Техническое диагностирование электрооборудования. Диагностирование изоляции

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА рф

фгоу впо

БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра «Электрификации, автоматизации и безопасности жизнедеятельности»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Эксплуатация электрооборудования»

на тему: «Техническое диагностирование электрооборудования. Диагностирование изоляции»

Вариант № 48

Белгород 2010

Задание

Вариант №48

1. По теоретической части: Техническое диагностирование электрооборудования. Диагностирование изоляции.

2. По расчетной части: Блок теплиц 6 га.

1. Теоретическая часть

1.1 Техническое диагностирование электрооборудования. Диагностирование изоляции

Под действием электрического поля в изоляции происходят сложные процессы. Во-первых, из-за присутствия в диэлектриках свободных зарядов, обусловленных примесями и дефектами строения, в изоляции всегда возникает ток сквозной проходимости ia, во-вторых, происходит замедленная поляризация, т.е. смещение и поворот связанных дипольных молекул, создающих ток абсорбции ia. В-третьих, происходит мгновенная поляризация, представляющая собой упругое смещение и деформацию электронных оболочек атомов и ионов и создающая ток смещения ic.

а)

Рис. 1 - Схема замещения изоляции (а) и диаграмма токов, протекающих в ней (б)

Для изучения перечисленных процессов используют схему замещения изоляции, показанную на рисунке 1, а. Резистор Ru характеризует сопротивление сквозному току; конденсатор С а - емкость, обусловленную дипольной поляризацией; конденсатор Сс - емкость электронной поляризации (геометрическая емкость); резистор эквивалентные потери при дипольной поляризации. На рисунке 1,6 показаны зависимости токов, проходящих через изоляцию, от времени нахождения под постоянным напряжением. Как видно, ток абсорбции затухает по мере завершения процессов замедленной поляризации, а ток сквозной проводимости сохраняется неизменным. Токи смещения столь кратковременны, что их не учитывают. Суммарный ток I имеет затухающий характер.

Истинное сопротивление изоляции зависит от сквозного тока можно определить по формуле

Ru=U/(i-ia)

где U - приложенное напряжение, В.

Поскольку измерение ia связано с определенными трудностями, сопротивление изоляции рассчитывают как частное от деления напряжения на значение тока, установившегося через минуту после включения напряжения. К этому моменту ток ia затухает и не вносит погрешность. Если же измерение проводить при небольшой выдержке времени, то может создаться неправильное представление о сопротивлении изоляции.

Для исправной изоляции в ПУЭ и ПТЭ установлены нормативы, характеризующие параметры схемы замещения. Например, наименьшее допустимое сопротивление (МОм) изоляции электродвигателя мощностью Рн (кВт) при рабочей температуре определяют по выражению

Ru≥Uн/(1000+0,01Рн)

где Uн - номинальное линейное напряжение, В.

При эксплуатации электрооборудования его изоляция подвергается влиянию рабочего напряжения, кратковременным перенапряжениям от грозовых разрядов и коммутационных операций, механическим и тепловым нагрузкам, загрязнению, увлажнению и другим неблагоприятным воздействиям. В результате этого свойства изоляции непрерывно ухудшаются.

Из схемы замещения видно, что от качества изоляции зависят значения токов утечки, абсорбции, смещения и мощности потерь в цепи RaCa. Поэтому их принимают за диагностические параметры изоляции. Дополнительно используют характеристики электрической прочности. Задача диагностирования состоит в том, чтобы определить фактические значения параметров и сравнить их с соответствующими нормами.

К основным способам диагностирования изоляции относятся: измерение сопротивления изоляции; измерение емкости изоляции; измерение диэлектрических потерь; испытание повышенным напряжением переменного или постоянного тока.

Полное заключение о состоянии изоляции делают по совокупности результатов измерений. Но в ряде случаев выделяют отдельные определяющие параметры, которые в некоторых условиях достаточно полно оценивают качество изоляции. Такой подход оправдан для выявления конкретных неисправностей изоляции (увлажнение, старение и т. п.).

Рис. 2 - Графики изменения полного тока и сопротивления сухой и влажной изоляций

Определение увлажненности изоляции по коэффициенту абсорбции. Пусть изоляция некоторого электрооборудования, например электродвигателя, моделируется схемой замещения (см. рис. 1,а). Из предыдущего рассмотрения процессов электропроводности и поляризации следует, что для заведомо сухой изоляции в процессе измерения суммарный ток icyx будет резко затухать (рис. 2). У влажной изоляции такого же двигателя суммарный ток iвл больше и будет затухать медленнее, потому что из-за увлажнения прирост тока сквозной проводимости больше, чем прирост тока абсорбции. Описанный характер изменения суммарного тока определяет динамику сопротивления изоляции. При постоянном напряжении мегомметра сопротивление сухой изоляции Rсух при измерении будет резко увеличиваться, а сопротивление влажной Rвл будет возрастать незначительно. Следовательно, по состоянию сопротивления изоляции в зависимости от продолжительности измерения можно определить, увлажнена изоляция или нет.

Рис. 3 - Графики изменения емкости сухой и влажной изоляций

Диагностирование увлажнения изоляции состоит в измерении мегомметром ее сопротивления в моменты t1, и t2 (t2>t1) после подачи напряжения и определения отношения R t2l<R t1 , называемого коэффициентом абсорбции. Обычно принимают t1 = 15 с, t2 = 60 с и рассчитывают R60/R15. Если R60/R15> 1,3, то изоляцию считают сухой; если (R60/R15) < 1,3, то изоляцию признают влажной.

Определение увлажненности изоляции способом «емкость - частота». Соотношение величин емкостей абсорбции и смещения изоляции зависит от степени ее увлажнения. В сухой изоляции преобладает электронная поляризация, характеризуемая емкостью смещения, а во влажной - дипольная поляризация (за счет дипольных молекул воды усиливается емкость абсорбции). Абсолютные значения величин этих емкостей имеют различную зависимость от частоты тока (рис. 4).

Емкость сухой С cух изоляции практически не зависит от частоты, так как поляризация в ней происходит почти мгновенно. Емкость же влажной изоляции Свл с ростом частоты убывает. Это объясняется тем, что при малой частоте дипольные молекулы воды успевают следовать (поворачиваться) за полем и Свл имеет наибольшее значение. Когда же частота становится большой, молекулы из-за своей инертности не успевают следовать за полем. Абсорбционная емкость уменьшается, и ее значение приближается к емкости, обусловленной лишь электронной поляризацией. Поэтому по степени изменения емкости от частоты можно определить увлажненность изоляции.

Диагностирование увлажнения состоит в измерении емкости изоляции при частоте f1, и f2 (f2> f1) и определении отношения C f1 /C f2. Обычно принимают f1= 2, f2 = 50 Гц и измеряют соответственно С2 и С5о. Если (С2<С50)< 1,2, то изоляция сухая, если (С2/С5о) > 1,2, - увлажненная.

Такой способ диагностирования проводят при помощи прибора контроля влажности изоляции типа ПКВ-7.

Определение местных дефектов изоляции по частичным разрядам. Принцип действия ИЧР основан на использовании воздействия электрических нестационарных процессов, сопровождающих разряды на электрический колебательный контур. Основными элементами ИЧР служат приемный колебательный контур или антенна, усилитель и измерительный прибор.

Алгоритм диагностирования состоит в следующем. На изоляцию подают повышенное напряжение. Приемным колебательным контуром или антенной ИЧР исследуют пространство вокруг изоляционной системы. При этом измерительный прибор ИЧР позволяет зафиксировать высокочастотные колебания и выявить место, где они имеют наибольший уровень. Обычно это место совпадает с местным дефектом. Известны схемы, в которых ИЧР подключают к испытательной цепи через разделительный конденсатор.

Определение местных дефектов изоляции по току сквозной проводимости.

Изоляцию проверяют в следующей последовательности. Подключают через микроамперметр обмотку одной из фаз к регулируемому источнику переменного напряжения. Плавно увеличивают напряжение до 1200 В и записывают ток утечки I1 Затем повышают напряжение до 1800В и записывают ток утечки I2. Аналогичные измерения проводят для остальных фаз. Когда нулевая точка обмотки недоступна, то к источнику подключают один из выводов обмотки, т. е. испытывают сразу изоляцию трех фаз.

Изоляцию считают исправной, если при повышении напряжения не наблюдают бросков тока; ток утечки при напряжении 1800 В не превышает 95 мкА для одной фазы (230 мкА для трех фаз); относительное приращение токов не более 0,9; коэффициент несимметрии токов утечки фаз не превышает 1,8.

Определение износа изоляции по значению диэлектрических потерь.

Диэлектрические потери зависят от вида диэлектрика и от его состояния. Тепловой износ, посторонние включения и влага ухудшают качество изоляции, что приводит к увеличению tgδ по сравнению с новой изоляцией. Диагностирование изоляции по tgδ используют для определения состояния в основном высоковольтного электрооборудования. Для измерения угла диэлектрических потерь применяют схему высоковольтного моста или схему с ваттметром.

2. Расчетная часть

2.1 Исходные данные для расчета

Вариант № 48. Перечень электрооборудования

2.2 Расчет годовой производственной программы

2.2.1 Расчет объема работ по обслуживанию электрооборудования

Известны различные подходы при определении трудоемкости работ по ТО, ТР и КР электрооборудования. Первый из них основан на измерении объема работ в условных единицах электрооборудования (УЕЭ), [4, 5,6].

Во втором случае объем работ определяется непосредственно в единицах трудоемкости (в нормочасах) [4]. В третьем случае электрооборудование сначала переводят в условные единицы ремонта (УЕР), а затем по трудоемкости одной УЕР определяют трудоемкость отдельных видов работ (ТО, ТР, ЗС, КР) [5, 4].

В курсовой работе рекомендуется использовать первый метод для расчета общего числа персонала ЭТС и для выбора пунктов ТО и штата ИТР, а третий для определения затрат труда по видам технического обслуживания для каждого электрифицированного объекта хозяйства и определения численности электромонтеров в группах по видам работ (ТО, ТР, ЗС, КР) и для выборов пунктов ТО и ремонта электрооборудования. Расчет ведется в форме таблицы 3.

Электрооборудование для каждого электрифицированного объекта хозяйства определенное на основании журнала учета электрооборудования заносят в графу 1, а количество оборудования в каждой группе в графу 3.

В графы 4, 5, 6 заносят условное обозначение среды, в которой работает оборудование (см. таблицу 1), число часов работы в сутки и коэффициент сезонности (см. таблицу 2) соответственно.

Таблица 1 - Условное обозначение среды в зависимости от места установки электрооборудования (ЭО)

Таблица 2 - Коэффициент сезонности работы электрооборудования (ЭО)

Объем работ на единицу оборудования УЕЭ определяют по Приложению 1 и заносят в графу 7. При этом следует учесть, что в объем работ в УЕЭ силового оборудования входит также и объем работ по ТО и ТР аппаратуры управления и проводки, поэтому графы 7 и 9 расчетной таблицы 3 записываются только для силового оборудования.

Объем работ по каждой группе оборудования определяется путем перемножения данных, приведенных в графах 3 и 7. Общий объем работ по участку обслуживания определяется суммированием УЕЭ в графе 8.

Для определения физического количества ремонтов необходимо по данным таблицы 6 в зависимости от места установок и времени работы в сутки, определить годовое количество ТО, ТР, ЗС, КР на единицу оборудования и занести соответственно в графы 9, 10, 11, 12.

Если оборудование ставится на консервацию, необходимо к годовому количеству физических технических обслуживании по нормам (графа 9) добавить одно ТО (на консервацию).

Количество условных ремонтов в год (графы 17, 18, 19, 20) таблицы 3 определяют путем умножения годового количества физических ремонтов (графы 9, 10, 11, 12) на коэффициент перевода физических ремонтов по группам оборудования (графы 13, 14, 15, 16) на количество (графа 3) и на коэффициент сезонности (графа 6).

Общий годовой объем работ по ТО, ТР, ЗС, КР для участка обслуживания или хозяйства определяют в физических и условных ремонтах как сумма объемов работ по электрифицированным объектам (итоги граф 17, 18, 19, 20).

Таблица 3 - Расчетная таблица с картой учета электрооборудования

Таблица 4 - Годовое количество технических обслуживании (ТО), текущих ремонтов (ТР), замен смазок (ЗС) и капитальных ремонтов (КР) электрооборудования в зависимости от места его установки и времени работы в сутки

Примечание: Замена смазки производится во вращающихся электрических машинах мощностью более 70 кВт.

Расчета объема работ по обслуживанию электрооборудования

В соответствием с вариантом задания определяем перечень электрооборудования и заполняем таблицу А. (вариант №48)

Вариант № 48 «Блок теплиц 6 га»

Таблица А - Перечень электрооборудования

Далее с учетом среды размещения (таблица 1), коэффициента сезонности (таблица 2), времени работы оборудования (определяем самостоятельно), и объема работ на единицу оборудования (приложение 1) определяем объем условных единиц электрооборудования. Заполняем таблицу В.

Таблица В

Примечание.

При расчете объема работ для светильников и следует учитывать коэффициенты пересчета с учетом количества светильников.

Пример 1. Переводной коэффициент по приложению 1 для светильников с лампами накаливания в сырых и пыльных помещениях составляет 0,91 для 10 светильников. Общее количество светильников по заданию 14. Тогда общий объем работ (УЕЭ) по данной позиции составит: 0,91 х 14/10 = 1,27.

При расчете единицы объема работ для электродвигателей следует учитывать время работы электродвигателя в сутки. В приложении 1 данные по электродвигателям приведены для времени работы от 6 до 10 ч. Если двигатель работает менее 6 ч –УЕЭ умножаются на 0,85, если более 10 ч – УЕЭ умножаются на 1,20.

Пример 2. Переводной коэффициент для электродвигатели А02, 3,0/1000 в сырых и пыльных помещениях по приложению 1 составляет 0,92. По заданию электродвигатель работает 6 ч. Тогда единица измерения объема работ: 0,92 х 1,0 = 0,92. Если бы время работы электродвигателя было бы менее 6 ч, то для единицы измерения получили бы: 0,92 х 0,85 = 0,78. В этом случае общий объем работ (УЕЭ) для 3-х электродвигателей составил бы: для 6 ч работы – 3 х 0,92 = 2,76; менее 6 ч работы – 3 х 0,78 = 2,34.

Далее в соответствии нормативами (таблица 4) определяем годовое количество технических обслуживании (ТО), текущих ремонтов (ТР), замен смазок (ЗС) и капитальных ремонтов (КР) электрооборудования в зависимости от места его установки и времени работы в сутки. Заполняем таблицу С.

Таблица С