Isolationsüberspannungstest
Die Spannungsfestigkeit einer Isolierung wird durch ihre Fähigkeit bestimmt, der Betriebsspannung über einen langen Zeitraum standzuhalten. Der Rückgang der Spannungsfestigkeit wird in den meisten Fällen durch Feuchtigkeit und lokale Isolationsfehler verursacht. Typischerweise handelt es sich bei solchen Defekten um Gaseinschlüsse (Lufteinschlüsse) in einem festen oder flüssigen Dielektrikum.
Aufgrund der Tatsache, dass die Spannungsfestigkeit des Gases im Einschluss geringer ist als die der Hauptisolierung, werden Bedingungen für das Auftreten eines Durchschlags oder einer Überlappung der Isolierung an der Stelle des Defekts – Teilentladung – geschaffen. Teilentladungen verursachen wiederum zusätzliche Isolationsschäden. Unter einer Teilentladung versteht man sowohl eine gleitende (Oberflächen-)Entladung als auch einen Durchschlag einzelner Zonen oder Isolierelemente.
Um die Grenze der Spannungsfestigkeit der Isolierung zu ermitteln, wird diese mit erhöhter Spannung geprüft. Eine Prüfspannung, die deutlich über der Betriebsspannung liegt, wird so lange angelegt, dass sich in einem lokalen Defekt eine Entladung bis zum Versagen entwickelt.Auf diese Weise ermöglicht das Anlegen einer erhöhten Spannung nicht nur die Erkennung von Defekten, sondern auch die Gewährleistung der erforderlichen Spannungsfestigkeit der Isolierung während des Betriebs.
Der Isolationsüberspannungsprüfung muss eine gründliche Untersuchung und Bewertung des Isolationszustands mit anderen zuvor beschriebenen Methoden vorausgehen. Nur wenn die vorherigen Prüfungen positiv ausfallen, kann die Isolierung einer Überspannungsprüfung unterzogen werden.
Die Überspannungsprüfung gilt als bestanden, wenn keine Schäden, Teilentladungen, Gas- oder Rauchentwicklung, ein starker Spannungsabfall und ein Anstieg des Stroms durch die Isolierung sowie eine lokale Erwärmung der Isolierung vorliegen.
Abhängig von der Art der Ausrüstung und der Art der Prüfung kann die Isolierung durch Anlegen eines Wechselstromstoßes oder einer gleichgerichteten Spannung geprüft werden. In Fällen, in denen die Isolationsprüfung sowohl mit Wechselspannung als auch mit gleichgerichteter Spannung durchgeführt wird, muss die Prüfung mit gleichgerichteter Spannung vor der Prüfung mit Wechselspannung durchgeführt werden.
Hochspannungs-Wechselstrom-Isolationstest
Die Prüfung der Wechselspannung bei Netzfrequenz erfolgt über einen Aufwärtstransformator mit niederspannungsseitigem Regelgerät. Der Installationsplan sollte auch einen Versorgungsschalter mit sichtbarem Unterbrechungs- und Überstromschutz umfassen, um die Stromversorgung des Transformators im Falle einer Beschädigung oder Überlappung der Standortisolierung zu unterbrechen, z. B. einen Schalter und eine Sicherung oder einen Leistungsschalter mit entfernter Abdeckung.Die Einstellung des Schutzbetriebs darf den vom Netz aufgenommenen Strom beim Maximalwert der Prüfspannung des Geräts nicht mehr als doppelt so hoch wiegen.
Als Prüfspannung wird üblicherweise die Frequenzspannung des Netzes verwendet. Die Anlegezeit der Prüfspannung wird für die Hauptisolierung mit 1 Minute und für die Windungsprüfung mit 5 Minuten angenommen. Diese Anlegedauer der Prüfspannung hat keinen Einfluss auf den fehlerfreien Zustand der Isolierung und reicht aus, um die Isolierung unter Spannung zu prüfen.
Die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung bis zu einem Drittel des Prüfwertes kann beliebig sein; Zukünftig soll die Prüfspannung stufenlos erhöht werden, und zwar in einem Tempo, das eine visuelle Ablesung der Zähler ermöglicht. Bei der Prüfung der Isolation elektrischer Maschinen muss die Zeit bis zum Spannungsanstieg vom halben auf den vollen Wert mindestens 10 s betragen.
Nach der festgelegten Prüfdauer wird die Spannung schrittweise auf einen Wert von höchstens einem Drittel der Prüfspannung reduziert und abgeschaltet. Eine plötzliche Spannungsfreigabe ist zulässig, wenn dies für die Sicherheit von Personen oder die Sicherheit erforderlich ist von der Ausrüstung. Die Prüfdauer ist die Zeit, in der die volle Prüfspannung anliegt.
Um unzulässige Überspannungen während der Prüfung (aufgrund höherer Harmonischer im Prüfspannungsverlauf) zu vermeiden, sollte der Prüfaufbau nach Möglichkeit an die Netzspannung des Netzes angeschlossen werden. Die Spannungswellenform kann mit einem elektronischen Oszilloskop überwacht werden.
Die Prüfspannung wird, außer bei kritischen Prüfungen (Generatoren, Großmotoren etc.), von der Niederspannungsseite aus gemessen. Bei der Prüfung von Objekten mit großer Kapazität kann die Spannung auf der Hochspannungsseite des Prüftransformators aufgrund des kapazitiven Stroms das berechnete Übersetzungsverhältnis geringfügig überschreiten.
Bei kritischen Prüfungen wird die Prüfspannung auf der Hochspannungsseite des Prüftransformators mit Spannungswandlern oder elektrostatischen Kilovoltmetern gemessen.
In Fällen, in denen ein Spannungswandler zur Messung der Prüfspannung nicht ausreicht, können zwei Spannungswandler gleichen Typs in Reihe geschaltet werden. Auch bei Voltmetern kommen zusätzliche Widerstände zum Einsatz.
Um kritische Objekte vor einem unbeabsichtigten Anstieg der gefährlichen Spannung parallel zum Prüfobjekt zu schützen, sollten kugelförmige Ableiter mit einer Durchbruchspannung von 110 % der Prüfspannung über einen Widerstand angeschlossen werden (2 - 5 Ohm für jedes Prüfvolt). Spannung).
Das Schema zur Prüfung der Isolierung elektrischer Geräte mit erhöhter Wechselspannung ist in Abb. 1 dargestellt. 1.
Reis. 1. Diagramm der Isolationsprüfung mit erhöhter Wechselspannung.
Vor dem Anlegen der Spannung an den Prüfling wird die fertig aufgebaute Schaltung ohne Last getestet und die Durchbruchspannung der Kugelanschläge überprüft.
Als Prüftransformatoren können neben Spezialtransformatoren auch Leistungstransformatoren und Spannungswandler eingesetzt werden.
Leistungstransformatoren mit dieser Verwendung ermöglichen eine Strombelastung von bis zu 250 % des Nennwerts bei einer dreifachen (stufenweisen) Prüfung mit einer zweiminütigen Pause zwischen Spannungsanlegungen. Bei Spannungswandlern vom Typ NOM ist es zulässig, die Spannung der Primärwicklung auf 150 - 170 % des Nennwerts zu erhöhen. Wenn kein Prüftransformator mit ausreichender Leistung vorhanden ist, ist eine Parallelschaltung gleichartiger Transformatoren möglich.
Weit verbreitet sind Spannungsmesswandler vom Typ NOM. Ihre in den Passdaten angegebene maximale Leistung und aufgrund der Bereitstellung einer entsprechenden Genauigkeitsklasse ist relativ gering. Je nach Heizbedingungen erlauben sie jedoch eine kurzzeitige Überlastung um das 3- bis 5-fache des aus der maximalen Nennleistung errechneten Stromwertes. Darüber hinaus können diese Transformatoren in der Spannung um 30–50 % übererregt werden, Sie können zwei Transformatoren in Reihe schalten.
Reis. 2. Diagramme der Reihenschaltung von Prüftransformatoren: TL1 und TL2 – Prüftransformatoren; TL3 ist ein Trenntransformator.
Die Einbeziehung von zwei Transformatoren gemäß dem Schema von Abb. 2a ist anwendbar, wenn beide Elektroden des Objekts von der Erde isoliert werden können. Die Prüfspannung ist gleich der Summe der Spannungen der beiden Transformatoren; Die Nennwerte dieser Spannungen können variieren. Wenn die Transformatoren in Kaskade geschaltet sind (Abb. 2a, b), hat einer von ihnen TL2 ein hohes Potenzial und sein Gehäuse muss von der Erde isoliert werden.
Dieser Transformator kann über eine spezielle Wicklung des ersten Transformators TL1 der Stufe (Abb. 2b) oder direkt über seine Sekundärwicklung erregt werden, wenn der Maximalwert der Spannung an ihm den zulässigen Wert für die Primärwicklung der Stufe nicht überschreitet Transformator TL2. Wenn es nicht möglich ist, den Transformator TL2 zuverlässig zu isolieren, verwenden Sie den Hilfstrenntransformator TL3 (Abbildung 2c).
Leistungstransformatoren werden zur Erzeugung von Phasen- oder Netzspannung eingesetzt. Im ersten Fall ist der Neutralleiter der Hochspannungswicklung geerdet und die Primärspannung wird an den Neutralleiter und den entsprechenden Phasenanschluss der Niederspannungswicklung angelegt.
Es wird davon ausgegangen, dass die Leistung des Transformators 1/3 der Nennleistung beträgt. Es wird Außenleiterspannung verwendet, sofern die Neutralleiterisolierung für die volle Außenleiterspannung ausgelegt ist. In diesem Fall werden ein oder zwei miteinander verbundene HV-Klemmen geerdet. Es wird davon ausgegangen, dass die Leistung des Transformators 2/3 der Nennleistung beträgt. Leistungstransformatoren erlauben einen kurzzeitigen Überstrom von 2,5-3 mal.
Das Regelgerät sollte eine Änderung der Transformatorspannung von 25-30 % auf den vollen Wert der Prüfspannung bewirken. Die Einstellung sollte praktisch stufenlos erfolgen und die Schritte 1–1,5 % der Prüfspannung nicht überschreiten. Während der Einstellung sind keine Stromkreisunterbrechungen zulässig.
Die Spannung sollte nahezu sinusförmig sein und einen höheren Oberschwingungsanteil von nicht mehr als 5 % aufweisen. Beim Einsatz von Reglern mit geringem Innenwiderstand, wie z. B. Spartransformatoren, wird diese Anforderung praktisch erfüllt. Es wird nicht empfohlen, für diesen Zweck Drosseln oder Rheostaten zu verwenden.
Gleichspannungs-Isolationstest
Der Einsatz einer gleichgerichteten Prüfspannung kann die Leistung des Prüfaufbaus erheblich reduzieren, ermöglicht die Prüfung von Objekten mit großer Kapazität (Kondensatorkabel usw.) und ermöglicht die Überwachung des Isolationszustands durch gemessene Leckströme.
Einweggleichrichterschaltungen werden üblicherweise bei der Prüfung der Gleichspannungsisolation verwendet. In Abb. 3 zeigt ein schematisches Diagramm einer gleichgerichteten Spannungsisolationsprüfung.
Reis. 3. Prüfschaltung für gleichgerichtete Spannungsisolation
Die Methode zur Prüfung der Gleichspannungsisolation ähnelt der Prüfung der Wechselspannung. Zusätzlich wird der Leckstrom überwacht.
Die Anlegezeit der korrigierten Spannung ist länger als bei der Wechselspannungsprüfung und wird je nach Prüfling normativ auf 10 - 15 Minuten festgelegt.
Die Messung der Prüfspannung erfolgt üblicherweise mit einem Voltmeter, das an die Niederspannungsseite des Prüftransformators (transformiert durch das Übersetzungsverhältnis) angeschlossen wird.
Da die gleichgerichtete Spannung durch den Amplitudenwert bestimmt wird, müssen die Messwerte des Voltmeters (Messung der effektiven Spannungswerte) mit multipliziert werden innerer Widerstand, Gleichrichterlampe, klein bei normaler Kathodenheizung, steigt bei unzureichendem Heizstrom stark an. In diesem Fall nimmt der Spannungsabfall in der Gleichrichterlampe am Prüfling zu und ab. Daher ist es während des Tests notwendig, die Versorgungsspannung des Testaufbaus zu überwachen.Es wird außerdem empfohlen, zur Messung von Hochspannungsseitenspannungen ein Voltmeter mit einem großen Zusatzwiderstand zu verwenden.
Um kritische Objekte vor einem unbeabsichtigten übermäßigen Spannungsanstieg zu schützen, wird wie bei Wechselspannungsprüfungen empfohlen, einen Überspannungsableiter mit einer Durchbruchspannung von 110–120 % der Prüfspannung über einen Widerstand (2–5 Ohm für jede Prüfspannung) anzuschließen Volt) parallel zum Prüfling geschaltet werden.
Der Strom, der bei einer gleichgerichteten Spannungsprüfung durch die Isolierung fließt, beträgt in den meisten Fällen nicht mehr als 5 – 10 mA, was zu einer geringen Leistung des Prüftransformators führt.
Bei der Prüfung von Objekten mit großer Kapazität (Stromkabel, Kondensatoren, Wicklungen großer elektrischer Maschinen) verfügt die auf die Prüfspannung aufgeladene Kapazität des Objekts über eine große Energiereserve, deren sofortige Entladung zur Zerstörung der Ausrüstung führen kann der Testaufbau. Daher muss das Prüfobjekt entladen werden, damit der Entladestrom nicht durch das Messgerät fließt.
Um die Ladung von den geprüften Objekten zu entfernen, werden Erdungsgeräte verwendet, in deren Stromkreis ein Widerstand von 5-50 kOhm enthalten ist. Mit Wasser gefüllte Gummischläuche dienen als Widerstand beim Fallenlassen von Gegenständen mit großem Fassungsvermögen.
Das Aufladen des Containers kann auch nach einer kurzzeitigen Erdung noch lange andauern und eine Gefahr für das Leben des Personals darstellen. Deshalb muss der Prüfling nach der Entladung durch das Entladegerät fest geerdet werden.