Способ контроля качества изоляции газонаполненных аппаратов

 

Изобретение относится к электротехнике и позволяет повысить надежность газонаполненных аппаратов в эксплуатации и снизить вероятность пробоя их изоляции при испытаниях путем повышения эффективности контроля качества изоляции. Сущность изобретения: при проведении высоковольтных испытаний газонаполненный аппарат вакуумируют, заполняют газом, менее электроотрицательным по сравнению с рабочим, напряжение поднимают от нуля до значения U_в, причем в процессе подъема напряжения производят непрерывное измерение характеристик ЧР. Затем давление введенного газа снижают при одновременном и пропорциональном уменьшении напряжения, производя непрерывное измерение ЧР. Давление снижают до такого значения, при котором в изоляции аппарата возникают разряды в безимпульсной форме. Напряжение снижают до нуля, аппарат снова вакуумируют, заполняют рабочим газом до номинального рабочего давления, поднимают напряжение от нуля до нормированного испытательного напряжения, производя непрерывное измерение характеристик ЧР. Скорость подъема напряжения изменяют так, чтобы уровень ЧР с подвижных проводящих частиц не превышал нормированного значения. Нормированное испытательное напряжение выдерживают в течение нормированного времени, снижают напряжение до нуля, производя при этом непрерывное измерение характеристик ЧР. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам контроля качества изоляции электрических аппаратов с газовой изоляцией.

Общепризнанным способом обеспечения качества и надежности изоляции при производстве электрических аппаратов с газовой изоляцией, например элегазовых комплектных распределительных устройств высокого напряжения (КРУЭ), являются высоковольтные испытания, включающие в себя измерения характеристик частичных разрядов (ЧР) электрическим методом. Широкие потенциальные возможности этого метода могут быть реализованы только при применении специализированных испытательных установок высокого напряжения и эффективных способов проведения измерений.

Создание эффективной методики высоковольтных испытаний КРУЭ с измерением ЧР предполагает последовательное разрешение четырех задач: обнаружение дефектов в изоляции КРУЭ, идентификация дефектов по типам, локализация дефектов в блоках и отсеках КРУЭ, оценка опасности дефектов.

Подавляющее большинство (более 90% ) дефектов изоляционных систем КРУЭ составляют дефекты газовой изоляции в виде фиксированных на электродах проводящих выступов и свободных проводящих частиц внутри отсеков КРУЭ. Поэтому рабочие методики высоковольтных испытаний изоляции должны быть ориентированы в первую очередь на обнаружение этих типов дефектов. Оставшуюся часть составляют дефекты твердой изоляции. Таким образом, обнаружение дефектов в газовой и твердой изоляции является главной задачей измерений ЧР и определяет возможность решения последующих задач методики.

Известный способ контроля качества изоляции газонаполненных высоковольтных аппаратов заключается в том, что аппарат последовательно вакуумируют, заполняют рабочим газом до номинального рабочего давления, напряжение на нем поднимают от нуля до нормированного испытательного, выдерживают в течение нормированного времени, снижают его до нуля, причем при значении напряжения, равном 110% наибольшего рабочего напряжения, деленного на , измеряют характеристики ЧР в изоляции аппарата и делают заключение о качестве изоляции, сравнивая измеренный уровень ЧР с нормированным.

Однако измерения ЧР по известному способу, проводимые при номинальном давлении рабочей газовой среды, например элегаза, ориентированы на выявление дефектов в твердой изоляции и не позволяют эффективно обнаруживать дефекты газовой изоляции в виде проводящих выступов, так как уровни ЧР с этих дефектов в высокоотрицательной рабочей газовой среде весьма малы даже с крупных дефектов этого вида. Тем самым снижается надежность аппаратов в эксплуатации. Кроме того, при приложении к испытуемому аппарату нормированных испытательных напряжений велика вероятность полного пробоя изоляции с необнаруженных при измерениях характеристик ЧР проводящих выступов.

С другой стороны, измерения ЧР по этому способу не позволяют эффективно обнаруживать наличие в аппарате другого вида дефектов газовой изоляции - свободных проводящих частиц, так как измерения производятся только при наибольшем рабочем фазном напряжении аппарата и не выявляют ту часть дефектов этого вида, которые могут вызвать пробой изоляции при приложении нормированных испытательных напряжений.

К существенным недостаткам известного способа контроля качества можно отнести также и то, что высокая стохастичность импульсов ЧР в среде элегаза затрудняет определение вида вызывающих эти импульсы дефектов, а отсутствие в среде элегаза четко выраженных закономерностей в поведении характеристик ЧР на положительной и отрицательной полуволнах высокого напряжения при его увеличении не позволяет установить место расположения дефекта (на токоведущем электроде, поверхности изолятора или оболочке КРУЭ). В среде элегаза также отсутствуют достаточно четко выраженные закономерности, связывающие параметры дефектов со значениями характеристик ЧР, что исключает возможность определения потенциальной опасности обнаруженных дефектов по измеренным значениям характеристик ЧР и ведет к увеличению вероятности полных разрядов с дефектов при приложении к аппаратам нормированных испытательных напряжений. Поэтому результаты измерений характеристик ЧР в аппаратах высокого напряжения при заполнении их высокоотрицательными рабочими газовыми средами при номинальных давлениях не позволяют с достаточной эффективностью обнаруживать возможные в аппаратах дефекты, а также решать следующие за обнаружением дефектов задачи, что снижает надежность испытуемых аппаратов в эксплуатации и повышает вероятность пробоя изоляции аппаратов при приложении к ним нормированных испытательных напряжений.

Целью изобретения является повышение надежности газонаполненных аппаратов в эксплуатации и снижение вероятности пробоя их изоляции при испытаниях путем повышения эффективности контроля качества изоляции.

Цель достигается тем, что по способу контроля качества изоляции газонаполненных аппаратов согласно изобретению после вакуумирования аппарат заполняют газом, менее электроотрицательным по сравнению с рабочим, напряжение поднимают от нуля до значения U_в = U_ни·K · , где U_ни - нормированное испытательное напряжение аппарата; К - отношение электрических прочностей введенного и рабочего газов; Р_в - давление введенного газа; Р_{р ном} - номинальное давление рабочего газа, и в процессе подъема производят непрерывное измерение характеристик ЧР, затем давление введенного газа снижают при одновременном и пропорциональном уменьшении напряжения и непрерывном измерении характеристик ЧР до значения, при котором в изоляции аппарата возникают разряды в безимпульсной форме, напряжение снижают до нуля, аппарат повторно вакуумируют и после заполнения рабочим газом при подъеме, выдержке и снижении напряжения производят непрерывное измерение характеристик ЧР, причем скорость подъема напряжения изменяют так, чтобы уровень ЧР с подвижных проводящих частиц не превышал нормированного значения.

На чертеже представлены зависимости давлений газовых сред и прикладываемого напряжения от времени.

Предлагаемый способ контроля качества изоляции реализуется следующим образом.

При проведении высоковольтных испытаний газонаполненный аппарат вакуумируют, заполняют газом, менее электроотрицательным, например азотом, по сравнению с рабочим, например элегазом. Напряжение поднимают от нуля до значения U_в.макс = U_ни· К· , где Р_в.макс - максимальное давление введенного газа, причем в процессе подъема напряжения производят непрерывное измерение характеристик ЧР.

Заполнение испытуемого аппарата газом, менее электроотрицательным по сравнению с рабочим, ведет к увеличению уровней ЧР с фиксированных проводящих выступов по сравнению с уровнями ЧР с тех же дефектов в среде рабочего газа при этом же давлении, что обеспечивает при той же чувствительности измерений характеристик ЧР существенное уменьшение размеров обнаруживаемых по уровню ЧР проводящих выступов. Так, например, введение в испытуемое КРУЭ азота ведет к увеличению уровней ЧР с фиксированных проводящих выступов примерно на три порядка по сравнению с уровнями ЧР с тех же дефектов в среде элегаза при том же давлении.

Затем давление введенного газа снижают при одновременном и пропорциональном в соответствии с приведенной формулой уменьшении напряжения, производя непрерывное измерение характеристик ЧР. Давление снижают до такого значения Р_в.мин, при котором в изоляции аппарата возникают разряды в безимпульсной форме, что делает возможным обнаружение проводящих выступов с еще меньшими размерами. При этом снижение давления вплоть до исчезновения ЧР в импульсной форме обеспечивает максимальную разрешающую способность в отношении дефектов газовой изоляции в виде проводящих выступов. После этого напряжение снижают до нуля, аппарат снова вакуумируют, заполняют рабочим газом до номинального рабочего давления, поднимают напряжение от нуля до нормированного испытательного напряжения, производя непрерывное измерение характеристик ЧР. Скорость подъема напряжения изменяют так, чтобы уровень ЧР с подвижных проводящих частиц не превышал нормированного значения, чем обеспечивается последовательное по мере увеличения размеров обнаружение и перемещение подвижных проводящих частиц в области с пониженными напряженностями электрического поля, например в специально предусмотренные в конструкции КРУЭ ловушки, и тем самым понижается вероятность пробоя изоляции, инициируемая этим видом дефектов.

Нормированное испытательное напряжение выдерживают в течение нормированного времени ΔТ, снижают напряжение до нуля, производя при этом непрерывное измерение характеристик ЧР.

Уменьшение размеров дефектов газовой изоляции в виде проводящих выступов и увеличение размеров дефектов газовой изоляции в виде подвижных проводящих частиц, обнаруживаемых при измерениях характеристик ЧР, повышение достоверности идентификации типов обнаруженных дефектов и их локализации в аппарате, обеспечение возможности определения дефектов по измеренным значениям характеристик ЧР позволяют повысить эффективность контроля качества изоляции газонаполненных аппаратов, что, в свою очередь, приводит к повышению их надежности и снижению вероятности пробоя изоляции при испытаниях. (56) ИУС N 12, 1988, с. 165, 170 (изменение к ГОСТ 1516.1).

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗОЛЯЦИИ ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ АППАРАТОВ , заключающийся в том, что аппаpат последовательно вакуумиpуют, заполняют pабочим газом до номинального pабочего давления, напpяжение на нем поднимают от нуля до ноpмиpованного испытательного, выдеpживают в течение ноpмиpованного вpемени, снижают его до нуля, пpичем пpи значении напpяжения pавном 110% наибольшего pабочего напpяжения, деленного на измеpяют хаpактеpистики ЧР в изоляции аппаpата и сpавнивают их с ноpмиpованными значениями этих хаpактеpистик, отличающийся тем, что после вакумиpования аппаpат заполняют газом, менее электpоотpицательным по сpавнению с pабочим, напpяжение поднимают от нуля до значения U_в = U_НИ· K · , где U_ни - нормированное испытательное напряжение аппарата; K - отношение электрических прочностей введенного и рабочего газов;
p_в - давление введенного газа;
P_р.ном - наминальное давление рабочего газа,
и в пpоцессе подъема пpоизводят непpеpывное измеpение хаpактеpистик ЧР, затем давление введенного газа снижают пpи одновpеменном и пpопоpциональном уменьшении напpяжения и непpеpывном измеpении хаpактеpистик ЧР до значения, пpи котоpом в изоляции аппаpата возникают pазpяды в безимпульсной фоpме, напpяжение снижают до нуля, аппаpат повтоpно вакуумиpуют и, после заполнения pабочим газом, пpи подъеме, выдеpжке и снижении напpяжения, пpоизводят непpеpывное измеpение хаpактеpистик ЧР, пpичем скоpость подъема напpяжения изменяют таким обpазом, чтобы уpовень ЧР с подвижных пpоводящих частиц не пpевышал ноpмиpованного значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1