Контроль изоляции по емкостным характеристикам

Существует несколько методов проверки качества изоляции по емкостным характеристикам.

Метод "емкость – температура" основывается на измерении емкости при увеличении температуры. Опытным путем установлено, что если при повышении температуры на 50˚С емкость увеличивается не более чем на 30%, то изоляцию можно считать нормальной, в противном случае – увлажненной. Критерий неувлажненности изоляции выражается так:

(5-3)

где: С_гор – емкость изоляции при температуре 70˚С;

С_хол – емкость изоляции при температуре 20˚С.

Емкость в этом методе измеряют мостом Шеринга.

Метод "емкость – частота" основывается на измерении емкости при различных частотах. Известно, что вода, являясь полярным диэлектриком, обладает большим значением относительной диэлектрической проницаемости (ε = 80). Поэтому при малых частотах, когда диполи частиц влаги успевают ориентироваться вдоль линий переменного электрического поля, они увеличивают емкость изоляции. Однако при увеличении частоты, когда диполи не успевают ориентироваться с частотой приложенного напряжения, величина емкости резко уменьшается, т.е. механизм дипольной поляризации как бы выключается. Зависимость емкости от частоты для дипольного диэлектрика приведена на рис. 6.4.

При методе "емкость – частота" емкость изоляции измеряют на частотах 2 и 50 Гц и определяют отношение С₂/С₅₀, которое служит показателем качества изоляции. Опытным путем установлено, что отношение С₂/С₅₀ для неувлажненной изоляции трансформаторов близко к единице. Измерения на реальных трансформаторах показали, что при значении С₂/С₅₀ меньшем 1,05 систему изоляции можно считать неувлажненной. Чем больше увлажнение изоляции, тем больше становится и отношение С₂/С₅₀ .

В действующей в настоящее время инструкции по эксплуатации трансформаторов включение трансформаторов без сушки после капитального ремонта допускается при следующих значениях отношения емкостей С₂/С₅₀, измеренных на частотах 2 и 50 Гц (табл.5.2) [22]:

Таблица 5.2.

Допустимые значения отношения емкостей С₂/С₅₀ для возможности включение трансформаторов без сушки после капитального ремонта

Для измерения емкостей С₂ и С₅₀ используют прибор, получивший название прибора контроля влажности (ПКВ). Принципиальная схема его в упрощенном виде приведена на рис. 9.7.

9.7. Упрощенная схема прибора для контроля влажности.

Переключатель П периодически подключает испытуемую изоляцию С_Х к источнику постоянного напряжения U_о (в положении 1 емкость С_Х заряжается), а затем к измерителю И с малым входным сопротивлением (в положении 2 емкость С_Х разряжается). Среднее количество заряда, переносимого через измеритель И в единицу времени, или средний ток i измерителя И пропорционален емкости С_Х. Система управления переключателем П обеспечивает два режима работы: с частотой 2 Гц и 50 Гц.

В методе "емкость – время" измеряют емкости С_Г (геометрическую) и ΔC (емкость, отражающую процесс накопления заряда абсорбции в неоднородной изоляции). Критерием качества изоляции является отношение ΔС/С_Г. Опытным путем установлено, что для нормальной изоляции отношение ΔС/С_Г не превышает 0,1, а для увлажненной изоляции отношение ΔС/С_Г > 0,1. Принципиальная схема прибора для измерения емкостей С_Х и ΔС показана на рис.9.8.

Испытуемая изоляция С_Х сначала заряжается в течение одной минуты от источника стабилизированного напряжения U_о. Затем переключатель П1 на короткое время (5-10 мс) подключает емкость С_Х к эталонному конденсатору С_Э. За это время конденсатору С_Э успевает передать заряд только геометрическая емкость С_Г. Емкость конденсатора С_Э выбирается такой, чтобы С_Э >> C_Г, поэтому напряжение на нем U_Э” оказывается практически пропорциональным С_Г. Действительно:

. (5.4)