Коэффициент абсорбции

В этой статье речь пойдет о коэффициенте абсорбции, который свидетельствует о текущем состоянии гигроскопической изоляции электротехнического оборудования. Из статьи вы узнаете, что такое коэффициент абсорбции, для чего его измеряют, и какой физический принцип лежит в основе процесса измерения. Также скажем несколько слов о приборах, при помощи которых эти измерения производят.

«Правила устройства электроустановок» в пунктах с 1.8.13 по 1.8.16 и «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» в приложении 3, сообщают нам, что обмотки двигателей, равно как и обмотки трансформаторов, после капитального или текущего ремонта, подвергаются обязательной проверке на значение коэффициента абсорбции. Эта проверка осуществляется в сроки планово-предупредительных работ по инициативе руководителя предприятия. Коэффициент абсорбции связан с увлажненностью изоляции, и соответственно свидетельствует о ее качестве в текущий момент.

В нормальном состоянии изоляции коэффициент абсорбции должен быть больше или равен 1,3. В случае, если изоляция сухая, коэффициент абсорбции окажется выше 1,4. Влажная изоляция имеет коэффициент абсорбции близкий к 1, это является сигналом к тому, что изоляцию следует высушить. Необходимо также помнить, что температура окружающей среды оказывает влияние на коэффициент абсорбции, и в момент испытаний ее температура должна быть в пределах от +10°С до +35°С. С ростом температуры коэффициент абсорбции уменьшится, а с понижением — увеличится.

Коэффициентом абсорбции называется коэффициент диэлектрического поглощения, определяющий увлажнённость изоляции, и позволяющий решить вопрос о том, нуждается ли гигроскопическая изоляция того или иного оборудования в сушке. Испытание заключается в измерении посредством мегомметра сопротивления изоляции через 15 секунд и через 60 секунд с момента начала проверки.

Сопротивление изоляции через 60 секунд — R60, сопротивление через 15 секунд — R15. Первое значение делится на второе, и получается значение коэффициента абсорбции.

Суть измерения в том, что электрическая изоляция характеризуется электроемкостью, и напряжение мегомметра, приложенное к изоляции, заряжает постепенно эту емкость, насыщая изоляцию, то есть возникает ток абсорбции между щупами мегомметра. Для проникновения тока в изоляцию требуется время, и это время тем больше, чем больше размер изоляции и чем выше ее качество. Чем выше качество, тем сильнее препятствует изоляция прохождению тока абсорбции при проведении измерений. Так, чем более увлажнена изоляция, тем коэффициент абсорбции меньше.

У сухой изоляции коэффициент абсорбции будет сильно больше единицы, поскольку ток абсорбции сначала резко устанавливается, затем постепенно снижается, и сопротивление изоляции через 60 секунд, которое покажет мегомметр, окажется больше примерно на 30%, чем оно было через 15 секунд с момента начала замера. Влажная же изоляция покажет коэффициент абсорбции близкий к 1, поскольку ток абсорбции, установившись, не сильно изменит свое значение спустя еще 45 секунд.

Новое оборудование не должно отличаться коэффициентом абсорбции от заводских данных более чем на 20% в сторону уменьшения, и его значение в диапазоне температур от +10°С до +35°С не должно быть меньше 1,3. Если условие не выполняется, оборудование необходимо сушить.

При необходимости измерить коэффициент абсорбции у силового трансформатора или мощного двигателя, применяют мегомметр на напряжение 250, 500, 1000 или 2500 В. Вспомогательные цепи измеряют мегомметром на напряжение 250 вольт. Оборудование с рабочим напряжением до 500 вольт — мегомметром на 500 вольт. Для оборудования с номинальным напряжением от 500 вольт до 1000 вольт применяют мегомметр на 1000 вольт. Если номинальное рабочее напряжение оборудования выше 1000 вольт, применяют мегомметр на 2500 вольт.

С момента подачи высокого напряжения от щупов измерительного прибора производят отсчет времени 15 и 60 секунд, и фиксируют значения сопротивления R15 и R60. Во время подключения измерительного прибора, оборудование, которое подвергается проверке, должно быть обязательно заземлено, а напряжение с его обмоток должно быть снято.

По окончании измерений следует подготовленным проводником разделить заряд с обмотки на корпус. Время разряда для обмоток с рабочим напряжением 3000 В и выше должно быть не менее 15 секунд для машин до 1000 кВт и не менее 60 секунд для машин мощностью больше 1000 кВт.

Для измерения коэффициента абсорбции обмоток машин между собой и между обмотками и корпусом, проводят поочередно измерения сопротивлений R15 и R60 для каждой из независимых цепей, а остальные цепи при этом соединяют между собой и с корпусом машины. Предварительно измеряют температуру цепи, подвергаемой проверке, она должна желательно соответствовать температуре при номинальном режиме работы машины, и не должна быть ниже 10°С, в противном случае обмотку следует прогреть прежде чем проводить замеры.

Значение наименьшего сопротивления изоляции R60 при рабочей температуре оборудования вычисляют по формуле: R60 = Uн / (1000 + Pн / 100), где Uн – номинальное напряжение обмотки в вольтах; Pн – номинальная мощность в киловаттах для машин постоянного тока или в киловольт-амперах для машин переменного тока. Ка = R60 / R15. Вообще, существуют таблицы, в которых указаны допустимые значения коэффициентов абсорбции для различного оборудования.

Надеемся, что наша краткая статья была для вас полезной, и теперь вы знаете, как и с какой целью необходимо измерять коэффициент абсорбции трансформаторов, электродвигателей, генераторов, и другого электротехнического оборудования, имеющего обмотки.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Измерение сопротивления изоляции. Общая методика

Как измерить

Коэффициент абсорбции трансформатора определяется в следующих ситуациях:

• при вводе в эксплуатацию нового оборудования;
• в случае запуска агрегата после текущего или капитального ремонта.

Учитывая, что ремонты производятся с частотой, установленной нормативными документами, периодичность измерения данного показателя определяется графиком проведения ремонтных работ.

Измерение уровня абсорбции состоит в обычном определении сопротивления изоляции. Для этого к силовой цепи агрегата на определённый период подключается электрический ток, с одновременным инструментальным измерением показателя сопротивления изоляции.

Для любого изоляционного материала характерно определённое значение электрической ёмкости. При работе оборудования покрытие насыщается токами, которые называют абсорбционными. Интенсивность такого насыщения и его продолжительность определяются качественными свойствами материала, толщиной покрытия и характеристиками тока.

Испытание проводят с использованием следующего подключения:

Для чистоты опыта, работы выполняют при температуре окружающей среды в диапазоне от 10 до 35 градусов выше нуля.

На рисунках ниже представлены схемы подключения и зависимость коэффициента абсорбции от температуры:

Для проведения измерений используют специальный прибор – мегаомметр. Измерения проводятся отдельно по каждой из обмоток, проверяется величина сопротивления между катушками и корпусом.

Также читайте: Знаки и плакаты электробезопасности используемые в электроустановках

Если температура воздуха ниже плюс 10 градусов, требуется предварительное прогревание обмоток.

В зависимости от типа трансформатора, измерения проводятся для видов обмоток, указанных в таблице:

При проведении испытаний необходимо соблюдать следующие требования:

• предварительно на пару минут заземляются контакты проверяемой обмотки;
• в промежутке между двумя замерами контакты заземляются на 5 минут, чтобы ушёл ток;
• если проверяются обмотки одного напряжения, в процессе измерения одновременно закорачиваются шпильки контактов.

Проведение указанных испытаний не регламентируется для трансформаторов с мощностью, не превышающей 1600 кВА.

Норматив для изоляции

Значение коэффициента является показателем ресурса изоляционного материала. Это испытание занимает сравнительно много времени, позволяет определить характеристики тока, замедленного поляризацией. Различие показателей для сухой и влажной изоляции обусловлено различной продолжительностью заряда емкости материала.

Нормальная изоляция

Среднее нормативное значение абсорбционного коэффициента 1,3.

Если трансформатор новый, рассчитанный или измеренный показатель не должен быть ниже определенного производителем более чем на 20%. Если это условие не выполнено, оборудование требует сушки.

Сухая

Норма для неувлажненной обмотки K = 1,3-2,0. Ток в начале испытания резко повышается, потом снижается. Значение через 60 секунд отличается от показателя через 15 секунд примерно на 30% в сторону повышения.

Влажная

Если изоляция влажная, коэффициент имеет показатель, близкий к единице. Ток быстро устанавливается, в течение 45-и секунд меняется мало.

Значения электросопротивления для всех видов трансформаторов определены в ПУЭ (правилах устройства электроустановок):

1. Для трансформаторов с мощностью до 35 кВ – 450-40 МОм (в зависимости от температуры).
2. Для сухих преобразователей от:

• 100Мом при напряжении обмоток 1 кВ;
• 300 Мом при напряжении обмоток 1-6 кВ;
• от 500 МОм – от 6 кВ.

Для трансформаторов до 1600 кВА испытания не обязательны.

Как подсчитать

В ходе проведения испытаний определяются показатели сопротивления, используемые для расчёта значения коэффициента абсорбции. Расчёт выполняется по следующей формуле:

• R60 – величина сопротивления, полученная, спустя 1 минуту от начала проведения испытания;
• R – аналогичный показатель, замеренный после 15 секунд от начала подачи тока.

В результате расчёта с использованием замеренных данных, получают значение коэффициента абсорбции, который следует сравнить с нормируемой величиной.

Коэффициент поляризации

Коэффициент поляризации определяет степень старения изоляции, показывает способность заряженных частиц перемещаться в диэлектрике под воздействием электрического поля. Измерения основаны на сравнении показаний мегомметра, снятых через 60 секунд и 600 секунд после начала испытаний.

Значение коэффициента показывает остаточный ресурс изоляции.

Данное испытание занимает много времени и характеризует сильно замедленный поляризацией ток.

Коэффициент поляризации характеризуется следующими показателями:

• меньше 1 – изоляция является опасной;
• больше 2 – изоляция хорошая.

Нормированные показатели

Определив значение данного показателя, можно установить ресурс изоляционной обмотки. Чем выше коэффициент, тем дольше прослужит изоляционное покрытие. Нормой считается величина в районе 1,3.

Фактические приведённые ниже значения указывают на следующее состояние изоляции:

• 1,25 и менее – изоляция не соответствует требованиям;
• от 1,25 до 1,6 – в пределах нормы;
• 1,6 – покрытие с большим ресурсом.

Также для трансформаторов нормируются показатели сопротивления R60, в зависимости от мощности оборудования и температуры обмоток. Нормы проверяются по следующей таблице:

Для нового оборудования отклонение от значения, указанного производителем в паспортной документации, не должно превышать 20 процентов.

Если показатель агрегата ниже нормы, необходима дополнительная просушка оборудования, после чего процедуру измерения повторяют. При получении аналогичных данных после просушки, ресурс изоляционного покрытия исчерпан, а агрегат нуждается в ремонте.

Также читайте: Назначение диэлектрических бот в электроустановках

Коэффициент абсорбции

Коэффициент абсорбции — отношение R60 к R15, где R60 представляет собой значение сопротивления изоляции, отсчитанное через 60 секунд после приложения напряжения мегаомметром к испытуемому объекту, R15 — то же, только отсчитанное через 15 сек.

Коэффициент абсорбции определяет увлажнение изоляции. Если изоляция сухая, то коэффициент абсорбции намного больше единицы, если влажная то коэффициент близок к единице.

Значение коэффициента абсорбции нового оборудования должно отличаться от заводских данных (в сторону уменьшения) не более чем на 20%, а его значение должно быть не ниже 1.3 при температуре 10–30°С.

При невыполнении этих условий оборудование подлежит сушке.

Физическая сущность коэффициента абсорбции: всякая электрическая изоляция обладает электрической емкостью.

Приложенное к изоляции напряжение мегомметра обусловливает проникновение через точку изоляции токов, которые как бы «насыщают» изоляцию. Эти токи названы токами абсорбции.

Времени для проникновения тока в изоляцию требуется тем больше, чем больше геометрические размеры и лучше качество изоляции, препятствующей этому. Из этого следует, что тем больше изоляция увлажнена, тем коэффициент абсорбции будет меньше.

В соответствии с ПТЭЭП, а также ПУЭ коэффициент абсорбции проверяется в обмотках трансформаторов и на обмотках двигателей после текущего и капитального ремонтов в сроки установленные системой планово-предупредительного ремонта руководителем предприятия потребителя.

Как правило, по нормативам коэффициент составляет не меньше 1,3. При сухой изоляции этот показатель превышает 1,4. У влажной изоляции коэффициент близок к 1, и изоляцию нужно сушить. На результат измерений влияет температура изоляции. При проведении испытаний температура должна быть не ниже +10°С и не выше +35°С.

Требования безопасности при проведении испытаний

Для обеспечения безопасности, требуется соблюдение следующих требований в ходе проведения данных испытаний:

• работы не допускается проводить в одиночку;
• чтобы предупредить опасность поражения током, следует пользоваться установленными средствами защиты;
• при подсоединении контактов оборудование должно быть обесточено;
• зона выполнения работ предварительно ограждается, с установкой знаков безопасности и предупредительных плакатов;
• не разрешается прикасаться к элементам, находящимся под напряжением, без использования специальных изолирующих штанг;
• применение диэлектрических перчаток обязательно, если значение напряжения превышает 1 кВ.

Измерения должны проводиться специалистами аккредитованной лаборатории с использованием оборудования, прошедшего своевременную поверку.

Коэффициент абсорбции позволяет установить соответствие состояния изоляционного покрытия провода обмоток требованиям нормативных документов и обеспечить контроль работоспособности трансформаторов.

1.ЗАЧЕМ ПРОВЕРЯЮТ СОСТОЯНИЕ ИЗОЛЯЦИИ?

Любой электрический кабель состоит из металлических токоведущих жил, изолированных друг от друга и защищенных одной или несколькими оболочками от воздействия окружающей среды. Состояние диэлектрической оболочки кабеля или электропроводки непосредственно влияет на безопасность персонала, обслуживающего электроустановки. Нарушение изоляции, вследствие механических воздействий (при монтаже проводки, укладке кабеля или в процессе проведения земляных работ), условий окружающей среды (воздействие повышенной температуры и влажности), условий эксплуатации (некачественные соединения, превышение расчетных параметров) или естественного старения, несет в себе риск возникновения аварийных ситуаций. Последствия от пробоя изоляции представляют опасность поражением электрическим током, возможным пожаром, повреждением электрооборудования и имущества.

Для потребителя замена поврежденного силового кабеля или скрытой электропроводки здания – это очень трудоемкое и затратное мероприятие. Кроме того, при аварийном отключении электрической энергии невозможно точно подсчитать убытки от простоя оборудования, брака (для производства с непрерывным циклом), утраты компьютерных данных (например, при выходе из строя сервера) и потери репутации (например, для банка). Для некоторых категорий потребителей (больницы, транспорт, связь, военные объекты) ситуация с отключением электричества является недопустимой.

Для генерирующих организаций и поставщиков электрической энергии также необходимо постоянно контролировать состояние изоляции электрооборудования и распределительных сетей. Частые аварии или повышенный ток утечки кабельных линий грозят материальными убытками и влекут за собой финансовые санкции и штрафы со стороны потребителей электроэнергии.

Давно известно, что легче предотвратить проблему, чем потом преодолевать последствия от ее возникновения. Оказывается, состояние изоляции можно оценить, измеряя всего несколько параметров: сопротивление изоляции постоянному току RISO, коэффициенты абсорбции DAR

, поляризации
PI
и диэлектрического разряда
DD
. Значения этих величин позволяют обнаружить расслоение и загрязнение, определить ток утечки, степень влажности и старения, т.е. сделать вывод о пригодности кабеля или электропроводки к дальнейшей эксплуатации. Проведение регулярных проверок и измерения состояния изоляции поможет предотвратить непредвиденные нарушения в электроснабжении. После проведения ремонтных работ или при вводе нового объекта электроснабжения, проводятся внеплановые измерения сопротивления изоляции.

Рис.1. Измеритель параметров электроизоляции MIC-5010 и набор аксессуаров из стандартной комплектации.

Компания Sonel S.A. разработала и производит, хорошо зарекомендовавшие себя измерители сопротивления изоляции серии MIC (портативные МIC-10 и МIC-30; с улучшенной эргономикой MIC-2505, MIC-2510; и профессиональные МIC-5000, МIC-5005 и MIC-5010), которые позволяют выполнить все необходимые измерения. Новые модели MIC-10k1 и MIC-5050 имеют графический дисплей, повышенный диапазон испытательного напряжения (10 кВ и 5 кВ соответственно), интерфейсы Bluetooth® и USB, а также возможность проведения измерений в условиях сильных электромагнитных помех (например, на высоковольтных трансформаторных подстанциях).

В стандартной комплектации измерителей серии MIC присутствует необходимый набор измерительных зондов, проводов и зажимов типа «крокодил», а также удобная сумка для переноски. В отличие от имеющихся на рынке приборов даже известных брендов, в измерителях SONEL все аксессуары (рис.1): измерительные провода с гарантированной стойкостью по напряжению до 11 кВ, а также зонды и измерительные зажимы типа «крокодил» имеют специальные безопасные разъемы и отвечают самым строгим требованиям европейского стандарта EN 61010-031.

Источник