14 Дәріс Оқшаулама кедергісін және сыйымдылығын бақылау

Дәріс мақсаты:

Дәріс мазмұны:

1. Оқшаулама кедергісін бақылау

2. Оқшаулама сыйымдылығын бақылау

Оқшауламаға қойылатын негізгі талаптар: жұмыстық кернеуде жылудың болмауы, сонымен бірге тұрақты кернеуде ток өткізбеуі тиіс. Оқшаулама кедергісін өлшеу оның күйін бақылаудың тиімді әдістерінің бірі. Бұл әдіс арқылы оқшаулама ақауының ең көп тараған түрі – оның диэлектриктің электр өткізгіштігінің ұлғаюынан және полярлану шығынының ұлғаюынан айнымалы токта едәуір қызуына әкелетін ылғалдануын анықтайды. Оқшаулама кедергісін өлшеу қабатты оқшауламаның түгел ылғалдануын да, бір ғана қабатының ылғалдануын да бақылауға мүмкіндік береді.

Оқшаулама кедергісі деп оқшауламаға түсірілген кернеудің оқшаулама қимасы арқылы өтетін токқа қатынасын айтады, яғни, тұрақты кернеу түсірілгеннен 1 мин. өткен кейінгі кедергі.

Оқшауламаның түгел ылғалдануы өте жоғары ылғал өтімділігіне байланысты оның кедергісін азайтады, кедергі шамасына қарап оның ылғалдану мүмкіндігін білуге болады. Абсорбциялық құбылыстардың болуына байланысты, оқшауламадан өтетін ток тұрақты ток түсірілген соң он секундтай уақытқа шамасы бойынша өзгереді, сондықтан, оның кедергісін кернеу түсірілгеннен 60 с өткен соң есептейді. Абсорбциялық құбылыстың мәні мен оқшауламаның қабатты ылғалдануын бақылау мүмкіндігі 5.1-суретте көрсетілген.

Тұрақты кернеу берілгеннен кейін, әуелі нольден орныққан мәнге дейінгі кернеу секіруі болады және ток тек қана сыйымдылықты элементтерден өтеді (5.1б-сурет). Кернеу таралуы осы элементтердің сыйымдылықтарымен анықталады. Белгілі бір уақыт өткен соң сыйымдылықты элементтер өз қызметін тоқтатады да, қабаттар бойынша кернеу таралуы олардың омдық кедергілерімен анықталады. Егер кедергілердің шамалары үлкен болса, сыйымдылықты элементтердің қайта зарядталуы ұзақ уақытқа созылады, мегаомметрдің көрсеткіші біршама уақыт (оншақты секунд) өзгереді; Орныққан режимге ұзақ уақыт өту үрдісі ылғалсыз жақсы оқшауламаны білдіреді. Қабаттардың біреуі ылғалданған болса, 15 с ішінде төмен омдық элементтердің (R1 немесе R2) біреуі арқылы қайта зарядталу тез жүреді. Егер екінші қабаттың кедергісі үлкен болса (айнымалы кернеуде төмен омдық қабат жоғары омдық қабаттың сыйымдылықты токтарының әсерінен қызады), онда әр уақыт мезетінде өлшенген кедергілердің қатынастары бойынша қандай да бір қабаттың ылғалданғанын білуге болады.

5.1-сурет. Екі қабатты оқшаулама және оның орын ауыстыру сұлбалары

Егер геометриялық сыйымдылықты зарядтайтын бастапқы ток секіруі еленбейтін болса, онда тұрақты кернеу түсірілгеннен кейін оқшаулама арқылы өтетін ток R элементінен өтетін ток (5.1в-сурет) пен ΔC элементі зарядының тогының қосындысымен анықталады:

мұндағы - уақыт өтуімен өзгеретін екі қабатты оқшауламаның кедергісі, егер қабаттардың бірінің кедергісі аз болса, өзгеру жылдамдығы жоғары болады (5.2-сурет); .

5.2-сурет. Ылғал және құрғақ оқшауламалардағы кедергінің уақытқа тәуелділігі

Осылайша, шамасын бақылай отырып, оқшауламаның түгел ылғалданғанын білуге болады, ал, абсорбция коэффициенті деп аталатын қатынасына қарап, оқшауламаның кез-келген қабатының ылғалдануын білуге болады. Анығырақ айтатын болсақ, егер _с<1,3 болса, онда тәжірибе берілгендеріне сүйеніп, оқшауламаның ылғалдануы рұқсат етілмейтін шамада екенін анықтауға болады.

Абсорбция коэффициенті 35-40˚С төмен температурада оқшаулама ылғалдануының көрсеткіші болып табылады. Одан жоғары температурада қуыстық өткізгіштік тогы мен абсорбция коэффициенті құрғақ оқшаулама үшін де, ылғал оқшаулама үшін де бірге жақындайды.

Оқшаулама кедергісін өлшегенде ең алдымен мөлшерленген шамадан аз болмауы тиіс кедергінің абсолюттік шамасы, содан соң абсорбция коэффициенті ескеріледі. Егер екі шама да мөлшерленген шамадан аспаса, оқшаулама ылғалданбаған деп саналады, егер екі шаманың біреуі қанағаттанғысыз болса, онда оқшауламаның ылғалдануы рұқсат етілмейтін шамада деп қорытындыланады.

Әртүрлі электр қондырғылары үшін талап етілетін оқшаулама кедергілерінің мәндері электр қондырғыларын пайдалану ережелерінде (ПУЭ) берілген. Күштік трансформаторлар үшін, қондырылған мөлшер бойынша, оқшаулама кедергісінің мәндері орама температурасына тәуелді болады, өйткені 35 кВ жоғары кернеулі трансформаторлардың орамаларында 20ºС температурада бас оқшауламаның кедергісі 300 МОм кем болмауы тиіс, ал, 110 кВ трансформаторларда 600 МОм кем болмайды. Трансформаторлардың оқшауламаларының құрамында оқшауламалық аралықтар болатындықтан, оқшаулама сипаттамаларын бақылау үшін кедергіні өлшеуді қоса отырып, өлшеудің нормативті сұлбаларын қолданады.

Екі- және үшорамды трансформаторлар үшін сұлбалар тізімі 5.1-кестеде келтірілген.

Пайдалану кезінде оқшауламаны өлшеу 0,5 кВ, 1 кВ немесе 2,5 кВ кернеулерде мегаомметр көмегімен жүргізіледі. Ең көп тарағаны автономды жұмысты қамтамасыз ететін генераторға жалғанған мегаомметр болып табылады, ондай түріне М1102 типті мегаомметрі жатады. 50000 Мом кедергіге дейін өлшеуге мүмкіндік беретін Ф4101 типті мегаомметр аралас қоректендіруге (тораптан және құрғақ элементтерден) ие болады және кернеу көзі, өлшеуіш элемент және сыналушы оқшаулама тізбектей қосылады.

5.1 кесте

Трансформаторлар оқшауламасы сипаттамаларын өлшеу сұлбалары

Өлшеу бірізділігі	Екіорамалы		Үшорамалы
	Өлшенетін орамалар	Жерлестірілетін бөліктер	Өлшенетін орамалар	Жерлестірілетін бөліктер
1	НН	Бак, ВН	НН	Бак, СН, ВН
2	ВН	Бак, НН	СН	Бак, НН, ВН
3	(ВН+НН)*	Бак	ВН	Бак, НН, СН
4	–	–	(ВН+СН)*	Бак, НН
5	–	–	(ВН+СН+НН)*	Бак

*Өлшеулер тек қуаты 16000 кВА және одан жоғары трансформаторлар үшін міндетті.

Оқшаулама сыйымдылығын бақылау. Оқшаулама сыйымдылығының шамасын бақылау оқшауламаның қабаттық ылғалдануын анықтауға мүмкіндік береді. Идеал конденсатордың сыйымдылығы жиілікке тәуелді болмайды, реальные конденсаторда немесе оқшауламада диэлектрлік шығындар көп болған сайын реальные конденсатордың ауыстыру сұлбасындағы идеал сыйымдылықты элементтің сыйымдылығының жиілікке тәуелділігі күштірек болады.

Екі қабатты оқшауламаның қарапайым параллель ауыстыру сұлбасын, яғни, параллель жалғанған резистивті элемент пен сыйымдылықты элемент сұлбасын қолдануға болады (5.1- сурет). Ауыстыру сұлбасының параметрлерінің мәндері жиілікті-тәуелді болады: . Тәуелділіктің түрі 5.3-суретте көрсетілген. Ылғалдану дәрежесі өскен сайын сыйымдылықтың өзгеруінің көлемі де жиілік өзгеруімен ұлғаяды. Бұл тәуелділікті қолдану оқшауламаның қабаттық ылғалдануын табуға мүмкіндік береді.

5.3-сурет. Екі қабатты оқшаулама үшін сыйымдылықтың жиілікке тәуелділігі

Оқшаулама күйін бағалау үшін өлшеулерді 2 Гц және 50 Гц жиіліктерде оқшауламаның тұрақты температурасында жүргізеді және оқшауламаның сапалық көрсеткіші болатын қатынасын анықтайды. Егер тәжірибе негізінде болса, онда оқшаулама ылғалдануы шамадан тыс болып саналады.

Сыйымдылықтарды өлшеу үшін екі негізгі принцип қолданылады (5.4-сурет). 5.4-суреттегі сұлбадағы қайта қосқыш периодты түрде сыналатын оқшауламаны сыйымдылығын зарядтау үшін тұрақты токтың кернеуіне, содан соң РА гальванометрлі тізбекке қосып оқшауламаның сыйымдылығын разрядтайды. Гальванометр арқылы өтетін орташа ток қайта қосылу жиілігімен анықталады, , сондықтан 2 Гц және 50 Гц жиіліктердегі өлшеулерде сыйымдылықтардың қатынастары токтардың қатынастарымен анықталады: . ПКВ сериялы ылғалдануды бақылау приборлары да осындай принциппен жұмыс істейді.

5.4-сурет. Ылғалдануды сыйымдылық көмегімен бақылау приборының принциптік құрылысы

5.4б-суреттегі сұлба бойынша сыналатын оқшаулама тұрақты кернеу көзінен зарядталады, содан соң қысқа уақытқа шамамен 50Гц жиілікпің төрттен бір бөлігіне үлгілік конденсаторға қосылады. Үлгілік конденсаторға сыйымдылығына пропорционал болатын (шамамен геометриялық сыйымдылыққа сәйкес келетін ) заряд ауысады. Содан соң, оқшаулама тағы да зарядталады, қысқа уақытқа геометриялық сыйымдылық разрядталуы үшін және 2 Гц (шамамен 130 мс) жиіліктің бір ширегіне үлгілік конденсаторға қосылады да, айырымын анықтауға мүмкіндік беретін абсорбциялық сыйымдылықтан заряд бөлігін алып тастайды. Осы айырым мен мәні бойынша сыйымдылықтар қатынасы анықталады: . Эталондық конденсатордағы кернеу үлкен кірістік кедергілі электрондық вольтметр көмегімен өлшенеді. ПЕКИ және У-268 сериялы приборлар да осы принциппен жұмыс істейді.

Майды хроматографиялық талдау. Май толтырылған оқшауламада (майлы трансформаторлар, май толтырылған кірістер) ақаулар пайда болғанда майдың физикалық сипаттамалары мен химиялық құрамы өзгереді. Мұндай оқшауламада таралған ақаулар мұнай майларына жалпы химиялық талдау жүргізгенде немесе оның электрлік беріктігі мен диэлектрлік шығынның тангенс бұрышын өлшегенде анықталуы мүмкін.

Соңғы кезде күштік трансформаторлардағы ақауларды майда еріп араласқан газдарды талдау нәтижелері бойынша анықтау әдістемесі кеңінен қолданылады. Әдістің идеясы трансформатордың ақауы май құрамында әр түрлі газдардың пайда болуынан (қалыпты жағдайдағы жұмыс кезінде майдың құрамында газ болмайды) болады деген тұжырымға негізделеді. Бұл газдар әуелі майда ериді де газ релесіне жетпейді. Май құрамынан бұл газдарды бөліп алып, әртүрлі стадияда пайда болатын ақауларды табуға болдаы.

Майды тексеруде майдағы газдың шығынын болдырмау үшін оның қоршаған ауалық ортамен жанасуын болдырмау қажет. Май жабық ыдысқа құйылады да, оның бетіндегі газ хроматографта талданады. Май толтырылған қондырғы күйін бағалау келесі критерийлер негізінде жасалады:

• шектік концентрация критерийі (сутегі, метан, этилен, этан, ацетилен, сутегінің окисі мен екіокисі және басқа газдар); майдың және целлюлозаның іруі әртүрлі газдар концентрациясының артуына, аракідік разрядтар сутегінің пайда болуына әкеледі және т.б.;

• газ концентрациясының ұлғаю жылдамдығының критерийі;

• газ концентрациясы қатынастарының критерийі – концентрация қатынасы аса қызып кетуді, тіпті оның температурасын анықтауға мүмкіндік береді;

• тепе-теңдік критерийі – газ релесінен алынған май мен тексеруге алынған майды талдау нәтижелерін салыстыру.

Хроматографиялық әдіс критерийлер талдауын автоматтандыратын және қондырғылардағы ақауларды танып-білетін компьютерлік кешендер көмегімен жүргізіледі.