BADANIE IZOLACJI ODŁĄCZNIKA ŚREDNIEGO NAPIĘCIA

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "BADANIE IZOLACJI ODŁĄCZNIKA ŚREDNIEGO NAPIĘCIA"

Agnieszka Kania
6 lat temu
Przeglądów:

1 LABORATORIUM APARATÓW I URZĄDZEŃ WYSOKONAPIĘCIOWYCH POLITECHNIKA WARSZAWSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH ZAKŁAD WYSOKICH NAPIĘĆ I KOMPATYBILNOŚCI ELEKTROMAGNETYCZNEJ BADANIE IZOLACJI ODŁĄCZNIKA ŚREDNIEGO NAPIĘCIA Wstęp Pomiary napięć przeskoku, przebicia lub czasu życia układu izolacyjnego charakteryzują się znacznym rozrzutem. Rozrzut ten wynika z wielu czynników. Przykładem może być wpływ prędkości podnoszenia napięcia w przypadku napięć przemiennych lub statystyczne opóźnienie przeskoku dla napięć udarowych. W celu uzyskania wiarygodnych wyników należy dokonywać wielokrotnych pomiarów żądanej wielkości (np. napięcia przeskoku). Stosując następnie metody rachunku statystycznego można wyznaczyć przedział ufności, w którym poszukiwana wartość się znajduje. Miarą wytrzymałości elektrycznej układu izolacyjnego jest napięcie, przy którym następuje przebicie układu. Napięcie to, zwane napięciem przebicia, jest utożsamiane ze względu na wartość, z najwyższym napięciem wytrzymywanym, którego przekroczenie powoduje przebicie układu. Największą wartość napięcia, przy której do przeskoku jeszcze nie dochodzi, jest nazywana napięciem wytrzymywanym. Każdy nowo wyprodukowany układ izolacyjny przechodzi odpowiedni zestaw prób napięciem wytrzymywanym o różnym charakterze. Dla izolacji regenerującej się jest to najczęściej napięcie o kilkuprocentowym prawdopodobieństwie przeskoku. Napięcie znamionowe wskazuje górną granicę największej wartości napięcia sieci, do której jest przeznaczona aparatura rozdzielcza i sterownicza. Znormalizowane wartości napięć znamionowych i odpowiadających im znamionowych napięć wytrzymywanych podano w tabeli 1. Dla większości napięć znamionowych podano kilka poziomów izolacji w celu umożliwienia zastosowania rozmaitych kryteriów poprawnego działania lub kategorii przepięć. Wybór powinien być dokonany z uwzględnieniem stopnia narażenia na przepięcia o stromym lub łagodnym czole, sposobu uziemiania punktu neutralnego sieci oraz rodzaju urządzeń ograniczających przepięcia.

2 Napięcie znamionowe [kv sk ] Najwyższe napięcie pracy urządzenia [kv sk ] Znamionowe napięcie wytrzymywane krótkotrwałe o częstotliwości sieciowej [kv sk ] Wartość podstawowa Wzdłuż przerwy izolacyjnej Znamionowe napięcie wytrzymywane udarowe piorunowe [kv m ] Wartość podstawowa Wzdłuż przerwy izolacyjnej 3 3, , , , Tabela 1. Napięcia wytrzymywane izolacji dla wybranych napięć znamionowych. Wartości podstawowe mają zastosowanie do izolacji faza-ziemia, międzyfazowej oraz otwartego łącznika. Wartości napięcia wytrzymywanego wzdłuż przerwy izolacyjnej mają zastosowanie tylko dla tych łączników, których przerwa międzystykowa jest przeznaczona do spełniania wymagań bezpieczeństwa stawianym odłącznikom. Napięcie wytrzymywane podane w tablicy ma zastosowanie przy znormalizowanych atmosferycznych warunkach odniesienia określonych w normie [1]. Stosując współczynniki poprawkowe można przeliczyć napięcie wyładowania zupełnego występujące w warunkach próby na wartość, którą otrzymałoby się w warunkach normalnych i odwrotnie, napięcie probiercze wymagane w warunkach normalnych można przeliczyć na równoważną wartość w warunkach próby. Sposób obliczenia tych współczynników podaje wymieniona norma. Współczynniki poprawkowe uwzględniające wpływ warunków atmosferycznych Normalne warunki atmosferyczne określają: temperatura t 0 = 20 C, ciśnienie b 0 = 101,3kPa, wilgotność bezwzględna h 0 = 11g/m 3

3 Napięcie wyładowania zupełnego jest proporcjonalne do współczynnika poprawkowego K t. Jego wartość wynika z iloczynu dwóch współczynników poprawkowych: k 1 na gęstość powietrza i k 2 na wilgotność. K t = k 1 k 2 Napięcie probiercze U, które należy doprowadzić w czasie próby izolacji zewnętrznej, określa się mnożąc wymagane napięcie probiercze U 0 przez współczynnik K t. U = U 0 K t Sprawozdanie z badań powinno zawsze podawać rzeczywiste warunki atmosferyczne panujące podczas prób oraz zastosowane współczynniki poprawkowe. w postaci: Współczynnik poprawkowy uwzględniający gęstość powietrza k 1 Współczynnik k 1 zależy od względnej gęstości powietrza δ. Można go na ogół wyrazić k 1 = δ m gdzie m jest wykładnikiem potęgi odczytywanym z rysunku 1. Jeżeli temperatury t i t 0 są wyrażone w C, a ciśnienie atmosferyczne b i b 0 w tych samych jednostkach, względna gęstość powietrza wynosi: δ = b b t t Współczynnik poprawkowy uwzględniający wilgotność powietrza k 2 Współczynnik poprawkowy k 2 można przedstawić w postaci: k 2 = k w gdzie w jest wykładnikiem potęgi odczytywanym z rysunku 1, a k jest parametrem zależnym od rodzaju napięcia probierczego oraz od wartości stosunku bezwzględnej wilgotności powietrza h i jego względnej gęstości δ. Rys. 1. Wartości wykładników m i w w zależności od parametru g.

4 U B g = 500 L δ k gdzie: U B [kv] 50-procentowe napięcie wyładowania zupełnego (zmierzone lub oszacowane) w rzeczywistych warunkach atmosferycznych, L [m] minimalna droga przeskoku. Rodzaj napięcia k Zakres wilgotności udarowe 1 + 0,010 ( h δ 11) 1 h/δ 15 przemienne 1 + 0,012 ( h δ 11) 1 h/δ 15 stałe 1 + 0,014 ( h δ 11) 1 h/δ 15 Tabela 2. Wartości współczynnika k. Pomiar wilgotności bezwzględnej zaleca się wykonywać bezpośrednio za pomocą odpowiedniego miernika z błędem nie przekraczającym 1 g/m 3. Można również stosować pomiar wilgotności względnej, który połączony z pomiarem temperatury pozwala na określenie wilgotności bezwzględnej. Krzywe wilgotności względnej przedstawia rysunek 2. Rys. 2. Krzywe wilgotności względnej.

5 Zgodnie z [2] współczynnik poprawkowy wilgotności należy stosować tylko w próbach na sucho gdy podstawowym zagadnieniem jest izolacja zewnętrzna w warunkach atmosferycznych. Dla aparatury rozdzielczej i sterowniczej o napięciu znamionowym poniżej 52 kv należy przyjąć, że m = 1 i w = 0, kiedy wilgotność względna jest różna od wilgotności w atmosferze odniesienia (h = 11 g/m 3 ). Zgodnie z tymi zaleceniami współczynnik K t przyjmuje wartość równą δ, a wzór na napięcie probiercze U, które należy doprowadzić w czasie próby izolacji zewnętrznej, przyjmuje postać: U = U 0 δ Sposób przeprowadzania prób Odłączniki są specyficznym rodzajem łączników, które służą do otwierania i zamykania obwodów elektrycznych wysokiego napięcia w stanie bezprądowym, w celu stworzenia bezpiecznej przerwy izolacyjnej w obwodzie. Łączniki tego typu nie są wyposażone w komorę gaszenia łuku i dlatego ich zdolność wyłączeniowa jest bardzo mała. Głównym zadaniem odłączników jest zapewnienie bezpieczeństwa i komfortu pracy obsługi dzięki widocznej przerwie izolacyjnej w stanie otwartym. Ponadto izolacja doziemna, międzybiegunowa i międzystykowa musi być skoordynowana w ten sposób, że wytrzymałość napięciowa izolacji międzystykowej jest większa od pozostałych. Wymagania stawiane odłącznikom zawarte są w normie [3]. Natomiast sposób przeprowadzania prób izolacji napięciem przemiennym i udarowym określa norma [1]. Próby izolacji powinny być wykonywane na aparaturze zmontowanej kompletnie jak do eksploatacji. Na wystąpienie wyładowania zupełnego na badanym obiekcie może mieć wpływ jego ustawienie (np. odstępy od konstrukcji będących pod napięciem lub uziemionych, wysokość usytuowania nad poziomem ziemi, wykonanie doprowadzeń wysokiego napięcia). Próby izolacji wykonuje się zarówno przy próbie typu jak i przy próbie wyrobu. Przy próbach izolacji łączników trójbiegunowych napięcie probiercze należy doprowadzać w konfiguracjach podanych w tabeli 3. Użyte oznaczenia wyjaśniono na rysunku 3. Rys. 3. Oznaczenia styków i podstawy łącznika

6 Warunki próby Łącznik Napięcie doprowadzone do Uziemienie przyłączone do 1 Zamknięty Aa BCbcF 2 Zamknięty Bb ACacF 3 Zamknięty Cc ABabF 4 Otwarty A BCabcF 5 Otwarty B ACabcF 6 Otwarty C ACabcF 7 Otwarty a ABCbcF 8 Otwarty b ABCacF 9 Otwarty c ABCabF Tabela 3. Warunki próby izolacji w przypadku ogólnym. Próby w warunkach 3, 6 i 9 mogą być pominięte, jeżeli układ zewnętrznych biegunów jest symetryczny względem bieguna środkowego i podstawy. Próby w warunkach 7, 8 i 9 mogą być pominięte, jeżeli układ zacisków każdego bieguna jest symetryczny względem podstawy. Sposób opracowania wyników 1. Wyznaczyć napięcie znamionowe pracy odłącznika, uwzględniając wpływ warunków atmosferycznych na uzyskane wyniki pomiarów, 2. Omówić koordynację izolacji w przebadanym odłączniku.

Podobne dokumenty

Pomiar wysokich napięć

Pomiar wysokich napięć Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i TWN 0-68 Lublin, ul. Nadbystrzycka 8A www.kueitwn.pollub.pl LABORATORIUM TECHNIKI WYSOKICH NAPIĘĆ Instrukcja