CHƯƠNG 14 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA dự PHÒNG CÁCH điện

CHươNG 14 11/08/15 PHươNG PHáP KIểM TRA Dự PHòNG CáCH đIệN 14.1 Khái niệm chung 14.2 Quá trình phân cực điện môi nhiều lớp biện pháp kiểm tra dự phòng cách điện 14.3 Kiểm tra dự phòng đo tg điện dung C 14.4 Phóng điện cục phương pháp kiểm tra 14.5 Các biện pháp kiểm tra dự phòng khác Page a) Sử dụng tượng hấp thụ để kiểm tra dự phòng cách điện Nếu cách điện gồm hai lớp mà lớp bị ẩm nhiều có điện dẫn lớn hơn, tác dụng điện áp chiều mặt biên tiếp giáp lớp xuất điện tích Nếu cách điện đông R1C1=R2C2 điện tích hấp thụ xuất mặt biên Như điện môi đồng q=0 Từ kết cho thấy ta đặt vào cách điện điện áp chiều dòng điện qua (bỏ qua dòng điện nạp điện dung hình học ban đầu) biến thiên theo thời gian từ xác định điện trở thời gian độ Sự thay đổi điện trở cách điện theo thòi gian 1- cách điện khô; 2- cách điện bị ẩm Điện trở tốc độ thay đổi cách điện bị ướt bé so với cách điện khô Người ta sử dụng tính chất để kiểm tra độ ẩm cách điện Khi thí nghiệm người ta không đo toàn quan hệ R(t) Đánh giá cách điện theo tỷ lệ điện trở đo megaômét sau 15 60 giây (R 15 R60 sau đặt điện áp tác dụng) 11/08/15 Page Hệ số hấp thụ K ht = R60 R15 Khi điện môi bị ẩm, điện trở cách điện giảm nên hệ số hấp thụ giảm Bằng thực nghiệm người ta xác định Kht 1,3 cách điện ẩm mức độ cho phép Cũng phát tình trạng ẩm cách điện điện áp xoay chiều cách đo điện dung Vì số thời gian phụ thuộc vào độ ẩm tần số nên quan hệ điện dung vào tần số thay đổi mạnh cách điện không đồng Trong thực tế người ta đo điện dung hai tần số Hz 50 Hz Các trị số gần cách điện tốt Cách điên bị ẩm mức cho phép C 2/C50>1,3 Điện dung đo thiết bị kiểm tra độ ẩm Khoá chuyển mach S đóng cách điện thí nghiệm với nguồn chiều, tụ điện tích điện, sau đóng sang ganvanomet, tụ điện phóng điện 11/08/15 Page Dòng điện trung bình đo ganvanomet If= UCf Nếu điện dung đo tần số tần số 50 Hz tỉ số điện dung C 50 I = C50 I 20 Cần nói thêm thí nghiệm tiến hành điện trường tương đối đồng nhất, thiết bị có kết cấu không đồng (như máy điện) cách điện kho có trình phân cực kết cấu, chúng không tác dụng Thí nghiệm đo điện dung theo nhiệt dựa tượng cách đlện (của máy biến áp khô (cách điện chủ yếu), trị số điện dung không thay đổi theo nhiệt độ, ngược lại bị ẩm điện dung thay đổi rõ rệt nhiệt độ cao điện dung thay đổi lớn Thí nghiệm đo điện dung theo nhiệt độ tiến hành tần số công nghiệp (tần số 50 Hz) Khi cách điện khô trình phân cực phát triển không kịp với biến thiên tần số (không kể đến trình phần cực nhanh phân cực ion, phân cực điện tử) nên điện dung khòng thay đổi nhiệt độ biến thiên phạm vi rộng từ 10 oC - 80oC có trị số trị số điện dung hình học kết cấu cách điện Khi cách điện bị ẩm, điện dẫn tăng cao Điện dẫn tăng theo nhiệt độ số thời gian giảm thấp Như bị ầm cách so sánh trị số điện dung đo nhiệt độ 20 oC 70 oC xác định mức độ ẩm Nếu tỷ lệ C20/C70>1,3 cách điện bị ẩm trầm trọng phải đem sấy 11/08/15 Page b) Kiểm tra phẩm chất cách điện theo tang góc tổn hao điện môi Đo tang góc tổn hao điện môi (tg) phương pháp phổ biến để kiểm tra tình trạng cáh điện thiết bị điện phân bố khuyết tật (ẩm, túi khí) trước hết gây tăng tổn hao điện môi Trị số tg nói lên chất lượng cách điện, kết đo lường lần kiểm tra định kỳ cho phép đánh giá suy giảm cách điện Trong số trường hợp, ví dụ cách điện máy điện phải đo quan hệ phụ thuộc tg vào điện áp đặt khoảng 0,5-1,5 lần điện áp định mức Nếu điện áp tăng, tg tăng có nghĩa xuất phóng điện cục Khi điện áp bé Ui (điện áp gây ion hoá chất khí) trị số tg bé không thay đổi theo điện áp Nhưng bọt khí bắt đầu bị ion hoá trị số tg tăng vọt lúc tổn hao điện môi tgo có thêm tổn hao lượng ion hoá chất khí tgi 11/08/15 Page Đo tg tiến hành thiết bị gọi cầu đo tg Sơ đồ nguyên lý cầu đo tg IP IP sơ đồ bình thường; tụ điện mẫu CN, biến điện trở không cảm RZ, điện trở không đổi R4 điện dung C4 Đối tượng thí nghiệm ký hiệu Cx Trạng thái cân cầu đo thị ganvanomét IP 11/08/15 Page sơ đồ nối ngược Điện áp thí nghiệm cầu thường không 10 kV không phụ thuộc vào điện áp thiết bị Zx ZN = hay Z x Z = Z N Z Z3 Z4 Điều kiện cân cầu đo sau Cách điện có tổn hao mô tả sơ đồ ghép nối tiếp điện trở Rx điện dung Cx Tổng trở Z x = Rx + j.C x ta có Biến đổi so sánh phần thực phần ảo R x = R3 C4 CN C x = C3 R4 RN Tang góc tổn hao điện môi tg = R x C x = R3 11/08/15 j.C Rx + = R j.C x j.C N R4 + j.C R4 Page C4 R C N = R4 C CN R3 để bảo vệ cầu đo khỏi cố ngắn mạch xảy chọc thủng cách điện cầu trang bị khe hở phóng điện F Cầu phải bảo vệ chống nhiễu che chắn IP IP sơ đồ bình thường; sơ đồ nối ngược Trong điều kiện vận hành cần đảm bảo che chắn kết cấu cách điện tốt thực tế khó khăn Vì đo tg trạm biến áp làm việc gần thiết bị làm việc (thí nghiệm trường) xuất nhiễu Để giảm sai số tiến hành hai thí nghiệm với hai sơ đồ khác hình vẽ với đảo pha điện áp thí nghiệm 1800 Đo lường với điện áp ngược pha cho sai số dấu káhc nên bù trừ lẫn Trị số tg tính trung bình cộng qua hai kết đo 11/08/15 Page tg = C x1tg + C x tg C x1 + C x Kiểm tra cách điện theo cường độ phóng điện cục Như đa nói cảc vết rạn nứt, bọt lả cảc chỗ xầu tập trung thường gặp kết cấu cách điện Cường độ trường bọt lớn nhiều so với trị số trường trung bình cách diện hệ số điện môi chất khí bé Bởi trình ion hoà bọt xuất sớm, điện áp làm việc, gây nên tượng phóng điện cucj nội điện môi Đối với đa số vật liệu cách điện (trừ loại gốm càch điện) tượng phóng điện cục thường làm cho điện môi bị phân hủy mãnh liệt chỗ xấu phát triển nhanh chóng cuối dẫn đến phóng điện hoàn toàn Bởi thiết kế chế tạo cách điện trọng đến việc khử bọt khí dùng phương pháp tẩm sấy chân không, sơn mặt ngoài, bịt kín, yêu cầu điện áp làm việc tượng ion hoá bọt khí không xảy Nếu điện áp tác dụng bọt vượt qua trị số điện áp phóng điện : có phóng điện làm ngắn mạch điện dung CB làm sụt điện áp tác dụng lên cách điện lượng U B Co U B Co2 U = = Co + C ( Co + C )( Co + C B ) CB điện dung bọt khi, Co - điện dung phần điện môi lại nối tiếp với bọt khi, C - điện dung phần điện môi khác (ghép song song với mạch CB ,Co) 11/08/15 Page Z tổng trở mạch Hiện tựợng sụt áp tạm thời nguồn tiếp tục nạp điện cho cách điện qua tổng trở mạch có dòng điện nạp dạng xung kích với thời gian tồn khoảng 10 -7 -10-8 s Nếu điện áp nguồn điện áp xoay chiều phóng điện cục thành phần dòng điện xung xuất theo chu kỳ Tương lự với phóng điện vầng : quang xoay chiều, ảnh hưởng điện tích lại nửa chu kỳ trước trình lon hoá (phóng điện) nửa chu kỳ sau xuất sớm nghĩa điện áp phóng điện, thấp so với nửa chu kỳ trước Bởi điện môi thường có nhiều bột khí ruiêng lẻ phóng điện bột khí không đồng thời, nên thời gian nửa chu kỳ phát nhiều đợt xung dòng điện Những xung có phổ tần số định biến thiên phạm vi từ hàng trăm kHz đến bàng chục MHz Có thể phát phóng điện cực điện môi phương pháp sau Đo điện áp cách điện Đo dòng điện mạch Đo cường độ sóng điện từ phóng điện cục phát không gian 11/08/15 Page 10 Phương pháp đo điện áp thực hịện theo sơ đồ Cứ nửa chu kỳ điện áp bị tụt lượng U Co< CB C nên U bé (không 1% điện' áp tác dụng lên cách điện) đo lường trực tìếp mà phải dùng mạch giao động LC có độ nhạy chọn lọc đối vớí tần số phóng điện, sau qua phận khuyếch đại vâ đưa vào máy sóng Để xác định điện áp phóng điện cục thời gian vận hành dùng đồng hồ cao tần phát chỗ xấu Nó có liên hệ cảm ứng với vật thí nghiệm qua thăm dò đặc biệt Biện pháp kiểm tra dự phòng oách điện thông qua phóng điện cục oos nhleefu triển vọng cho khả kiểm tra cách điện điều điện vận hành bình thường, nhiên nhiều khó khăn trở ngại Khó khăn nhíễu loạn bên ng'oài phóng điện vầng quang đường điện cực mữi nhọn thiết bị điện Loại phóng điện có nguồn gốc tính chất tương tự với phóng điệIn cục làm cho việc phân tích kết đo khó khăn Ngoài thí nghiệm phát có phóng điện cuc mà không xác đlnh cụ thể vị trl chỗ xấu điện môi Ngay vết rạn nứt, bị ẩm nơi trở thành dẫn điện không phát sinh phóng điện cục 11/08/15 Page 11 Kiểm tra cách điện điện áp tăng cao Phương pháp thi nghíệm đo phân bố điện áp dùng để pnát phần tử xấu (bị chọc thủng) chuỗl cách điện treo, cách điện đỡ có nhiều tầng nhiều ghép nối cấp Dụng cụ cần phóng điện hình sau Dùng cầu phóng điện để đo phân bố áp 1- cần phóng điện; 2- khe hở cầu-cầu; 3- chuỗi cách điện Nếu cách điện đĩa tốt điều chỉnh khoảng cách hai cầu cho điên áp phóng điện trị số điện áp phân bố đĩa cách điện có phóng điện hai cầu Khi đĩa cách điện bị chọc thủng phóng điện dù khoảng cách giữà hại cầu có giảm bé Tụ điện C phải chịu mức điện áp lớn phân bố câc đĩa chuỗi cách điện, tác dụng để ngăn chặn phóng điều xảy chuỗi trường hợp chuỗi cách điện bị xấu cần phóng điện lại đặt đĩa cách điện côn tốt 11/08/15 Page 12 Thí nghiệm điện áp cao Trong tất biện pháp kiểm tra dự phòng cách điện, thí nghiệm điện áp cao tiến hành sau mục tra cách điện có ý nghĩa định Vi dụ theo phương pháp tượng hấp thụ phát cách điện bị ẩm trầm trọng cần phải đem sấy chưa thể đảm bảo cách điện có đủ khả để chịu đựng tác dụng loại điện áp Thí nghiệm điện áp cao có fhể gây phá hoại cách điện nên phải tiến hành thận trọng, mức điện áp thi nghiệm phải chọn hợp lý cho phát hiệu đựơc chỗ xấu mà đảm bảo an toàn cho cách điện phải vào độ lớn, thời gian tác dụng số lần xuất loại điện áp tác dụng lên cách điện, vào phẩm chất kết cấu cách điện, tình trạng thiết bị hoàn cảnh khác có lên quan để lựa chọn mức điện áp thí nghiệm hợp lý 11/08/15 Page 13 Cách điện xem chịu đựng thí nghiệm không xảy phóng điện phần cách điện bị hư hại: bốc khói, âm lạ Thí nghiệm thực chịu điện áp thời gian đủ để phóng điện cục phát triển Thực tế thường quy định thời gian phút Trong số trường hợp để thí nghiệm dùng điện áp tần số cao (100 250 Hz) Khí tần số điện áp tăng số phóng điện cục đơn vị thời gian tăng, tổn hao điện môi tăng Điều làm cho phóng điện chọc thủng phát triển mạnh Vì tần số f lớn 100 Hz, thời gian thí nghiệm cần giảm theo công thức sau t = 60 100 f không nhỏ 20 s 11/08/15 Page 14 Thời gian tác dung điện áp thí nghiệm có hưởng trực tiếp đến trình phóng điện cách điện nên kéo dài vô thời hạn Khi thí nghiệm với điện cao áp xoay chiều, thời tác dung củá điện áp quy định phut, đủ để kiểm tra tình trạng cách điện bâng thị giác thíh giác Khi dùng điện cao áp chiều, tổn hao điện môi bé lên cách điện không bị phát nóng khòng bị phá hoại dùng điện cao áp xoay chiều, thời gian tồn điện áp lâu (10 20 phút) đồng thời mức điện áp thi nghiệm tăng cao gấp rưỡi gáp đôi so với điện áp xoay chìều Thí nghiệm điện áp chiều thtrờng tiến hành đôí với thiết bị có điện dung lớn (cáp, máy điện, tụ điện ) yêu cầu công suất thiết bị thí nghiệm (nguồn) khòng lớn Trong qúa trình thí nghiệm kết hợp đo dòng điện rò xây dựng quan hệ vônămpe để phối hợp kiểm tra tình trạng cách điện Trị số điện áp thí nghiệm điện áp chỉnh lưu chiều máy điện lấy (2,2á2,5) lần điện áp định mức Uđm Cách điện cáp điện áp định mức đến 10 kV thí nghiệm điện áp chiều (5á6)Uđm, điện áp định mức đến 10-35 kV điện áp thí nghiệm (4á5)Uđm Thời gian thí nghiệm 10-15 phút 11/08/15 Page 15 [...]... cầu có giảm bé Tụ điện C phải chịu được mức điện áp lớn nhất phân bố trên câc đĩa của chuỗi cách điện, tác dụng của nó là để ngăn chặn sự phóng điều xảy ra trên cả chuỗi trong trường hợp chuỗi cách điện đã bị xấu cần phóng điện lại đặt trên đĩa cách điện côn tốt 11/08/15 Page 12 Thí nghiệm bằng điện áp cao Trong tất cả các biện pháp kiểm tra dự phòng cách điện, thí nghiệm bằng điện áp cao được tiến... cần phóng điện như trên hình sau Dùng cầu phóng điện để đo phân bố áp 1- cần phóng điện; 2- khe hở cầu-cầu; 3- chuỗi cách điện Nếu cách điện của đĩa tốt và khi điều chỉnh khoảng cách giữa hai quả cầu sao cho điên áp phóng điện của nó bằng trị số điện áp phân bố trên đĩa cách điện thì sẽ có phóng điện giữa hai quả cầu Khi đĩa cách điện đã bị chọc thủng thì sẽ không có phóng điện dù khoảng cách giữà... qua bộ thăm dò đặc biệt Biện pháp kiểm tra dự phòng oách điện thông qua phóng điện cục bộ oos nhleefu triển vọng vì nó cho khả năng kiểm tra cách điện ngay trong điều điện vận hành bình thường, tuy nhiên còn là nhiều khó khăn trở ngại Khó khăn chính là các nhíễu loạn bên ng'oài như phóng điện vầng quang trên đường trong các điện cực mữi nhọn của thiết bị điện Loại phóng điện này cũng có nguồn gốc và... hiện là có phóng điện cuc bộ mà không xác đlnh cụ thể vị trl chỗ xấu trong điện môi Ngay đối với vết rạn nứt, khi bị ẩm thì các nơi này sẽ trở thành dẫn điện và không còn phát sinh phóng điện cục bộ 11/08/15 Page 11 Kiểm tra cách điện bằng điện áp tăng cao Phương pháp thi nghíệm đo sự phân bố điện áp được dùng để pnát hiện các phần tử xấu (bị chọc thủng) của chuỗl cách điện treo, cách điện đỡ có nhiều... trình thí nghiệm có thể kết hợp đo dòng điện rò và xây dựng quan hệ vônămpe để phối hợp kiểm tra tình trạng cách điện Trị số điện áp thí nghiệm bằng điện áp chỉnh lưu một chiều đối với các máy điện lấy bằng (2,2á2,5) lần điện áp định mức Uđm Cách điện của cáp điện áp định mức đến 10 kV thí nghiệm bằng điện áp một chiều (5á6)Uđm, điện áp định mức đến 10-35 kV điện áp thí nghiệm (4á5)Uđm Thời gian thí... 20 s 11/08/15 Page 14 Thời gian tác dung của điện áp thí nghiệm có hưởng trực tiếp đến quá trình phóng điện của cách điện nên không thể kéo dài vô thời hạn Khi thí nghiệm với điện cao áp xoay chiều, thời tác dung củá điện áp quy định là một phut, đủ để kiểm tra tình trạng của cách điện bâng thị giác và thíh giác Khi dùng điện cao áp một chiều, vì tổn hao điện môi bé lên cách điện không bị phát... cùng và cũng là mục kìa tra cách điện có ý nghĩa quyết định nhất Vi dụ theo phương pháp của hiện tượng hấp thụ đã phát hiện cách điện bị ẩm trầm trọng cần phải đã đem sấy nhưng vẫn chưa thể đảm bảo là cách điện có đủ khả năng để chịu đựng được tác dụng của các loại quá điện áp Thí nghiệm bằng điện áp cao có fhể gây phá hoại cách điện nên phải được tiến hành rất thận trọng, mức điện áp thi nghiệm phải... toàn cho cách điện phải căn cứ vào độ lớn, thời gian tác dụng và số lần xuất hiện các loại quá điện áp tác dụng lên cách điện, căn cứ vào phẩm chất kết cấu cách điện, tình trạng có thể của thiết bị và các hoàn cảnh khác có lên quan để lựa chọn mức điện áp thí nghiệm hợp lý 11/08/15 Page 13 Cách điện được xem là chịu đựng được thí nghiệm nếu không xảy ra phóng điện hoặc không có một phần cách điện nào... Phương pháp đo điện áp được thực hịện theo sơ đồ Cứ mỗi nửa chu kỳ thì điện áp bị tụt đi một lượng U nhưng do Co< CB và C nên U rất bé (không quá 1% của điện' áp tác dụng lên cách điện) không thể đo lường trực tìếp mà phải dùng mạch giao động LC có độ nhạy chọn lọc đối vớí tần số của phóng điện, sau đó qua bộ phận khuyếch đại vâ đưa vào máy hiện sóng Để có thể xác định điện áp phóng điện cục... không bị phát nóng và khòng bị phá hoại như khi dùng điện cao áp xoay chiều, do đó thời gian tồn tại của điện áp lâu hơn (10 hoặc 20 phút) đồng thời mức điện áp thi nghiệm cũng được tăng cao gấp rưỡi hoặc gáp đôi so với điện áp xoay chìều Thí nghiệm bằng điện áp một chiều thtrờng được tiến hành đôí với các thiết bị có điện dung lớn (cáp, máy điện, tụ điện ) vì nó yêu cầu công suất của thiết bị thí nghiệm ... nghiệm điện áp cao Trong tất biện pháp kiểm tra dự phòng cách điện, thí nghiệm điện áp cao tiến hành sau mục tra cách điện có ý nghĩa định Vi dụ theo phương pháp tượng hấp thụ phát cách điện bị... đổi điện trở cách điện theo thòi gian 1- cách điện khô; 2- cách điện bị ẩm Điện trở tốc độ thay đổi cách điện bị ướt bé so với cách điện khô Người ta sử dụng tính chất để kiểm tra độ ẩm cách. .. để kiểm tra dự phòng cách điện Nếu cách điện gồm hai lớp mà lớp bị ẩm nhiều có điện dẫn lớn hơn, tác dụng điện áp chiều mặt biên tiếp giáp lớp xuất điện tích Nếu cách điện đông R1C1=R2C2 điện