Способ контроля качества высоковольтных конденсаторов и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля качества высоковольтных конденсаторов. Сущность изобретения: устройство содержит источник тока, контролируемый конденсатор, прибор для регистрации напряжения, высоковольтный регулируемый разрядник, который может быть выполнен управляемым, блок управления разрядником, два датчика тока, регистрирующую аппаратуру, ключ. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля качества высоковольтных конденсаторов, как в процессе их изготовления, так и эксплуатации.

В настоящее время контроль качества осуществляется путем зарядки конденсатора до определенного напряжения, выдержки его при данном напряжении требуемое время и разрядка на нагрузку. Для проведения контроля используются устройства, содержащие прибор для измерения напряжения, регистрирующую аппаратуру, источник тока и испытываемый конденсатор.

Известен ряд способов контроля качества высоковольтных конденсаторов: оптический, который позволяет регистрировать частичные разряды на краях электродов; акустический, который позволяет регистрировать частичные разряды внутри непрозрачных объектов с помощью специальных микрофонов. Чувствительность этого способа ниже, чем у оптического и зависит от чувствительности микрофона и звукоизоляции конденсатора.

Однако возможности этих способов ограничены и трудоемки. Для их осуществления требуется сложная и дорогостоящая аппаратура.

Известны косвенные способы контроля: измерение tgδизоляции; измерение Вольт-Кулоновских характеристик; регистрация высокочастотных колебаний при частичных разрядах.

Известно так, что частичные разряды обычно не приводят к сквозному пробою изоляции, а лишь приводят к местному разрушению диэлектрика (особенно органического) и при длительном существовании в определенных условиях могут привести к нарушению электрической прочности изоляционной конструкции. Регистрации характеристик частичных разрядов позволит оценить качество изготовления той или иной изоляционной конструкции и выявить местные дефекты, которые практически невозможно определить обычными испытаниями, высоким напряжением или измерениями каких-либо интегральных характеристик изоляции (тангенса угла диэлектрических потерь, сопротивления изоляции и т.п.).

Однако факт наличия частичных разрядов в конденсаторах характеризует его качество. Очевидно, что длительность и качество работы конденсаторов, в которых нет частичных разрядов будут более высокими по сравнению с конденсаторами, в которых имеются частичные разряды.

Основными недостатками известных способов и устройств являются: низкая стабильность и достоверность результатов оценки; недостаточная надежность результатов оценки и др.

Целью изобретения является повышение достоверности результатов оценки качества высоковольтных конденсаторов.

Поставленная цель достигается за счет определения появления частичных разрядов в периодическом колебательном режиме в процессе зарядки контролируемого высоковольтного конденсатора и выдержки при заданном напряжении путем регистрации импульсов тока в цепи контролируемого конденсатора.

Предлагаемый способ включает следующую последовательность операций: зарядка контролируемого конденсатора заданным током; регистрация напряжения на контролируемом конденсаторе; увеличение напряжения на контролируемом конденсаторе по заданной величине и выдержка конденсатора при этом напряжении заданное время; определяют частичные разряды в периодическом колебательном режиме по импульсам тока в цепи контролируемого конденсатора.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства с использованием управляемого разрядника; на фиг.2 - неуправляемый разрядник.

Предлагаемое устройство для контроля качества высоковольтных конденсаторов содержит источник 1 тока; контролируемый конденсатор 2; прибор 3 для регистрации напряжения; высоковольтный регулируемый управляемый разрядник 4; блок 5 управления разрядником; датчик 6 тока; регистрирующая аппаратура 7; ключ 8 для разряда контролируемого конденсатора.

Выход источника 1 тока соединяется с выводами контролируемого конденсатора 2. Анод 9 разрядника 4 соединяется с положительным выводом контролируемого конденсатора 2, а катод 10 разрядника 4 через ключ 8 (по земле) соединяется с отрицательным выводом контролируемого конденсатора 2. Датчики 6 тока устанавливаются в цепи анода 9 и катода 10 высоковольтного регулируемого управляемого разрядника 4, выходы датчиков 6 тока соединяются с регистрирующей аппаратурой 7. Управляемый электрод 11 разрядника 4 соединяется с блоком 5 управления. В случае использования неуправляемого разрядника (см. фиг. 2) управляющий электрод 11 разрядника и блок 5 управления разрядником отсутствуют в схеме устройства.

В качестве прибора 3 для регистрации напряжения может использоваться киловольтметр или другой прибор. В качестве высоковольтного регулируемого управляемого разрядника 4 целесообразно использовать высоковольтный регулируемый разрядник коаксиального типа. Датчиками 6 тока могут служить неконтактные датчики - пояса Роговского либо другие датчики как контактного, так и неконтактного типов. Блок 5 управления разрядником в простейшем виде представляет собой интегрирующую цепочку. В качестве регистрирующей аппаратуры 7 может использоваться запоминающий осциллограф, частотомер, счетчик импульсов и др.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

При использовании управляемого разрядника зазор между анодом и катодом разрядника и зазор между анодом и управляющим электродом разрядника устанавливаются на минимальное напряжение прибоя U_пр., начиная с которого проверяется работа конденсатора. При использовании неуправляемого разрядника этот зазор устанавливается между анодом и катодом разрядника.

Если контролируемый конденсатор исправен и в нем отсутствуют частичные разряды, то он в процессе контроля заряжается до заданного напряжения U_з, выдерживается на этом напряжении и разряжается. В том случае, если контролируемый конденсатор имеет дефекты и в нем происходят частичные разряды в периодическом колебательном режиме до достижения им U_з, то при превышении зарядным напряжением напряжения U_пр (имеется в виду, что напряжение возникновения частичных разрядов больше U_пр), датчиками тока в цепи регистрируются импульсы тока.

Путь прохождения частичных разрядов ограничивается плюсом испытываемого конденсатора 2, разрядником 4 и через землю - минусом конденсатора 2. Минимальное напряжение начала регистрации частичных разрядов U_пр. Например, если U_пр = 1 кВ, то фиксироваться будут только частичные разряды, появившиеся при U_з 1 кВ, в то же время конденсатор может заряжаться и до заданного напряжения, если позволяет мощность зарядного устройства, которая в данном случае должна компенсировать утечки напряжения. Прибором для регистрации напряжения определено напряжение, при котором начинаются частичные разряды.

Предлагаемые технические решения могут быть использованы для проверки, аттестации, входного и выходного контроля любых конденсаторов. Они просты, обеспечены отечественной и зарубежной элементной базой, могут использоваться как в стационарных, так и полевых условиях, не требуют специальной квалификации. Предложенные технические решения могут быть использованы на заводах, занимающихся производством конденсаторов для их пооперационного и выходного контроля, в организациях и предприятиях, занимающихся разработкой и эксплуатацией высоковольтных конденсаторов.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.

1. Способ контроля качества высоковольтных конденсаторов, заключающийся в том, что контролируемый конденсатор заряжают заданным током, регистрируют напряжение на контролируемом конденсаторе, увеличивают напряжение на контролируемом конденсаторе до заданной величины, выдерживают напряжение на контролируемом конденсаторе заданное время, регистрируют наличие частичных разрядов, оценивают качество контролируемого конденсатора по наличию частичных разрядов, отличающийся тем, что частичные разряды определяют в периодическом колебательном режиме, а их наличие регистрируют по импульсам тока в цепи контролируемого конденсатора.

2. Устройство для контроля качества высоковольтных конденсаторов, содержащее источник тока, выход которого соединен с выводами контролируемого конденсатора, прибор для регистрации напряжения, подключенный к выводам контролируемого конденсатора, ключ для разряда контролируемого конденсатора, отличающееся тем, что в цепь разряда контролируемого конденсатора введены высоковольтный регулируемый разрядник, два датчика тока, при этом анод высоковольтного регулируемого разрядника соединен с положительным выводом контролируемого конденсатора, катод через ключ соединен с землей и с отрицательным полюсом контролируемого конденсатора, датчики тока, включенные в цепь анода и катода высоковольтного регулируемого разрядника, соединены своими выводами с соответствующими входами регистрирующей аппаратуры.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в устройство введен блок управления разрядником, а высоковольтный регулируемый разрядник выполнен управляемым, при этом его управляющий электрод соединен с выходом блока управления разрядником.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2