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.
Электротехнический журнал. Статьи. Новости. Авторские публикации. Документы.
Коэффициент абсорбции в электротехнике — это отношение измеренного мегаомметром значения сопротивления изоляции на 60-ти секундах к измеренному на 15-ти. Измеренные значения принято записывать в виде дроби R60/R15, а через запятую Kа=X, где Х — это вычисленное значение коэффициента абсорбции. Некоторые мегаомметры производят вычисление этого параметра автоматически.
Значение коэффициента абсорбции в электротехнике: любая электрическая изоляция обладает электрической емкостью. Если к изоляции приложить напряжение мегаомметра, то возникнет проникновение токов через точку изоляции, которые «насыщают» или поляризуют изоляцию. Такие токи называются токами абсорбции. Чем больше геометрические размеры и лучше качество изоляции, препятствующей этому, тем больше требуется времени для проникновения тока в изоляцию. Из этого следует, что большее увлажнение изоляции, приведёт к уменьшению коэффициента абсорбции при измерении. Также, необходимо учесть тот факт, что увеличение температуры изоляции приводит к уменьшению значения коэффициента абсорбции, и, наоборот, снижение температуры изоляции — к увеличению коэффициента абсорбции.
На практике измерение коэффициента абсорбции в изоляции напрямую указывает её увлажнение. Это справедливо для всех электротехнических изделий, будь то кабели, обмотки генераторов или трансформаторов. Например, после измерения коэффициента абсорбции генератора или трансформатора, принимают решение о возможности проведения испытаний повышенным напряжением промышленной частоты. Если коэффициент абсорбции меньше единицы, т.е. Изоляция влажная, то производить испытания электрооборудования нельзя, так как это может привести к пробою изоляции. Значения коэффициента абсорбции нормируется паспортными данными на электрооборудование, а так же нормативным документом «Объём и нормы испытаний электрооборудования». Например, при вводе в эксплуатацию новых генераторов, коэффициент абсорбции должен быть не меньше 1,3. При последующих измерениях данные должны быть не меньше указанных в паспорте.
Коэффициентом абсорбции изоляционного материала трансформатора называется соотношение сопротивления обмотки через минуту после начала измерений к сопротивлению через 15 секунд. Этот параметр позволяет определить уровень влажности и загрязненности изоляционного материала. Испытания проводятся для нового оборудования, после текущего и капитального ремонта.
Что такое абсорбция трансформатора, зачем этот показатель нужен
Абсорбцией называется поглощение одного вещества другим. В результате объем, вес, другие физические характеристики меняются. В трансформаторе абсорбция – это наполнение твердого изолятора влагой и другими примесями, снижающими эксплуатационные характеристики и сокращающими срок службы.
Уровень абсорбции силового преобразователя обязательно проверяется перед включением под напряжение после текущего и капитального ремонта. Полученные показатели позволяют определить не только уровень влажности, но и загрязнения, повреждения. Новое оборудование может проверяться с целью определить, можно ли его включать без предварительной сушки.
По сути это измерение сопротивления изоляции всех обмоток при пропускании через них напряжения. Каждое значение соответствует определенному состоянию изоляционного материала. Чем выше влажность и больше грязи, тем ниже сопротивление.
Как измерить абсорбцию
Для определения сопротивления требуются определенные условия. Температура среды должна быть от +10 до +35°С. Если показатель ниже, цифровое значение увеличивается, при повышении снижается.
Любой изоляционный материал имеет электрическую емкость. При подключении к напряжению в изоляционном материале образуются токи, насыщающие ее. Эти токи называются абсорбционными токами, время проникновения в материал зависит от качества и размеров.
Формула для расчета коэффициента абсорбции
Коэффициентом абсорбции называется показатель, определяющий уровень влажности изоляционного материала.
Формула для расчета простая:
где R60 – электросопротивление через 60 с после начала испытания;
R15 – электросопротивление через 15 с после начала испытания.
Допустимые значения при рабочей температуре можно узнать из специальных таблиц.
Схемы
Таблица
Измерение мегомметром
Для измерений используются мегомметры, на экране которых отображается коэффициент абсорбции через определенные интервалы времени. По умолчанию в этих приборах 3 интервала – через 15, 60 и 600 секунд. В большинстве современных мегомметров встроена функция установки других временных диапазонов.
Торговая сеть предлагает различные мегомметры (на 250, 500, 1000, 2500 В). Через их щупы проходит напряжение, фиксируются значения коэффициента через определенные интервалы времени. В стандартной ситуации сопротивление измеряется через 15 и 60 секунд после начала тестирования. Перед началом испытания преобразователь заземляется, с обмоток снимается напряжение.
Если необходимо измерить сопротивление между обмотками и корпусом или обмотками нескольких трансформаторов между собой, значение определяется для каждой независимой цепи (остальные соединяются между собой и с корпусом).
Обязательно измерение температуры: если она ниже +10 о С, обмотки прогреваются.
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.
- К 1,6 – изоляция очень хорошая
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):
- Для трансформаторов с мощностью до 35 кВ – 450-40 МОм (в зависимости от температуры).
- 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.