Способ определения стойкости изоляции эмалированных проводов к поверхностным разрядам

Авторы патента:

G01R31/12 - испытание диэлектрика на электрическую прочность или пробивное напряжение

Владельцы патента RU 2491565:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано в электромашиностроении, в производстве трансформаторов, в сфере производства и применения обмоточных проводов. Технический результат: улучшение контакта образца провода со средой за счет создания условий испытаний, подобным условиям работы реальных обмоток, простота аппаратурной реализации, быстрота осуществления. Сущность: способ заключается в воздействии переменным напряжением через металлический плоский электрод на испытуемую часть каждого образца провода. Электрод и испытуемую часть образца провода помещают в стальную дробь, диаметр которой не более двойного диаметра провода, который заземлен. О стойкости изоляции судят по времени от подачи напряжения до пробоя изоляции испытуемой части каждого образца провода, сравнивая значения времени для разных образцов провода. 1 табл., 2 ил.

Известен способ определения стойкости к поверхностным разрядам изоляции эмалированных проводов (US 6051980, МПК 7 G01R 31/08, G01R 31/06, G01R 31/12, опубл. 18.04.2000 г.), состоящий в определении времени до пробоя изоляции при последовательном воздействии температуры и электрических перенапряжений на скрученные образцы провода.

К недостаткам данного способа следует отнести сложность аппаратурной реализации, длительность и трудоемкость проведения эксперимента, что делает невозможным широкое применение данного способа.

В предложенном способе испытуемая часть изоляции ограничена зоной контакта между двумя проводами, что снижает точность получаемых результатов.

В качестве прототипа выбран способ определения стойкости к поверхностным разрядам твердых электроизоляционных материалов к действию электрической дуги переменного напряжения 4-5 кВ (SU 536443, МПК 5 G01R 31/00, опубл. 25.11.1976), состоящий в определении времени с момента образования микродуги до появления токопроводящей дорожки, приводящий к гашению дуги.

К недостаткам прототипа следует отнести более высокую температуру горения дуги по сравнению с поверхностными разрядами в обмотках электрических машин, приводящую к недопустимым перегревам полимерной изоляции и изменению механизма старения.

Недостатками этого способа также являются: несоответствие условий испытаний условиям эксплуатации реальных обмоток, что снижает достоверность полученных результатов; невозможность определения времени до пробоя изоляции, что не позволяет определить ресурс провода в условиях действия поверхностных разрядов.

Задачей изобретения является создание способа для определения стойкости к поверхностным разрядам эмалированных обмоточных проводов.

Поставленная задача решена за счет того, что способ определения стойкости изоляции эмалированных проводов к поверхностным разрядам, так же как в прототипе, заключается в воздействии переменным напряжением от 4 до 5 кВ на каждый образец провода.

Согласно изобретению воздействие переменным напряжением производят через металлический плоский электрод на испытуемую часть каждого образца провода. При этом электрод и испытуемую часть образца провода помещают в стальную дробь, диаметр которой не более двойного диаметра провода, который заземлен. О стойкости изоляции судят по времени от момента подачи напряжения до пробоя изоляции испытуемой части каждого образца провода, сравнивая значения времени для разных образцов провода.

Экспериментально установлено, что использование дроби диаметром более двух диаметров испытуемого провода не обеспечивает плотного контакта дроби с поверхностью образца провода, что изменяет условия возникновения поверхностных разрядов и снижает достоверность полученных результатов. После подачи на электрод высокого напряжения в дроби создается высокая напряженность электрического поля и возникают поверхностные разряды по изоляции образца эмалированного провода, погруженного в дробь. Длительное действие поверхностных разрядов приводит к снижению электроизоляционных свойств эмалевой изоляции образца провода с последующим пробоем.

Технический результат достигается улучшением контакта образца провода с воздействующей средой за счет создания условий испытаний, подобным условиям работы реальных обмоток.

Предложенный способ отличается простотой в аппаратурной реализации и позволяет быстро, без использования дорогостоящего оборудования осуществить оценку стойкости эмалевой изоляции к воздействию поверхностных разрядов.

На фиг.1 представлена блок-схема установки для реализации предложенного способа.

На фиг.2 изображен испытательный блок.

В таблице представлены результаты определения стойкости эмалированных проводов к поверхностным разрядам.

Установка для определения стойкости изоляции эмалированных проводов к поверхностным разрядам содержит аппарат испытаний 1 (АИ), который соединен с испытательным блоком 2 (ИБ) (фиг.1). Испытательный блок 2 (ИБ) (фиг.2) представляет собой ванну 3 из диэлектрического материала, в которой параллельно дну размещен электрод 4, выполненный из бронзы, и насыпана стальная дробь 5. В противоположных боковых стенках ванны 3 выполнены отверстия для размещения и фиксации образца испытуемого провода 6. Диаметр отверстий составляет 1,5-2,5 диаметра провода. Отверстия в боковых стенках ванны 3 выполнены на расстоянии не менее 10 мм от слоя дроби 6 для предотвращения ее высыпания. Слой дроби 5 в ванне 3 покрывает испытуемый образец провода 6. Диаметр дроби не более двойного диаметра провода 6. Металлический электрод 4 подсоединен к аппарату испытаний 1 (АИ). Испытуемый образец провода 6 заземлен. Размеры ванны 3 достаточны для размещения прямой, полностью погруженной, испытуемой части образца провода 6, длиной не менее 125 мм, в дробь (согласно ГОСТ 14340.7-74).

В качестве аппарата испытаний 1 (АИ) может быть использовано типовое устройство для испытания диэлектриков, например, АИД-70М или АИД-70Ц (http://www.aid70m.ru/aid-70-c.html). В качестве диэлектрического материала для ванны 3 может быть использован листвой электроизоляционный материал, например, оргстекло или текстолит.

Испытательный блок 2 (ИБ) должен быть смонтирован в специальном помещении, приспособленном для работы с высокими напряжениями и снабженном специальным ограждением в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ) и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТБ), утвержденными Госэнергонадзором.

В ванну 3 со стальной дробью 5 помещают заземленный образец провода 6. С аппарата испытания (АИ) 1 подают высокое напряжение в испытательный блок (ИБ) 2 на металлический плоский электрод 4. Далее с металлического электрода 4 высокое напряжение передается на стальную дробь 5, тем самым создавая среду действия поверхностных разрядов по изоляции образца испытуемого провода 6. При таких условиях величина напряженности электрического поля в данной системе подобна напряженности поля между витками реальной обмотки («К методу определения дефектности обмоточных эмальпроводов, применяемых в низковольтном электротехническом оборудовании». В.И. Деревянко, Ю.П. Похолков. «Известия Томского Политехнического института», том №282, 1974 г. С.56-60), а условия проведения испытания обеспечивают надежный контакт-касание по всей своей длине и периметру испытуемой изоляции, и не вызывают механических повреждений в виде царапин, задиров испытуемой изоляции (МЭК 62230:2006).

Поверхностные разряды постепенно разрушают изоляцию эмалированного провода и приводят к ее пробою. С помощью секундомера регистрируют время от подачи напряжения до пробоя эмалевой изоляции провода. В качестве секундомера могут быть использованы типовые устройства, например, механический СОПРпр-2а либо электронный СЧЕТ-1М и т.п. При испытаниях с помощью секундомера фиксируют время от момента подачи высокого напряжения до пробоя изоляции образца провода.

Для испытаний использовали провода марок ПЭТ-155, ПЭТВ2, ПЭФД2-200 и провод короностойкого исполнения ПЭТД2-К-180. При испытаниях выбрали провода близкого диаметра 0,9-1,05 мм.

Как видно из таблицы наибольшей стойкостью к поверхностным разрядам обладает провод марки ПЭТД2-К-180, так как по сравнению с другими образцами указанных проводов прошло больше времени от подачи высокого напряжения до пробоя изоляции. Образцы проводов других марок выдерживают действие поверхностных разрядов в несколько раз меньшее время, что свидетельствует о меньшей стойкости к поверхностным разрядам.

Способ определения стойкости изоляции эмалированных проводов к поверхностным разрядам

Марка провода	Диаметр провода, мм	Диаметр дроби, мм	Величина приложенного напряжения, кВ
Марка провода	Диаметр провода, мм	Диаметр дроби, мм	4	4,5	5
Время до пробоя эмалевой изоляции, с
ПЭТ-155	1,06	2,0	220	170	105
ПЭТВ-2	1,0	1,5	380	280	125
ПЭФД2-200	0,92	2,0	260	120	95
ПЭТД2-К-180	1,02	2,0	2880	1320	515

Способ определения стойкости изоляции эмалированных проводов к поверхностным разрядам, заключающийся в воздействии переменным напряжением от 4 до 5 кВ на каждый образец провода, отличающийся тем, что воздействие переменным напряжением производят через металлический плоский электрод на испытуемую часть каждого образца провода, при этом электрод и испытуемую часть образца провода помещают в стальную дробь, диаметр которой не более двойного диаметра провода, который заземлен, а о стойкости изоляции судят по времени от подачи напряжения до пробоя изоляции испытуемой части каждого образца провода, сравнивая значения времени для разных образцов провода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения нарушений целостности изоляции проводов. .

Способ определения дефектов изоляции проводов // 2490653

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения дефектов изоляции проводов. .

Мобильный генератор импульсных напряжений и токов // 2488132

Изобретение относится к прикладной электротехнике. .

Способ контроля состояния изоляции // 2484488

Изобретение относится к области автоматизированного эксплуатационного контроля состояния изоляции высоковольтного оборудования. .

Способ и устройство для определения появления электрической дуги на, по меньшей мере, одном электрическом кабеле // 2484487

Изобретение относится к определению появления электрической дуги на электрическом кабеле. .

Способ бесконтактной дистанционной диагностики состояния высоковольтных полимерных изоляторов // 2483315

Изобретение относится к области электроизмерительной. .

Устройство для проверки трансформаторов // 2478978

Изобретение относится к устройствам для проверки трансформаторов. .

Способ защиты от электрического пробоя изоляционных промежутков в жидком диэлектрике с помощью сеточных экранов с управляемыми электрическими потенциалами // 2456732

Изобретение относится к способам защиты от электрического пробоя вводов и внутрикорпусных проводников (электродов) в заполненных жидким диэлектриком высоковольтных трансформаторах, автотрансформаторах, трансформаторах тока и другом электротехническом оборудовании.

Устройство для контроля пробивного напряжения жидких диэлектриков // 2446408

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. .

Установка для предупреждения об опасном состоянии жидкой изоляции высоковольтного маслонаполненного электрооборудования // 2444023

Изобретение относится к области электроэнергетики. .

Система тестирования для испытания переменным напряжением электрических высоковольтных компонентов // 2494410

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, для испытания переменным напряжением электрических высоковольтных компонентов. Система (10, 50) включает инвертор (84), тестовый трансформатор (14, 96), высоковольтный дроссель (16, 36, 98) и другой высоковольтный компонент (18а, 18b, 18с, 22а, 22b, 22с, 86, 88, 90, 92) в качестве тестовых компонентов, при этом перечисленные компоненты расположены в общем квадратном контейнере (12). Кроме того, высоковольтный дроссель (16, 36, 98) посредством устройства (44) передвижения через отверстие на ограничительной поверхности контейнера (12) может выдвигаться из него, и другой высоковольтный компонент (18а, 18b, 18с, 22а, 22b, 22с, 86, 88, 90, 92) может передвигаться внутри квадратного контейнера (12) из транспортного положения (18а, 18b, 18с, 22b) в рабочее положение (32а, 32b, 32с, 64). Технический результат заключается в повышении компактности установки. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Определение ухудшенной изолирующей способности в изоляции, предусмотренной между двумя объектами индуктивного рабочего элемента // 2495445

Изобретение относится к контролю изменения изолирующей способности изоляции между двумя объектами индуктивного рабочего элемента. По меньшей мере, одним из объектов является обмотка. Сущность: устройство содержит анализирующий блок, который получает первый частотный спектр (40), связанный с частотным откликом на сигнал переменной частоты. Упомянутый сигнал переменной частоты может быть применен к первому объекту индуктивного рабочего элемента, а упомянутый частотный отклик может быть получен от второго объекта индуктивного рабочего элемента. Анализирующий блок сравнивает полученный первый частотный спектр (40) со вторым эталонным частотным спектром (42), детектирует пик (44) в полученном первом частотном спектре (40), который не проявляется во втором эталонном частотном спектре (42), анализирует форму детектированного пика и определяет изменение изолирующей способности на основе проанализированной формы. Технический результат: возможность определения ухудшения изолирующей способности без демонтажа индуктивного рабочего элемента, увеличение информации об изолирующей способности. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ определения пробивного потенциала изоляционного промежутка высоковольтного устройства // 2497137

Изобретение относится к области электротехники. Сущность: последовательно проводят испытания исходного и высоковольтного устройств. При испытании исходного устройства элементарные резисторы соединяют в систему и определяют ее суммарное активное сопротивление. При каждом фиксированном значении характерного параметра на высоковольтный электрод исходного устройства подают напряжение, увеличивают его до получения испытательного напряжения изоляционного промежутка, измеряют испытательное напряжение и испытательный ток. Для каждого характерного параметра определяют коэффициент нелинейности по соотношению, учитывающему испытательное напряжение изоляционного промежутка исходного устройства, испытательный ток и суммарное активное сопротивление системы элементарных резисторов, и среднее напряжение на элементарном резисторе. По результатам испытания исходного устройства определяют калибровочную зависимость коэффициента нелинейности от среднего напряжения на элементарном резисторе системы элементарных резисторов. При испытании высоковольтного устройства элементарные резисторы соединяют в систему и определяют ее суммарное активное сопротивление. Подают напряжение на высоковольтный электрод, измеряют испытательный ток, при фиксированном характерном параметре определяют среднее напряжение на элементарном резисторе, определяют коэффициент нелинейности по калибровочной зависимости и рассчитывают испытательное напряжение по соотношению, учитывающему коэффициент нелинейности, испытательный ток и суммарное активное сопротивление системы элементарных резисторов. Технический результат - повышение точности определения испытательного напряжения высоковольтного устройства. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Испытательная система для испытания переменным напряжением электрических высоковольтных компонентов // 2497138

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, для испытания переменным напряжением электрических высоковольтных компонентов. Испытательная система (50, 100) для испытания переменным напряжением электрических высоковольтных компонентов (172) содержит инвертор (54, 152), испытательный трансформатор (58, 158) и высоковольтный дроссель (68, 70, 108, 114, 160) в качестве испытательных компонентов, при этом указанные испытательные компоненты расположены в общем имеющем прямоугольную форму контейнере (52, 124). Кроме того, предусмотрена возможность перемещения высоковольтного дросселя (68, 70, 108, 110, 160) с помощью перемещающего приспособления (72, 112) из первого положения в контейнере (52, 124) во второе положение, при котором изоляционные расстояния до других компонентов являются достаточными для проведения испытания. Технический результат заключается в повышении компактности установки. 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Портативное устройство детектирования частичного разряда // 2498332

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для детектирования и измерения частичных разрядов в электрических системах или компонентах. Сущность: устройство содержит широкополосную антенну (1), содержащую первый плоский проводник (22), взаимодействующий со вторым проводником (21). Профиль второго проводника (22) сходится к первому плоскому проводнику (22) в одной точке или вдоль линии. Второй проводник (21) меньше примерно на два порядка величины, чем длина волны детектируемого поля. Широкополосная антенна (1) является нерезонансной в диапазоне от приблизительно 0,1 МГц до приблизительно 100 МГц. Технический результат: обеспечение сигналов, имеющих форму, схожую с формой излученного импульса, для улучшенной идентификации и анализа, небольшой размер, повышение безопасности. 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство мониторинга частичных разрядов // 2505828

Изобретение относится к мониторингу частичных разрядов, происходящих в электрических или энергетических системах. Способ заключается в том, что определяют нижний порог срабатывания триггера и верхний порог срабатывания триггера, определяют длительность меньшего временного интервала, отслеживают по меньшей мере одну фазу электрической системы с целью обнаружения импульса на протяжении меньшего временного интервала, определяют максимальную амплитуду импульса, возникающего в электрической системе на протяжении меньшего временного интервала, устанавливают, превышает ли измеренная максимальная амплитуда импульса нижний порог срабатывания триггера и верхний порог срабатывания триггера, присваивают импульсу коэффициент пульсации, если максимальная амплитуда импульса превышает нижний порог срабатывания триггера и верхний порог срабатывания триггера, регистрируют импульс или касающуюся его информацию, если коэффициент пульсации, соответствующий импульсу, меньше предварительно заданного порогового коэффициента пульсаций в меньшем временном интервале, применяют временной сдвиг подвижного триггера, так что: если импульс превышает нижний порог срабатывания триггера, но не верхний порог срабатывания триггера, а коэффициент пульсации равен предварительно заданному числу пульсаций, регистрируют промежуток во времени на протяжении меньшего временного интервала, в котором это имеет место, и прекращают регистрацию импульсов с амплитудой, превышающей нижний порог срабатывания триггера, но не верхний порог срабатывания триггера, до наступления этого промежутка во времени в следующем меньшем временном интервале, и переустанавливают на ноль промежуток во времени временного сдвига подвижного триггера, и начинают регистрацию на протяжении следующего меньшего временного интервала импульсов с амплитудой, превышающей только нижний порог срабатывания триггера, после того, как величина временного сдвига подвижного триггера становится равной величине меньшего временного интервала, и сохраняют зарегистрированные импульсы в запоминающем устройстве. Также заявлено устройство, реализующее указанный способ. Технический результат заключается в повышении точности определения частичных разрядов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Испытательная система для проверки импульсным напряжением электрических высоковольтных компонентов // 2505829

Изобретение относится к испытательным системам для испытания импульсным напряжением электрических высоковольтных компонентов. Система (2, 4, 6) содержит генератор (12) импульсного напряжения и делитель (14) напряжения в виде соответствующей башенной структуры, которая имеет первый и второй концы структуры, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда контейнер (16), который имеет первый и второй концы контейнера, поворотное соединение, посредством которого генератор (12) импульсного напряжения и контейнер (16) соединены друг с другом на своих соответствующих вторых концах поперек продольного направления генератора (12) импульсного напряжения, привод, который приспособлен для выполнения поворотного движения генератора (12) импульсного напряжения и/или делителя (14) напряжения между первым, приблизительно горизонтальным, положением и вторым, приблизительно вертикальным, положением вокруг поворотной оси (18) поворотного соединения. При этом первое, приблизительное горизонтальное, положение находится внутри контейнера, и что во втором, приблизительно вертикальном, положении обеспечены расстояния от заземленных компонентов, которые необходимы с точки зрения изоляции для высоковольтного испытания. Технический результат заключается в снижении времени монтажа. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для определения пробивного напряжения жидких диэлектриков // 2507524

Изобретение относится к области электроизоляционной техники и используется для определения электрической прочности жидких диэлектриков. Сущность: устройство для определения пробивного напряжения жидких диэлектриков состоит из источника питания с регистрирующими приборами и системой управления, испытательной ячейки с жидким диэлектриком, снабженной электродами и пропеллерной мешалкой. Боковая стенка корпуса ячейки, параллельная оси электродов, выполнена с камерой, внутри которой горизонтально установлена пропеллерная мешалка. Вал мешалки перпендикулярен оси электродов по линии их центральной симметрии. Мешалка соединена с приводом через магнитную муфту. Технический результат: повышение точности измерения пробивного напряжения. 1 ил.

Способ оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции // 2516613

Изобретение относится к технике электрических измерений, представляет собой способ оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции и предназначено для профилактических испытаний и диагностики изоляции высоковольтных электрических машин и трансформаторов. Способ состоит в измерении величины возвратного напряжения на 30-й секунде после начала измерения, а также максимального значения возвратного напряжения и времени, при котором наблюдается максимум возвратного напряжения. Величина возвратного напряжения на 30-й секунде указывает на износ изоляции: чем меньше это значение, тем выше износ. Произведение максимального значения возвратного напряжения и времени наступления максимума показывает относительный оставшийся срок службы изоляции: чем меньше произведение, тем меньше оставшийся ресурс. Техническим результатом предлагаемого способа является повышение объективности и достоверности оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции. 2 ил.

Устройство для испытания аппаратов высоковольтной техники // 2522117

Изобретение относится к испытанию аппаратов, в частности силовых трансформаторов (15) или дросселей. Сущность: предлагается перенести необходимое разделение потенциала (11/1, 11/2) для подавления асимметричных возмущающих воздействий на сторону входов (18, 19, 20) статического преобразователя (2) частоты, т.е. на сторону сети (4). Технический результат: повышение испытательной мощности мобильной испытательной системы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.