3. Метод градуировки испытательного трансформатора

При массовых, типовых или контрольных испытаниях широко пользуются методом градуировки испытательного трансформатора. Этот метод позволяет проводить высоковольтные испытания без пробоя, так как не все высоковольтные устройства допускают пробой изоляционного промежутка, что очень часто ведёт к выходу из строя их изоляции.

Градуировка испытательного трансформатора сводится к установлению зависимости между напряжением на испытуемом объекте, то есть напряжением на вторичной стороне градуируемого трансформатора U₂, и напряжением на первичной стороне этого трансформатора U₁.

В ходе градуировки выставляется определённое расстояние между шарами разрядника. Разрядник подключается к обмотке высокого напряжения испытательного трансформатора. Его первичная обмотка подключается к вторичной обмотке трансформатора с регулируемым коэффициентом трансформации (обычно в качестве такового используется автотрансформатор), первичная обмотка которого включается в питающую сеть. Оператор с помощью органов регулировки постепенно увеличивает напряжение на первичной обмотке градуируемого трансформатора до момента пробоя разрядника, фиксируя с помощью вольтметра напряжение U₁ на этой обмотке непосредственно перед пробоем шарового разрядника. При этом, очевидно, вторичное напряжение градуируемого трансформатора U₂ равняется пробивному напряжению разрядника U_р. Последнее определяется с помощью стандартной таблицы по выставленному расстоянию между шарами. Измерения подобным образом проводят при разных расстояниях между шарами разрядника, чтобы выполнить градуировку испытательного трансформатора в требуемом диапазоне напряжений. По полученным данным строится градуировочная кривая, т. е. кривая зависимости напряжения U₂ от напряжения U₁. Если имеется такая градуировочная кривая, то для определения напряжения на испытуемом объекте достаточно измерить с помощью вольтметра напряжение на первичной стороне испытательного трансформатора и найти по градуировочной кривой соответствующее значение напряжения на вторичной стороне этого трансформатора, которое и является приложенным к испытуемому объекту.

Если измерения проводить при условии наступления пробоя испытуемой изоляции, то найденное таким образом напряжения будет являться разрядным для данной изоляции.

Градуировку испытательного трансформатора всегда следует производить при подключенном испытуемом объекте или каком-либо другом объекте, создающем в испытательной цепи нагрузку такого же порядка, что и нагрузка испытуемого объекта. Это требование связано с тем, что напряжение на высокой стороне испытательного трансформатора значительно меняется с изменением нагрузки, тем более что в большинстве случаев при высоковольтных испытаниях нагрузка носит емкостной характер.

Аналогично проводится градуировка испытательной установки постоянного высокого напряжения, в состав которой обычно также входят автотрансформатор, высоковольтный трансформатор и выпрямитель.

Нахождение этих значений осуществляется в следующей последовательности.

1. Установить положительную полярность на выходе ГИН-1500.

2. Испытуемый объект ИО (промежуток «стержень – плоскость») и измерительный шаровой разрядник ШР включить параллельно и установить между электродами обоих промежутков достаточно большое расстояние.

3. Согласно методике, изложенной в разделе «Измерения с помощью шаровых разрядников» описания работы № 4 «Импульсная прочность изоляции», определить и построить графически зависимость пятидесятипроцентного разрядного напряжения U_50% изоляции ИО от расстояния S между электродами – U_50% = f(S). Диапазон изменения расстояния S задаётся преподавателем.

4. Установить между электродами искровых промежутков ИО и ШР достаточно большое расстояние. С помощью органов управления настроить ГИН на импульс с такой амплитудой, которая, с одной стороны, не должна превосходить наибольшей величины, имевшей место при выполнении п.3, а с другой стороны, импульс не должен вызывать пробоя установленных промежутков ИО и ШР.

5. Уменьшая расстояние между шарами ШР, добиться того, чтобы полученный импульс стал пятидесятипроцентным для промежутка «шар – шар». В тех случаях, когда промежуток ШР пробивается, импульс имеет срезанную форму, причем его срез происходит при амплитуде импульса (или в её небольшой окрестности), что объясняется формой ВСХ промежутка «шар – шар». Длительность таким образом срезанного импульса, как известно, составляет 2…3 мкс. Для определённости его длину будем полагать равной 2 мкс.

6. Определить амплитуду импульса с помощью таблицы Приложения 2.

7. Незначительно уменьшить расстояние между шарами. После этого промежуток будет пробиваться при каждом срабатывании ГИН (т. е. все генерируемые импульсы будут срезанными), однако с некоторой погрешностью их длительность и амплитуду можно считать такими же, как они были приняты в п. п. 5 и 6.

8. Уменьшая расстояние между электродами ИО, добиться того, чтобы разряды в промежутках ШР и ИО происходили с одинаковой интенсивностью. Зафиксировать установленное расстояние S ^' между электродами ИО.

Требование равного соотношения разрядов объясняется тем, что в этом случае ВСХ обоих промежутков пересекаются с импульсом в той же точке, где происходит его срез. Так определяются координаты второй характерной точки ВСХ изоляционного промежутка ИО: напряжение U_р2 = U_2m – значение, полученное в п. 6, время разряда t_р  =  2 мкс.

9. Исходя из того, что импульс пятидесятипроцентного разрядного напряжения пробивает промежуток с резконеоднородным полем («стержень – плоскость») через 6…10 мкс, для установленного в п. 8 расстояния S ' определить координаты первой характерной точки ВСХ с помощью графика U_50% = f(S): U_р1=U_50%(S ') и t_р1 = 6…8 мкс (в зависимости от указаний преподавателя).

10. Подставить найденные координаты точек (U_р1, t_р1) и (U_р2, t_р2) в выражение ВСХ и, решив систему уравнений, найти постоянные А и Т.

Рис. П1.1

Рис. П1.2

Рис. П1.3

11. Построить искомую ВСХ изоляционного промежутка ИО при расстоянии между электродами S '  в диапазоне значений времён разряда t_р =0,2…10 мкс.

Чтобы получить ВСХ для других межэлектродных расстояний ИО, необходимо провести серию опытов по п. п. 4 – 8 при разных амплитудах воздействующего импульса. По результатам эксперимента построить график зависимости U_2m% = f(S) на той же координатной плоскости, что и график U_50% = f(S) (см.п. 3). Затем, выбирая произвольно межэлектродное расстояние S, достаточно просто можно определить соответствующие ему постоянные А и Т.

Краткое изложение описанной методики с приведением поясняющих графиков представлено на рис. П1.1 – П1.3.