдающий энергию на специальное нагрузочное устройство или в сеть. В опытах измеряется электрическая активная мощность, подводимая к двигателю,
Р{Д
и электрическая активная мощность, отдаваемая тарированным генератором,
Р-^.
Коэффициент полезного действия испытуемого двигателя т|д определяется с учетом КПД тарированного генератора г|т:

Лд = Р2т/(Лт^1д)-

Для определения КПД генератора используют тарированный двигатель. Коэффициент полезного действия испытуемого генератора г)г определяют по отношению мощностей отдаваемой генератором Р-^

и подводимой к тарированному двигателю PiT с учетом его КПД:

Лг = Р2г/(П1т^1т)-

Методы непосредственного определения КПД уступают косвенным методам как по сложности измерений, так и по точности. Это объясняется несколькими причинами, из которых основными являются следующие:

сложность создания и измерения тормозного момента на валу испытуемого двигателя или вращающего момента на валу испытуемого генератора. При испытаниях машин большой мощности эта задача становится неразрешимой в условиях обычной испытательной станции предприятия;

необходимость обеспечения при проведении измерений того же теплового состояния испытуемой машины, что и в режиме работы, для которого определяется КПД. Несоблюдение этого условия приводит к большой погрешности определения КПД из-за изменения потерь в испытуемой машине, зависящих от температуры.

В связи с этим стандарты разрешают применять методы непосредственного определения КПД только для машин, имеющих гарантированные значения КПД меньше 85%. Для машин с большими значениями КПД его определение должно производиться косвенными методами.

Косвенные методы определения КПД.

Из группы методов косвенного определения КПД основным является метод раздельного определения потерь. Каждый вид потерь определяется или рассчитывается по данным соответствующих опытов проводимых в определенных режимах.

Основные и добавочные потери в стали

определяются из опыта холостого хода для напряжения, соответствующего рабочему режиму, а для машин постоянного тока с номинальным напряжением меньшим 100 В — с учетом падения напряжения на всех элементах последовательной цепи якоря. При этом все сопротивления элементов последовательной цепи приводятся к расчетной температуре.

Механические потери,

включающие потери на трение в опорах, скользящих контактах и на всех поверхностях, омываемых охлаждаемыми средами, также определяются методом разделения потерь из опыта холостого хода.

Электрические потери в рабочих обмотках и обмотках возбуждения

определяются по рабочему току в этих обмотках и их сопротивлениям, приведенным к расчетной температуре.

Электрические потери в скользящих контактах

рассчитываются как произведение токов через контакты на переходное падение напряжения под щетками, которое считается не зависящим от тока.

Добавочные потери при нагрузке учитываются в процентах подводимой мощности для двигателей и отдаваемой мощности для генераторов при их номинальной нагрузке. Добавочные потери для компенсированных машин постоянного тока, синхронных машин мощностью до 100 кВ • А и асинхронных бесколлекторных машин принимаются в расчетах равными 0,5% номинальной мощности; для некомпенсированных машин постоянного тока — 1 %; для коллекторных

машин переменного тока — также 1 %, если для них соответствующими документами не предусмотрены иные значения. При мощности, отличающейся от номинальной, значения добавочных потерь пересчитываются пропорционально квадрату тока рабочей цепи.

Для синхронных машин мощностью более 100 кВ-А при определении КПД добавочные потери не рассчитывают. Их получают экспериментально в сумме с основными электрическими потерями в обмотке статора.

Для двигателей постоянного тока с широким регулированием частоты вращения рассчитанные добавочные потери увеличивают, умножая на следующие коэффициенты, зависящие от частоты вращения, для которой рассчитывается КПД:

Отношение частоты вращения к номинальной 1,5 2,0 3,0 4,0

Коэффициент увеличения добавочных потерь 1,4 1,7 2,5 3,2

При испытаниях синхронных компенсаторов определяют сумму потерь и относят ее к полной мощности машины, так как понятие КПД для них не имеет смысла.

Более детально методы определения КПД и отдельных видов потерь изложены в ГОСТ 25492-83 (см. табл. 5.1).

5.3.9. Измерение вибрации и уровня шума

Стандартами СССР измерение вибрации и шума электрических машин предусмотрено как обязательное только в приемочных испытаниях. Однако вопросам снижения вибрации и шума в последнее время уделяется все большее внимание. Возрастающие требования к виброакустическим характеристикам электрических машин находят отражение в стандартах и ТУ на конкретные виды машин новых серий. Учитывая, что эти характеристики имеют меньшую стабильность по сравнению с другими техническими данными машин, а также жесткие требования стандартов и ТУ к их допустимому уровню, многие предприятия проводят измерение шума и вибрации каждой выпускаемой машины. Таким образом, эти испытания для большого числа видов машин переходят в программы приемо-сдаточных испытаний.

Для снятия виброакустических характеристик применяются специальное оборудование и аппаратура, которая позволяет не только измерить уровни шума и вибрации испытуемых машин, но и получить данные

для анализа причин ухудшения этих характеристик.

Измерения шума и вибрации электрических машин проводятся в соответствии с ГОСТ 11929-81 и ГОСТ 20815-71 (см. табл. 5.1).

5.3.10. Характеристики и параметры электрических машин

Программы испытаний машин разных видов помимо рассмотренных в пп. 5.3.1 — 5.3.9 содержат ряд пунктов, относящихся к определению характеристик двигателей и генераторов, отдельных параметров машин, характерных точек механических характеристик и т. п. Требования, предъявляемые к машинам при проведении испытаний по данным пунктам программ, изложены в ГОСТ 183-74 применительно к каждому виду машин и в стандартах и ТУ на конкретные виды машин.

Методы проведения соответствующих испытаний определены в стандартах на методы испытаний (см. табл. 5.1).

Термины и определения понятий, используемых в программах и в описании методов испытаний, установлены ГОСТ 17154-71.

Содержание Предыдущий § Следующий

Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока.

Испытание изоляции кабельных линий повышенным напряжением выпрямленного тока производится с целью выявления местных сосредоточенных дефектов, которые не обнаруживаются при измерении мегаомметром, путем доведения их в процессе испытания до пробоя. Такое испытание повышенным напряжением выпрямленного тока производится от специальной установки типа: АИД-70, СКАТ-70 и т.п.

Напряжение от установки прикладывается поочередно к каждой фазе кабеля, при заземлении двух других фаз и оболочки кабеля (аналогично проведению измерения изоляции мегаомметром). Схема испытания кабеля повышенным напряжением выпрямленного тока изображена на рисунке №3.

Рис. №3 Испытание кабеля повышенным напряжением выпрямленного тока.

Изоляция одножильных кабелей без металлического экрана (оболочки, брони),

проложенных на воздухе, не испытываются. Изоляция одножильных кабелей с металлическим экраном (оболочкой, броней) испытываются между жилой и экраном. Изоляция многожильных кабелей без металлического экрана (оболочки, брони) испытываются между каждой жилой и остальными жилами, соединенными между собой и землей.

Изоляция многожильных кабелей с общим металлическим экраном (оболочкой, броней) испытывается между каждой жилой и остальными жилами, соединенными между собой и экраном (оболочкой, броней). При всех указанных выше видах испытаний металлические экраны (оболочки, броня) должны быть заземлены. Пластмассовые оболочки (шланги) кабелей, проложенных в земле, испытываются между отсоединенными от земли экранами (оболочками) и землей. Пластмассовые оболочки (шланги) кабелей, проложенных на воздухе не испытываются. Значение испытательного напряжения принимается в соответствии с таблицей №2

Испытательное напряжение кВ, для силовых кабелей.

Таблица №2

* — испытание повышенным напряжением одножильных кабелей с пластмассовой изоляцией без брони (экранов), проложенных в воздухе, не производится.

** — после ремонтов, не связанных с перемонтажом кабеля, изоляция проверяется мегаомметром на напряжение 2500В, а испытание повышенным выпрямленным напряжением не производится.

Для кабелей на напряжение до 10кВ с бумажной и пластмассовой изоляцией длительность приложения полного испытательного напряжения при приёмосдаточных испытаниях 10 минут, в эксплуатации 5 минут. Для кабелей с резиновой изоляцией на напряжение 6-10кВ длительность приложения полного испытательного напряжения 5 минут.

Допустимые токи утечки в зависимости от испытательного напряжения и допустимые значения коэффициента асимметрии при измерении тока утечки приведены в таблице №3. абсолютное значение тока утечки не является браковочным показателем. Кабельные линии с удовлетворительной изоляцией должны иметь стабильные значения токов утечки. При проведении испытаний ток утечки должен уменьшаться. Если не происходит уменьшения тока утечки, а также при его увеличении или нестабильности, испытание производится до выявления дефекта, но не более чем 15 минут.

Испытание изоляции на пробой: методика проведения

Тем не менее испытание изоляции на пробой высоковольтным напряжением по-прежнему остаётся наиболее эффективным и чаще всего используемым способом, которое проводится по определённой методике.

Место проведения испытательных работ должно быть надёжно ограждено. После того как собрана испытательная схема, она проходит проверку на правильность её подключения. Повышение напряжения, а также время, которое необходимо для этого подъёма, строго регламентируются стандартами и ГОСТами. Отходить от указанных в них норм запрещено. По завершении проверки сопротивления высоковольтная установка отключается, показатель её напряжения переводится в нулевое положение, а оборудование, на котором проводились испытательные работы, заземляется для выхода остаточного напряжения на срок от 3-х до 5-ти минут. Испытание считается пройденным только тогда, когда пробой изоляции не обнаружен.

Пример технического отчета

Вперед

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости услуг электролаборатории.

Допустимые токи утечки и значения коэффициента ассиметрии для силовых кабелей.

Таблица №3

Разрешается техническому руководителю предприятия в процессе эксплуатации (М) исходя их местных условий как исключение уменьшать уровень испытательного напряжения для кабельных линий напряжением 6-10кВ до 0,4Uн.

Периодичность испытаний в процессе эксплуатации.

Кабели напряжением 2-35кВ:

а) 1 раз в год – для кабельных линий в течение первых 2 лет после ввода в эксплуатацию, а в дальнейшем:

• 1 раз в 2 года – для кабельных линий, у которых в течение первых 2 лет не наблюдалось аварийных пробоев и пробоев при профилактических испытаниях, 1 раз в год для кабельных линий, на трассах которых производились строительные и ремонтные работы и на которых систематически происходят аварийные пробои изоляции;
• 1 раз в 3 года – для кабельных линий на закрытых территориях (подстанции, заводы и т.д.);во время капитальных ремонтов оборудования для кабельных линий, присоединённых к агрегатам, кабельных перемычек 6-10кв между сборными шинами и трансформаторами в ТП и РП;

б) Допускается не проводить испытание:

• Для кабельных линий длиной до 100 метров, которые являются выводами из РУ и ТП на воздушные линии и состоящих из двух параллельных кабелей;
• Для кабельных линий со сроком эксплуатации более 15 лет, на которых удельное число отказов из-за электрического пробоя составляет 30 и более отказов на 100 километров в год;
• Для кабельных линий, подлежащих реконструкции или выводу из работы в ближайшие 5 лет;

в) Допускается распоряжением технического руководителя предприятия устанавливать

другие значения периодичности испытаний и испытательных напряжений:

• Для питающих кабельных линий на напряжение 6-10кВ со сроком эксплуатации более 15 лет при числе соединительных муфт более 10 на 1 километр длины;
• Для питающих кабельных линий на напряжение 6-10кВ со сроком эксплуатации более 15 лет, на которых смонтированы концевые заделки только типов КВВ и КВБ и соединительные муфты местного изготовления, при значении испытательного напряжения не менее 4Uн и периодичности не реже 1 раза в 5 лет.
• Для кабельных линий напряжением 20-35кВ в течение первых 15 лет испытательное напряжение должно составлять 5Uн, а в дальнейшем 4Uн.

6.3.8 Кабели на напряжение 3-10кВ с резиновой изоляцией:

• в стационарных установках – 1 раз в год;
• в сезонных установках – перед наступлением сезона;
• после капитального ремонта агрегата, к которому присоединен кабель.

Тестирование электрической изоляции

Для безопасной работы все электрические установки и оборудование должны иметь сопротивление изоляции, соответствующее определенным характеристикам. Независимо от того, идет ли речь о соединительных кабелях, оборудовании секционирования и защиты или электродвигателях и генераторах, электрические проводники изолируются с помощью материалов с высоким электрическим сопротивлением, которые позволяют ограничить, насколько это возможно, электрический ток за пределами проводников.

Из-за воздействий на оборудование качество этих изоляционных материалов меняется со временем. Подобные изменения снижают электрическое сопротивление изоляционных материалов, что увеличивает ток утечки, который, в свою очередь, приводит к серьезным последствиям, как с точки зрения безопасности (для людей и имущества), так и с точки зрения затрат на остановки производства.

Регулярное тестирование изоляции, проводимое на установках и оборудовании в дополнение к измерениям, выполняемым на новом и восстановленном оборудовании во время ввода в эксплуатацию, помогает избегать подобных инцидентов за счет профилактического обслуживания. Данные испытания дают возможность обнаружить старение и преждевременное ухудшение изоляционных свойств прежде, чем они достигнут уровня, способного привести к описанным выше инцидентам.

На этом этапе полезно прояснить разницу между двумя типами измерений, которые часто путают – испытанием электрической прочности изоляции и измерением сопротивления изоляции.

Испытание электрической прочности, также называемое «испытание на пробой», позволяет определить способность изоляции выдерживать выброс напряжения средней длительности без возникновения искрового пробоя. Фактически такой выброс напряжения может быть вызван молнией или индукцией в результате неисправности линии электропередачи. Основной целью этого теста является обеспечение соответствия строительным нормам и правилам, касающимся путей утечки и зазоров. Этот тест часто выполняется с использованием напряжения переменного тока, но также при испытаниях применяется и напряжение постоянного тока. Подобный тип измерений требует использования высоковольтного тестера. Результатом является значение напряжения, обычно выраженное в киловольтах (кВ). Испытания электрической прочности в случае неисправности могут быть разрушительными, в зависимости от уровней тестирования и энергетических возможностей инструмента. Поэтому этот метод используется для типового тестирования на новом или восстановленном оборудовании.

При нормальных условиях испытаний измерение сопротивления изоляции является неразрушающим тестированием. Это измерение выполняется с использованием напряжения постоянного тока меньшей величины, чем при испытании электрической прочности, и дает результат, выраженный в кОм, МОм, ГОм или ТОм. Значение сопротивления указывает на качество изоляции между двумя проводниками. Поскольку данное испытание является неразрушающим, его особенно удобно использовать для контроля старения изоляции работающего электрического оборудования или установок. Для данного измерения используется тестер изоляции, также называемый мегомметром.

Изоляция и причины ее неисправности

Поскольку измерение изоляции с помощью мегомметра является частью более широкой политики профилактического обслуживания, важно понимать, по каким причинам возможно ухудшение характеристик изоляции. Только это позволит предпринять правильные шаги для их устранения.

Можно разделить причины неисправности изоляции на пять групп. Однако необходимо иметь в виду, что в случае отсутствия каких-либо корректирующих мер, различные причины будут накладываться друг на друга, приводя к пробою изоляции и повреждению оборудования.

Электрические нагрузки

В основном электрические нагрузки связаны с отклонением рабочего напряжения от номинального значения, причем влияние на изоляцию оказывают как перенапряжения, так и понижение напряжения.

Механические нагрузки

Частые последовательные запуски и выключения оборудования способны вызвать механические нагрузки. Кроме того, сюда входят проблемы с балансировкой вращающихся машин и любые прямые нагрузки на кабели и установки в целом.

Химические воздействия

Присутствие химических веществ, масел, агрессивных испарений и пыли в целом отрицательно влияет на характеристики изоляционных материалов.

Напряжения, связанные с колебаниями температуры

В сочетании с механическими напряжениями, вызванными последовательными запусками и остановками оборудования, также на свойства изоляционных материалов влияют напряжения, возникающие при расширении и сжатии. Работа при экстремальных температурах также приводит к старению материалов.

Загрязнение окружающей среды

Плесень и посторонние частицы в теплой влажной среде также способствуют ухудшению изоляционных свойств установок и оборудования.

В приведенной ниже таблице показана относительная частота различных причин отказа электродвигателя.

Внешние загрязнения

В дополнение к внезапным повреждениям изоляции из-за таких чрезвычайных происшествий, как, например, наводнения, факторы, снижающие эффективность изоляции работающей установки объединяются, иногда усиливая друг друга. В конечном итоге в долгосрочной перспективе без постоянного мониторинга это приведет к возникновению ситуаций, которые станут критическими с точки зрения безопасности людей и нормальной эксплуатации. Таким образом, регулярное тестирование изоляции установок или электрических машин является полезным способом контроля состояния изоляции, позволяющим предпринимать необходимые действия еще до того, как возникло повреждение.

Измерение распределения тока по одножильным кабелям

На силовом кабеле измеряются токи, протекающие как в жилах, так и в металлических оболочках и броне. Измерения производятся токоизмерительными клещами.

В зависимости от материала оболочки, брони и положения кабеля в пространстве токи в них могут достигать 100% по отношению к току жилы и сильно влиять на нагрев кабелей. Одновременно с измерением токов при нагрузках, близких к номинальной, должны быть проведены измерения температуры наружных покровов кабелей, по которой может быть вычислена температура жилы. Эта температура должна измеряться в самом нагретом месте КЛ и не должна превосходить допустимую для данного места измерения. При неравномерности распределения токов более 10%, когда отдельные кабели лимитируют пропускную способность всей группы кабелей, должны быть приняты меры по выравниванию токов по фазам.

Принцип тестирования изоляции и влияющие на него факторы

Измерение сопротивления изоляции базируется на законе Ома. Подав известное напряжение постоянного тока с уровнем ниже, чем напряжение испытания электрической прочности, а затем измерив значение тока, очень просто определить значение сопротивления. В принципе, значение сопротивления изоляции очень велико, но не бесконечно, поэтому измеряя малый протекающий ток, мегомметр указывает значение сопротивления изоляции в кОм, МОм, ГОм и даже в ТОм (на некоторых моделях). Это сопротивление характеризует качество изоляции между двумя проводниками и способно указать на риск возникновения тока утечки.

На значение сопротивления изоляции и, следовательно, на значение тока, протекающего, когда к тестируемой цепи приложено напряжение постоянного тока, влияет ряд факторов. К таким факторам относятся, например, температура или влажность, которые способны существенно повлиять на результаты измерений. Для начала давайте проанализируем характер токов, протекающих во время измерения изоляции, используя гипотезу о том, что эти факторы не влияют на проводимое измерение.

Общий ток, протекающий в изоляционном материале, представляет собой сумму трех компонентов

Емкость: Для зарядки емкости тестируемой изоляции необходим ток зарядки емкости. Это переходный ток, который начинается с относительно высокого значения и падает экспоненциально к значению, близкому к нулю, когда тестируемая цепь электрически заряжается. Через несколько секунд или десятых долей секунды этот ток становится незначительным по сравнению с измеряемым током.

Поглощение: Ток поглощения, соответствующий дополнительной энергии, которая необходима для переориентации молекул изоляционного материала под воздействием прикладываемого электрического поля. Этот ток падает намного медленнее, чем ток зарядки емкости; иногда необходимо несколько минут, чтобы достичь значения, близкого к нулю.

Ток утечки: Ток утечки или ток проводимости. Этот ток характеризует качество изоляции и не изменяется со временем.

На приведенном ниже графике эти три тока показаны в зависимости от времени. Шкала времени является условной и может различаться в зависимости от тестируемой изоляции.

Для обеспечения надлежащих результатов тестирования очень больших электродвигателей или очень длинных кабелей сведение к минимуму емкостных токов и токов поглощения может занимать от 30 до 40 минут.

Когда в цепь подается постоянное напряжение, суммарный ток, протекающий в тестируемом изоляторе, изменяется в зависимости от времени. Это предполагает значительное изменение сопротивления изоляции.

Перед подробным рассмотрением различных методов измерения было бы полезно снова взглянуть на факторы, которые влияют на измерение сопротивления изоляции.

Влияние температуры

Температура вызывает квазиэкспоненциальное изменение значения сопротивления изоляции. В контексте программы профилактического технического обслуживания измерения должны выполняться в одинаковых температурных условиях или, если это невозможно, должны корректироваться относительно эталонной температуры. Например, увеличение температуры на 10°C уменьшает сопротивление изоляции ориентировочно наполовину, в то время как уменьшение температуры на 10°C удваивает значение сопротивления изоляции.

Уровень влажности влияет на изоляцию в соответствии со степенью загрязнения ее поверхности. Никогда не следует измерять сопротивление изоляции, если температура ниже точки росы.

Коррекция сопротивления изоляции в зависимости от температуры (источник IEEE-43-2000)