Test di sovratensione di isolamento
La rigidità dielettrica dell'isolamento è determinata dalla sua capacità di resistere a lungo alla tensione operativa. La diminuzione della rigidità dielettrica è causata nella maggior parte dei casi dall'umidità e da difetti di isolamento locali. Tipicamente, tali difetti sono inclusioni di gas (aria) in un dielettrico solido o liquido.
A causa del fatto che la rigidità dielettrica del gas nell'inclusione è inferiore a quella dell'isolamento principale, si creano le condizioni per il verificarsi di guasti o sovrapposizioni dell'isolamento nel punto del difetto - scarica parziale. A loro volta, le scariche parziali causano ulteriori danni all'isolamento. Una scarica parziale è chiamata sia scarica scorrevole (superficiale) che rottura di singole zone o elementi isolanti.
Per determinare il limite di rigidità dielettrica dell'isolamento, viene testato con una tensione aumentata. Una tensione di prova, che è notevolmente superiore alla tensione operativa, viene applicata per un tempo sufficiente a sviluppare una scarica in un difetto locale fino al guasto.In questo modo, l'applicazione di una tensione aumentata consente non solo di identificare i difetti, ma anche di garantire il livello richiesto di rigidità dielettrica dell'isolamento durante il suo funzionamento.
Il test di sovratensione di isolamento deve essere preceduto da un'indagine approfondita e da una valutazione delle condizioni di isolamento mediante altri metodi descritti in precedenza. L'isolamento può essere sottoposto a surge test solo se i test precedenti sono positivi.
Si considera che l'isolamento abbia superato il test di sovratensione se non ci sono danni, scariche parziali, emissioni di gas o fumo, una forte diminuzione della tensione e un aumento della corrente attraverso l'isolamento, riscaldamento locale dell'isolamento.
A seconda del tipo di apparecchiatura e della natura del test, l'isolamento può essere testato applicando un picco CA o una tensione raddrizzata. Nei casi in cui la prova di isolamento viene eseguita sia con tensione alternata che con tensione raddrizzata, la prova con tensione raddrizzata deve precedere la prova con tensione alternata.
Test di isolamento CA ad alta tensione
Il test della tensione AC alla frequenza di rete viene eseguito utilizzando un trasformatore elevatore con un dispositivo di regolazione sul lato bassa tensione. Lo schema di installazione dovrebbe includere anche un interruttore di alimentazione con interruzione visibile e protezione da sovracorrente per interrompere l'alimentazione al trasformatore in caso di danneggiamento o sovrapposizione dell'isolamento del sito, ad esempio un interruttore e un fusibile o un interruttore con coperchio rimosso.L'impostazione dell'operazione di protezione deve superare la corrente assorbita dalla rete al valore massimo della tensione di prova dell'apparecchiatura, non più di due volte.
La tensione di frequenza dell'alimentazione viene solitamente utilizzata come tensione di prova. Si presume che il tempo di applicazione della tensione di prova sia di 1 minuto per l'isolamento principale e di 5 minuti per il giro-giro. Questa durata di applicazione della tensione di prova non pregiudica lo stato dell'isolamento, che è esente da difetti, ed è sufficiente per verificare l'isolamento sotto tensione.
La velocità di aumento della tensione fino a un terzo del valore di prova può essere arbitraria; in futuro, la tensione di prova dovrebbe essere aumentata gradualmente, ad una velocità che consenta una lettura visiva dei contatori. Quando si verifica l'isolamento delle macchine elettriche, il tempo necessario affinché la tensione aumenti dalla metà al valore completo deve essere di almeno 10 s.
Dopo la durata specificata della prova, la tensione viene gradualmente ridotta ad un valore non superiore a un terzo della tensione di prova e viene tolta.Un improvviso rilascio di tensione è consentito nei casi in cui ciò sia necessario per l'incolumità delle persone o per l'incolumità di attrezzature. La durata del test è il tempo durante il quale viene applicata l'intera tensione di prova.
Per evitare sovratensioni inaccettabili durante la prova (a causa di armoniche più elevate nella curva della tensione di prova), la configurazione della prova dovrebbe, se possibile, essere collegata alla tensione di linea della rete. La forma d'onda della tensione può essere monitorata con un oscilloscopio elettronico.
La tensione di prova, ad eccezione delle prove critiche (generatori, motori di grandi dimensioni, ecc.), viene misurata dal lato della bassa tensione. Quando si testano oggetti di grande capacità, la tensione sul lato alto del trasformatore di prova può superare leggermente il rapporto di trasformazione calcolato a causa della corrente capacitiva.
Per i test critici, la tensione di prova viene misurata sul lato alto del trasformatore di prova utilizzando trasformatori di tensione o kilovoltmetri elettrostatici.
Nei casi in cui un trasformatore di tensione non è sufficiente per misurare la tensione di prova, è possibile collegare in serie due trasformatori di tensione dello stesso tipo. Ulteriori resistenze vengono applicate anche ai voltmetri.
Per proteggere gli oggetti critici dall'aumento accidentale della tensione pericolosa in parallelo con l'oggetto in prova, gli scaricatori sferici con una tensione di rottura pari al 110% della tensione di prova devono essere collegati tramite resistenza (2 - 5 Ohm per ogni volt della tensione di prova tensione).
Lo schema per testare l'isolamento delle apparecchiature elettriche con tensione alternata aumentata è mostrato in fig. 1.
Riso. 1. Schema del test di isolamento con tensione alternata aumentata.
Prima di applicare tensione all'oggetto di prova, il circuito completamente assemblato viene testato senza carico e viene controllata la tensione di rottura degli arresti a sfera.
Oltre ai trasformatori speciali, i trasformatori di potenza e i trasformatori di tensione possono essere utilizzati come trasformatori di prova.
I trasformatori di potenza con questo utilizzo consentono un carico di corrente fino al 250% del nominale con un triplo test (stepwise) con una pausa di due minuti tra le applicazioni di tensione. Per i trasformatori di tensione del tipo NOM, è consentito aumentare la tensione dell'avvolgimento primario al 150 - 170% del nominale. In assenza di un trasformatore di prova con potenza sufficiente, è possibile il collegamento in parallelo dello stesso tipo di trasformatori.
I trasformatori di misura della tensione del tipo NOM sono ampiamente utilizzati. La loro potenza massima, indicata nei dati del passaporto e grazie alla fornitura di un'appropriata classe di precisione, è relativamente piccola. Tuttavia, a seconda delle condizioni di riscaldamento, consentono un sovraccarico di breve durata da 3 a 5 volte il valore di corrente calcolato dalla potenza nominale massima. Inoltre, questi trasformatori possono essere sovraeccitati in tensione del 30-50%, è possibile collegare due trasformatori in serie.
Riso. 2. Schemi di collegamento in serie dei trasformatori di prova: TL1 e TL2 — trasformatori di prova; TL3 è un trasformatore di isolamento.
L'inclusione di due trasformatori secondo lo schema di fig. 2a è applicabile quando entrambi gli elettrodi dell'oggetto possono essere isolati dalla terra. La tensione di prova è pari alla somma delle tensioni dei due trasformatori; i valori nominali di queste tensioni possono variare. Quando i trasformatori sono collegati in cascata (Fig. 2a, b), uno di essi TL2 ha un potenziale elevato e il suo corpo deve essere isolato da terra.
Questo trasformatore può essere eccitato utilizzando un apposito avvolgimento del primo trasformatore TL1 dello stadio (Fig.2b) o direttamente dal suo secondario, se il valore massimo della tensione su di esso non supera il valore consentito per l'avvolgimento primario del trasformatore TL2. Se non è possibile isolare in modo affidabile il trasformatore TL2, utilizzare il trasformatore di isolamento ausiliario TL3 (Figura 2c).
I trasformatori di potenza vengono utilizzati per ottenere la tensione di fase o di rete. Nel primo caso, il neutro dell'avvolgimento AT è messo a terra e la tensione primaria è applicata al neutro e al corrispondente terminale di fase dell'avvolgimento BT.
Si presume che la potenza del trasformatore sia pari a 1/3 della nominale. Viene utilizzata la tensione da linea a linea a condizione che l'isolamento del neutro sia dimensionato per la piena tensione da linea a linea. In questo caso, uno o due terminali HV interconnessi sono messi a terra. la potenza del trasformatore è assunta pari a 2/3 della nominale. I trasformatori di potenza consentono una sovracorrente a breve termine di 2,5-3 volte.
Il dispositivo di regolazione dovrebbe fornire una variazione della tensione del trasformatore del 25-30% rispetto al valore completo della tensione di prova. La regolazione dovrebbe essere praticamente graduale, con passi non superiori all'1-1,5% della tensione di prova. Durante la regolazione non sono consentite interruzioni del circuito.
La tensione dovrebbe essere prossima alla sinusoidale con un contenuto armonico superiore non superiore al 5%. Quando si utilizzano regolatori con bassa resistenza interna, come gli autotrasformatori, questo requisito è praticamente soddisfatto. Si sconsiglia l'uso di strozzatori o reostati per questo scopo.
Test di isolamento della tensione rettificata
L'utilizzo di una tensione di prova rettificata può ridurre significativamente la potenza della configurazione di prova, consente di testare oggetti di grande capacità (cavi di condensatori, ecc.) e consente di monitorare le condizioni dell'isolamento attraverso le correnti di dispersione misurate.
I circuiti raddrizzatori a semionda sono comunemente usati nei test di isolamento della tensione raddrizzata. Nella fig. 3 mostra un diagramma schematico di un test di isolamento a tensione raddrizzata.
Riso. 3. Circuito di prova di isolamento della tensione rettificata
Il metodo di prova dell'isolamento della tensione rettificata è simile al test della tensione CA. Inoltre, viene monitorata la corrente di dispersione.
Il tempo di applicazione della tensione corretta è più lungo rispetto al test di tensione CA e, a seconda dell'apparecchiatura in prova, è determinato dalle norme entro 10 - 15 minuti.
La misurazione della tensione di prova viene solitamente eseguita con un voltmetro collegato al lato bassa tensione del trasformatore di prova (trasformato dal rapporto di trasformazione).
Poiché la tensione raddrizzata è determinata dal valore dell'ampiezza, le letture del voltmetro (misura dei valori di tensione efficaci) devono essere moltiplicate per resistenza interna, lampada raddrizzatore, piccola sotto il normale riscaldamento del catodo, aumenta bruscamente con una corrente di riscaldamento insufficiente. In questo caso, la caduta di tensione nella lampada raddrizzatore aumenta e diminuisce attraverso l'oggetto di prova. Pertanto, durante il test, è necessario monitorare la tensione di alimentazione della configurazione del test.Si consiglia inoltre di utilizzare un voltmetro con una grande resistenza aggiuntiva per misurare le tensioni del lato alto.
Come per le prove di tensione AC, per proteggere gli oggetti critici dall'aumento accidentale di tensione eccessiva, si consiglia di collegare uno scaricatore di sovratensione con una tensione di rottura pari al 110-120% della tensione di prova attraverso una resistenza (2 — 5 Ohm per ogni tensione di prova volt) in parallelo con l'oggetto di prova.
La corrente che passa attraverso l'isolamento durante un test di tensione rettificata nella maggior parte dei casi non supera 5 - 10 mA, il che porta a una piccola potenza del trasformatore di prova.
Quando si testano oggetti di grande capacità (cavi di alimentazione, condensatori, avvolgimenti di grandi macchine elettriche), la capacità dell'oggetto caricata alla tensione di prova ha una grande riserva di energia, la cui scarica istantanea può portare alla distruzione dell'apparecchiatura di la configurazione di prova. Pertanto, l'oggetto di prova deve essere scaricato in modo che la corrente di scarica non passi attraverso il dispositivo di misurazione.
Per rimuovere la carica dagli oggetti testati, vengono utilizzati dispositivi di messa a terra, nel cui circuito elettrico è inclusa una resistenza di 5-50 kOhm. I tubi di gomma riempiti d'acqua vengono utilizzati come resistenza quando si lasciano cadere oggetti di grande capacità.
La carica del contenitore, anche dopo una messa a terra di breve durata, può continuare a lungo e rappresentare un pericolo per la vita del personale. Pertanto, dopo che l'oggetto di prova è stato scaricato dal dispositivo di scarica, deve essere saldamente messo a terra.