Способ оценки неразрушающим методом состояния электрической изоляции
Владельцы патента RU 2382372:
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") (RU)
Изобретение относится к области электротехники, в частности к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано для оценки состояния электрической изоляции узлов электрических машин и аппаратов в процессе их эксплуатации. Сущность: измеряют электрофизические характеристики изоляции в сухом и увлажненном состоянии. О качестве изоляции судят по величине отношения значения параметра во влажном состоянии к значению параметра в сухом состоянии. Технический результат: упрощение определения состояния изоляции. 1 табл.
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для оценки состояния электрической изоляции обмоток электрических изделий.
Известен способ обнаружения нарушений герметичности электрической изоляции изделия, заключающийся в том, что изделие помещают в прозрачную камеру, заполненную технической жидкостью, и сообщают физическое воздействие на него, а о наличии нарушений герметичности судят по возникновению пузырьков газа, выходящего из пор изделия (заявка РФ №2003136636/28).
Известный способ применить для крупных машин затруднительно по причине необходимости их разборки, наличия большой прозрачной емкости и последующего удаления технической жидкости, остатки которой будут способствовать запылению и загрязнению поверхности изделия.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения состояния и ресурса изоляции электроустановки (заявка РФ №93016114/10), заключающийся в том, что определяют тангенс угла диэлектрических потерь на разных частотах, эталонное значение частоты максимума тангенса угла диэлектрических потерь и градуировочные характеристики при различных температурах для образцовой электроустановки, рабочую температуру электроустановки, находят разность упомянутых значений и по градуировочной характеристике устанавливают выработанный и остаточный ресурс изоляции.
Недостаток способа: отсутствие у потребителя оборудования для измерения тангенса диэлектрических потерь на разных частотах и отсутствие градуировочных характеристик для данного электрического изделия.
Задача изобретения - упрощение определения состояния изоляции.
Поставленная задача решается тем, что в известный способ оценки неразрушающим методом состояния электрической изоляции, заключающийся в измерении электрофизических характеристик, по которым судят о ее качестве, введены новые признаки: измерения электрофизических характеристик осуществляют в сухом и влажном состоянии изоляции, а о ее качестве судят по величине отношения значений измеренного параметра во влажном состоянии к значению измеренного параметра в сухом состоянии.
При изучении поведения системы изоляции в процессе эксплуатационного старения (теплового, механического, климатического воздействий) установлено, что новая качественная система изоляции, состоящая из изоляционных материалов, пропитанных лаками или компаундами, имеет практически одинаковые электрофизические характеристики.
В процессе эксплуатации в системах изоляции происходит деструкция лаков и компаундов, образование микро- и макротрещин, которые способствуют проникновению влаги и резкому ухудшению качества изоляции, ведущему к отказу системы. Предложенный способ позволяет упростить определение состояния изоляции и тем самым предотвратить отказ.
Экспериментальная проверка способа оценки состояния изоляции проведена на двух различных системах изоляции, выполненных на макетах, имитирующих пазовую часть якорных катушек электродвигателя с рабочим напряжением 3 кВ. Макеты подвергались десяти циклам теплового старения при (250±2)°С по 96 часов в каждом цикле.
В исходном состоянии и после 3, 5, 8, 10 циклов теплового старения отбиралась партия макетов для измерений электрофизических параметров.
Измерялась электрическая емкость изоляции в сухом (Ссух) и увлажненном состоянии (Свл) при напряжении значительно ниже рабочего и частоте 1000 Гц, а также измерялось пробивное напряжение изоляции образцов до и после увлажнения (Ucyx и Uвл) соответственно.
Увлажнение макетов проводилось в течение 15÷60 мин.
Для иллюстрации в таблице приведены значения отношений
и 
и коэффициенты корреляции (r) между K1 и К2.
| № цикла | Система изоляции | |||||
| А | Б | |||||
| K1 | К2 | r | K1 | К2 | r | |
| 0 | 1,93 | 1 | 1,43 | 1 | ||
| 3 | 2,85 | 0,9 | 6,02 | 0,67 | ||
| 5 | 3,47 | 0,8 | -0,96 | 13,85 | 0,4 | -0,78 |
| 8 | 4,0 | 0,67 | 15,1 | 0,36 | ||
| 10 | 4,5 | 0,61 | 20,1 | 0,18 |
Высокое значение коэффициентов корреляции позволяет считать возможным, определив K1, иметь представление о состоянии системы изоляции. Способ был опробован на якоре (габаритные размеры: диаметр - 700 мм, длина - 1400 мм) тягового двигателя НБ-501 после эксплуатации. Закономерности способа сохраняются и для натурных изделий. Допустимый уровень снижения качества изоляции предопределяется величиной рабочего напряжения, величиной коммутационных перенапряжений, вероятностью увлажнения системы изоляции в процессе эксплуатации, требованиями к показателям надежности.
Способ оценки неразрушающим методом состояния электрической изоляции, заключающийся в измерении электрофизических характеристик, по которым судят о ее качестве, отличающийся тем, что измерения осуществляют в сухом и влажном состоянии изоляции, а о ее качестве судят по величине отношения значений параметра во влажном состоянии к значению измеренного параметра в сухом состоянии.
