Способ оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции



Способ оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции
Способ оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции

 


Владельцы патента RU 2516613:

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный инженерно-экономический институт (НГИЭИ) (RU)

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.

 

Предлагаемый способ относится к технике электрических измерений и предназначен для профилактических испытаний и диагностики изоляции высоковольтных электрических машин и трансформаторов, в частности для оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции.

Оценить качество электрической изоляции и ее оставшийся срок службы можно по нескольким параметрам, например по сопротивлению изоляции и коэффициенту абсорбции. Наиболее объективно оценить оставшийся срок службы можно путем измерения параметров, обусловленных внутренним поглощенным зарядом в неоднородной изоляции, какой является изоляция высоковольтных электрических машин и трансформаторов, в частности путем измерения возвратного напряжения [1, стр.89-106].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является известный способ оценки оставшегося срока службы высоковольтной неоднородной изоляции по возвратному напряжению, заключающийся в том, что измеряют возвратное напряжение на 30-й секунде после начала измерения возвратного напряжения [1, 154-164]. По мере старения изоляции возвратное напряжение уменьшается, что и дает возможность судить об оставшемся сроке службы.

На рисунке 1 показаны зависимости возвратного напряжения двух распределительных трансформаторов: нового трансформатора при вводе его в эксплуатацию (кривая 1) и трансформатора после 28 лет эксплуатации (кривая 2).

Из рисунка 1 видно, что в течение срока эксплуатации изоляция стареет и возвратное напряжение снижается. Установлено, что возвратное напряжение uв30 снижается примерно на 6-7 В за год. Существенно изменяется и момент времени, при котором наблюдается максимум возвратного напряжения. У состарившейся изоляции время наступления максимального возвратного напряжения уменьшается.

Трансформаторы, у которых uв30 меньше 15 В, следует считать изношенными по изоляции более чем на 90% и при возможности заменять их новыми трансформаторами.

В зарубежной практике для оценки состояния бумажно-масляной изоляции кабелей по возвратному напряжению пользуются соотношением существенных параметров формы возвратного напряжения (рисунок 1):

p = t ' t max

где tmax - время, при котором наблюдается максимум возвратного напряжения, t' - время, при котором прямая, проведенная под углом начального фронта кривой возвратного напряжения, достигнет значения максимального возвратного напряжения. Коэффициент p увеличивается со старением изоляции. Эта тенденция наблюдается и у трансформаторов. Например, у новой изоляции он составляет 0,3, а у старой - 0,5. Однако это увеличение не такое характерное, так как диапазон изменения p невелик.

Недостаток указанного способа заключается в том, что оценка производится не всегда объективно.

Цель предлагаемого способа - повышение объективности и достоверности оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции.

Эта цель достигается тем, что на основании опыта предложено дополнительно измерять максимальное значение возвратного напряжения Umax и время tmax, при котором наблюдается максимум возвратного напряжения, а для оценки оставшегося срока службы Р высоковольтной изоляции использовать соотношение P=Umax·tmax. Для новой изоляции ресурс составляет P=240·25=6000 В·с. Для изоляции, проработавшей 28 лет, P=200·2=400 В·с. В среднем за год эксплуатации ресурс уменьшается на 200 В·с. При P<100 В·с изоляцию следует считать изношенной, и она подлежит замене или усиленному наблюдению за ней.

Итак, о старении изоляции без ее разрушения, как показали исследования, можно судить по характеру процессов поляризации, а именно по величине возвратного напряжения, как ни по одному другому параметру. Это доказывается следующими положениями.

С увеличением срока эксплуатации изоляция изнашивается, ее электрическая прочность снижается. С ростом эксплуатации уменьшается и возвратное напряжение, которое может характеризовать состояние изоляции даже лучше чем испытание повышенным напряжением. Дело в том, что пробивное напряжение характеризует лишь кратковременную прочность изоляции, и в ряде случаев она может быть достаточно высокой. Однако электрическая прочность при длительном воздействии напряжения оказывается недостаточной из-за ухудшившихся электрических характеристик изоляции. В частности, в процессе старения изоляции увеличиваются диэлектрические потери, которые могут привести к тепловому пробою изоляции при длительном приложении напряжения.

Для каждого вида изоляции существует свой внутренний ресурс, который характеризуется способностью изоляции в течение определенного времени выдерживать приложенное напряжение и противостоять разрушающему воздействию процессов, протекающих при этом напряжении.

Внутренний ресурс у каждого вида новой изоляции есть величина постоянная, и естественно он постепенно уменьшается с ростом срока службы. Уменьшается и возвратное напряжение. Следовательно, величина возвратного напряжения в настоящее время лучше, чем какой-либо другой параметр характеризует изношенность изоляции.

В качестве подтверждения вышесказанного на рисунке 2 приведены зависимости сопротивления изоляции R и возвратного напряжения uв от времени для двух трансформаторов, имеющих одинаковый срок эксплуатации 28 лет. Нагрузка второго трансформатора была больше, чем у первого. Он длительное время работал с перегрузкой. Поэтому его изоляция оказалась более изношенной, чем у первого.

Если судить о состоянии изоляции только по сопротивлению изоляции, то у второго трансформатора оно выше, чем у первого (R2=380 МОм>R1=145 МОм), и можно сделать ошибочный вывод о том, что состояние изоляции у второго трансформатора лучше чем у первого. Однако, если рассчитать коэффициенты абсорбции для обоих трансформаторов, то окажется, что у первого трансформатора он выше (145/126=1,15>380/355=1,07). Если же судить о состоянии изоляции по возвратному напряжению uв30, то видно, что поглощенный заряд абсорбции у второго трансформатора гораздо меньше, чем у первого (uв30=16 В<48 В). Меньше и оставшийся ресурс (Р=100·2,5=250<200·2=400).

По результатам измерений можно сделать следующий вывод. Первый трансформатор может спокойно работать до следующей проверки. Второй же трансформатор требует к себе повышенного внимания и, вероятнее всего, необходимо приготовиться к его замене.

На практике удобно пользоваться относительным оставшимся сроком службы изоляции, оценивая его по отношению к сроку службы новой изоляции, измеренному при вводе высоковольтного электрооборудования в эксплуатацию.

Технико-экономический эффект от предложенного изобретения определяется повышением эксплуатационной надежности высоковольтного испытуемого электрооборудования за счет более объективной оценки состояния электрической изоляции и оценки оставшегося ресурса работы, поскольку ресурс изоляции определяет, как правило, ресурс работы электрических машин и трансформаторов.

Источники информации

1. Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Электроизоляционные материалы: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. - М.: Маршрут, 2005. - 280 с.

Способ оценки оставшегося срока службы высоковольтной изоляции, заключающийся в том, что измеряют возвратное напряжение на 30-й секунде после начала измерения, отличающийся тем, что дополнительно измеряют максимальное значение возвратного напряжения и время, когда достигается максимальное возвратное напряжение и за оценку оставшегося срока службы изоляции принимают произведение значения максимального возвратного напряжения на время, когда достигается это максимальное значение.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для детектирования и измерения частичных разрядов в электрических системах или компонентах.

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).

Изобретение относится к области электротехники. Сущность: последовательно проводят испытания исходного и высоковольтного устройств.

Изобретение относится к контролю изменения изолирующей способности изоляции между двумя объектами индуктивного рабочего элемента. По меньшей мере, одним из объектов является обмотка.

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).

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано в электромашиностроении, в производстве трансформаторов, в сфере производства и применения обмоточных проводов.

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

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.

Изобретение относится к электротехнической области и может быть использовано при пропитке и сушке электротехнических изделий, в частности обмоток электрических машин подвижного состава. Технический результат: повышение качества контроля изоляции при пропитке и сушке изделия во время изготовления или ремонта электротехнических изделий. Сущность: способ заключается в измерении активной и реактивной составляющей тока утечки изоляции, определении tgδ диэлектрических потерь изделия при нескольких напряжениях, меньших напряжения ионизации, и при одинаковых температурах. По результатам измерений строят кривые ионизации до и после пропитки и сушки и по отношению их ординат определяют качество изоляции, причем отношение ординаты кривой ионизации после последней пропитки и сушки к ординате первоначальной кривой ионизации до пропитки и сушки должно быть не менее 1,5. 2 ил.

Изобретение относится к мониторингу частичных разрядов, происходящих в электрических системах. Способ заключается в том, что принимают импульс от электрической системы. Определяют, является ли импульс шумом или дублированным сигналом; если импульс является шумом или дублированным сигналом, тогда этот импульс отбрасывают. Разбивают импульс на две или более частотные составляющие. Нормализуют эти две или более частотные составляющие к виду максимального уровня. Сравнивают две или более нормализованные частотные составляющие, связанные с принятым импульсом, с другим сохраненным множеством нормализованных предварительно заданных частотных составляющих, связанных с другими импульсами, для идентифицирования сходных импульсов, указывающих известное состояние отказа. Если импульс идентифицирован, как импульс, указывающий известное состояние отказа, сохраняют данные в базе данных, связывая импульс с двумя или более нормализованными частотными составляющими и известным состоянием отказа. Группируют спектр отказов импульсов со сходными нормализованными частотными составляющими в диаграмме разброса, сохраняемой в базе данных. Если нормализованные частотные составляющие импульса не сходны с нормализованными частотными составляющими текущей группы, создают новую группу спектра отказов импульсов, сохраняемую в базе данных. Если импульс идентифицирован, как указывающий известное состояние отказа, уведомляют пользователя о наличии состояния отказа. Также заявлена система, реализующая указанный способ. Технический результат заключается, в возможности определять характеристики частичных разрядов. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 22 ил., 1 ил.

Использование: изобретение относится к технике высоких напряжений, в частности, к диагностике высоковольтных аппаратов по параметрам электрических шумов, вызванных частичными разрядами. Сущность: электромагнитное поле частичных разрядов в изоляции воспринимают индуктивным и емкостным датчиками, выходные сигналы которых фильтруют, усиливают и умножают один на другой. В соответствии со знаком произведения формируют информативные сигналы, первый из которых пропорционален текущему среднему значению кажущегося заряда частичных разрядов, а второй - текущему среднему значению длительности импульсов тока, вызванных частичными разрядами. С помощью первого сигнала корректируют скорость изменения напряженности электрического поля в изоляции, обеспечивая стабилизацию текущего среднего значения кажущегося заряда частичных разрядов. С помощью второго сигнала определяют зависимость длительности импульсов тока, вызванных частичными разрядами, от напряжения на высоковольтном вводе диагностируемого оборудования. Технический результат: снижение погрешности измерений, увеличение селективности и достоверности диагностики. 4 ил.

Изобретение относится к способу оценки для электродуговых разрядов, которые возникают между внутренним кольцом подшипника и внешним кольцом подшипника для подшипника качения. Способ оценки электродуговых разрядов, которые возникают между внутренним кольцом (8) подшипника и внешним кольцом (9) подшипника для подшипника (1) качения. Устанавливают определенное рабочее состояние подшипника (1) качения. Для установки определенного рабочего состояния устанавливают по меньшей мере один из параметров: число (n) оборотов подшипника (1) качения, температура подшипника (1) качения, воздействующий на подшипник (1) качения дисбаланс, вызывающий колебания, смазочное средство, осевая, радиальная, опрокидывающая нагрузка, опрокидывание внутреннего кольца (8) подшипника относительно внешнего кольца (9) подшипника, форма импульса и частота повторения импульсов приложенного электрического напряжения (U), люфт подшипника и предварительное повреждение подшипника (1). Причем посредством приложения импульсного электрического напряжения между внутренним кольцом (8) подшипника и внешним кольцом (9) подшипника генерируют множество электродуговых разрядов. Причем для каждого электродугового разряда регистрируют значение, которое является характерным для энергии (Е), мощности, напряжения, тока и/или длительности (t) соответствующего электродугового разряда. Оценивают только те электродуговые разряды, при которых определенное в зависимости от одного из зарегистрированных характеристических значений соответствующего электродугового разряда квалифицирующее значение (Q) лежит выше предварительно определенного предельного значения (G). Технический результат заключается в возможности исследовать любые рабочие состояния подшипника качения на возможность износа из-за токов подшипника. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля рабочего состояния высоковольтных полимерных изоляторов на основе измерения и анализа наборов характеристик частичных разрядов (ЧР). Технический результат: обеспечение возможности одновременного измерения внутренних и поверхностных частичных разрядов за определенные дискретные фазовые интервалы высокого напряжения. Сущность: одновременно с пассивным приемом электромагнитным приемником электромагнитного излучения от частичных разрядов осуществляют пассивный прием инфракрасным приемником ИК излучений от частичных разрядов, индикацию и совместную компьютерную обработку электромагнитных и ИК сигналов, синхронизацию электромагнитных и ИК сигналов с фазой высокого напряжения, накопление их по узким фазовым интервалам. Осуществляют расчеты реального заряда и определяют среднее количество импульсов частичных разрядов в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения. Электромагнитные и ИК сигналы частичных разрядов регистрируют на двух источниках - на эталонном источнике внутренних и поверхностных частичных разрядов, а также на полимерном изоляторе с внутренними и поверхностными дефектами. Электромагнитным приемником регистрируют сигналы излучения от внутренних частичных разрядов, а ИК приемником регистрируют сигналы от поверхностных частичных разрядов. О состоянии высоковольтных полимерных изоляторов судят по трем диагностическим признакам, отличающим исправные полимерные изоляторы от дефектных: появление одиночных частичных разрядов и постепенное увеличение количества импульсов частичных разрядов за дискретный фазовый интервал напряжения со средним значением реального заряда 100 пКл, характерных для внутренних дефектов и начала внутреннего разрушения полимерного изолятора; наличие серийно идущих один за другим частичных разрядов со средним значением реального заряда 100 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, обусловленной внутренними дефектами полимерного изолятора; увеличение за дискретный фазовый интервал напряжения количества импульсов мощных поверхностных частичных разрядов со средним значением реального заряда 2000 пКл, являющееся признаком предпробойной ситуации, за счет разрушения поверхности полимерного изолятора. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике электрических испытаний и может быть использовано для контроля качества изоляции проводов. Сущность: датчик содержит корпус, внутри которого расположен рабочий элемент из эластичного электропроводящего материала. Корпус выполнен в виде швеллера. Между параллельными стенками швеллероа закреплена диэлектрическая основа для размещения элементов датчика, выполненная в виде швеллера. Параллельные стенки основы закреплены крепежными деталями к параллельным стенкам корпуса датчика. Основание основы расположено перпендикулярно к основанию корпуса. В датчик дополнительно введены: два металлических коромысла, две пружины, два скользящих контакта, два вывода для подсоединения источника питания, две направляющие втулки. Коромысла выполнены в виде металлических пластин, на одном конце каждой из которых жестко закреплены перпендикулярно плоскости пластины цилиндрические оси под подшипники. На другом конце каждой пластины коромысла выполнены перпендикулярно плоскости коромысел отверстия под оси, которые жестко закреплены на диэлектрической основе для размещения элементов датчика. Рабочий элемент датчика выполнен в виде двух одинаковых свободно вращающихся роликов, прижатых пружинами друг к другу образующими поверхностями в точке соприкосновения, лежащей на вертикальной оси симметрии указанных роликов. Рабочая часть роликов выполнена из проводящей резины. По образующим поверхностям роликов выполнены проточки, лежащие при соприкосновении роликов против друг друга и служащие для фиксации и ограничения движения провода в поперечном направлении. В центральную часть роликов впрессованы подшипники, насаженные на упомянутые выше цилиндрические оси, жестко закрепленные на подвижном конце коромысел. Неподвижные концы коромысел надеты на оси, механически закрепленные на диэлектрической основе для размещения элементов датчика. Ролики прижаты друг другу своими образующими поверхностями при помощи сжимающих пружин, один конец которых закреплен к коромыслу, а их другой конец закреплен к диэлектрической основе для размещения элементов датчика. Питающее напряжение к рабочим поверхностям роликов подводится скользящими контактами, выполненными в виде упругих пластинчатых пружин, один конец которых прижат к осям роликов, другой конец электрически и механически подсоединен к концу с размещенными на диэлектрической основе выводами для подсоединения источника питания. В стенках корпуса закреплены направляющие втулки, продольные оси симметрии которых совпадают с осью провода. Технический результат: упрощение конструкции и повышение надежности. 1 ил.

Изобретение относится к области физики электрического пробоя и может быть использовано для определения амплитуды и длительности импульса тока электрического пробоя в диэлектриках. Технический результат: повышение точности определения тока в канале электрического пробоя диэлектриков. Сущность: подают на электроды с размещенным между ними образцом диэлектрика высокое постоянное напряжение U от предварительно заряженного конденсатора емкостью Cd. Измеряют по осциллограмме импульса напряжения при пробое на включенном последовательно с электродами измерительном резисторе R круговую частоту ω и времени затухания колебаний τ. Определяют сопротивление канала R0 расчетным путем, а искомые значения амплитуды и длительности тока находят, соответственно, по формулам Im=U/R0, Δt=R0C. 5 ил.

Изобретение относится к обнаружению дефектов в многослойном упаковочном материале, имеющем по меньшей мере один проводящий слой. Сущность: заземляют проводящий слой многослойного упаковочного материала, размещают электрод в плотном контакте с упомянутым многослойным упаковочным материалом, прилегающим к упомянутому многослойному упаковочному материалу или на заданном расстоянии от упомянутого многослойного упаковочного материала. Прикладывают напряжение к упомянутому электроду путем повышения напряжения от исходного значения до верхнего заданного значения. Причем приложенное напряжение достаточно высоко, чтобы вызвать прорыв дефекта с превращением его в открытое отверстие. Обнаруживают дефект в упаковочном материале путем регистрации пробоя диэлектрика между электродом и проводящим слоем многослойного упаковочного материала. Технический результат: повышение безопасности продуктов в контейнере, выполненном из многослойного упаковочного материала, за счет обнаружения слабых мест в слое полимера. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: для исследования электрической прочности газообразных, твердых, жидких диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для исследования электрической прочности диэлектриков содержит многоэлектродную обойму с расположенными вертикально верхними подвижными и нижними неподвижными электродами, где многоэлектродная обойма выполнена цилиндрической и размещена в герметичном корпусе со съемной крышкой, снабженном нагревателем, гермовводами, термопарой, устройствами ввода и удаления газообразного или жидкого диэлектрика, а верхние подвижные электроды расположены в цилиндрической обойме азимутально и выполнены с элементами их вертикальной фиксации, обеспечивающими необходимые им свободный ход при исследованиях твердого диэлектрика или расстояние между соответствующими нижними неподвижными электродами при исследовании газообразного или жидкого диэлектрика. Технический результат: обеспечение возможности исследования электрической прочности газообразных, твердых, жидких диэлектрических материалов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх