1tom261

10. TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ 524

(czas rozdzielczości). Przy dużej częstości n impulsów może następować ich superpozycja i w konsekwencji mylna ocena ich amplitudy i liczby. W przypadku oddziaływania na układ napięcia przemiennego o amplitudzie U_m i częstotliwości / częstość impulsów n wynika z zależności

n = 4\f~    (10.27)

przy czym: U₀ — napięcie początkowe wyładowań, którego pomiar wymaga dużej czułości układu, a więc impedancji Z_m o charakterze indukcyjnym.

Impedancja Z_m jest łączona w szereg z badanym obiektem (rys. 10.24a), gdy jego pojemność C_x jest mała w porównaniu z pojemnością sprzęgającą C_s. W przeciwnym przypadku impedancja Z_m powinna występować w połączeniu szeregowym z pojemnością C_s (rys. 10.24b). W szczególnych przypadkach badań modelowych zastosowanie znajduje układ różnicowy o dwu impedancjach pomiarowych Z'_m i Z"_m (rys. 10.24c).

Wychodzący z impedancji pomiarowej impuls u(r), ulega odkształceniu we wzmacniaczu miernika. Stopień odkształcenia zależy od rodzaju i charakteru miernika (szerokopasmowy lub wąskopasmowy). Mało odkształcające mierniki szerokopasmowe są przydatne do identyfikacji wyładowań, ale ze względu na dużą czułość — wrażliwe na zakłócenia w szerokim zakresie częstotliwości. Pasmo przenoszenia Af obejmuje kilkaset kiloherców. Jego częstotliwości graniczne (dolnaf_b i górna/*) są wyznaczane przy spadku wzmocnienia równymi 3 dB, co przy napięciowym poziomie odniesienia 1 pV odpowiada sygnałowi o wartości 1,41 gV. Maksymalne wzmocnienie osiaga 120 dB. a czas rozdzielczy 1

f, = (3-^6)— sekund. Detektorami wielkości mierzonych są zwykle oscyloskopy lub

mierniki wskaźnikowe. Ustalenie szczytowej wartości rejestrowanych sygnałów, np. wartości ładunku pozornego, następuje w wyniku jej porównania ze znaną wartością skalującą.

Typowymi i najbardziej rozpowszechnionymi miernikami ładunku pozornego są: miernik typu ERA (angielskiej firmy F.C. Robinson), miernik typu 66/5700 (amerykańskiej firmy Tettcx) i miernik typu MUT (produkcji b. NRD), a także mierniki zestawiane z oddzielnych elementów.

Mierniki wąskopasmowe, zwane też miernikami zakłóceń radioelektrycznych (ang. Radio Interference Żoltmeters), powodują zasadnicze odkształcenie przechodzących przez wzmacniacz impulsów i nie dają możliwości rozpoznania ich charakteru. Czułość ich jest zdecydowanie mniejsza niż mierników szerokopasmowych. Są one natomiast mało wrażliwe na zakłócenia. Charakteryzują się częstotliwością ccntralną/₀ = _v/f_bf_h, regulowaną w zakresie 0,15 -=- 30 MHz i pasmem przenoszenia A f=f_h —f_b rzędu kilku kiloherców (zwykle Af =9 kHz). Częstotliwości graniczne (dolna f_b i górna /,) są wyznaczane przy spadku wzmocnienia równym 6 dB, co odpowiada sygnałowi napięciowemu 2 pV. Maksymalne wzmocnienie osiąga 60 dB, a czas rozdzielczy t_r = 3/A/ sekund.

Detektorami wielkości mierzonych są selektywne mikrowoltomierze, wskazujące wartości ąuasi-szczytowe, tj. zależne nie tylko od amplitudy składowych harmonicznych, lecz również od częstości występowania impulsów.

Do pomiaru częstości impulsów są stosowane liczniki wyposażone w dyskryminatory amplitudy do selekcji impulsów wg wartości ładunku pozornego. Uniwersalnym miernikiem częstości impulsów — umożliwiającym wyznaczenie ich rozkładu — jest wielokanałowy analizator amplitudy (WAA). Działanie jego polega na analogowo-cyfrowym przetwarzaniu wejściowego sygnału napięciowego w odpowiadający mu szereg impulsów standardowych, których liczba jest proporcjonalna do amplitudy sygnału i zliczana przez jeden z wielu (zwykle: 128, 256, 512, 1024, 2048) kanałów analizatora o pojemności sięgającej 10⁵ impulsów.

Cały zakres amplitud dzieli się na niewielkie jednakowe przedziały, którym są przyporządkowane poszczególne kanały analizatora.

Zakres realizacji pomiarów wnz i interpretacja uzyskanych wyników zależą od rodzaju badanego urządzenia i jego izolacji. Czynnikami decydującymi są:

__sposób naprężenia izolacji (układ jej elementów, poziom i czas oddziaływania

naprężeń);

__dopuszczalny poziom intensywności wyładowań (wartość ładunku pozornego, określona niezbyt jednoznacznie w przedziale od 10 pC aż do 1000 pC).

W przypadku kabli sprawdza się czy napięcie gaśnięcia wyładowań niezupełnych U_g nie jest niższe niż najwyższe napięcie robocze U_rm, a także czy i gdzie lokalna intensywność wnz osiąga wartość 100 pC.

W przypadku kondensatorów wysokonapięciowych istotne jest odróżnienie wyładowań w zwijkach od intensywności wyładowań w pozostałej części układu. Stosowany jest zmienny cykl naprężeń, obejmujący próbę krótkotrwałą (do 5 s) przy napięciu (2,0-^-2,5)XJ_N i przedłużoną do 600 s przy napięciu (1,2-t-1,5)IV Dopuszczalna intensywność jest określana wartością ładunku pozornego na poziomie q = 10 pC.

W przypadku transformatorów wyładowania powstają głównie poza izolacją uzwojeń. Za dopuszczalną intensywność wyładowań uznaje się: poziom 1000 p.V przy pomiarach miernikiem zakłóceń radioelektrycznych w próbie jednominutowej napięciem indukowanym i poziom 500 pC ładunku pozornego przy pomiarach miernikiem wyładowań niezupełnych. Cykl naprężeń obejmuje próby zarówno krótkotrwałe, jak i przedłużone do kilkudziesięciu minut w celu wykrycia wad procesu technologicznego oraz dokonania oceny stanu zagrożenia przy długotrwałym oddziaływaniu wnz.

W przypadku przekładników rozróżnia się naprężenia międzywarstwowc i międzyek-ranowc oraz krawędziowe. Za dopuszczalne intensywności wyładowań przyjmuje się ładunki o wartości 10 pC w odniesieniu do izolacji papierowo-olcjowej i 50 pC — do izolacji z tworzyw sztucznych.

W przypadku izolatorów przepustowych dopuszczalny poziom wnz zawiera się w granicach 10-^300 pC.

W przypadku izolacji maszyn wirujących miarodajne są pomiary tg3 w funkcji napięcia U. Zakres napięciowy pomiarów mieści się zwykle w granicach napięć znamionowych. Kryterium oceny stanu niejednorodności (liczby miejsc działania wnz) izolacji ma postać Atg<5/AU < 0,006/kV. Do wykrycia kolejnych defektów izolacji niezbędne są uzupełniające pomiary wyładowań niezupełnych.

Tstotny problem techniki pomiaru wnz natury ogólnej wiąże się z eliminacją wpływu zakłóceń zewnętrznych, które mogą powodować znaczne błędy pomiarowe, a nawet uniemożliwiać dokonywanie pomiarów. Do środków zaradczych należy ekranowanie, selekcja i kompensacja zakłóceń, a także stosowanie mniej wrażliwej techniki pomiarowej (technika sygnałów akustycznych i świetlnych, techniki korelacyjne, filtracja cyfrowa).

Próby napięciowe

W przypadku izolacji nie odtwarzającej swoich właściwości znaczenie mają nieniszczące próby napięciem probierczym znamionowym lub napięciem obniżonym. Próbom napięciami przekraczającymi napięcia wytrzymywane mogą być poddawane elementy składowe układów izolacyjnych, np. olej transformatorowy lub wyłącznikowy. Pomiar jego wytrzymałości elektrycznej jest dokonywany metodą standardową [10.48] za pomocą iskierników kulowych. Badana ciecz jest poddawana naprężeniom przy napięciu zwiększanym z szybkością 2 kV/s aż do przebicia. Wykonuje się 6 pomiarów co 5 minut. Po odrzuceniu pierwszego wyniku oblicza się wartość średnią napięcia przebicia (odchylenie standardowe wg zależności (10.52) i (10.53). Na podstawie napięcia przebicia U_p można wyznaczyć naprężenie przebicia ze wzoru

E, = P

V2 V,

(10.28)

w którym: a — odstęp międzyelektrodowy; fi — współczynnik niejednostajności pola.

Przy pomiarach iskiernikiem kulowym znormalizowanym £ a5,5U,,. Jeżeli zmierzone wartości U i E_p są mniejsze niż uznane dla danego oleju lub układu izolacyjnego za krytyczne, to dielektryk powinien być poddany zabiegom poprawiającym jego właściwości. Do zabiegów takich należą: odwirowanie, filtrowanie, odparowanie, wymrażanie i rafinacja chemiczna.