Диагностирование электрической изоляции. Характерные дефекты изоляции и вероятность их появления

1. Диагностирование электрической изоляции. Характерные дефекты изоляции и вероятность их появления. Диагностические параметры:

сопротивление изоляции и коэффициент абсорбции.

2.

3. Классы изоляции

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12. Измерение электрического сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками

Первым пунктом всех программ испытаний является измерение сопротивления изоляции обмоток
относительно корпуса машины и между обмотками. Эта крайне изменчивая величина не является
параметром электрической машины, но только характеризует состояние изоляции в данный момент, и ее
измерение имеет одну цель – установить возможность проведения испытаний машины без повышенного
риска ее повреждения; однако абсолютных критериев минимально допустимого значения сопротивления
изоляции не существует.
Рекомендуется производить его:
в практически холодном состоянии испытуемой машины – до начала ее испытания по соответствующей
программе;
в нагретом состоянии – при температуре обмоток, близкой к температуре режима работы, в котором
проводилось испытание на нагревание;
вне зависимо от температуры обмоток:
– до и после испытаний изоляции обмоток на электрическую прочность относительно корпуса машины и
между обмотками переменным напряжением;
– до и после испытания при перегрузке по току или по вращающему моменту;
– до и после испытания при повышенной частоте вращения;
– до и после некоторых специальных видов испытания, как, например, испытания синхронных машин на
механическую прочность при ударном токе короткого замыкания.
Изменчивость сопротивления изоляции определяется тем, что оно сильно зависит от многих факторов, в
первую очередь от температуры изоляции и от ее влажности; оба эти фактора понижают его значение, но
если первый из них может быть измерен, то второй никакой количественной оценке не поддается, а
качественная на уровне «допустимо - недопустимо»; сама являющаяся результатом измерения, выносится
отчасти на основе накопленного опыта и в очень значительной степени – по нормативам, не имеющим
строгого- обоснования.

13.

Измерение сопротивления изоляции производится мегаомметром, содержащим источник постоянного напряжения
в виде либо магнитоэлектрического генератора, либо выпрямительного устройства, питаемого от сети переменного
тока. В случае применения мегаомметра с генераторным источником вращение его приводной рукоятки должно
производиться непрерывно и равномерно, пока стрелка прибора не установится; при всяком замедлении или
перерыве вращения обмотка разряжается через мегаомметр на корпус, что затягивает измерение, особенно для
обмоток крупных машин, имеющих значительную емкость. В таких случаях рекомендуется применение мегаомметра
с двигательным приводом генератора или с выпрямительным устройством.
Сопротивление изоляции обмоток с номинальным напряжением до 500 В включительно надлежит измерять
мегаомметром с напряжением 500 В, а для обмоток с более высоким номинальным напряжением – прибором с
напряжением 1000 В. При номинальном напряжении обмотки 3000 В и выше могут применяться мегаомметры и с
более высоким напряжением, например 2500 В, но это не обязательно, а только рекомендуется для обмоток
наиболее крупных машин со значительной емкостью по отношению к корпусу.
Измерение надлежит производить поочередно для каждой электрически независимой цепи, т. е. имеющей
самостоятельные выводы начала и конца, при соединении всех остальных цепей с корпусом; этим одновременно
производится измерение сопротивления изоляции как по отношению к корпусу, так и между обмотками. В машинах
переменного тока большей частью каждая фаза имеет выводы начала и конца; однако многие машины небольшой
мощности имеют глухое сопряжение фаз внутри машины в звезду или в треугольник, не подлежащее нарушению.
Измерение сопротивления изоляции обмоток трехфазного тока, наглухо сопряженных в звезду или треугольник,
производится для всей обмотки по отношению к корпусу.
Напротив, некоторые машины имеют самостоятельные выводы не только фаз, но и частей, на которые подразделены
фазы, для переключения на разные напряжения или числа полюсов. Во всех таких случаях любая установленная
норма для сопротивления изоляции электрически независимой цепи подлежит пересчету, так как при работе
машины все части обмотки по отношению к корпусу соединяются параллельно и проводимости их изоляции
складываются.
Замкнутые обмотки якорей коллекторных машин не имеют начала и конца, за которые может быть принята любая
точка присоединения обмотки к коллектору.
Изолированные обмотки, во время эксплуатации машины нормально соединенные с ее корпусом непосредственно
или через конденсаторы, на время измерения сопротивления изоляции следует отсоединять и от корпуса, и от
конденсаторов.

14.

Нормы для измеренного сопротивления изоляции обмоток различных машин могут устанавливаться в стандартах
или в технических условиях на конкретные виды машин, но в любом случае должно быть указано, к какому
значению температуры изоляции они относятся и каким способом надлежит пересчитывать результат измерения,
если температура, при которой он получен, имеет иное значение. Во всяком случае, эта температура подлежит
измерению, которое необходимо также для измерения сопротивления самих обмоток и рассматривается в
следующем параграфе.
Если обмотка имеет непосредственное водяное охлаждение проводников, то после ее гидравлического
опробования, которое производится задолго до установки машины на испытание, полное удаление воды из каналов
практически невозможно. Сопротивление изоляции оказывается зашунтированным гораздо более низким
сопротивлением остатков воды; в таких условиях измерение сопротивления изоляции может быть произведено
только до первого заполнения обмотки водой, т. е. на стадии пооперационного контроля.
По окончании измерения сопротивления изоляции каждой электрически независимой цепи обмоток с
номинальным напряжением
3000 В и выше необходимо отводить накопленные в них заряды в землю, так как в противном случае они,
сохраняясь продолжительное время, могут служить причиной поражения персонала при прикосновении к выводам.
Для этого каждая цепь после измерения сопротивления ее изоляции соединяется с корпусом машины на время не
менее 15 с при мощности машины до 1000 кВт (или кВ•А), не менее 1 мин при более высокой мощности и не менее
3 мин в случае применения мегаомметров на 2500 В и выше.
Очень низкое сопротивление изоляции – до десятков тысяч Ом – можно измерять посредством омметров, мостов и
т. п.; при этом следует производить каждое измерение дважды, изменяя направление тока через изоляцию. Если
такие два измерения дают неодинаковые результаты, это указывает, что изоляция влажна, так как присутствие влаги
создает ЭДС между медью обмотки и сталью сердечника. Одинаковость результатов обоих измерений
свидетельствует о том, что причиной низкого сопротивления изоляции является загрязнение или запыленность
проводящей пылью.

15.

Увлажненность обмоток может быть устранена их сушкой, а для устранения запыленности применяется продувка
машины сжатым воздухом и протирание сухой чистой ветошью. Из различных видов загрязнений наиболее типично
замасливание внутренних поверхностей машины в сочетании с запылением проводящей пылью, при котором
приходится применять протирание их с растворителями, желательно негорючими, а при особо сильном загрязнении
– промывку этими растворителями, после чего может потребоваться восстановление слоя покровного лака.
Помимо сопротивления изоляции обмоток, подлежит измерению сопротивление изоляции подшипников,
применяемой в крупных машинах и многомашинных агрегатах для предотвращения возникновения подшипниковых
токов. При этом один подшипник машины или целого агрегата оставляется неизолированным для отведения в
землю статических зарядов вращающихся частей; для измерения сопротивления изоляции изолированных
подшипников приходится на время измерения вводить между валом и вкладышем неизолированного подшипника
сухую изолирующую прокладку.
Если в машину заложены термопреобразователи, то сопротивление их изоляции по отношению к корпусу машины и
ее обмоткам тоже должно быть измерено при соединении всех обмоток с корпусом. При этом измерению
подвергаются сопротивление изоляции не столько самих термопреобразователей, сколько проводов внутри
машины, соединяющих их с клеммником; они могут быть повреждены в процессе ремонта и сборки машины. Их
изоляция не рассчитывается на работу при сколько - нибудь значительном напряжении, но ее нарушение может
привести не только к искажению показаний термопреобразователей, но и к выходу из строя всего измерительного
устройства вследствие образования контуров, связанных с большими магнитными потоками. Это измерение следует
производить прибором с напряжением не выше 250 В, так как более высокое напряжение может пробить изоляцию
проводов.

16.

Испытание междувитковой изоляции обмоток на электрическую прочность
Испытание обмотки якоря на электрическую прочность междувитковой изоляции надлежит проводить при холостом ходе
испытуемой электрической машины повышением подводимого (при испытании в режиме двигателя) или генерируемого самой
испытуемой машиной (при испытании в режиме генератора) напряжения на выводах обмотки якоря на 30% сверх
номинального (или наибольшего из номинальных) значения до установленного предела и выдерживанием его в течение 3
минут.
Одновременно с повышением напряжения допускается повышение частоты вращения испытуемой машины, однако не более
чем на 75% предписываемого для испытания данной машины при повышенной частоте вращения.
В машинах, у которых подлежащая данному испытанию обмотка находится на вращающейся части, его следует проводить по
возможности непосредственно после испытания при повышенной частоте вращения, так как иначе останутся невыявленными
такие замыкания, которые могут возникнуть при последнем испытании вследствие перемещений в обмотке.
Машины с последовательным возбуждением следует испытывать при независимом возбуждении. Для машин с параллельным
возбуждением допустимо проведение испытания при самовозбуждении, но независимое возбуждение обеспечивает более
устойчивое регулирование напряжения; кроме того, не всякая машина позволяет поднять при самовозбуждении необходимое
напряжение – его предельное значение может оказаться ниже требуемого для испытания.
Повышение частоты вращения машин постоянного тока при испытании междувитковой изоляции обмотки якоря сверх
наибольшего номинального значения не допускается.
Если испытание междувитковой изоляции не может быть проведено при вращении машины в режиме ненагруженного
генератора, то его можно выполнить в режиме ненагруженного двигателя путем подведения напряжения, превышающего на
30% номинальное, однако, при условии, что частота вращения при этом не превзойдет номинальную. Измерение напряжения
следует производить непосредственно на щетках. Во избежание повышения частоты вращения последовательная обмотка
возбуждения, если она включена встречно параллельной, должна быть отключена. Если параллельная обмотка возбуждения
питается от того же источника, что и цепь якоря, то все регулирующие сопротивления в ее цепи должны быть выведены; если
же источник питания самостоятельный, то следует подать наибольший возможный ток возбуждения. Подъем напряжения,
приложенного к машине, нужно производить плавно, чтобы иметь возможность вовремя приостановить опыт, если частота
вращения превзойдет номинальную.
Защиту в цепи питания следует ставить на небольшой предел, с тем чтобы в случае замыкания витков обмотки якоря или
возникновения кругового огня машина автоматически отключилась от источника питания.
Испытание междувитковой изоляции обмоток двигателей с переключением чисел пар полюсов следует проводить для каждого
из последних особо, так как при переключениях могут оказаться соприкасающимися различные части обмотки.

17.

Коэффициент абсорбции – это коэффициент диэлектрического поглощения,
определяющий увлажнённость изоляции. Коэффициент поляризации – это
коэффициент, учитывающий степень старения изоляции. Эти два
коэффициента определяют качество изоляционных материалов на обмотках
двигателей и трансформаторов, которое со временем ухудшается. Одной из
важных задач электротехнического персонала является определение
интенсивности старения изоляционных материалов и своевременное
принятие мер по поддержанию свойств изоляционных материалов на
установленном уровне.

18.

Коэффициент абсорбции – это показатель увлажнённости,
который определяется для решения вопроса о необходимости
сушки гигроскопической изоляции электрических машин и
трансформаторов. Метод измерения основан на сравнении
показаний мегомметра, снятых через 15 и 60 секунд после начала
испытаний.
В соответствии с ПТЭЭП прил.3 и прил.3.1, а также ПУЭ, изд.7,
п.п 1.8.13, 1.8.14, 1.8.15, 1.8.16 коэффициент
абсорбции необходимо проверять на обмотках двигателей и
обмотках трансформаторов после капитального и текущего
ремонта в сроки установленные системой плановопредупредительного ремонта руководителем предприятия
потребителя. Как правило, по нормативам коэффициент
составляет не меньше 1,3. Если изоляция сухая, то этот показатель
превышает 1,4. У влажной изоляции коэффициент близок к 1, и
изоляцию нужно сушить. Обратите внимание, что на результат
влияет температура изоляции. При проведении испытаний
температура должна быть не ниже +10°С и не выше +35°С.

19.

Коэффициент поляризации показывает способность
заряженных частиц перемещаться в диэлектрике под
воздействием электрического поля, что определяет степень
старения изоляции. Метод измерения основан на сравнении
показаний мегомметра, снятых через 60 и 600 секунд после
начала испытаний.
• Коэффициент поляризации не является обязательным при
проведении испытаний и определяется при комплексном
испытании электроустановок. Значение коэффициента
показывает остаточный ресурс изоляции. Данное испытание
занимает достаточно много времени и характеризует сильно
замедленный поляризацией ток. Коэффициент
поляризации характеризуется следующими показателями:
• меньше 1 – изоляция является опасной;
• от 1 до 2 – изоляция сомнительная;
• больше 2 – изоляция хорошая.