Лекция №7 Профилактические испытания

Электрооборудование состоит из неравнопрочных элементов, имеющих различные долговечности. Выход из строя любого элемента приводит к от­казу всего электрооборудования и наносит ущерб производству. Особенно опасны непредвиденные отказы. С целью исключения таких отказов, современного выявления и замены элементов с ухудшенными свойствами проводят профилактическое диагнос­тирование, которое в энергетике называют профилактическим испытанием или контрольным измерением. В соответствии с правилами технической эксплуатации профилактические испытания проводят как само­стоятельный вид работ в дополнение к испытаниям, входящим в состав технического обслуживания и ремонтов.

При профилактических испытаниях основное внимание уде­ляют изоляции, поскольку она самый слабый элемент электро­оборудования и вызывает наибольшее число отказов. При ис­пытании основных видов электрооборудования измеряют сопротивления изоляции в соот­ветствии с указаниями, приведенными в табл. 7.1. Кроме изме­рения сопротивления изоляции, в состав профилактических ис­пытаний для некоторых видов электрооборудования в те же сроки входят и другие операции.

Для силовых трансформаторов определяют коэффициент аб­сорбции , значение которого не нормируется, но оно не должно снижаться более чем на 30% по сравнению с заводским значением или предыдущим измерением. Измеряют сопротивление обмоток постоянному току – оно не должно отличатся более чем на ±2% от значений заводских или эксплуатационных изме­рений. Проверяют состояние индикаторного силикагеля воздухосушильных фильтров. Он должен иметь равномерную голу­бую окраску зерен.

Для трансформаторов мощностью свыше 630 кВ∙А, работа­ющих с термосифонными фильтрами, дополнительно испыты­вают трансформаторное масло не реже 1 раза в пять лет (без фильтров – 1 раз в два года). При этом определяют пробивное напряжение, содержание механических примесей, кислотное число, снижение температуры вспышки масла по сравнению с предыдущим анализом. В некоторых случаях объем и сроки испытаний регламентируют местные инструкции.

Таблица 7.1- Сроки и нормы профилактического измерения сопротивления изоляции электрооборудования

Тип электропро­водки и электро­оборудования	Указания по измерениям (напряжение мегаомметра, пе­риодичность и другие указа­ния)	Норма со­противления, МОм
Силовые и осве­тительные про­водки; распределительные устройства, щиты; электрические аппараты 0,38...0,66кВ	1000 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям. Измеряют между любым проводом и землей, а также между двумя любыми проводами при снятых плавких вставках и отключенных электроприемниках	0,5
Силовые кабель­ные линии до 1 кВ	2500 В. В стационарных установ­ках не реже 1 раза в пять лет, в сезонных – перед наступлением сезона	0,5
Силовые кабель­ные линии выше 1 кВ	2500 В. В стационарных установ­ках не реже 1 раза в пять лет, в сезонных – перед наступлением сезона	Не норми­руется
Трансформаторы до 35 кВ	2500 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям	Не норми­руется, но не ниже 70% от предыдущего измерения
Электродвигате­ли до 500 В (обмотка стато­ра)	500 В. Периодичность – по системе ППР	1,0 – в хо­лодном со­стоянии; 0,5 при 60°С
Электродвигате­ли до 0,66 кВ (обмотка стато­ра)	1000 В. Периодичность – по системе ППР	1,0 – в хо­лодном со­стоянии; 0,5 при 60°С
Электродвигате­ли выше 1 кВ (обмотка стато­ра)	2500 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям	1,0 – в хо­лодном состоянии; 0,5 при 60°С
Продолжение таблицы 7.1
Сборные и соединительные шины	2500 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям. Измерения производятся при положительной температуре	300
Вводы и проходные изоляторы	2500 В. Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям.	500
Конденсаторы	2500 В Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям	По данным завода-изготовителя
Масляные и электромагнитные выключатели 3-10 кВ 15-150 кВ 220 кВ	2500 В для первичных цепей 1000 В для вторичных цепей Испытания производятся в сроки, установленные ППР и местным инструкциям	300 1
Электродные котлы	2500 В В положении электродов при максимуме и минимуме мощности по отношению к корпусу	0,5
Ручной элект­роинструмент и переносные светильники	500 В. Периодичность - по системе ППР, но не реже 1 раза в шесть лет	0,5

Для асинхронных двигателей проверяют срабатывание мак­симальной защиты путем измерения полного сопротивления петли «фаза-нуль» с последующим определением тока однофаз­ного короткого замыкания.

В электродных водонагревателях (котлах) измеряют удельное сопротивление воды и добиваются, чтобы оно было в пределах 10...50 Ом∙м при 20°С. Проверяют действие защитной аппарату­ры котла.

Для воздушных линий проверяют габаритные размеры, изо­ляторы, места соединения проводов, степень загнивания деталей деревянных опор и срабатывание защиты линий. Объем и сроки испытаний регламентируют местные инструкции.

Профилактические измерения сопротивления заземляющих устройств проводят в сроки, установленные системой ППР, но не реже 1 раза в три года. Для получения надежных результа­тов измерения рекомендуют проводить в периоды наибольшего удельного сопротивления грунта. Сопротивление повторных заземлителей нулевого провода должно быть не более 30 Ом при удельном сопротивлении грунта ρ<100 Ом∙м (не более 0,3ρ при ρ >1000м∙м ), а нейтралей трансформаторов и генераторов - не более 4 Ом при ρ <100 Ом·м (не более 0,04 ρ при ρ >100 Ом∙м). Заземлители электрических котельных должны иметь сопротивле­ние не более 4 Ом.

Устройства выравнивания электрических потенциалов еже­годно проверяют на напряжение прикосновения и шага или на целостность проводников, доступных для осмотра.

Испытание изоляции повышенным напряжением. Это основной и обязательный вид испытания электрооборудования. Подводя к изоляции повышенное напряжение, можно выяснить её местные и общие дефекты, которые нельзя обнаружить другими способами.

В зависимости от типа оборудования и характера испытания используют повышенное переменное или выпрямленное напряжение. В последнем случае легче установить местные дефекты и, кроме того, появляется дополнительный критерий оценки качества изоляции - ток сквозной проводимости (ток утечки). При испытании электрических машин выпрямленное напряжение равномерно распределяется вдоль обмотки. В случае необходимости изоляцию испытывают сначала при переменном, а затем при выпрямленном напряжении.

Повышенное напряжение подводят после тщательного осмотра и оценки состояния изоляции другими методами, рассмотренными ранее. Значение испытательного напряжения для каждого вида оборудования определяют по установленным нормам.

Для испытания повышенным напряжением подстанционного оборудования применяют специальный однофазный трансформатор типа ИОМН, один вывод которого снабжен высоковольтным изолятором, рассчитанным на полное испытательное напряжение, второй - заземлён. Время, в течение которого подают полное номинальное напряжение, не более 30 мин. Трансформатор должен быть защищен шаровым разрядником.

Для испытания изоляции электрооборудования и электрических машин можно использовать измери­тельные трансформаторы напряжения типа НОМ. Время приложения испы­тательного напряжения: 5 мин. для межвитковой изоляции и 1 мин. для главной. Увеличивать напря­жение рекомендуется от значения не превышающего 25-30% испытательного. При этом скорость увеличения напряжения до 50% испытательного может быть произвольной, а в дальнейшем его следует плавно повышать до максимального значения на 1-2% в секунду. После определенной выдержки времени напряжение плавно снижают до 30% испытательного, в результате чего электрическая цепь может быть разомкнута. Резко отключать напряжение допускается лишь в тех случаях, если это необходимо для безопасности людей или сохранения оборудования.

Измерения проводят на стороне низшего напряжения, а при ответственных испытаниях (генераторов, крупных электродвигателей и др.) - на стороне высшего. В последнем случае для измерения применяют трансформаторы напря­жения или электростатические вольтметры.

Изоляция считается выдержавшей испытание, если не было отмечено частичных её нарушений, выявленных по показаниям приборов или наблюдениями (выделениями газа, появления дыма, скользящих разрядов по поверхности).

Методика и порядок испытания изоляции выпрямленным напряжением аналогичны, рассмотренным ранее. При оценке результатов необходимо контролировать ток утечки. Время, в течение которого подают напряжение зависит от вида оборудования. Измерения выполняют вольтметром, включенным на стороне низшего напряжения.

Ток проходящий через изоляцию, как правило, не превышает 5...10 мА, что обусловлено небольшой мощностью испытательного трансформатора. После испытания выпрямленным напряжением, во избежание несчастных случаев, необходимо разрядить объект на землю.

Если в качестве выпрямителей использовать полупроводниковые вентили, схема испытательной установки получается простой так как нет накального трансформатора.

Очень удобны в эксплуатации выпускаемые промышленностью комплексные установки АИИ-70М и АИМ-80. Они предназначены для испытания изоляции электрооборудования, рассчитанного на напряжение 10 кВ, повышенным переменным и выпрямленным напряжением.

Испытание изоляции аппаратов, вторичных цепей и электропроводок напряжением до 1000 В выполняют в соответствие с ПУЭ. Измеряют сопротивление изоляции и испытывают повышенным напряжением промышленной частоты, время приложения напряжения - 1 мин. Схема испытаний приведена на рис. 3.7. Испытания проводят при полностью собранной схеме. При большом числе разветвленных цепей, с целью предотвращения перегрузки испытательного трансформатора ёмкостными токами, испытания выполняют раздельно по участкам. Перед началом испытаний в схеме снимают все заземления, отсоединяют вторичные обмотки трансформаторов напряжения, аккумуляторные батареи, а также всю аппаратуру, изоляция которой не подлежит испытанию повышенным напряжением.

В этом случае из схемы испытания выводятся: конденсаторы, полупроводниковые элементы, слаботочные реле, имеющие низкий уровень изоляции; закорачивают выводы измерительных трансформаторов, катушек отключения приводов и других элементов с большой индуктивностью.

Перед началом испытаний корпус регулировочного устройства и первичную обмотку испытательного трансформатора заземляют. Напряжение на испытательную установку подают только при выводе регулировочного устройства в нулевое положение. Испытательное напряжение увеличивают плавно до 500 В и после проверки схемы, напряжение поднимают до 1000 В и выдерживают его в течение одной минуты. По окончанию испытания плавно снижают напряжение до нуля и испытательную установку отключают от источника питания. Изоляцию считают выдержавшей испытание, если не было обнаружено резких толчков тока утечки, скользящих разрядов или пробоя.

При отсутствии испытательной аппаратуры допускается, как исключение, испытывать изоляцию с использованием мегаомметра на 2500 В в течение одной минуты.

Рисунок 7.1- Схема испытания изоляции повышенным переменным напряжением электрооборудования и цепей управления до 1000 В.: SР - автоматический выключатель; ТV1 - регулировочный трансформатор; ТV2 - трансформатор напряжения; SВ - кнопка включения микроамперметра при измерениях; R - резистор 1000 Ом; РА – микроамперметр

Диагностирование электрооборудования при техническом обслуживании и текущем ремонте

Создание новых способов и средств диагностирования поз­волит в будущем перейти к прогрессивной послеосмотровой технической эксплуатации электрооборудования. На современ­ном этапе есть предпосылки для внедрения отдельных систем диагностирования, которые позволяют уточнять объемы ре­монтных работ и сроки их проведения, а также определять ис­правность электрооборудования при списании электрифициро­ванной техники.

Для развития этого направления разработаны рекомендации по организации ремонта и технического обслуживания электро­оборудования на основе диагностирования. В них обобщены способы диагностирования основных видов электрооборудова­ния и увязаны с типовым составом работ при их техническом обслуживании и текущем ремонте.

При техническом обслуживании диагностирование проводят с целью оценки технического состояния (работоспособности) и подтверждения, что электрооборудование не требует ремонта до очередного технического обслуживания. Объем диагностирова­ния в этом случае ограничен измерением минимального числа параметров, несущих информацию об общем техническом со­стоянии электрооборудования. Диагностические параметры, определяемые при техническом обслуживании, перечислены в табл. 7.2.

При текущем ремонте диагностирование проводят с целью определения остаточного ресурса основных узлов и деталей, ус­тановления необходимости их замены или ремонта, а также для правильного принятия решения о сроках капитального ремонта электрооборудования. Перечень диагностических параметров, измеряемых при текущем ремонте, приведен также в табл. 7.2.

Техническое состояние изоляции обмоток электродвигателя относительно корпуса и между фазами считают удовлетвори­тельным, если токи утечки не превышают нормативов (см. под­раздел 9.3). Если измеряемые токи утечки достаточно большие, но примерно одинаковы между собой, то изоляция обмоток ув­лажнена или сильно загрязнена. Если токи утечки в фазах отли­чаются в 1,5...2 раза и более, то это говорит о наличии местных дефектов в изоляции фазы с большой силой тока утечки. Для определения местонахождения дефекта вначале измеряют ток утечки обмоток фазы с дефектной изоляцией относительно кор­пуса при незаземленных обмотках других фаз, а затем при за­землении. Большие токи утечки при первом измерении свидетель­ствуют о наличии местных дефектов в изоляции обмотки фазы от­носительно корпуса, а при втором - межфазной изоляции.

Таблица 7.2- Диагностические параметры, измеряемые при техническом обслуживании (ТО) и текущем ремонте (ТР) двигателей и генераторов

Параметр	Двигатели единых серий		Погружные двигатели		Генераторы
	ТО	ТР	ТО	ТР	ТО	ТР
1	2	3	4	5	6	7
Токи утечки: абсолютные значения при U1 u U2 приращение тока несимметрия токов по фазам	- --	+ + +	- - -	+ + +	- - -	+ - -
Сопротивление изоляции об­мотки	+	+	+	+	+	+
Коэффициент абсорбции	+	+	-	-	+	+
Амплитуда вибрации	+	-	-	-	+	+
Ток нагрузки	+	-	+	-	+	-
Температура корпуса и под­шипниковых щитов		-	-	-	+
Степень искрения щеток	-	-	-	-	+	-
Электрическая прочность витковой изоляции U3	-	+	-	+	-	-
Стабильность тока фазы при проворачивании ротора	-	+	-	+	-	-
Тангенс угла диэлектрических потерь	-	-	-	+	-	-
Радиальный зазор подшипни­ков	-	+	-	-	-	-

Примечание. Для двигателей единых серий принимают U₁ =120, U₂ =1800, U₃ =1000В; для погружных двигателей: U₁=600, U₂=1000 В; для генераторов: U₁ =500, U₂ =1000, U₃ = 800 В.

Допустимые значения зазоров подшипников приведены в си­стеме ППР.

Витковую изоляцию испытывают высокочастотным аппара­том ВЧФ-5-3.

Техническое состояние ротора можно определить нескольки­ми способами. Наиболее частое повреждение - обрыв стержней роторной обмотки. Признаком обрывов стержней короткозамкнутых обмоток роторов служат повышенная вибрация и шум при работе, увеличивающиеся с ростом нагрузки. При этом на­блюдаются периодические изменения амплитуды вибрации и шума с частотой, зависящей от скольжения электродвигателя. При обрыве стержней короткозамкнутых обмоток роторов стрелки амперметров, включенных в цепь питания электродви­гателя, совершают периодические колебания. На практике при определении технического состояния короткозамкнутой обмот­ки ротора измеряют значение тока обмотки статора при пово­рачивании ротора вручную. Для этого одну или две фазы об­мотки статора включают на напряжение (0,1...0, 15)Uh- При медленном проворачивании ротора измеряют ток в цепи пита­ния. Изменение силы тока в обмотке статора говорит об обрыве стержней роторной обмотки. Изменение тока зависит от числа и взаимного расположения поврежденных стержней. Электродви­гатель можно использовать без ремонта или замены ротора, ес­ли изменение тока относительно среднего значения не превыша­ет 10%. Местонахождение поврежденных стержней роторной обмотки определяют после разборки двигателя.

При техническом диагностировании электронагревательных ус­тановок в процессе ТО определяют сопротивление изоляции нагре­вательных элементов и потребляемый ток, а при текущем ремонте дополнительно измеряют сопротивление нагревательных элемен­тов, температуру срабатывания автоматических регуляторов и тем­пературу нагреваемой феды на выходе установки.

Для оценки технического состояния низковольтной аппара­туры в соответствии с системой ППРЭсх рекомендуют опреде­лять следующие диагностические параметры:

- изоляцию катушек и токоведущих частей. Сопротивление изоляции относительно магнитопровода или заземленных частей аппарата, измеренное мегаомметром на 100 В, не должно превышать следующих значений: у магнитных пу­скателей и автоматических выключателей - 0,07 В при но­минальном токе выше 50 А (0,11 В при меньшем токе); у аппаратов со скользящими контактами (рубильники, па­кетные выключатели) - 0,02 В. Площадь соприкосновения, провал, раствор и нажатие контактов определяют в соот­ветствии с подразделом 9.5;

- электромагнитные расцепители автоматических выключа­телей. Ток срабатывания не должен превышать ток устав­ки более чем на 30%. Для выключателей A3120, A3130, A3140, АП-50 он не должен превышать ток уставки более чем на 15%. Мгновенное срабатывание должно происхо­дить при десятикратном номинальном токе защищаемой цепи;

- тепловые расцепители автоматических выключателей. Время срабатывания при температуре 25° С должно быть не более 1 часа, 30 минут и 10 секунд соответственно при нагрузке токами 1,1; 1,35 и 6/_н, где 1_Н - номинальный ток защищаемой цепи;

- токовые тепловые реле. Время срабатывания не должно превышать 20 мин при токе 1,25 1_Н. При номинальном то­ке защищаемой цепи тепловое реле не должно срабаты­вать.

Работы по техническому диагностированию выполняют ин­женеры, техники и опытные электромонтеры, знающие правила эксплуатации и правила техники безопасности. Исполнитель работ должен иметь квалификационную группу по технике бе­зопасности не ниже IV, а остальные члены не - ниже III.

Диагностирование контактов

Электрическая цепь любого электрооборудования содержит различные элементы, которые между собой соединены при по­мощи электрических контактов. Например, в низковольтной сети на один трехфазный электроприемник в среднем приходит­ся около 60 электрических контактов. От состояния любого из них зависит работоспособность всей электроустановки. Поэтому регулярный контроль электрических контактов - важная состав­ная часть работ по обеспечению высокой надежности электро­оборудования.

Электрическим контактом называют место перехода тока из одной токоведущей части в другую. По своему назначению кон­такты разделяют на соединительные и коммутирующие. Первые из них служат только для соединения различных элементов элек­трической цепи, а вторые предназначены для включения, отклю­чения и переключения электрической цепи.

Известно большое число конструктивных исполнений кон­тактов. Соединительные контакты разделяют на разборные (болтовые, винтовые, клиновые) и неразборные (сварные, пая­ные, клепаные и т.п.). Коммутирующие контакты классифици­руют по признаку подвижности (подвижные, неподвижные), по степени подвижности (самоустанавливающиеся, несамоустанавливающиеся), по геометрической форме (точечные, линейные, поверхностные), по виду охлаждения (естественное, искусствен­ное), по назначению (главные, дугогасительные, дополнитель­ные) и по другим признакам.

Состояние контактов оценивают по определяющим или вспомогательным параметрам. К первым из них относят пере­ходное сопротивление, падение напряжение и температуру на­грева контактов, а ко вторым - площадь соприкосновения, рас­твор, провал и усилие сжатия контактов.

Переходным сопротивлением контакта называют дополни­тельное сопротивление в месте перехода тока из одной контакт­ной поверхности в другую, обусловленное, во-первых, сужением площади сечения контакта в неровностях поверхности, во-вторых, сопротивлением газовых и масляных пленок, а также пыли, адсорбированных поверхностью контакта. Значение пере­ходного сопротивления зависит от многих факторов, главные из которых - микрорельеф, усилие сжатия и материал контактной поверхности.

Допустимое падение напряжения на переходном сопротивле­нии контакта зависит главным образом от материала контакта, и его выбирают при условии отсутствия размягчения металла контактов, работающих в номинальном режиме. Для низко­вольтной аппаратуры установлены следующие допустимые па­дения напряжения на контакте: серебро - 0,01... 0,02 В, медь -0,01...0,03 В, алюминий-0,01...0,04 В, железо-0,02...0,05 В.

Сопротивление контактов не остается постоянным в процессе эксплуатации. Оно представляет собой источник дополнитель­ных потерь, и поэтому температура контактной поверхности всегда выше температуры прилегающих проводников. Под дей­ствием кислорода это приводит к образованию на поверхности металла пленки, толщина которой с течением времени увеличивается, что ведет к росту переходного сопротивления и дополни­тельному нагреву. В некоторый момент времени и под действием температуры и электрического поля пленка разрушается и пере­ходное сопротивление падает до первоначального значения. За­тем процесс повторяется вновь и вновь. Но в некоторых случаях такое самоочищение не происходит, контакт может разгореться и выйти из строя.

Для надежной работы контактов необходимо строго соблю­дать установленные нормы для температуры нагрева: коммути­рующие контакты из меди без покрытия - 85°С, с серебряным покрытием - 240°; соединительные контакты внутри аппаратов из меди - 95°, с покрытием неблагородными металлами - 105°, с серебряным покрытием - 135°С (при расчетной температуре ок­ружающей среды 45 °С)

Площадь соприкосновения контактов характеризует качество их настройки или степень износа. В исправном состоянии фак­тическая площадь соприкосновения составляет не менее 70% от номинальной площади контакта.

Раствором контактов называют наибольшее расстояние Lр между поверхностями соприкосновения при разомкнутом состо­янии контактов. В зависимости от типа аппарата эта величина может быть от 3 до 50 мм.

Провалом контактов называют расстояние Lп, на которое пе­ремещается подвижный контакт, не теряя соприкосновения с неподвижным контактом при размыкании или замыкании цепи. Для низковольтных аппаратов провал составляет 3...6 мм.

Переходное сопротивление контактов измеряют при посто­янном или переменном токе. Для этого используют микроомме­тры, двойные мосты или применяют схемы с милливольтметром. У нового контакта переходное сопротивление не должно пре­вышать сопротивления целого эквивалентного участка провод­ника в 1,2 раза. В процессе эксплуатации допускается увеличение сопротивления, но не более чем в 1,8 раза по сравнению с на­чальным значением.

Падение напряжения на переходном сопротивлении измеря­ют милливольтметром или гальванометром, пропуская через контакт номинальный постоянный ток. Для этого используют различные нагрузочные установки. Для этой цели электротехничес­кие службы оснащают универсальными стендами, ко­торые позволяют определить падение напряжения, а также вы­полнить ряд других операций.

В исправном контакте отношение падения напряжения на нем к падению напряжения на целом эквивалентном участке не должно превышать 1,1... 1,2. Если в процесс эксплуатации это отношение превысит 1,7, то необходимы ремонт или замена контакта.