Контроль влажности изоляции

Основными методами контроля влажности изоляции являются:

1. Степень увлажнения изоляции характеризуется коэффициентом абсорбции К_абс. Если к диэлектрику приложить постоянное напряже­ние, то через изоляцию будет протекать ток: I = I_ут + I_абс + I_c.

Появление тока абсорбции вызвано явлением дипольной по­ляризации, изменением диэлектрической проницаемости вещества. При постоянном напряжении он возникает только в начале действия напряжения и при изменениях напряжения, а при переменном он течет постоянно, вследствие чего при пере­менном напряжении потери в диэлектрике значительно большие.

Рис. 2. Зависимость составляющих токов через изоляцию в функции

времени

Первое измерение тока следует производить в самом нача­ле процесса в момент времени t₁ (рис. 2), т.к. быстро зату­хающие составляющие разряд­ного тока в основном и харак­теризуют состояние изоляции в наиболее ослабленных местах, но измерять ток надо не ранее окончания разряда геометричес­кой емкости. В производствен­ных условиях Кабсопределяют из соотношения:

Для нормального состояния изоляции К_абс > 1,3.

2. Метод контроля «емкость—частота». Метод «емкость— частота» основан на том, что емкость неувлажненной изоля­ции при изменении частоты воздействующего напряжения почти не изменяется, в то время как в увлажненной изоляции процес­сы поляризации протекают достаточно быстро.

Чем больше влажность, тем больше относительная диэлек­трическая проницаемость (е_воды =81). Емкость образца опре­деляется выражением:

С ростом относительной диэлектрической проницаемости растут емкость образца и ток:

Для сухой изоляции емкость при частоте 2Гц и 50Гц при­близительно одинакова.

Для увлажненной изоляции достаточно резко проявляется перепад емкости при частоте f = 2 Гц и f = 50 Гц.

При малой частоте у полярных диэлектриков поляризация успевает установиться за один полупериод, а при высокой частоте — не успе­вает, и относительная диэлектрическая проницаемость уменьшается.

Относительная диэлектрическая проницаемость характеризует способность вещества образовывать емкость. Если уменьшается относительная диэлектрическая проницаемость, то уменьшается емкость конденсатора, а частотный коэффициент K_f увеличивается:

т.е. изоляция считается сухой при значении частотного коэффици­ента менее или равного 1,3. Измерение влажности изоляции при­бором ПКВ-13 чаще используется для определения степени увлаж­нения изоляции трансформаторов. Для электрических машин этот метод не используется из-за их большой геометрической емкости.

3. Метод «емкость—температура». Зависимость емкости изоляции от температуры. С ро­стом температуры объемная проводимость изоляционных материалов увеличивается примерно по экспоненциаль­ному закону. Соответственно возрастают диэлектрические потери и величина tg 6. При нагреве проводимость растет тем сильнее, чем больше увлажнена изоляция (так как при этом увеличивается растворимость и сте­пень диссоциации различных примесей во влаге). По­этому если изоляция имеет увлажненный слой, то с ростом температуры различие в проводимостях слоев увеличивается и изоляция становится еще более неодно­родной. При этом емкость Сабсувеличивается, а постоянная времени Т снижается, так как сопротивление утечки слоев уменьшается. В ре­зультате увеличивается и эквивалентная емкость всей изоляции. Этот эффект имеет простое объяснение. С ро­стом температуры проводимость увлажненного слоя уве­личивается сильнее, чем неувлажненного. Большая часть приложенного напряжения приходится на неувлажненный слой и емкость изоляции возрастает.

По зависимости емкости изоляции от температуры можно оценить степень ее увлажненности. Опытным путем установлено, что увеличение емкости на 30—40% при повышении температуры от 20 до 70° является при­знаком недопустимо сильного увлажнения изоляции.

Данный метод основан на том же принципе, что и рассмотренный выше — зависимости процесса поляризации от температуры:

где K_t — температурный коэффициент;

C₇₀ — емкость испытуемого материала, измеренная при температу­ре 70 °С;

С₂₀ — емкость, измеренная при температуре 20 °С.

4. Метод «емкость—время».Этот метод основан на раздельном
измерении геометрической емкости (С_г) и абсорбционной емкости
(С_абс). Методом «емкость — время» измеряется емкость С_г (геометрическая) и Сабс и определяется отношение Сабс/С_Г. Коэффициент отношения емкостей (K_t) определяется:

K_t увеличивается с увеличением увлажнения изоляции.

Для измерения вели­чин С₂, С₅₀, Сабс и С_г ис­пользуются приборы кон­троля влажности ПКВ. Измерения осуществляют­ся методом «емкость—ча­стота» или методом «ем­кость — время».

Упрощенная схема прибора ПКВ, работаю­щего по принципу «ем­кость — частота», показа­на на рис. 3,а. Пере­ключатель П периодически подключает испытуемую изоляцию к источнику постоянного напряжения U₀ (при этом С_x заряжается), а затем к цепи с гальванометром Г (С_х разряжается). Измерения проводятся при частотах переключения 2 и 50 Гц, поэтому

Рис. 3. Упрощенные схемы прибора ПКВ.

а - по методу «емкость—частота»; б — по методу «емкость-время».

Схема прибора, использующего метод «емкость-время», показана на рис. 3,б. Емкость испытуемой изоляции заряжается около од­ной минуты от источника стабилизированного напряже­ния U₀. Затем, если измеряется емкость С_г, переключа­тель П₁на 5—10 мс подключает емкость С_х к эталонно­му конденсатору С_э. За это время на емкость С_э успе­вает передать заряд только геометрическая емкость изо­ляции. Емкость С_э выбирается такой, чтобы С_Э>С_Х , поэтому напряжение на ней получается пропорциональ­ным величине С_г:

Напряжение на С_э измеряется с помощью лампового вольтметра ЛВ, имеющего большое входное сопротивле­ние.

Для измерения Сабс испытуемая изоляция повторно подключается кисточнику. Затем отключается и на вре­мя 5—10 мс закорачивается переключателем П₂, чтобы разрядить только геометрическую емкость. После этого переключателем П1емкость С_х соединяется с эталонным конденсатором на время около 1 с, и последний заря­жается теперь от Сабс. Напряжение на С_э получается про­порциональным Сабс.