- ơ từng nấc điện áp vẽ các giá trị dòng rò trên trục tung và điện áp thử nghiệm trên trục 1 jành Đối với hệ thống cách điện tốt đường biểu diễn sẽ trơn
Các phương pháp thử nghiệm th iết bị điện
bằng điện áp xoay chiều
3.1. Mỏ ĐẦU
Chương này đề cập đến việc thử nghiệm nghiệm thu và thử nghiệm bảo dưõng thiết bị điện. Mục đích của các thử nghiệm này là xác định thiết bị đã được lắp đặt đúng chưa, có cần bảo dưỡng hoặc sửa chữa hay không. Việc thử nghiệm bằng điện áp xoay chiều là điều hiển nhiên bởi vì bình thường thiết bị làm việc vối điện áp xoay chiều, do đó thử nghiệm bằng điện áp xoay chiều cho ta thông tin rõ nhất về tình trạng của thiết bị.
Khi đặt điện áp xoay chiều lên hệ thông cách diện, đo điện áp rơi trên từng bộ phận và đo tổn hao có thể biết tình trạng của hệ thơng cách điện. Điện áp rơi tỷ lệ với hằng sô' điện môi của lớp cách điện.
Thử nghiệm điện áp xoay chiểu có thể được phân thành: 1. Thử nghiệm xác định hệ số công suất và hệ sô' tiêu tán. 2. Thử nghiệm cao áp xoay chiều
3. Thử nghiệm tần số 1 - 1 0 Hz. 4. Thử nghiệm cộng hưởng nôi tiếp 5. Thử nghiệm điện áp cảm ứng.
Thử nghiệm điện áp xoay chiều có thể được phản thành thử nghiệm phá hỏng và không phá hỏng mẫu. Thử nghiệm hệ sô' công suất và hệ sô' tiêu tán không phá hỏng mẫu bởi vì điện áp thử nghiệm thường không vượt quá điện áp pha của thiết bị cần thử. Nguyên lý cơ bản của thử nghiệm không phá hỏng mẫu là phát hiện sự thay đổi của đặc tính cách điện cần đo, có thể phơi hợp với ảnh
hướng ô nhiễm và các tác nhân phá hủy mà không vượt quá ứng suất của cách điện.
Các thử nghiệm cao áp, tần số 1-10 Hz, cộng hưởng nổi tiếp là các thử nghiệm phá hóng mẫu bởi vì diện áp thử nghiệm cao hơn điện áp .vận hành, gây quá áp chất cách điện. Anh hưởng thử nghiệm cao áp lặp lại cổ tính chất tích luỹ, do đó các thử nghiệm này không dược sử dụng cho mục đích bảo dưỡng trừ mục đích xem xét đặc biệt hoặc thử nghiệm nghiệm thu.
Thử nghiệm điện áp cảm ứng tiến hành trong nhà máy chế tạo, trong quá trình sản xuất thiết bị điện. Tuy nhiên khi có yêu cầu đặc biệt vẫn có thể tiến hành thử nghiệm này. Các thử nghiệm cao áp, cộng hưởng điện áp, tần sô' 1-10 Hz và điện áp cảm ứng sẽ dược đề cập chi tiết trong các chương sau đôi với từng loại thiết bị. Chương này chỉ đề cập đến các phương pháp thử nghiệm hệ sô' công suất và hệ sô tiêu tán.
3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM HỆ s ố CÔNG SUẤT VÀ HỆ s ố TIÊU TÁN3.2.1. Đại cương 3.2.1. Đại cương
Thử nghiệm xác định hệ số công suất được các nhà sản xuất cáp tiến hành trong phịng thí nghiệm từ năm 1900 và thử nghiệm sứ xuyên từ năm 1929. Từ năm 1900 người ta đã tiến hành thử nghiệm hệ sô' tiêu tán bằng cách sử dụng cầu Shering để đánh giá cách điện trên cơ sở phân tích dịng điện tải thành hai thành phần: thành phần tác dụng và thành phần phản kháng.
Ngày nay hai loại thử nghiệm này là đồng nhất vì cả hai dùng để đánh giá tốn hao điộn môi. Hai thử nghiệm này cung cấp thông tin về đặc tính chung của cách điện, chúng cũng phụ thuộc vào thê tích vật thử. Ngoài ra thử nghiệm được tiến hành ỏ tần sô' làm việc bình thường (50Hz), khơng phụ thuộc vào thời gian giông như thử nghiệm bàng điện áp một chiều. Các thử nghiệm này không gây quá áp với cách điện và có thể xác dinh tình trạng cách diện bị xuống cấp dần bằng cảch so sánh với kêt quả thử nghiệm các năm trước ở các thiết bị tương tự.
3.2.2. Nguyên lý thử nghiệm hệ sô công suất và hệ số tốn hao
Thử nghiệm này đo điện dung của cách diện, tổn hao điện môi. Khi đóng diện xoay chiều vào cách điện có dịng nạp qua. Dịng điện này có hai thành phần: thành phần tác dụng và thành phần phản kháng. Thành phần phản kháng có tính châ't điện dung, vượt trước điện áp 90°. Hình 3.1 biểu diễn các thành phần này.
Thành phần phán kháng Ic tỷ lệ thuận với hằng sơ' điện mơi, diện tích, điện áp và tỷ lệ nghịch vối chiều dầy cách điện và cho bởi biểu thức :
Ic = u /x c = UcoC Ic = Uo)808r (A/t) Ic = 8,854 X 10'i28oA X 27ifU/t. (3.1) (3.2) (3.3) ở đây u là điện áp thử nghiệm,
co là tần sơ" góc, 03 = 2nf
A là diện tích (m2)
80 là hằng sô" điện môi chân không. 8r là hằng sô" điện môi của vật liệu.
Sư thay đối của thành phần Ir chứng tỏ U' u o J 1 ờ Hình 3.1. Đơ thị véc tơ dịng và áp.4 nẨ 4U • _ . . cách điện bị xuống cấp, ví dụ bị ẩm hoặc có các
lớp bị ngắn mạch, kích thước hình học thay đổi. Thành phần dòng điện tác dụng đặc trưng cho tổn hao công suất trong điện mơi do dịng rị, dẫn điện lên bề mặt, vầng quang. Thử nghiệm này tương đô"i nhạy, đủ phát hiện nhiễm ẩm trong cách điện.
Đô"i với điện môi lý tưởng, thành phần dòng điện tác dụng Ir=0. Góc s là góc lệch pha giữa Ic và It (dòng điện tổng) gọi là góc tổn hao, đặc trưng cho tổn hao năng lượng trong điện môi. Hệ sô" công suất của vật liệu cách điện:
cos <p = — =
I. p
s (3.4)
p là công suất tác dụng (W), s là công suất biểu kiến (VA)
Hệ sô" tổn hao tgô = — (3.5)
3.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới việc đo hệ sỏ tổn hao
Việc đo hệ sô tổn hao tgỗ là phương tiện phán đoán, đánh giá đặc tính của cách điện. Nguyên lý cơ bản là bất kỳ sự thay đổi nào của đặc tính cách điện đều dẫn tối sự thay đổi các thông sô" đặc trưng của nó như điện dung, tổn hao điện môi, hệ sơ" cơng suất, do đó bằng cách đo diễn biến của các đặc tính này theo thời gian ta có thế đánh giá dúng tình trạng cách điện. Có hai yếu tô" môi trường là độ ẩm và nhiệt dộ không thê điều chỉnh dễ dàng. Đặc tính điện của cách điện phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ vì thê thử nghiệm phải được tiến hành ở cùng điều kiện với thiết bị thực tế, nhiệt độ được quy đổi về 20°c. Khi thiịpt bị thử nghiệm ỏ nhiệt độ gần nhiệt độ đóng băng và có độ ẩm cao cách điện giảm vì băng giá có điện trỏ suất bằng 144 lần điện trỏ suất của nước.
Ảnh hưởng của dòng rò bề mặt (do ẩm, bụi bẩn...) rất đáng kể, vì thế phải lau sạch và làm khô bê mặt đế giảm tổn hao dịng rị bề mặt.
3.3. MƠ TẢ THIẾT BỊ ĐO HỆ s ó CỊNG SUẤT VÀ HỆ s ố TổN HAO3.3.1. Dụng cụ đo 3.3.1. Dụng cụ đo
Một số’ dụng cụ đo, thử nghiệm thơng dụng có đặc tính như sau:
Kiểu Điện áp CB-100, N° 810130 28 V Bán tự động, N°670025 2,5 kV Bán tự động. N°670065 10 kV Bán tự động, N°670070 10 kV Delta-2000, N°672001 10 kV
Trên hình 3.2 là ảnh thiết bị thử nghiệm Delta-2000
Hình 3.2. Thiết bị thử nghiệm Delta 2000 (Nhãn hiệu AVO INT, Texas).
Mạch bao gồm tụ điện tiêu chuẩn c s và cách điện cần thử nghiệm có thơng sô' c x và Rx cần xác định, máy biến áp nhiều dây quấn với tỷ sơ' vịng dây Ns và Nx điều chỉnh để cân bằng dòng điện dung, biến trở Rs điều chỉnh để cân bằng dòng điện thuần trỏ. Khi cầu cân bằng cái chỉ khơng ở vị trí khơng.
Moden OB - 100 là cầu điện cáp thấp cân bằng bằng tay cả hai thông sô' điện dung và hệ sô' tổn hao, nhưng đọc trực tiếp. Mơ hình bán tự động cần cân bằng tụ điện bàng tay nhưng đọc trực tiếp. Moden Delt.a-2000 cân bằng tự động cả hai thông số diện dung và hệ sơ' cơng suất nhưng có thể hiển thị hệ sơ' tổn hao.
Các đặc tính cơ bản của thiết bị thử nghiệm Delta-2000 là: - Có nguồn 0 -ỉ-12kV, tụ tiêu chuẩn, dụng cụ đo, dây thử, máy in.
- Thao tác đơn giản, cân bằng tự động, hiển thị sơ' điện áp, dịng điện, tôn hao điện môi (bằng Watt), điện dung và hệ sô' công suất. Giá trị đọc được điều chỉnh tương đương với lOkV hoặc 2,5kV.
- Giá trị đọc có thể ghi trên máy in hoặc chuyển tới máy vi tính tiêu chuẩn. - Có độ chính xác cao trong điều kiện nhiễu tĩnh điện hoặc điện từ ỏ các trạm cao áp.
- An tồn sử dụng có hai khoá chuyển mạch thao tác bằng tay. mạch phát hiện chạm đất và thử giá trị đầu bằng không. ___________ ______ _____
- Tự chẩn đoán và định thang đo. Sơ đồ thiết bị thử cho trên hình 3.3. Thao tác thiết bị như sau:
1. Nôi đất thiết bị thử với đất của trạm Chú ý chỉ sử dụng khi đã cắt điện và cách ly thiết bị.
2. Chuẩn bị mẫu thử, gồm cả đầu nơi ngồi, đầu dây quấn ngắn mạch.
3. Đầu tiên nôi dây thử nghiệm với thiết bị thử rồi nơi tói thiết bị cần thử nghiệm theo quy trình thao tác bằng tay.
4. Kiểm tra hoạt động của khoá liên động an tồn và nơi đất. 5. Chọn cấu hình thử nghiệm cho cách điện cần thử.
6. Đưa điện áp và tăng dần điện áp ra đến giá trị mong muôn.
7. Tiếp tục thao tác thiết bị thử để nhận được kết quả thử nghiệm theo các lệnh thao tác bằng tay.
a. Đôi với thiết bị thử thao tác bằng tay cân bằng cầu đo điện dung và hệ sô' công sua't.
b. Đôi với thiết bi bán tự động cân bằng cầu đo điện dung.
c. Đôi với thiết bị tự động chọn giá trị khởi đầu để cân bằng tự động. 8. Giảm điện áp về không hoặc giá trị đặt thấp nhâ't.
9. Ghi lại tất cả giá trị: điện áp, dòng điện, tổn hao, điện dung, hệ sô' công suất.