Способ контроля изоляции высоковольтного ввода
INSULATION METHOD OF HIGH-VOLTAGE INPUT

Область техники
Изобретение относится к электроэнергетике и может быть применено для эксплуатационного контроля состояния изоляции высоковольтных вводов электрооборудования, снабженных для этой цели измерительным выводом.
В настоящее время в эксплуатации используется большое количество высоковольтных вводов, являющихся принадлежностью трансформаторов, реакторов и баковых масляных выключателей.
Для контроля состояния их изоляции высоковольтные вводы снабжены измерительным выводом, который представляет собой изолированную шпильку, электрически соединенную с последней (заземляемой) обкладкой конденсаторного высоковольтного ввода и выведенную через его боковой патрубок, служащий корпусом измерительного вывода. В нормальных условиях эксплуатации (т.е. под рабочим напряжением) измерительный вывод должен быть заземлен во избежание пробоя изоляции высоковольтного ввода. Для этой цели указанный боковой патрубок (корпус измерительного вывода) снабжен наружной резьбой, на которую навернут защитный колпачок с контактным элементом, обеспечивающим электрический контакт измерительного вывода с металлическим кожухом высоковольтного ввода. Одна из возможных конструкций измерительного вывода высоковольтного ввода описана, например, в патенте RU 138399.
Уровень техники
Контроль состояния изоляции высоковольтного ввода под рабочим напряжением производят путем установки устройства присоединения на измерительном выводе высоковольтного ввода, заземления измерительного вывода, измерения тока утечки изоляции высоковольтного ввода, протекающего через заземленный измерительный вывод, измерения текущих значений рабочего напряжения и частоты, расчета емкости контролируемого ввода по измеренным значениям тока, напряжения и частоты, определение отклонения рассчитанной емкости от емкости контролируемого ввода с неповрежденной изоляцией и диагностирование дефекта изоляции, если указанное отклонение превышает заданную величину[RU 2401434].
Устройство присоединения устанавливают на измерительном выводе вместо штатного (заводского) заземляющего колпачка для того, чтобы получить возможность измерения тока утечки с помощью удаленного от высоковольтного ввода токоизмерительного средства.
При известном способе контроля измерительный вывод заземляют через входную цепь токоизмерительного средства (в состав которой может входить измерительный трансформатор тока или элементы гальванической развязки) и параллельно - через узлы защиты от импульсных перенапряжений и перенапряжений, вызванных обрывом цепи заземления. Функции и порядок использования устройств присоединения с обеспечением необходимого заземления измерительного вывода подробнее раскрыты, например, в [RU 78327] или по ссылке https://dimrus.ru/db2.html.
Недостаток известного способа контроля изоляции ввода под рабочим напряжением состоит в повышенной вероятности обрыва цепи тока заземления измерительного вывода, поскольку при известном способе контроля штатная (т.е. предусмотренная заводом-изготовителем высоковольтных вводов) цепь заземления измерительного вывода на кожух высоковольтного ввода разрывается и в нее вводятся дополнительные элементы - вышеуказанные узлы защиты, размещенные внутри устройства присоединения, и входная цепь токоизмерительного устройства (см. вышеуказанную интернет-ссылку) или первичная обмотка измерительного трансформатора тока, которые подключают к устройству присоединения через электрический разъем [RU 78327].
Сущность изобретения
Предметом изобретения является способ контроля изоляции высоковольтного ввода под рабочим напряжением, включающий установку устройства присоединения на измерительном выводе высоковольтного ввода, заземление измерительного вывода, измерение тока утечки изоляции, протекающего через заземленный измерительный вывод, измерение текущих значений рабочего напряжения и частоты сети, расчет емкости контролируемого ввода по измеренным значениям тока утечки, напряжения и частоты, определение отклонения рассчитанной емкости от емкости контролируемого ввода с неповрежденной изоляцией и диагностирование дефекта изоляции, если указанное отклонение превышает заданную величину, отличающийся тем, что заземление измерительного вывода выполняют внутри корпуса устройства присоединения путем электрического соединения указанного корпуса со шпилькой измерительного вывода, а измерение тока утечки производят посредством катушки индуктивности, размещенной в указанном корпусе и охватывающей, по меньшей мере, один элемент цепи тока утечки.
Технический результат изобретения - упрощение, повышение надежности и безопасности эксплуатационного контроля состояния изоляции высоковольтного ввода под рабочим напряжением. Этот результат является следствием того, что в процессе контроля по предлагаемому способу измерительный вывод замкнут на кожух высоковольтного ввода непосредственно через корпус устройства присоединения (а не через внешнюю токоизмерительную цепь, как в аналогах) и риск случайного обрыва цепи заземления измерительного вывода снижен практически до нуля с возможностью исключения узлов защиты от перенапряжений.
Развития изобретения состоят в том, что:
- выполняют корпус устройства присоединения из одной детали или из двух частей, имеющих резьбовое соединение, уплотняют резьбовое соединение герметиком и шунтируют токопроводящей перемычкой;
- выполняют указанное электрическое соединение с помощью болта, вкрученного в резьбовое отверстие указанного корпуса с обеспечением электрического контакта болта со шпилькой измерительного вывода;
- выполняют указанное электрическое соединение с помощью гибкой токопроводящей перемычки, один конец которой закрепляют на корпусе устройства присоединения, а другой - на шпильке измерительного ввода.
Выполнение корпуса устройства присоединения из одной детали упрощает конструкцию и технологию изготовления устройства (технического средства, необходимого для осуществления заявляемого способа), а выполнение корпуса из двух частей с герметизированным резьбовым соединением позволяет снизить требования к габаритам катушки индуктивности и, тем самым, упростить технологию осуществления способа.
Осуществление изобретения с учетом его развитий
На фигуре представлена структура комплекса технических средств осуществления заявляемого способа.
Способ осуществляют следующим образом (нижеизложенное относится к каждому высоковольтному вводу контролируемого трехфазного оборудования).
Устройство 1 присоединения устанавливают, накручивая внутреннюю резьбу корпуса 2 на наружную резьбу бокового патрубка высоковольтного ввода 3, и тем самым, обеспечивая электрический контакт корпуса 2 с кожухом ввода 3. Внутри корпуса 2 выполняют его электрическое соединение со шпилькой 4 измерительного вывода. Это соединение может быть выполнено с помощью болта 5, вкрученного в резьбовое отверстие корпуса 2 (как на фигуре) или с помощью гибкой токопроводящей перемычки, один конец которой закрепляют на корпусе 2, а другой - на шпильке 4. Ток утечки 1ут, протекающий через шпильку 4 по вышеуказанному соединению на корпус 2 и далее на кожух ввода 3, измеряют посредством размещенной в корпусе 2 катушки индуктивности 6, охватывающей, по меньшей мере, один расположенный внутри корпуса 2 элемент цепи тока утечки (стержень болта 5 и/или шпильку 4 на фигуре).
Наведенный в катушке 6 ток, равный Iут/Кт (где Кт - коэффициент трансформации тока, определяемый числом витков катушки 6), через разъем 7 и контрольный кабель поступает на токоизмерительный вход 8 измерительно-преобразовательного модуля 9. На вход 10 модуля 9 поступает вторичное напряжение от трансформатора напряжения (ТН) соответствующей фазы.
Модуль 9 оцифровывает поступающие на его входы ток и напряжение, вычисляет текущие значения Iут с учетом коэффициента Кт, напряжение на высоковольтном вводе, частоту сети и передает эту информацию по стандартным протоколам передачи данных в блок обработки данных 11 (сервер диспетчера сети).
Обработку данных производят, исходя из того, что измеряемый под рабочим напряжением ток утечки является емкостным (ввиду малости активной составляющей).
В обработку данных входят:
- расчет емкости изоляции ввода 3 по полученным текущим значениям тока утечки, напряжения и частоты, по формуле:
ф
где U - фазное напряжение сети, кВ;
ω - угловая частота;
Iут - ток утечки, А;
С - емкость ввода, пФ.
- определение относительного отклонения рассчитанной емкости от емкости контролируемого ввода с неповрежденной изоляцией (например, измеренной мостовым методом или определенной по предлагаемому способу при пусконаладочных работах) и диагностирование дефекта изоляции, если указанное отклонение превышает заданную величину. В случае превышения заданного отклонения у диспетчера сети появляется сигнал о дефектности ввода 3 на конкретном объекте с указанием присоединения и фазы.
Благодаря тому, что заземление измерительного вывода выполняют внутри устройства присоединения путем электрического соединения корпуса 2 со шпилькой 4, а измерение тока утечки производят посредством катушки индуктивности 6, расположенной в корпусе 2 и охватывающей, по меньшей мере, один расположенный внутри корпуса 2 элемент цепи тока утечки, существенно снижается риск обрыва цепи заземления при контроле изоляции под рабочим напряжением.
Это повышает надежность и безопасность эксплуатации высоковольтных вводов с контролем их изоляции и с соответствующим упрощением исключает необходимость защиты измерительного вывода от импульсных перенапряжений и от перенапряжений, вызванных обрывом цепи заземления.