Способ измерения частичных разрядов
METHOD OF MEASUREMENT OF PARTIAL DISCHARGE

Изобретение относится к области высоковольтной электротехники и электроэнергетики. Широко известный /1/ способ измерения частичных разрядов, состоящий в подаче на испытуемый объект высокого переменного напряжения и фиксации сигналов от датчиков с последующей математической обработкой (дифференцирование, высокочастотная фильтрация, усиление, интегрирование). Недостатком способа является сложность операций с возможными ошибками при определении коэффициентов преобразования, отсутствием возможности сравнения с методами прямого измерения.
Наиболее близким по сути (прототипом) является /2/ способ измерения частичных разрядов, состоящий в подаче на испытуемый объект высокого переменного напряжения и временной фиксации сигналов от датчиков. Недостаток такого способа состоит в его относительно низкой разрешающей способности, ибо в сигналах датчиков содержатся значительные помехи: внутренние - от источника испытательного напряжения (чаще всего это статический преобразователь частоты), внешние - от другого электрооборудования. При подаче синусоидального напряжения, кривая волны которого имеет переменную величину, участки проявления частичных разрядов соседствуют с участками, на которых разрядов нет. В ряде случаев (генераторы /3/) для выявления дефектов изоляции приходится подавать повышенное напряжение.
Техническая задача, решаемая в предложении, состоит в повышении точности.
Техническая задача решается за счет того, что форму высокого напряжения формируют с пологим фронтом нарастания по абсолютной величине в оба полупериода напряжения.
Дополнительно формируют крутой фронт спада (скачок) напряжения от максимальной величины до нулевого значения.
Еще одно дополнение состоит в том, что формируют крутой фронт изменения полярности напряжения в моменты достижения им максимальной величины.
На фиг. 1 приведена схема для реализации способа. Испытуемый объект 1 (например, высоковольтный мощный трансформатор) подключен к статическому преобразователю частоты (СПЧ) 2, снабженному задающим генератором 3, присоединенным к его входу. На объекте 1 установлен датчик 4 частичных разрядов любой из известных конструкций (например, ПИН датчик), который присоединен к измерителю 5. Задающий генератор 3 может формировать напряжение в виде трапеции (фиг. 2) или треугольной (фиг. 3) формы, со скачком в амплитуде формы. Также может быть представлена другая форма суммы треугольного или трапецеидального и прямоугольного меандра (фиг. 4 и 5 соответственно). СПЧ 2 представляет собой высоковольтный инвертор с выходным фильтром. Инвертор выполнен на транзисторах и питается от выпрямителя с фильтром (конденсатор). Известным образом, путем широтно-импульсной модуляции на выходе СПЧ 2 формируются указанные формы (фиг. 2, 3, 4, 5) напряжений. Под воздействием таких напряжений в изоляции объекта 1 возникают частичные разряды, заряд которых является показателем прочности изоляции объекта 1. Эти разряды улавливаются датчиком 4 и фиксируются измерителем 5. Частичные разряды представляют собой пробои мелких пузырьков внутри изоляции. При малых мгновенных значениях разряды не возникают.
Обоснованием полезности и эффективности предложенных форм напряжения является известный факт о том, что частичные разряды при синусоидальном напряжении возникают на пологой нарастающей части волны напряжения, т.е. по времени они занимают менее 40% времени. При использовании же предложенных форм напряжения разряды возникают почти на всей продолжительности волн напряжения. Скачки от амплитуды к промежуточному значению (фиг. 3, 4) обеспечивают большую крутизну фронта напряжения, т.е минимизируют время перехода из одной активной зоны (активной по частоте разрядов) в другую активную зону. Различные формы волны напряжения позволяют более четко выявлять разряды в разных участках изоляции. Из сравнения видно, что предложенные формы напряжения обеспечивают большее количество разрядов. Отсутствие «мертвых зон» (промежутки времени, в которые разрядов нет) позволяет с большой очевидностью выявить слабые места в изоляции, которые проявляются при нарастающем или максимальном напряжении. Величина скачка (фиг. 4, 5) выбирается из опыта на 10-20% ниже напряжения начала разрядов.
Источники информации
1. Патент РФ №2019850, кл. G01R 31/12, 1991.
2. ГОСТ 20074-83. Методы измерения частичных разрядов.
3. Алексеев Б.А. Определение состояния (диагностика) крупных гидрогенераторов. М.: ЭНАС, 1998, стр. 28.