11.6. Мера интенсивности чр

Темпы электрического старения и срок службы изоляции зависят от средней мощности Р_ср и энергии W_чр. Эти характеристики являются важнейшими для оценки интенсивно­сти ЧР. Однако эти величины очень малы (W_чр=10^-8 Дж; Р_чр=10^-6Вт) непосредст­венное их измерение практически невозможно.

Для практических целей используют величины пропорциональные W_чр (q, DU_x) DU_x=q/C_x.

На рис.4. показана схема установки для измерения характеристик ЧР в изоляции

Рис.4. Схема установки для измерения характери­стик ЧР в изоляции

где Т – испытательный трансформатор, Сх – испытательная изоляция; Сс – конденсатор связи;

Zи –измерительное ЭО –(элемент L,R)

Скачок напряжения DU_x на изоляции С_х вызывает переход­ной процесс в кон­туре измерительной установки.

Переходной процесс возникает в цепи С_х-С_с-Т-Э_и. Вследствие переходного процесса на измерительном элементе Z_и возникает кратковременный импульс на­пряжения. Амплитуда импульса напряжения на Z_и пропорциональна значению DU_x.

Импульс напряжения с элемента Z_и через фильтр Ф поступает на усилитель У а за тем на осциллограф для измерения его амплитуды и на счетчик импульсов С_и для измерения числа ЧР единицу времени.

Скачок напряжения DU_x объясняется тем, что в канале ЧР рассеивается часть энергии, запасенной в электрическом поле изоляции. В момент предшествующий ЧР в С_х запасена энергия . Можно приближенно принять, что погасания ЧР в изоляции остается энергия , где U – напряжение в момент появления ЧР. Следовательно

(10)

учитывая, что DU_x<<U тогда

Строгое рассмотрение, учитывающее перераспределение энергии электриче­ского поля между емкостями Са, Cб_, С_в при ЧР дается выражением

(11)

где U_чр – напряжение возникновения ЧР в действующих значениях.

В качестве меры интенсивности единичного ЧР принимают величину которую называют кающимся зарядом ЧР.

Связь между q и W_чр (в соответствии с формулой 11) определяется выражением

Мерой интенсивности средней мощности Рчр служит средний ток ЧР

Опытным путем установлено, что значения q в изоляции составляют от 10^-14 до 10^-6 Кл. При Чр с q=10^-14…10^-16 происходит медленное старение изоляции (20 лет и более), при ЧР с q=10^-9…10^-10 Кл за короткое время происходят значительные разрушения изоляции. Такие величины недопустимы даже при кратковременных перенапряжениях.

11.7. Контроль изоляции по интенсивности частичных разрядов

Для обнаружения ЧР и измерения их интенсивности разработано несколько методов, основанных на регистрации различных внешних проявлений ЧР. Наибольшее распространение получил электрический метод, сущность которого кратко изложена в п.2. Схема установки для измерения характеристик ЧР электрическим методом показана на рис.3.

Как было показано в п.2, каждый единичный ЧР с кажущимся зарядом а

1 8

вызывает скачкообразное (за время 10" —10" с) изменение напряжения на испытуемой изоляции на величину Aw = q/C_x, где С_х — емкость испытуемой изоляции. Вследствие этого в контуре высокого напряжения возникает переходный процесс и на измерительном элементе, т. е. на входе измерительной части установки, появляется импульс напряжения с амплитудой

где С_с — емкость конденсатора связи (см. рис.3); С_п— паразитная емкость входных цепей измерительной части установки. Если в качестве измерительного элемента используется резистор ,/?_и, то импульс напряжения от ЧР на входе измерительной части получается апериодическим, с широким спектром частот. Для усиления таких сигналов используются широкополосные усилители с полосами пропускания от 10—30 кГц до 1—2 МГц. Если же эле­ментом Z_H служит катушка индуктивности L_K, то сигнал имеет форму затухающих колебаний. Его энергия сосредоточена в относительно узкой полосе частот. В этом случае применяют узкополосные усилители с полосой пропускания 8—10 кГц и частотой настройки от 20 кГц до 2 МГц. В обоих случаях коэффициент усиления — до 10 с.

В установках с широкополосными усилителями импульсы напряжения от ЧР получаются очень короткими, поэтому сигналы от следующих друг за другом разрядов не налагаются один на другой, их можно четко различить и подсчитать с помощью счетчика импульсов. Однако в этом случае из-за широкой полосы пропускания усилителя на регистрирующие приборы проходят значительные шумы, мешающие измерениям.

В установках с узкополосными усилителями уровень шумов при прочих равных условиях значительно ниже; чувствительность таких установок существенно выше. Однако сигналы от отдельных ЧР получаются достаточно длительными, налагаются друг на друга, поэтому точное измерение числа разрядов в единицу времени невозможно. Установки с узкополосными усилителями используют при высоком уровне внешних шумов и, как правило, только для обнаружения или измерения напряжения появления ЧР.

Широкополосные усилители используют при необходимости точного измерения интенсивности ЧР. При этом применяют специальные меры по ограничению помех (полностью экранируют помещение лаборатории, используют сетевые фильтры и т. д.). Установки по рис.3, используются в стационарных лабораториях для контроля состояния изоляции оборудования после его изготовления или ремонта, а также при проведении исследований. В условиях эксплуатации контроль изоляции с помощью электрического метода регистрации ЧР крайне затруднен из-за очень высокого уровня помех от короны на проводах и арматуре изоляторов.

В последние годы для контроля изоляции элегазовых КРУ широко используется акустический метод, который позволяет определить не только наличие ЧР, но и место, где они развиваются

28