Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

44 страницы

517.00 ₽

Купить ГОСТ IEC/TS 60034-27-2015 — бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Является техническим регламентом, обеспечивающим общую базу для: - измерительной техники и оборудования, - установки оборудования, - стандартизации и процедуры испытаний, - снижения шума, - оформления результатов, - интерпретации результатов. Это относится к измерениям ЧР в изоляции статорных обмоток отключенных от сети электрических машин при их питании от специального источника с частотой до 400 Гц.

Стандарт охватывает двигатели с беличьей клеткой или шаблонными обмотками, уложенными в неизолированные пазы. Это, как правило, характерно для машин на напряжение 6 кВ и выше. Методы измерения, описанные в настоящем стандарте, могут также применяться для машин без проводящей пазовой оболочки. Однако результаты и их анализ могут отличаться от приведенных в стандарте.

 Скачать PDF

Идентичен IEC/TS 60034-27(2006)

Оглавление

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Природа частичных разрядов во вращающихся электрических машинах

     4.1 Основы теории частичных разрядов

     4.2 Типы частичных разрядов во вращающихся машинах

     4.3 Распространение импульсов в обмотке

5 Техника измерений и приборы

     5.1 Общие сведения

     5.2 Влияние частотных характеристик измерительной системы

     5.3 Влияние соединительных узлов на ЧР

     5.4 Широкополосные и узкополосные измерительные системы

6 Представление результатов измерений

     6.1 Общие сведения

     6.2 Минимальные рамки представления результатов исследования ЧР

     6.3 Дополнительные средства представления результатов исследования ЧР

7 Измерительные цепи

     7.1 Общие сведения

     7.2 Компоненты обмоточной системы

     7.3 Обмоточная система в целом

8 Нормализация измерений

     8.1 Общие сведения

     8.2 Компоненты обмоточной системы

     8.3 Обмоточная система в целом

9 Процедура испытаний

     9.1 Измерение ЧР в обмотках и их компонентах

     9.2 Определение наличия и расположения ЧР

10 Интерпретация результатов испытаний

     10.1 Общие сведения

     10.2 Интерпретация напряжения начала и гашения ЧР

     10.3 Разработка моделей ЧР

11 Отчет об испытаниях

Приложение А (справочное) Измерения частичных разрядов на включенных в сеть вращающихся электрических машинах

Приложение В (справочное) Неэлектрические методы измерения ЧР и методы определения их местоположения

Приложение С (справочное) Внешний шум, помехи и чувствительность

Приложение D (справочное) Методы уменьшения помех

Приложение Е (справочное) Интерпретация данных по амплитуде ЧР и фазовым диаграммам ЧР

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным стандартам

Библиография

 
Дата введения01.03.2017
Добавлен в базу01.02.2017
Актуализация01.01.2021

Этот ГОСТ находится в:

Организации:

29.09.2015УтвержденМежгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации80-П
26.05.2016УтвержденФедеральное агентство по техническому регулированию и метрологии425-ст
РазработанФГУП ВНИИНМАШ
РазработанФГБОУ ВПО НИУ МЭИ
ИзданСтандартинформ2016 г.

Rotating electrical machines. Part 27. Off-line partial discharge measurements on the stator winding insulation of rotating electrical machines

Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ

ГОСТ

IEC/TS 60034-27-2015

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ

Часть 27

Измерения частичного разряда на изоляции статорной обмотки отключенных от сети вращающихся электрических машин

(IEC/TS 60034-27:2006, ЮТ)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2016

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» (ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ») и Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ) на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 333 «Вращающиеся электрические машины»

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 29 сентября 2015 г. № 80-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004—97

Код страны по МК(ИСО 3166)004—97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Армения

AM

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Молдова

MD

Молдова-Стандарт

Россия

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 мая 2016 г. № 425-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2017 г.

5    Настоящий стандарт идентичен международному документу IEC/TS 60034-27:2006 «Машины электрические вращающиеся. Часть 27. Измерения частичного разряда на изоляции статорной обмотки отключенных от сети вращающихся электрических машин» («Rotating electrical machines — Part 27: Off-line partial discharge measurements on the stator winding insulation of rotating electrical machines», IDT).

Международный стандарт разработан техническим комитетом по стандартизации ТС 2 «Вращающиеся машины» Международной электротехнической комиссии (IEC).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015

5.2    Влияние частотных характеристик измерительной системы

Частотные характеристики системы анализа ЧР, включая ее соединительные устройства, определяют, какая часть энергии ЧР обмотки может быть распознана. Таким образом, частотная характеристика и тип используемых соединительных устройств оказывают существенное влияние на чувствительность системы. Из-за различия в частоте среза измерительной системы при испытаниях комплектных обмоток необходимо учитывать следующие обстоятельства.

Измерения в нижнем частотном диапазоне обеспечивают хорошую чувствительность не только к ЧР в витках и обмотках, расположенных в непосредственной близости к датчикам, но и в отдаленных частях обмоток. Однако, низкочастотный диапазон подвержен в большой степени помехам.

Измерения в диапазоне весьма высоких частот сопровождаются значительным ослаблением передаваемой мощности ЧР, поэтому обеспечивают удовлетворительную чувствительность к ЧР лишь при их близком расположении к датчику. Однако, эти измерения не чувствительны к помехам.

Для анализа ЧР на комплектных обмотках отключенных от сети электрических машин рекомендуется использовать широкополосные измерительные системы. Нижняя частота среза в соответствии с IEC 60270 должна составлять несколько десятков кГц.

Следует заметить, что в зависимости от конструкции обмоток и используемого измерительного оборудования могут возникать резонансные явления, которые также будут оказывать влияние на результаты измерений.

5.3    Влияние соединительных узлов на ЧР

При анализе ЧР на комплектных обмотках и их элементах в отключенных от сети электрических машинах часто используются емкостные соединительные узлы. Они состоят из последовательно соединенного соединительного звена и высоковольтного конденсатора. При испытаниях отдельных частей обмоток соединительный узел может подключаться последовательно с испытуемым объектом (см. рисунок 5Ь). Низковольтное соединительное устройство подключается к системе передачи сигналов.

Высоковольтный конденсатор, соединительное звено, система передачи и входное сопротивление измерительной системы представляют собой высокочастотный фильтр. Поэтому увеличение входного сопротивления и емкости приводят к увеличению чувствительности.

На рисунке 1 схематически показаны частотные характеристики идеализированного ЧР импульса и передаточные функции различных соединительных узлов с высоковольтным конденсатором и измерительным сопротивлением Zm = R на низковольтном участке. Заштрихованная область спектра ЧР импульса и соединительного звена с RC постоянной времени 5 нс показывает доступную для измерения энергию ЧР. На практике такие системы имеют полосу пропускания, обусловленную пассивными L и С компонентами.

Высокочастотные составляющие ЧР импульсов ослабевают и рассеиваются по мере прохождения через обмотку. Поэтому измерительные системы с низкой частотой среза в низкочастотном диапазоне имеют в среднем хорошую чувствительность по всей обмотке.

При измерениях на отдельных частях обмотки высоковольтный конденсатор присоединяется к медному проводнику. Для измерений ЧР на комплектной обмотке соединительный узел подключается к клеммам электрической машины или внутри корпуса непосредственно к проводникам обмотки.

С высоковольтным конденсатором, как правило, соединяются следующие низковольтные соединительные устройства:

RLC фильтры или четырехполюсники (IEC 60270), в которых индуктивность обеспечивает подавление высокочастотной составляющей;

высокочастотные трансформаторы тока, которые кроме всего прочего могут обеспечивать гальваническую развязку измерительного устройства с высоковольтными цепями.

Высокочастотный трансформатор тока, соединенный с заземляющим проводником может быть использован как отдельное соединительное устройство. При использовании оптоволоконных передаточных кабелей соединительное устройство может быть установлено на высоковольтной стороне конденсатора.

5

Частотные характеристики

Постоянная времени соединительного узла: г = RC при Zm = R, где Zm — сопротивление измерителя, Ск— емкость соединительного конденсатора.

Нижняя частота среза: f/0 = 1 / (2nRC).

Рисунок 1 — Частотные характеристики ЧР импульса и соединительного узла с различной постоянной времени

5.4 Широкополосные и узкополосные измерительные системы

Принципиальное отличие между различными системами измерения ЧР состоит в их полосе пропускания. Импульсы ЧР, появляющиеся на клеммах обмотки имеют частотный спектр, зависящий от ее передаточной функции. На измеряемый сигнал ЧР в большей или меньшей степени воздействует полоса пропускания измерительной системы. Кроме того, изоляционные системы на основе слюды характерны высокой скоростью повторений ЧР импульсов. На рисунке 2 представлены характерные примеры передачи импульсов в различных измерительных системах. Верхняя осциллограмма соответствует исходному импульсу ЧР, а нижняя — его представлению измерительной системой:

1.    Широкополосная система: а)— низкая частота повторений, Ь)— повышенная частота, с) — высокая частота повторений, приводящая к наложению импульсов.

2.    Узкополосная система: а) — низкая частота повторений, Ь) — повышенная частота, с) — высокая частота повторений, приводящая к наложению импульсов.

Широкополосные системы

В соответствии с IEC 60270 система измерений ЧР называется широкополосной, если ее полоса пропускания превышает 100 кГц. Измерительные системы, используемые для анализа ЧР во вращающихся электрических машинах имеют полосу порядка 1 МГц, а в ряде случаев — до 500 МГц. Полоса пропускания измерительной системы определяется частотными характеристиками соединительного звена и обработкой сигнала

6

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015


Широкополосная система: Af= 210 кГц при -3 дБ (фильтр 2-го порядка) Сигнал, В    Сигнал,    В    Сигнал, В

Узкополосная система: Д/= 9 кГц при -3 дБ (фильтр 2-го порядка)

Сигнал, В 2,0-

Сигнал, В

2,От


Сигнал, В

1,5-

1,0-

0,5-

О-

-0,5-

-1,0-

-100 О 100 200 300 400 500 600 -100 Время, мкс

а)


100 200 300 400 500 600 Время, мкс

Ь)


1,5-

1,0-

0,5-

0-

-0,5-

-1,0-



-100 О 100 200 300 400 500 600 Время, мкс

с)


--калиброванные импульсы (смещение на 1 В);

------ _ отфильтрованные импульсы (усиление - 500)

Рисунок 2 — Типичная форма импульсов ЧР в широко- и узкополосной системах


6 Представление результатов измерений

6.1    Общие сведения

Поскольку состояние изоляционной системы должно обеспечивать ее необходимый уровень надежности, данные по ЧР, записанные с помощью представленных в разделе 5 средств, должны быть правильно обработаны. Поскольку степень повреждения изоляционной системы, а следовательно и вероятность отказа напрямую связаны со спецификой природы источника ЧР, необходимо получить надежную информацию о характере источника ЧР, которые измеряются. Для этих целей могут использоваться различные способы обработки визуальной информации

6.2    Минимальные рамки представления результатов исследования ЧР

Чтобы количественно оценить ЧР рекомендуется использовать по крайней мере следующие классические параметры, характеризующие измерение частичных разрядов:

Амплитуда ЧР,

Среднеквадратичное значение испытательного напряжения.

Амплитуда ЧР, как наибольшая повторяющаяся амплитуда ЧР, характеризуемая напряжением (мВ) или кажущимся зарядом (пК) и оцениваемая в соответствии с IEC 60270. В принципе, выбор используемой при оценке ЧР единицы измерения произволен. По результатам измерений этих двух величин представляется зависимость амплитуды ЧР Qm от напряжения U, приложенного к обмотке двигателя или ее элементу и изображается в виде графика Qm = f{U), построенного для случая нарастания и спадания U. При этом испытательное напряжение в соответствии с разделом 9.1.5 возрастает до определенного максимального значения непрерывно или дискретно с приемлемым шагом, а затем так же спадает до минимального значения.


7


Данные графики представлены на рисунке 3 и, в соответствии с IEC 60270, по зависимостям Qm = f(UIUmax) позволяют определить напряжение начала (Inception Voltage — PDIV) и напряжение гашения (Extinction Voltage — PDEV) частичных разрядов в испытуемом объекте.

Амплитуда импульсов ЧР

Рисунок 3 — Зависимость амплитуды ЧР от относительного испытательного напряжения Qm = f(U/Umax)

6.3 Дополнительные средства представления результатов исследования ЧР

6.3.1    Общие сведения

Если для измерения ЧР используются цифровые измерительные устройства, в серии импульсов частичных разрядов фиксируется амплитуда ф каждого индивидуального ЧР, попадающего в интервал измерения при соответствующих мгновенных значениях ф и или для периодического переменного напряжения — фазового угла ср,- на соответствующем промежутке переменного напряжения. В любом случае измеренные параметры ЧР записываются соответствующим измерительным устройством и сохраняются до момента их анализа одним из приемлемых методов.

Из данных, полученных при исследовании ЧР, могут быть получены другие их параметры, например суммарный заряд, ток разряда, мощность и энергия ЧР в соответствии с IEC 60270. Кроме того может быть использован параметр NQN — нормализованная гистограмма импульсов. Однако в цифровых системах полученные количественные характеристики ЧР зависят от индивидуальных характеристик средств измерений, использованных при испытаниях, например, от уровня переключения ит.п. Используя соответствующие диаграммы при последующем анализе, можно так представить измерения ЧР, чтобы распознать критическое состояние изоляционной системы. Статистическое распределение ЧР параметров, диаграммы с разрешением по фазе или по времени, интерпретирующие результаты измерения ЧР, или так называемые точечные диаграммы рассеяния (scatter diagrams) могут быть использованы для этих целей (например, распределение амплитуды или фазы импульсов, амплитудно-фазовое распределение, осциллограммы серий импульсов, таблицы распределения ЧР и т. п.).

Более детальная информация по моделям и диаграммам ЧР для последующего анализа приведена в издании 226 CIGRE [2].

6.3.2    Модели частичных разрядов

В качестве модели ЧР может рассматриваться диаграмма распределения ЧР, в которой представлены характерные, находящиеся в связи между собой параметры ЧР причем такие, которые бы позволяли определить источники ЧР импульсов.

В качестве примера на рисунке 4 представлено распределение ср - q - п, в котором каждый /-й импульс изображен точкой с координатами, равными его амплитуде ф по оси ординат и ср,-— по оси абсцисс. Наибольшая плотность точек (их количество, приходящееся на единицу площади диаграм-

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015

мы) соответствует частоте Н порядка 14 имп/с и имеет небольшую амплитуду и фазу в диапазонах 10° — 40° и 190° — 220°. Для визуального анализа наиболее приемлемо различать области различной плотности импульсов цветом.

Рисунок 4 — Пример ср -q-n диаграммы рассеяния импульсов ЧР на объекте, представленном на рисунке 5Ь.

7 Измерительные цепи

7.1 Общие сведения

Основная задача измерительных цепей — обеспечение приемлемых условий для определения частичных разрядов в испытуемом объекте. Она решается наилучшим образом, если отдельные компоненты измерительной системы, исключая испытуемый объект, позволяют свободно развиваться ЧР.

Измерительные цепи включают в себя в первую очередь:

-    высоковольтный источник, в соответствии с IEC 60060-1 и 60060-2;

-    измеритель напряжения;

-    соединительное звено;

-    соединительный кабель от входа измерительного прибора к испытуемому объекту с низким подавлением сигнала и хорошим экранированием;

-    измеритель частичных разрядов;

-    высоковольтные соединения.

Чтобы убедиться в отсутствии влияния измерительных цепей на измерения ЧР в испытуемом объекте, оборудование должно быть проверено при максимальном испытательном напряжении в соответствии с процедурой, описанной в разделе 9.1.6. Уровень шума, производимого при максимальном испытательном напряжении измерительными цепями в совокупности, не должен превышать 100 пКл при следовании процедуре нормализации в соответствии с изложенным в главе 8.

В случае если размещение испытательного оборудования не может обеспечить достаточную устойчивость к помехам для измерения регламентированного низкого уровня ЧР, на стороне высокого напряжения между испытуемым объектом и источником высокого напряжения должно быть установлено дополнительное сопротивление или фильтр. Эти устройства должны снизить помехи от источника высокого напряжения, например, от испытательного трансформатора, высоковольтных проводников и изоляторов, высоких гармоник питающего напряжения внутри или вблизи полосы пропускания измерительной системы. Дополнительная информация относительно внешнего шума, помех и чувствительности измерений может быть получена из приложений С и D.

9

В целом измерительные цепи должны обладать низкой индуктивностью. Важно избежать контуров заземления. В качестве заземляющих проводников рекомендуются использовать проводники, обладающие малой индуктивностью.

7.2 Компоненты обмоточной системы

Для измерений частичного разряда на отдельных элементах обмоток (стержни, катушки статора и т. п.) предпочтительно использовать две основные измерительные схемы в соответствии с IEC 60270. Эти схемы представлены на рисунке 5. Низковольтное соединительное звено в схеме на рисунке 5а расположено на стороне заземления соединительного конденсатора. Такое соединение имеет преимущество при испытаниях объектов с заземляемым выводом. При этом испытуемый объект присоединяется непосредственно к источнику высокого напряжения и земле. В случае повреждения изоляции в процессе испытания оборудование не подвергается воздействию высокого напряжения.

В схеме, изображенной на рисунке 5Ь, соединительное звено подключено к заземляющей клемме испытуемого объекта. Таким образом, его низковольтный выход изолирован от земли. По сравнению со схемой на рисунке 5а данная схема может обеспечить более высокую чувствительность к низкоемкостным элементам. Полярность измеряемых ЧР сигналов противоположна на рисунках 5а и 5Ь.

В обеих схемах цепи защиты от токов короткого замыкания, которые могут возникнуть при пробое испытуемого объекта, должны быть объединены с соединительным звеном.

а — соединительное звено последовательно с соединительным конденсатором; b — соединительное звено последовательно с испытуемым объектом; U— высоковольтный источник; Zmj— входное сопротивление измерительной системы; СС — соединительный кабель; OL — оптическая линия связи; Са — испытуемый объект; Ск — соединительным конденсатором; CD — соединительное звено; Ml — измерительный прибор; Z — фильтр

Рисунок 5 — Базовые измерительные цепи по IEC 60270

7.3 Обмоточная система в целом

7.3.1 Общие сведения

Информация, которая фактически может быть получена из испытаний на частичный разряд высоковольтных обмоток, зависит от доступности нейтрали звезды и метода соединения схемы измерения.

Высоковольтный источник и соединительное звено, если возможно, должны быть присоединены к зажимам обмоток с противоположных сторон, чтобы использовать эффект демпфирования источника фазами обмоток. Соединительное звено необходимо расположить как можно ближе к зажимам обмоток, а корпус статора должен быть заземлен.

ю

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015

На рисунке 6 показано присоединение измерительных цепей при измерениях ЧР к высоковольтным зажимам U V \Л/при подключении источника питания со стороны нейтральных зажимов.

U — высоковольтный источник; Zm — измерительное сопротивление; Ск — емкость соединительного звена Рисунок 6 — Измерительная цепь для исследования ЧР на полной (S1.1) обмотке

7.3.2 Рекомендуемые стандартные измерения (SX.X)

При измерениях с обмотками, в которых доступны нулевые точки, рекомендуется использовать соединения, представленные в таблице 1. Таблица 2 относится к случаям, когда нулевые точки обмоток соединены вместе или недоступны. Данные таблицы рекомендуется использовать для выполнения измерений, имеющих целью сравнение и выявления тенденций развития частичных разрядов в новых и находившихся в эксплуатации обмотках, а также качества продукции и технологии ее производства.

Таблица 1 — Диаграмма соединений S1 при доступных нулевых клеммах обмоток

Порядковый номер

Высоковольтные клеммы

Земля

ск

S1.1

U2

VIW1

U1

S1.2

V2

U1W1

VI

S1.3

W2

U1V1

W1

S1.4

U2V2W2

U1V1W1

Таблица 2 — Диаграмма соединений S2 при соединенных нулевых клеммах обмоток

Порядковый номер

Высоковольтные клеммы

Земля

ск

Нулевая точка доступна

S2.1

U2V2W2

U1V1W1

Нулевая точка недоступна

S2.2

U1V1W1

U2V2W2

Сравнение результатов измерений S1.1—S1.3 с результатами S1.4 при доступных нулевых клеммах (таблица 1) позволяет определить и различить характерные источники частичных разрядов, возникающих между двумя фазами обмоток из-за производственных дефектов или старения в процессе эксплуатации (см. 9.2).

В зависимости от характеристик имеющегося источника питания и емкости обмоток может оказаться неудобным и даже невозможным питание всей обмотки целиком. В этом случае измерение S1.4 комплектной обмотки для схемы с доступными нулевыми клеммами в таблице 1 не проводится. В слу-

11

чае испытания новых обмоток, особенно машин малой мощности, может быть использована упрощенная процедура, состоящая в выполнении S1.4 для двигателей с доступными нулевыми клеммами. Это, однако, предоставит меньше информации для дальнейшего сравнения и выявления тенденций старения обмотки, а также не позволит обнаружить разряды между различными фазами обмотки.

В случаях, когда может быть исключено кондуктивное влияние источника питания, оба зажима ка>кдой обмотки— фазный и нейтральный (U1U2, V1V2, W1W2) при измерениях S1.1—S1.4 и S2.1 могут быть соединены чтобы обеспечить одинаковую чувствительность к дефектам изоляции или технологическим погрешностям на обеих сторонах обмотки.

7.3.3 Дополнительные и расширенные измерения

В дополнение к стандартным измерениям, представленным таблицами 1 и 2, для более детального исследования поведения ЧР в изоляции обмоток могут быть проведены расширенные измерения. Данные измерения иллюстрируются таблицами 3 и 4. Они могут быть выбраны применительно к ситуации, возникающей в случае, если стандартные измерения указывают на наличие специфических источников ЧР, требующих дальнейших исследований. Решение о проведении дальнейших исследований принимается испытателем или производителем.

Таблица 3 — Диаграмма соединений Е1 при доступных нулевых клеммах обмоток

Порядковый номер

Высоковольтные клеммы

Земля

ск

Е1.1

U1

V2W2

U2

Е1.2

VI

U2W2

V2

Е1.3

W1

U2V2

W2

Е1.4

U1V1W1

U2V2W2

Таблица 4 — Диаграмма соединений Е2 при соединенных нулевых клеммах обмоток

Порядковый номер

Высоковольтные клеммы

Земля

ск

Нулевая точка доступна

Е2.1

U2V2W2

U1

Е2.2

U2V2W2

VI

Е2.3

U2V2W2

W1

Е2.4

U1V1W1

U2V2W2

Нулевая точка недоступна

Е2.5

VI

U1

Е2.6

W1

VI

Е2.7

U1

W1

Проведя расширенные измерения, представленные в таблицах 3 и 4, в дополнение к стандартным по таблицам 1 и 2, можно получить более детальную информацию об особенностях нахождения источников ЧР внутри обмоточной системы статора, поскольку данные испытания учитывают ослабление импульсов по мере прохождения по обмоткам.

8 Нормализация измерений

8.1 Общие сведения

По мере прохождения импульсов через обмотки и систему измерения возникают резонансные явления, взаимные перекрестные связи в обмотках двигателя, упомянутые в 4.3, что делает невозможным использование калиброванных измерительных устройств. Целью нормализации является учет влияния измерительных цепей, например, соединения источника питания, паразитных емкостей,

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015

емкости соединительного звена и испытуемого объекта, при подаче строго определенного импульса на зажимы двигателя при полностью укомплектованной измерительной схеме. Нормализация должна гарантировать достаточную чувствительность для адекватного измерения амплитуды ЧР и воспроизводимость результатов, выдаваемых системой измерений. Кроме того, нормализация должна содействовать сопоставимости результатов испытаний для их сравнения у объектов со сходными структурой и источниками ЧР. Нормализация измерительных цепей обеспечивается подачей кратковременных импульсов определенной амплитуды с помощью задающего генератора импульсов (калибратора), удовлетворяющего требованиям IEC 60270.

Следует подчеркнуть следующие обстоятельства:

-    нормализация не призвана определять неизвестную передаточную функцию между активным источником ЧР в изоляции обмотки и местоположением установленных датчиков, которая в общем случае зависит от локализации последних и компоновки электрической машины;

-    нормализация на клеммах машины не может однозначно представить ЧР импульсы, возникающие в неопределенном месте статорной обмотки, поэтому процедура нормализации комплектной обмотки не обеспечивает оценку качества изоляционной системы в терминах абсолютных значений ее параметров;

-    нормализация не может являться критерием для прямого сравнения различных машин.

Поскольку эффект распространения импульсов не требует рассмотрения при испытаниях комплектных обмоток, стержней и других отдельных элементов обмоток, которые могут быть представлены как сосредоточенные емкости, нормализация в терминах амплитуды ЧР в соответствии с IEC 60270 может служить основой для общего сравнения различных объектов и, таким образом, являться мерой качества, например, при испытаниях качества в процессе производства.

8.2    Компоненты обмоточной системы

При испытаниях отдельных частей обмоток измерительные цепи, описанные в 7.2, должны быть нормализованы в соответствии с процедурой калибровки, описанной в разделе 5 и на рисунке 4 IEC 60270 с помощью подачи импульсов определенной амплитуды в соответствующей комплектной измерительной схеме. Это выполняется с помощью задающего генератора импульсов, расположенного между зажимами испытуемого объекта и высоковольтного источника питания, соединенного в схему испытания, но не работающего.

Нормализация выполняется для одной амплитуды, выбранной из ожидаемого диапазона так, чтобы добиться высокой точности измерения амплитуды ЧР. Для отдельных частей обмоток измерение ЧР в соответствии с IEC 60270 рекомендуется выражать в единицах кажущегося заряда q, измеряемого в пКл.

8.3    Обмоточная система в целом

При испытании комплектных обмоток процедура нормализации измерительных цепей, описанных в 7.3, выполняется путем подачи импульсов определенной амплитуды к зажимам двигателя или соединительному звену с помощью задающего генератора импульсов. Это необходимо для создания ЧР импульсов на клеммах машины в процессе эксперимента. Однако необходимо отметить, что использование в качестве оценочных величин заряда в пК или напряжения в мВ не могут служить мерой сравнения различных машин или различных используемых датчиков.

Нормализация в принципе необходима для всех типов измерительных цепей, описанных в 7.3, перед началом испытания на ЧР. В случае проведения серии ЧР тестов, например S1.1, S1.2, S1.3 с симметричными обмотками, нормализация необходима лишь для первого измерения.

В зависимости от типоразмера испытуемой машины может быть рекомендована раздельная нормализация для каждой фазы, например в очень больших машинах симметрия по трем фазам не является необходимой из-за наличия в конструкции контура тока.

Процедура нормализации при испытании на ЧР комплектной обмотки иллюстрируется рисунком 7 и выглядит следующим образом.

a)    Измерительная цепь выбирается в соответствии с разделом 7.3 в зависимости от типа выполняемого измерения (см. таблицы 1—4).

b)    Все соединения подводятся к зажимам фаз, причем соединительный узел и источник напряжения должны располагаться к ним как можно ближе, а все остальные компоненты и соединения должны быть полностью готовы перед включением.

13

U — высоковольтный источник; Zm — измерительное сопротивление; Ck — емкость соединительного конденсатора;

Cstray— паразитная емкость; PG — генератор импульсов по IEC 60270; PD — частичный разряд

Рисунок 7 — Нормализация измерительной цепи для соединений SI. 1




U-


c)    Задающий генератор импульсов соединен между фазой, в которой производится измерение и землей проводниками, имеющими как можно меньшую длину, чтобы избежать искажения сигнала индуктивностью провода. Если возможно, генератор импульсов следует присоединить непосредственно к клемме фазы.

d)    Генератор импульсов должен быть настроен так, чтобы соответствовать амплитуде импульсов в диапазоне ее изменения, ожидаемом от испытуемого объекта.

e)    Задающие импульсы постоянной амплитуды измеряются прибором ЧР чтобы определить масштабный коэффициент для последующих измерений.

Поскольку испытуемый объект в полной комплектации, соединительные кабели и измерительные приборы с фильтром и усилителем должны рассматриваться сточки зрения перспективности системы, нормализация конкретной измерительной цепи для комплектной статорной обмотки может быть выполнена только для данной машины и данной системы испытания. Необходимо подчеркнуть, что нормализация необходима всегда, если испытательное оборудование имеет новую компоновку, нежели та, при которой проводились предыдущие измерения и симметрия нарушена.

В принципе, могут быть применены более сложные процедуры нормализации, которые позволят получить информацию о затухании импульса, эффекте перекрестных связей и прохождении импульсов по обмотке. Однако данные процедуры не рассматриваются в настоящем стандарте.

9 Процедура испытаний

9.1    Измерение ЧР в обмотках и их компонентах

9.1.1    Общие сведения

Измерения частичных разрядов в отключенных от сети вращающихся электрических машинах могут проводиться на комплектных обмотках, их отдельных фазах, секциях или компонентах. В случае комплектных обмоток или их секций они должны быть отключены от питающих сетей, шинных конструкций, защитных искровых разрядников и конденсаторов, а также возбудителей. Если возможно, провод испытательного устройства присоединяется непосредственно к клемме машины. Ни при каких обстоятельствах не допустим контакт с автоматическим выключателем. Во всех последующих испытаниях вся испытательная цепь, включая все ее компоненты в соответствии с разделом 7, должна быть соединена таким же образом, как это сделано в исходном испытании, чтобы обеспечить сопоставимость измерений. Кроме того, важно, чтобы система измерений, соответствующая разделу 5, и процедура нормализации, выполненная в соответствии с разделом 8, были одними и теми же для возможности сравнения результатов, в частности, при определении тенденций. Важно также обеспечить полное документирование условий испытаний в отчете, выполняемом в соответствии с разделом 11.

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты» (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

© Стандартинформ, 2016

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015

9.1.2    Испытательное оборудование и требования безопасности

Источник испытательного напряжения, используемый для питания испытуемого объекта, должен обеспечивать свободное развитие ЧР в соответствии с разделом 7 во всем диапазоне испытательных напряжений. Форма волны прикладываемого напряжения должна обеспечить соотношение Up!JUrms = 2V2 ± 5 %. Источник питания должен также иметь необходимую полную мощность (кВА) для питания обмотки. Если такая мощность труднодостижима, может быть использовано любое компенсирующее устройство, установленное последовательно или параллельно с источником. Как альтернатива, может быть проведено испытание на ЧР при пониженной частоте, например, с использованием оборудования, которое обеспечивает мощность питания при частоте 0,5 Гц или при более высоких частотах до 400 Гц, когда используется резонанс системы. Необходимо отметить, что в случаях использования очень низких частот полученные результаты исследования ЧР могут отличаться от результатов на рабочих частотах, поэтому прямое сравнение не возможно [3]. Какой бы метод ни был выбран, любые последующие испытания должны проводиться с использованием того же самого источника, чтобы со временем была возможность выявить тенденции.

Требования безопасности при высоковольтных испытаниях сводятся к следующим, хотя и не ограничены ими.

a)    Цепи должны иметь надежное максимально-токовое реле или контактор для отключения питания при неисправности или пробое.

b)    Все высоковольтные присоединения к клеммам статорных обмоток должны быть насколько возможно короткими и иметь надежные присоединения, чтобы избежать случайных разъединений в процессе испытаний. Должен быть доступен заземлитель.

c)    Территория, на которой проводятся испытания объекта, должна быть ясно обозначена хорошо различимыми ограждениями.

d)    Монтаж соединений и подача напряжения должны производиться персоналом, состоящим по крайней мере из двух человек.

Примечание — Правила и нормативные документы по безопасности применяются и в процессе

испытаний.

9.1.3    Подготовка испытуемых объектов

Перед началом испытаний статор должен быть очищен. Кроме того, необходимо убедиться в наличии необходимого воздушного зазора между соседними фазными соединениями и кабелями внутри машины. Кабели не должны касаться друг друга и поверхностей, имеющих другой потенциал.

Перед началом испытания на ЧР необходимо убедиться в удовлетворительном сопротивлении изоляции обмоток, для чего измерить ее сопротивление, которое должно, будучи приведенным к 40 °С составлять не менее 100 Мом [4]. Измерение сопротивления изоляции покажет, является ли она грязной, влажной или неисправной. Если сопротивление изоляции недостаточно велико, рекомендуется электрические измерения производить лишь после предварительной очистки, просушки или после обнаружения причины низкого сопротивления изоляции. Однако по предварительной договоренности между испытателем и заказчиком испытания на ЧР можно проводить и без дополнительной обработки.

Отдельные компоненты обмотки (витки, стержни и секции обмоток) должны быть тщательно подготовлены перед подачей напряжения. Они должны быть очищены и высушены с применением защитных средств от коронного разряда. Следует избегать усиления поля на краях элементов, соблюдая хороший контакт всех жил. Покрытие проводящих пазов должно иметь контакт с заземлением по всей длине, чтобы обеспечить эквипотенциальную поверхность. Рекомендуется применять тонкий гибкий медный провод, многожильные проводники, покрытие металлической фольгой или применение специальных пазов.

9.1.4    Доводка

Обычно частичный разряд уменьшается в течение первых минут после подачи напряжения, поэтому для получения стабильного поведения ЧР в обмотке и ее компонентах в процессе измерений необходима предварительная доводка. Испытуемый объект должен находиться под напряжением несколько минут непосредственно перед началом регистрацией данных ЧР. Чтобы избежать перегрузки напряжение питания должно быть выбрано в соответствии с параметрами обмотки. Продолжительность доводки для новых и бывших в эксплуатации обмоток рекомендуется 5 минут при максимальном испытательном напряжении в соответствии с разделом 9.1.5. Доводка рекомендуется также и для обмоточных компонент. После проведения цикла доводки питающее напряжение вновь подается для проведения измерений ЧР.

15

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................1

3    Термины и определения...............................................................1

4    Природа частичных разрядов во вращающихся электрических машинах.......................2

4.1    Основы теории частичных разрядов..................................................2

4.2    Типы частичных разрядов во вращающихся машинах...................................3

4.3    Распространение импульсов в обмотке...............................................4

5    Техника измерений и приборы..........................................................4

5.1    Общие сведения..................................................................4

5.2    Влияние частотных характеристик измерительной системы..............................5

5.3    Влияние соединительных узлов на ЧР................................................5

5.4    Широкополосные и узкополосные измерительные системы..............................6

6    Представление результатов измерений...................................................7

6.1    Общие сведения..................................................................7

6.2    Минимальные рамки представления результатов исследования ЧР........................7

6.3    Дополнительные средства представления результатов исследования ЧР...................8

7    Измерительные цепи..................................................................9

7.1    Общие сведения..................................................................9

7.2    Компоненты обмоточной системы...................................................10

7.3    Обмоточная система в целом......................................................10

8    Нормализация измерений.............................................................12

8.1    Общие сведения.................................................................12

8.2    Компоненты обмоточной системы...................................................13

8.3    Обмоточная система в целом......................................................13

9    Процедура испытаний................................................................14

9.1    Измерение ЧР в обмотках и их компонентах..........................................14

9.2    Определение наличия и расположения ЧР...........................................17

10    Интерпретация результатов испытаний.................................................18

10.1    Общие сведения...............................................................18

10.2    Интерпретация напряжения начала и гашения ЧР....................................19

10.3    Разработка моделей ЧР.........................................................20

11    Отчет об испытаниях................................................................22

Приложение А (справочное) Измерения частичных разрядов на включенных в сеть вращающихся

электрических машинах...................................................24

Приложение В (справочное) Неэлектрические методы измерения ЧР и методы определения

их местоположения.......................................................25

Приложение С (справочное) Внешний шум, помехи и чувствительность.........................26

Приложение D (справочное) Методы уменьшения помех.....................................28

Приложение Е (справочное) Интерпретация данных по амплитуде ЧР и фазовым диаграммам ЧР . .32 Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

межгосударственным стандартам..........................................35

Библиография........................................................................36

IV

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015

Введение

Многие годы измерение частичных разрядов (ЧР) использовалось в качестве точного критерия при оценке качества новых типов изоляции, а также для определения местоположения источника ЧР в изоляции вследствие возникающих на нее при работе воздействий. По сравнению с другими диэлектрическими испытаниями (измерение коэффициента затухания или сопротивления изоляции) измерение ЧР позволяет обнаружить слабые места изоляционной системы с целью их идентификации.

Измерение ЧР во вращающихся электрических машинах используется также при контроле качества вновь собранных обмоток, финишном контроле, проверке компонентов обмоточных систем (шаблонных катушек, высоковольтных изоляторов и т. п.), а также полностью собранных статоров.

Применительно к обслуживанию, ремонту и модернизации вращающихся электрических машин измерение ЧР представляет информацию относительно:

-    слабых мест в изоляционной системе,

-    процессов износа изоляции,

-    принятия мер по техническому обслуживанию и определению межремонтных интервалов.

Хотя испытания на ЧР во вращающихся машинах нашли широкое применение, ряд исследований

выявил, что критерии и методы анализа и окончательной оценки полученных данных при различных методах измерения часто сильно отличаются и не являются сопоставимыми. Поэтому существует необходимость в руководстве для пользователей, которые используют измерение ЧР для оценки состояния изоляционных систем.

Испытание статорных обмоток на ЧР можно разделить на две большие группы:

a)    измерения на отключенных от сети электрических машинах (офлайновые измерения), при которых обмотка статора изолирована от электрической системы и для питания обмотки применяется отдельный источник питания;

b)    измерения на находящихся в эксплуатации электрических машинах (онлайновые измерения), при которых электрическая машина находится в рабочем режиме и соединена с электрической системой.

Оба вида испытаний имеют свои преимущества и недостатки. Краткое обсуждение достоинств и недостатков испытаний на ЧР находящихся в эксплуатации электрических машин приводится в приложении А. Однако, принимая во внимание широкое распространение онлайновых методов, оправданное позитивной индустриальной практикой, настоящий стандарт ограничивается рассмотрением методов испытаний отключенных от сети машин. Такой подход представляется необходимым и достаточно лаконичным для их успешного использования неспециалистами в области измерения ЧР.

Ограничения

При испытании статорных обмоток на ЧР различными средствами измерений могут быть получены разные результаты, следовательно, сравнение результатов возможно только при определенных эквивалентных условиях. Поэтому представляет трудность назначение абсолютных значений критериев приемки или работоспособности. Это обусловлено особенностями распространения импульсов, трудностями калибровки и индивидуальными особенностями частотных характеристик статорных обмоток и средств измерений ЧР.

Более того, степень старения изоляции, а следовательно и риск ее разрушения зависит от таких факторов, как вид источников ЧР и их дислокации внутри статорной обмотки, оба из которых могут значительно влиять на результаты испытаний.

Для количественной оценки результатов испытаний в качестве основы могут быть использованы подтвержденные практикой эмпирические данные. Более того, для надежной оценки состояния изоляции обмотки статора рекомендуется ориентироваться на тенденции изменения количественных характеристик ЧР, их сравнение для машин аналогичной конструкции и с аналогичной изоляционной системой, измеренные при аналогичных условиях работы с использованием того же измерительного оборудования.

Персонал, проводящий измерения ЧР должен сознавать, что, в силу принципиальных особенностей метода, не все проблемы, связанные с изоляцией обмоток статора, могут быть решены путем его

V

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015

применения, например повреждение изоляции из-за постоянных токов утечки, связанных с наличием проводящих контуров между различными ее элементами, или с явлением безимпульсных разрядов.

На испытания частей обмоточных систем и интерпретацию их результатов не распространяются ограничения, связанные с распространением импульсов.

VI

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ Часть 27

Измерения частичного разряда на изоляции статорной обмотки отключенных от сети вращающихся электрических машин

Rotating electrical machines. Part 27. Off-line partial discharge measurements on the stator winding insulation of rotating

electrical machines

Дата введения — 2017—03—01

1    Область применения

Настоящий стандарт является техническим регламентом, обеспечивающим общую базу для:

-    измерительной техники и оборудования,

-    установки оборудования,

-    стандартизации и процедуры испытаний,

-    снижения шума,

-    оформления результатов,

-    интерпретации результатов.

Это относится к измерениям ЧР в изоляции статорных обмоток отключенных от сети электрических машин при их питании от специального источника с частотой до 400 Гц. Настоящий стандарт охватывает двигатели с беличьей клеткой или шаблонными обмотками, уложенными в неизолированные пазы. Это, как правило, характерно для машин на напряжение 6 кВ и выше. Методы измерения, описанные в настоящем стандарте, могут также применяться для машин без проводящей пазовой оболочки. Однако результаты и их анализ могут отличаться от приведенных в настоящем стандарте.

2    Нормативные ссылки

Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного документа, для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).

IEC 60060-1, High-voltage test techniques — Part 1: General definitions and test requirements (Методы испытаний высоким напряжением. Часть 1. Общие определения и требования к испытаниям).

IEC 60060-2, High-voltage test techniques — Part 2: Measuring systems (Методы испытаний высоким напряжением. Часть 2. Измерительные системы)

IEC 60270:2000, High-voltage test techniques — Partial discharge measurements (Методы испытаний высоким напряжением. Измерение частичных разрядов).

3    Термины и определения

Общие термины и определения по измерению частичных разрядов, приведенные в настоящем стандарте, содержатся в IEC 60270 и дополняются нижеследующими терминами.

3.1 измерение на отключенной от сети машине (off-line measurement): Измерение, проводимое на остановленной машине, отсоединенной от питающей сети (офлайновое измерение).

Примечание — Необходимое испытательное напряжение прикладывается к обмотке от специального источника.

Издание официальное

3.2    измерение на машине, находящейся в эксплуатации (on-line measurement): Измерение, проводимое на вращающейся машине при ее нормальной работе (онлайновое измерение).

3.3    поглощающее покрытие (stress control coating): Красочное покрытие или лента на поверхности пазовой изоляции высоковольтных стержней и катушек, находящееся между ними и стенками

пазов.

Примечание — Это покрытие уменьшает напряженность электрического поля по длине обмотки до величины, меньшей критического значения, при котором на поверхности возникают ЧР Оно перекрывает проводящие покрытия частей паза для обеспечения электрического контакта между ними.

3.4    проводящее покрытие паза (conductive slot coating): Проводящая краска или слой ленты, находящиеся в непосредственном контакте с основной пазовой изоляцией катушки и часто называемые «полупроводящим покрытием».

Примечание — Это покрытие обеспечивает надежный электрический контакт с сердечником статора.

3.5    резистивный датчик температуры (РДТ) (resistance temperature detector—RTD): Встроенный в обмотку статора датчик температуры, обычно расположенный между верхним и нижним стержнями или между смежными сторонами катушек.

3.6    пазовые разряды (slot discharges): Разряды, происходящие между внешней поверхностью пазовой части катушки или стержня и заземленными пластинами шихтованного сердечника.

3.7    внутренние разряды (internal discharges): Разряды, происходящие внутри изоляционной системы.

3.8    поверхностные разряды (surface discharges): Разряды, происходящие на поверхности изоляции или на поверхности частей обмотки в лобовых частях или на поверхности активной части обмотки.

3.9    распределение импульсов по амплитуде (pulse height distribution): Зависимость числа импульсов, измеренных в течение заранее оговоренного промежутка времени и имеющих амплитуду в пределах равных интервалов дискретизации, от величины амплитуды.

3.10    распределение импульсов по фазе (pulse phase distribution): Зависимость числа импульсов, измеренных в течение заранее оговоренного промежутка времени и имеющих фазу в пределах равных интервалов дискретизации, от величины фазы.

3.11    диаграмма распределения ЧР (partial discharge pattern): Картина распределения ЧР в виде зависимости амплитуды ЧР от фазы на периоде напряжения переменного тока для визуализации поведения ЧР при определенном заранее времени измерений.

3.12    устройство сопряжения (coupling device): Обычно активный или пассивный четырехполюсник, который преобразует входные токи в сигналы напряжения.

Примечание — Данные токи передаются средствам измерений системой преобразования измерительной информации. Амплитудно-частотная характеристика устройства сопряжения выбирается таким образом, чтобы эффективно предотвратить попадание нежелательного напряжения и частоты на измерительный инструмент.

3.13    блок сопряжения ЧР (PD coupling unit): высоковольтный конденсатор низкой индуктивности, установленный последовательно с устройством сопряжения.

3.14    наибольшая повторяющаяся амплитуда ЧР (largest repeatedly occurring PD magnitude), (Qm): Наибольшее значение, зарегистрированное системой измерений, которое проявляется в виде серии импульсов в соответствии с 4.3.3 IEC 60270, или значение, связанное с оценкой повторяющихся импульсов ЧР с частотой 10 импульсов в секунду, которое может быть непосредственно получено из распределения импульсов по амплитуде.

3.15    нормализованная гистограмма импульсов (normalized quantity number — NQN): Нормализованная площадь под линией, огибающей диаграмму распределения импульсов по амплитуде, в которой количество импульсов выражено как логарифм числа импульсов в секунду, а амплитуда импульсов представлена в линейном масштабе.

4 Природа частичных разрядов во вращающихся электрических машинах

4.1 Основы теории частичных разрядов

Обычно частичные разряды (ЧР) происходят в местах, где диэлектрические свойства изоляционных материалов неоднородны. В этих местах напряженность электрического поля может усиливаться. Такие местные усиления поля могут приводить к местному частичному пробою. Этот местный пробой

ГОСТ IEC/TS 60034-27—2015

не является полным пробоем изоляционной системы. Обычно ЧР для своего развития необходимо газовое включение, т. е. заполненные газом промежутки внутри изоляции, расположенные около проводника или около внутренней поверхности изоляции.

ЧР может произойти, когда местная напряженность поля в зоне неоднородности превысит напряженность пробоя изоляционного материала. Этот процесс может привести к многочисленным импульсам ЧР в течение одного периода приложенного напряжения.

Величина заряда, переносимого при разряде, тесно связана с неоднородностью материала, его размерами, пробивным напряжением и удельными диэлектрическими свойствами материала, типом газа, его давлением и т. д.

Изоляционная система обмоток статора высоковольтных машин обычно имеет повышенную восприимчивость к ЧР, хотя ей и присуща устойчивость к их появлению благодаря наличию неорганической слюдяной составляющей. Наличие значительных ЧР в этих машинах в большей степени являются показателем несовершенства технологии производства или разрушения изоляции в процессе эксплуатации, нежели непосредственной причиной пробоя. Тем не менее, в зависимости от индивидуальных процессов в машинах ЧР может непосредственно влиять на изоляцию и процесс ее старения. Время до разрушения или вероятность отказа не всегда имеют связь с уровнем ЧР, но существенно зависят от других факторов, например, рабочей температуры, состоянием клинового узла, вибрации стержней, степенью загрязнения изоляции и других.

Измерение и анализ специфического поведения ЧР могут быть эффективно использованы для контроля качества новых обмоток и их компонентов и для раннего обнаружения недостатков изоляции, вызванных ее старением в процессе эксплуатации из-за тепловых, электрических и механических воздействий, а также воздействием окружающей среды, которые могут привести к ее повреждению.

4.2 Типы частичных разрядов во вращающихся машинах

4.2.1    Общие положения

Причинами развития частичных разрядов в статорной обмотке могут являться особенности технологии, производственные дефекты, нормальное и ускоренное старение в процессе эксплуатации. Конструкция машины, используемые материалы, технология производства, условия работы и другие факторы могут существенно влиять на свойства, местоположение, характеристики и развитие ЧР. Для каждой машины различные источники ЧР в ряде случаев могут быть обнаружены и идентифицированы по особенностям их поведения.

4.2.2    Внутренние разряды

4.2.2.1    Внутренние полости

Несмотря на то, что технология производства направлена на минимизацию внутренних пустот, их некоторое количество неизбежно присутствует в пропитанной компаундом слюдяной изоляционной конструкции, обычно используемой в высоковольтных вращающихся машинах, Действительно, слюда в изоляционной системе предотвращает частичные разряды, не доводя дело до полного пробоя. Пока внутренние полости малы и существенно не увеличиваются, эксплуатационная надежность изоляции не уменьшается.

4.2.2.2    Внутреннее расслоение

Внутреннее расслоение внутри главной изоляции может быть вызвано несовершенным запеканием изоляционной системы во время производства или из-за чрезмерных механических и тепловых напряжений во время работы. Крупные полости могут развиваться на большой площади, что приводит к разрядам относительно высокой энергии, которые могут оказывать значительное влияние на изоляцию. В частности, расслоение может уменьшить теплопроводность изоляции, что может привести к ускоренному ее старению или даже выходу из строя. Поэтому при наличии ЧР необходимо тщательное рассмотрение расслоения.

4.2.2.3    Отслоение изоляции от проводника

Периодические изменения теплового режима могут вызвать отслоение медного проводника от главной изоляцией, которое может вызвать глубокие повреждения изоляции витка или секции.

4.2.3    Разряды в пазу

Разряды в пазу высоковольтных машин развиваются в случае повреждения проводящего покрытия из-за подвижности пазовой части стержня (катушки), например, при ослаблении его запрессовки, из-за эрозии материала, абразивного износа, воздействия химически активной среды или производственных дефектов. Разряды большой энергии возникают при наличии серьезных механических по-

3

вреждений, которые могут привести к дополнительным повреждениям главной изоляции, и в конечном итоге к ее пробою. На ранних стадиях разряды в пазу в большей степени представляют собой вибрационное искрообразование, нежели частичный разряд. Это искрообразование может также происходить в частях обмоток с низким потенциалом, например, вблизи нулевой точки звезды. Хотя абсолютное время между появлением разрядов и пробоем изоляции обычно неизвестно, оно может быть небольшим, поэтому необходимо их своевременное обнаружение и проведения ремонтных работ.

4.2.4    Разряды в лобовых частях

ЧР в зоне лобовых частей обмотки могут возникать в тех местах, где имеются большие напряженности электрического поля. Такие разряды обычно происходят в промежутках между различными элементами лобовых частей обмотки статора.

Если покрытие лобовых частей обмоток, уменьшающее напряженности поля, теряет эффективность из-за неудачной конструкции этих частей, их загрязнения, пористости, влияния температуры и других факторов, возникает поверхностный разряд, приводящий к существенной эрозии материалов. Как правило, это очень медленный процесс развития повреждения, несмотря на то, что поведение ЧР может быть подчинено относительно быстрым изменениям от поверхностных эффектов. Кроме того ЧР может возникать между фазами, например, из-за нарушения зазоров между вводными зажимами, зажимами и выступающими элементами конструкции или разряда между лобовой частью обмотки и землей.

4.2.5    Электропроводящие частицы

Наличие электропроводящих частиц, особенно малоразмерных, образующихся в результате загрязнения обмотки, может привести к сильной местной концентрации ЧР. Это может привести к появлению раковин и микротрещин в изоляции.

4.3 Распространение импульсов в обмотке

По своей природе ток частичного разряда представляет собой импульсный ток с передним фронтом всего в несколько наносекунд. Для таких коротких импульсов ЧР с высокочастотным спектром обмотка статора представляет собой цепь с распределенными параметрами, в которой имеют место явления бегущей волны, индуктивно-емкостной связи и резонанса. Поэтому необходим анализ распространения импульса ЧР. Форма и величина регистрируемого на зажимах обмотки сигнала ЧР отличаются от тех, которые имеют место в точке возникновения ЧР из-за явлений ослабления, искажения, отражения и взаимовлияния бегущей волны. Поэтому для анализа и интерпретации результатов измерений ЧР во вращающихся электрических машинах важно учитывать следующие обстоятельства.

-    Передаточная функция звена между точкой возникновения ЧР и чувствительным к нему звеном неизвестна и зависит от специфики конструкции электрической машины, определяющей амплитудно-частотную характеристику статорной обмотки. Поэтому энергия источника ЧР, которая идет на образование эрозии изоляции, не может быть измерена прямым способом.

-    Высокочастотный сигнал в системе возбуждения, вызывающий ЧР на клеммах, зависит от свойств передаточных характеристик испытуемой машины и места расположения источника ЧР.

-    Высокочастотные составляющие сигнала ЧР значительно ослабевают по мере прохождения через обмотку и, в зависимости от природы ЧР, могут быть не распознаны на клеммах испытуемой машины.

Таким образом, совокупность вышеперечисленных обстоятельств с учетом не только особенностей конструкции статорных обмоток, но и специфики частотных характеристик системы анализа ЧР, включая соединительные элементы, оказывает существенное влияние на характеристики сигналов, образующихся на клеммах катушек.

5 Техника измерений и приборы

5.1 Общие сведения

В соответствии с IEC 60270 данный раздел посвящен исключительно электрическим методам измерения частичных разрядов, поскольку данные методы являются самым распространенным способом оценки изоляции обмоток вращающихся электрических машин. Неэлектрические методы измерений ЧР и их местоположения представлены в приложении В.

Системы измерения частичных разрядов могут быть разделены на подсистемы: соединительные элементы, системы передачи сигналов (например, соединительные электрические и оптоволоконные кабели) и измерительные устройства. В общем случае, системы передачи не имеют, за исключением некоторого ослабления сигнала, заметного влияния на характеристики системы измерения, а потому не принимаются во внимание.

4