Испытание повышенным напряжением: виды, методы и правила проведения

На сегодняшний день люди активно используют разнообразное электрическое оборудование, силовые кабели, электрические соединения и прочее. Так как в некотором оборудовании напряжение может достигать огромных значений, способных причинить серьезный урон человеческому здоровью, то требуется периодический контроль. Испытание повышенным напряжением - один из методов выявления дефектов изоляции.

Что собой представляет и зачем проводится проверка

Основное предназначение таких испытаний - это проверка изоляции. С помощью повышения напряжения можно выявить локальные дефекты. Причем некоторые из проблем можно определить лишь таким методом и никаким больше. Кроме этого, испытания повышенным напряжением изоляции позволяют проверить ее способность выдерживать перенапряжение и, в случае успеха, дают определенную уверенность в качестве обмотки. Суть испытания достаточно проста. К изоляции прикладывается напряжение, которое превышает номинальное рабочее и считается перенапряжением. Нормальная изоляционная обмотка выдержит, а вот дефектная будет пробивать.

Здесь стоит отметить, что при помощи испытаний повышенным напряжением можно проверить возможность изоляции проработать до следующего ремонта, контроля, смены и т. д. Однако данный тип проверки позволяет лишь косвенно определить этот параметр. Основная задача этого метода - выявить отсутствие грубых локальных дефектов обмотки.

Далее стоит отметить, что испытание изоляции повышенным напряжением для некоторых силовых приборов проводится лишь в случае номинального рабочего напряжения не выше 35 кВ. В случае превышения этого параметра сами установки обычно слишком громоздки. На сегодняшний день существует три основных вида испытаний методом перенапряжения.

Сюда относят испытания при помощи перенапряжения промышленной частоты, выпрямленное постоянное напряжение и импульсное испытательное перенапряжение (моделирование стандартного грозового импульса).

Виды испытаний. Промышленная частота и постоянный ток

Первый и основной вид испытаний - повышенной напряжение промышленной частоты. В данном случае к изоляции прикладывается перенапряжение на 1 минуту. Считается, что обмотка прошла испытание, если в течение этого времени не наблюдалось пробоев, а сама изоляция осталась невредимой. Для некоторых случаев частота перенапряжения может составлять 100 или 250 Гц.

В том случае, если емкость проверяемой изоляции будет больше, то потребуется брать и испытательную аппаратуру с большей мощностью. В данном случае речь идет об испытании кабельных линий повышенным напряжением. Для таких случаев чаще используют второй метод, с применением повышенного постоянного напряжения. Однако здесь нужно учитывать, что при применении постоянного напряжения диэлектрические потери в изоляции, которые, собственно, и приводят к нагреву, будут существенно ниже, чем при использовании переменного напряжения с теми же значениями. К тому же интенсивность протекания частичных разрядов будет уменьшена. Все это ведет к тому, что при испытании повышенным напряжением кабельных линий с использованием метода постоянного тока нагрузка на изоляцию будет значительно меньше. По этой причине следует увеличивать мощность подаваемого перенапряжения, чтобы удостовериться в качестве изоляции и отсутствии пробоев.

Помимо прочего, здесь нужно добавить, что во время испытаний постоянным током следует учитывать еще один такой параметр, как ток утечки через изоляцию. Что касается времени приложения перенапряжения, то оно составляет от 5 до 15 минут. Изоляция будет считаться качественной не только при условии, что не было выявлено пробоя, но еще и при условии, что ток утечки к концу испытательного периода не изменился или же снизился.

При сравнении двух методов хорошо видно, что испытание повышенным напряжением промышленной частоты гораздо удобнее, однако этот метод не удается применить всегда.

Кроме того, есть еще один недостаток постоянного тока. Во время испытаний напряжение будет распределяться по изоляционной обмотке в соответствии с сопротивлениями слоев, а не их емкости. Хотя при рабочем напряжении или же обычном перенапряжении ток будет расходиться по толщине изоляции именно по такому принципу. Из-за этого часто происходит так, что значение испытательного напряжения и рабочего слишком сильно разнятся.

Испытание грозовыми импульсами

Испытание электрооборудования повышенным напряжением третьего вида - это использование стандартных грозовых импульсов. Напряжение в данном случае характеризуется фронтом 1,2 мкс и длительностью до полуспада в 50 мкс. Необходимость проверки изоляции таким импульсным напряжением обусловлена тем, что в процессе эксплуатации обмотка неизбежно будет подвергаться грозовому перенапряжению с похожими параметрами.

Здесь важно знать, что воздействие грозового импульса сильно отличается от напряжения с частотой в 50 Гц тем, что скорость изменения напряжения намного больше. Из-за больше скорости изменения напряжения оно по-другому будет распределяться по изоляционной обмотки сложных устройств, к примеру, трансформаторов. Испытание повышенным напряжением с такими характеристиками важно еще и потому, что сам процесс пробоя изоляции при малом количестве времени, будет отличаться от пробоя на частоте 50 Гц. С этим можно разобраться подробнее, если просмотреть вольт-секундную характеристику.

Из-за всех этих условий довольно часто бывает так, что испытаний трансформатора повышенным напряжением по первому методу бывает недостаточно - необходимо прибегать к проверке еще и третьим методом.

Срезанные импульсы, внешняя и внутренняя обмотка

В случае грозового перенапряжения у большинства оборудования срабатывает разрядник, который через несколько микросекунд будет срезать волну входящего импульса. По этой причине, при проведении испытаний трансформатора повышенным напряжением, к примеру, используют такие импульсы, которые специально срезают через 2-3 мкс. Они получили название срезанных стандартных грозовых импульсов.

У таких импульсов есть определенные характеристики, к примеру, амплитуда.

Это значение импульса будет выбираться исходя из возможностей устройства, которое будет защищать аппаратуру от перенапряжения, с определенным запасом. Кроме того, при выборе следует исходить из такого фактора, как возможность накопления скрытых дефектов при многочисленных импульсах. Что касается выбора конкретных величин, то правила подбора описаны в специальном государственном документе 1516.1-76.

Испытания оборудования повышенным напряжением для внутренней обмотки будут проводиться по принципу трехударного метода. Суть состоит в том, что на обмотку будут подаваться три импульса положительной и три импульса отрицательной полярности. Сначала будут подаваться полные по характеру протекания импульса напряжения, а потом срезанные. Также важно знать, что между каждым последующим импульсом должно пройти не менее 1 минуты. Изоляция будет считаться прошедшей испытание, если не будет обнаружено пробоев и сама обмотка не получит никаких повреждений. Стоит сказать, что такая методика проверки достаточно сложная и чаще всего осуществляется при помощи осциллографических методов контроля.

Что касается внешней изоляции, то здесь применяется 15-ударный метод. Суть проверки остается такой же. К обмотке с интервалом не менее 1 минуты будут прикладывать 15 импульсов сначала одной полярности, потом противоположной. Прикладываются как полные, так и срезанные импульсы. Испытания считаются пройденными успешно в том случае, если в каждой серии из 15 ударов было не больше двух полных перекрытий.

Как проходит процесс проверки

Испытания повышенным напряжением тока переменного или постоянного типа должны проводиться в строгом соответствии с правилами. Порядок проведения следующий.

• Прежде чем приступать к проведению проверки, проверяющий обязан удостовериться в исправности испытательного оборудования.
• Далее следует приступать к сборке испытательной цепи. Первым делом нужно обеспечить защитное и рабочее заземление для испытуемой техники. В некоторых случаях, если это требуется, обеспечивается еще и защитное заземление для корпуса испытуемого устройства.

Подключение оборудования

Прежде чем перейти к подключению оборудования к сети 380 или 220 В, следует на ввод высокого напряжения установки также наложить заземление. Здесь важно соблюдать следующее требование - сечение медного провода, накладываемого на ввод в качестве заземления, должно быть не меньше 4 квадратных миллиметров. Сборку цепи проводит персонал той бригады, который и будет проводить сами испытания.

• Подсоединение испытуемой установки к цепи 380 или 220 В следует производить через специальный коммутационный аппарат, имеющий видимый разрыв цепи либо же штепсельную вилку, которая должна располагаться на месте управления данной установкой.
• Далее провод присоединяется к фазе, полюсу испытуемого оборудования или же к жиле кабеля. Отсоединить провод можно только с разрешения лица, которое руководит проведением испытаний, а также после заземления.

Однако прежде чем подать ток на проверяемую установку, работник должен сделать следующее:

• Необходимо удостовериться, что все члены проверяющего персонала заняли свои места, все посторонние лица были удалены и можно ли подавать напряжение на устройство.
• Перед подачей напряжение обязательно следует уведомить об этом весь проверяющий персонал и только убедившись, что все сотрудники это услышали, можно снимать заземление с вывода проверяемой аппаратуры и подавать напряжение 380 или 220 В.
• Сразу после снятия заземления вся техника, участвующая в испытании электрооборудования с подачей повышенного напряжения, считается находящейся под напряжением. Это означает, что любые изменения в схеме или присоединения кабелей или прочие изменения строго запрещены.
• После того как испытания будут проведены, руководитель обязан понизить напряжение до 0, отключить все оборудование от сети, заземлить самостоятельно или отдать распоряжение о заземлении вывода установки. Обо всем этом необходимо сообщать бригаде рабочих. Только после этого допускается отсоединять провода, если испытания завершились или проводить их пересоединение, если требуется продолжение работ. Ограждения также убираются только после полного отключения установки и завершения работ.

Протокол испытания повышенным напряжением любой аппаратуры также должен составляться руководителем группы рабочих.

Проведение испытаний кабеля

Испытания кабеля так же проводятся по определенному плану.

1. Для начала требуется обустроить заземление для аппаратуры и ручного разрядника. Бывает так, что трансформаторная высоковольтная установка и кенотронная приставка, вынесены за пределы пределы аппарата. В этом случае их также следует заземлить.
2. После этого нужно откинуть дверцу, которая находится сзади сверху аппарата, и установить ее на кронштейне. Далее откидывается нижняя дверца, на нее монтируется кенотронная приставка, а ее лапы заводятся под скобу и выдавки дверцы.
3. У верхней дверцы имеется отверстие, куда следует вставить рукоять переключения пределов. При помощи ключа рукоятка соединяется микроамперметром. Рукоятка подлежит заземлению.
4. В запасных частях при проведении таких работ должна храниться специальная пружина. Одним своим концом она присоединяется к высоковольтному трансформатору повышающего типа, а вторым своим концом к выводу кенотронной приставки высоковольтного типа. Вывод располагается посередине приставки.
5. Далее следует вилку приставки вставить в розетку пульта управления. Имеется специальная рукоятка с пометкой "Защита", ее нужно переставить в положение "Чувствительная".
6. При помощи кабеля следует присоединить проверяемое оборудование к приставке. При этом нужно муфту кабеля накинуть на вывод микроамперметра до упора, после чего устанавливается защитное ограждение.
7. Вилка аппаратуры после этого может быть подключена к сети, а после того как сотрудник встанет на резиновую подставку, можно включать и сам аппарата. В это время загорится зеленый диод, а после нажатия на кнопку включения - красный.
8. У оборудования имеется рукоятка, которая вращается по часовой стрелке, тем самым увеличивая напряжение. Таким образом, ее следует вращать до достижения испытательного напряжения. Отсчет обычно ведется по шкале кВ, который отградуирован в максимальных киловольтах.
9. Ток утечки можно менять при помощи переключения рукоятки пределов, нажимая кнопку в центре этой рукоятки.
10. После проведения всех испытаний, необходимо снизить подаваемое напряжение до 0, а после этого нажать на кнопку отключения аппарата.

Протокол испытания кабеля повышенным напряжением также составляется после проведения всех работ главной проверяющей группы.

Проведение испытаний промышленной частотой РУ

По следующему порядку проводятся испытания для распределительных устройств РУ вместе с их коммутационными аппаратами.

Для начала требуется подготовить технику к работе. Для этого требуется отключить от распределительного устройства все трансформаторы напряжения и прочие, подключенные к нему устройства, которые закорочены или же заземлены. Все оборудование очищается от пыли, влаги, и любых других загрязнений. После этого, по правилам испытаний изоляции повышенным напряжением повышенной частоты, следует измерить и записать сопротивление обмотки испытуемого оборудования. Для этого берется мегаомметр с напряжением на 2,5 кВ.После этого вся установка подготавливается к проведению последующих работ так, как это описывалось ранее.

После этого проводятся все испытательные измерения распределительного устройства при помощи повышенного напряжения.

Проведение испытаний наиболее распространенными приборами

Одним из распространенных аппаратов для проверки является АИИ-70. Также достаточно часто используется установка с маркировкой УПУ-1М.

Прежде чем приступить к каким-либо испытаниям, необходимо, чтобы стрелки всех приборов стояли на нуле, автоматические выключатели были отключены. Рукоятка регулятора напряжения должна быть до отказа повернута против часовой стрелки. Что касается положения предохранителей, то оно должно соответствовать напряжению сети. Если требуется транспортировка высоковольтного трансформатора, то он должен быть очень надежно закреплен внутри аппарата, рукоять регулятора в этом случае должна быть утоплена, а дверцы плотно закрыты. Надежно закрепить следует и кенотронную приставку, если будут проводиться испытания кабеля, а также следует вынуть емкость с жидким диэлектриком из агрегата.

С помощью щупа во время транспортировки следует периодически проверять расстояние между электродами банки. Оно должно быть равно 2,5 мм. Щуп должен проходить между электродами не слишком туго, но и без качки.

Правила безопасности при проведении испытаний

Что касается правил безопасности и норм испытаний повышенным напряжением, то они следующие.

Во-первых, прежде чем приступать к любой работе, следует обустроить заземление при помощи медного провода с сечением минимум 4,2 квадратных миллиметра такие приборы, как сам аппарат, ручной разрядник, высоковольтный трансформатор и кенотронную приставку.

Любые работы без заземлений строго запрещены.

Во-вторых, следует обязательно установить защитное ограждение. Крепить его следует со стороны изоляционных труб к кенотронной приставке. На защитном ограждении должны быть предупреждающие надписи. Крепить ограждение следует и со стороны металлических стержней. Здесь оно соединяется с поворотными ушками каркаса пульта управления.

Что касается любых переключений высоковольтных и низковольтных частей аппарата, то они производятся только при полном отключении напряжения, а также при наличии подключенного и надежного заземления.

Как кабель, так и любой другой объект, который проходил испытания со значительной емкостью, должны быть заземлены после испытаний. Это обусловлено тем, что даже по завершении испытаний, объект способен сохранять в себе достаточно мощный заряд, способный нанести вред здоровью человека.

Как видно из всего вышесказанного, методики испытаний повышенным напряжением достаточно схожи между собой. Но есть и существенные различия, из-за которых иногда приходится проверять одно и то же оборудование разными способами.