Prueba de sobretensión de aislamiento
La rigidez dieléctrica del aislamiento está determinada por su capacidad para soportar la tensión de funcionamiento durante mucho tiempo. La disminución de la rigidez dieléctrica está provocada en la mayoría de los casos por la humedad y defectos locales de aislamiento. Por lo general, tales defectos son inclusiones de gas (aire) en un dieléctrico sólido o líquido.
Debido al hecho de que la rigidez dieléctrica del gas en la inclusión es menor que la del aislamiento principal, se crean las condiciones para la ruptura o superposición del aislamiento en el lugar del defecto: descarga parcial. A su vez, las descargas parciales provocan daños adicionales en el aislamiento. Una descarga parcial se denomina descarga deslizante (superficial) y ruptura de zonas individuales o elementos aislantes.
Para determinar el límite de rigidez dieléctrica del aislamiento, se prueba con un voltaje aumentado. Se aplica un voltaje de prueba, que es significativamente más alto que el voltaje de funcionamiento, durante un tiempo suficiente para desarrollar una descarga en un defecto local hasta la falla.De esta forma, la aplicación de tensión incrementada permite no solo identificar defectos, sino también asegurar el nivel requerido de rigidez dieléctrica del aislamiento durante su operación.
La prueba de sobretensión del aislamiento debe ir precedida de una investigación y evaluación minuciosas del estado del aislamiento mediante otros métodos descritos anteriormente. El aislamiento solo puede someterse a una prueba de sobretensión si las pruebas anteriores son positivas.
Se considera que el aislamiento ha superado el ensayo de sobretensión si no hay daños, descargas parciales, emisiones de gases o humo, disminución brusca de la tensión y aumento de la corriente a través del aislamiento, calentamiento local del aislamiento.
Según el tipo de equipo y la naturaleza de la prueba, el aislamiento puede probarse aplicando una sobretensión de CA o un voltaje rectificado. En los casos en que la prueba de aislamiento se realice tanto con CA como con tensión rectificada, la prueba de tensión rectificada deberá preceder a la prueba de tensión CA.
Prueba de aislamiento de CA de alto voltaje
La prueba de tensión CA a la frecuencia de alimentación se realiza mediante un transformador elevador con un dispositivo de regulación en el lado de baja tensión. El esquema de instalación también debe incluir un interruptor de alimentación con interrupción visible y protección contra sobrecorriente para cortar el suministro al transformador en caso de daño o superposición del aislamiento del sitio, por ejemplo, un interruptor y un fusible o un disyuntor con una cubierta quitada.El ajuste de la operación de protección debe exceder la corriente consumida por la red en el valor máximo de la tensión de prueba del equipo, no más del doble.
El voltaje de frecuencia del suministro se usa generalmente como voltaje de prueba. Se supone que el tiempo de aplicación de la tensión de prueba es de 1 minuto para el aislamiento principal y de 5 minutos para vuelta a vuelta. Esta duración de aplicación de la tensión de prueba no afecta al estado del aislamiento, que está libre de defectos, y es suficiente para comprobar el aislamiento bajo tensión.
La tasa de aumento del voltaje hasta un tercio del valor de prueba puede ser arbitraria; en el futuro, el voltaje de prueba debe incrementarse gradualmente, a un ritmo que permita una lectura visual de los medidores. Al probar el aislamiento de máquinas eléctricas, el tiempo para que el voltaje aumente de la mitad al valor total debe ser de al menos 10 s.
Después de la duración especificada de la prueba, el voltaje se reduce gradualmente a un valor que no exceda un tercio del voltaje de prueba y se apaga. Se permite una liberación repentina de voltaje en los casos en que esto sea necesario para la seguridad de las personas o del equipo. La duración de la prueba es el tiempo durante el cual se aplica la tensión de prueba completa.
Para evitar sobretensiones inaceptables durante la prueba (debido a armónicos más altos en la curva de tensión de prueba), la configuración de prueba debe, si es posible, estar conectada a la tensión de línea de la red. La forma de onda de voltaje se puede monitorear con un osciloscopio electrónico.
La tensión de prueba, excepto para las pruebas críticas (generadores, grandes motores, etc.), se mide desde el lado de baja tensión. Al probar objetos de gran capacitancia, el voltaje en el lado alto del transformador de prueba puede exceder ligeramente la relación de transformación calculada debido a la corriente capacitiva.
Para pruebas críticas, el voltaje de prueba se mide en el lado alto del transformador de prueba utilizando transformadores de voltaje o kilovoltímetros electrostáticos.
En los casos en que un transformador de tensión no sea suficiente para medir la tensión de prueba, se pueden conectar en serie dos transformadores de tensión del mismo tipo. También se aplican resistencias adicionales a los voltímetros.
Para proteger los objetos críticos de un aumento accidental del voltaje peligroso en paralelo con el objeto bajo prueba, los pararrayos esféricos con un voltaje de ruptura igual al 110% del voltaje de prueba deben conectarse por resistencia (2 - 5 Ohm por cada voltio de la prueba). voltaje).
El esquema para probar el aislamiento de equipos eléctricos con voltaje alterno aumentado se muestra en la fig. 1.
Arroz. 1. Diagrama de prueba de aislamiento con voltaje de CA aumentado.
Antes de aplicar voltaje al objeto de prueba, el circuito completamente ensamblado se prueba sin carga y se verifica el voltaje de ruptura de los topes de bola.
Además de especiales, los transformadores de potencia y los transformadores de tensión se pueden utilizar como transformadores de prueba.
Los transformadores de potencia con este uso permiten una carga de corriente de hasta el 250% de la nominal con una prueba triple (paso a paso) con una pausa de dos minutos entre aplicaciones de tensión. Para los transformadores de voltaje del tipo NOM, se permite aumentar el voltaje del devanado primario al 150 - 170% del nominal. En ausencia de un transformador de prueba con potencia suficiente, es posible la conexión en paralelo del mismo tipo de transformadores.
Los transformadores de medida de tensión del tipo NOM son muy utilizados. Su potencia máxima, indicada en los datos del pasaporte y debido a la provisión de una clase apropiada de precisión, es relativamente pequeña. Sin embargo, según las condiciones de calentamiento, permiten una sobrecarga a corto plazo de 3 a 5 veces el valor actual calculado a partir de la potencia nominal máxima. Además, estos transformadores pueden sobreexcitarse en voltaje en un 30-50%, puede conectar dos transformadores en serie.
Arroz. 2. Diagramas de conexión en serie de transformadores de prueba: TL1 y TL2 — transformadores de prueba; TL3 es un transformador de aislamiento.
La inclusión de dos transformadores según el esquema de la fig. 2a es aplicable cuando ambos electrodos del objeto pueden aislarse de la tierra. La tensión de prueba es igual a la suma de las tensiones de los dos transformadores; los valores nominales de estos voltajes pueden variar. Cuando los transformadores se conectan en cascada (Fig. 2a, b), uno de ellos TL2 tiene un potencial alto y su cuerpo debe estar aislado de tierra.
Este transformador puede ser excitado usando un devanado especial del primer transformador TL1 de la etapa (Fig.2b) o directamente desde su devanado secundario, si el valor máximo de la tensión en él no excede el valor permisible para el devanado primario del transformador TL2. Si no es posible aislar de forma fiable el transformador TL2, utilice el transformador de aislamiento auxiliar TL3 (Figura 2c).
Los transformadores de potencia se utilizan para obtener tensión de fase o de red. En el primer caso, el neutro del devanado de AT se conecta a tierra y la tensión primaria se aplica al neutro y al terminal de fase correspondiente del devanado de BT.
Se supone que la potencia del transformador es igual a 1/3 de la nominal. Se usa voltaje de línea a línea siempre que el aislamiento neutral esté clasificado para voltaje completo de línea a línea. En este caso, uno o dos terminales HV interconectados están conectados a tierra. la potencia del transformador se supone igual a 2/3 de la nominal. Los transformadores de potencia permiten una sobrecorriente a corto plazo de 2,5 a 3 veces.
El dispositivo de regulación debe proporcionar un cambio en el voltaje del transformador de 25-30% del valor total del voltaje de prueba. El ajuste debe ser prácticamente suave, con pasos que no superen el 1-1,5% del voltaje de prueba. No se permiten cortes de circuito durante el ajuste.
El voltaje debe estar cerca de sinusoidal con un contenido armónico más alto de no más del 5%. Cuando se utilizan reguladores de baja resistencia interna, como los autotransformadores, este requisito se cumple prácticamente. No se recomienda el uso de estranguladores o reóstatos para este propósito.
Prueba de aislamiento de voltaje rectificado
El uso de un voltaje de prueba rectificado puede reducir significativamente la potencia de la configuración de prueba, le permite probar objetos de gran capacitancia (cables de capacitores, etc.) y le permite monitorear la condición del aislamiento a través de corrientes de fuga medidas.
Los circuitos rectificadores de media onda se usan comúnmente en las pruebas de aislamiento de voltaje rectificado. En la Fig. 3 muestra un diagrama esquemático de una prueba de aislamiento de tensión rectificada.
Arroz. 3. Circuito de prueba de aislamiento de voltaje rectificado
El método de prueba de aislamiento de voltaje rectificado es similar a la prueba de voltaje de CA. Además, se controla la corriente de fuga.
El tiempo de aplicación del voltaje corregido es más largo que en la prueba de voltaje de CA y, según el equipo bajo prueba, está determinado por los estándares dentro de 10 a 15 minutos.
La medida de la tensión de prueba se suele realizar con un voltímetro conectado al lado de baja tensión del transformador de prueba (transformada por la relación de transformación).
Dado que el voltaje rectificado está determinado por el valor de amplitud, las lecturas del voltímetro (medición de los valores de voltaje efectivo) deben multiplicarse por resistencia interna, la lámpara rectificadora, pequeña bajo el calentamiento normal del cátodo, aumenta bruscamente con una corriente de calentamiento insuficiente. En este caso, la caída de voltaje en la lámpara rectificadora aumenta y disminuye a lo largo del objeto de prueba. Por lo tanto, durante la prueba, es necesario monitorear el voltaje de suministro de la configuración de prueba.También se recomienda utilizar un voltímetro con una gran resistencia adicional para medir voltajes laterales altos.
Al igual que con las pruebas de voltaje de CA, para proteger los objetos críticos de un aumento de voltaje excesivo accidental, se recomienda conectar un pararrayos con un voltaje de ruptura igual al 110-120% del voltaje de prueba a través de una resistencia (2 — 5 ohmios para cada voltaje de prueba). voltios) en paralelo con el objeto de prueba.
La corriente que atraviesa el aislamiento durante una prueba de tensión rectificada en la mayoría de los casos no supera los 5 — 10 mA, lo que conduce a una pequeña potencia del transformador de prueba.
Cuando se prueban objetos con una gran capacidad (cables de alimentación, condensadores, devanados de grandes máquinas eléctricas), la capacitancia del objeto cargado a la tensión de prueba tiene una gran reserva de energía, cuya descarga instantánea puede provocar la destrucción del equipo de la configuración de la prueba. Por lo tanto, el objeto de prueba debe descargarse para que la corriente de descarga no pase a través del dispositivo de medición.
Para eliminar la carga de los objetos probados, se utilizan dispositivos de puesta a tierra, en cuyo circuito eléctrico se incluye una resistencia de 5-50 kOhm. Los tubos de goma llenos de agua se utilizan como resistencia al dejar caer objetos de gran capacidad.
La carga del contenedor, incluso después de una breve puesta a tierra, puede continuar durante mucho tiempo y suponer un peligro para la vida del personal. Por lo tanto, después de que el objeto de prueba haya sido descargado por el dispositivo de descarga, debe estar firmemente conectado a tierra.