СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ ИЗОЛЯЦИИ ЭМАЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ К ПОВЕРХНОСТНЫМ РАЗРЯДАМ
METHOD TO DEFINE RESISTANCE OF ENAMELLED WIRE INSULATION TO SURFACE DISCHARGE

Изобретение относится к кабельной технике и может быть использовано в электромашиностроении, в производстве трансформаторов, в сфере производства и применения обмоточных проводов.
Известен способ определения стойкости к поверхностным разрядам изоляции эмалированных проводов (US 6051980, МПК 7 G01R 31/08, G01R 31/06, G01R 31/12, опубл. 18.04.2000 г.), состоящий в определении времени до пробоя изоляции при последовательном воздействии температуры и электрических перенапряжений на скрученные образцы провода.
К недостаткам данного способа следует отнести сложность аппаратурной реализации, длительность и трудоемкость проведения эксперимента, что делает невозможным широкое применение данного способа.
В предложенном способе испытуемая часть изоляции ограничена зоной контакта между двумя проводами, что снижает точность получаемых результатов.
В качестве прототипа выбран способ определения стойкости к поверхностным разрядам твердых электроизоляционных материалов к действию электрической дуги переменного напряжения 4-5 кВ (SU 536443, МПК 5 G01R 31/00, опубл. 25.11.1976), состоящий в определении времени с момента образования микродуги до появления токопроводящей дорожки, приводящий к гашению дуги.
К недостаткам прототипа следует отнести более высокую температуру горения дуги по сравнению с поверхностными разрядами в обмотках электрических машин, приводящую к недопустимым перегревам полимерной изоляции и изменению механизма старения.
Недостатками этого способа также являются: несоответствие условий испытаний условиям эксплуатации реальных обмоток, что снижает достоверность полученных результатов; невозможность определения времени до пробоя изоляции, что не позволяет определить ресурс провода в условиях действия поверхностных разрядов.
Задачей изобретения является создание способа для определения стойкости к поверхностным разрядам эмалированных обмоточных проводов.
Поставленная задача решена за счет того, что способ определения стойкости изоляции эмалированных проводов к поверхностным разрядам, так же как в прототипе, заключается в воздействии переменным напряжением от 4 до 5 кВ на каждый образец провода.
Согласно изобретению воздействие переменным напряжением производят через металлический плоский электрод на испытуемую часть каждого образца провода. При этом электрод и испытуемую часть образца провода помещают в стальную дробь, диаметр которой не более двойного диаметра провода, который заземлен. О стойкости изоляции судят по времени от момента подачи напряжения до пробоя изоляции испытуемой части каждого образца провода, сравнивая значения времени для разных образцов провода.
Экспериментально установлено, что использование дроби диаметром более двух диаметров испытуемого провода не обеспечивает плотного контакта дроби с поверхностью образца провода, что изменяет условия возникновения поверхностных разрядов и снижает достоверность полученных результатов. После подачи на электрод высокого напряжения в дроби создается высокая напряженность электрического поля и возникают поверхностные разряды по изоляции образца эмалированного провода, погруженного в дробь. Длительное действие поверхностных разрядов приводит к снижению электроизоляционных свойств эмалевой изоляции образца провода с последующим пробоем.
Технический результат достигается улучшением контакта образца провода с воздействующей средой за счет создания условий испытаний, подобным условиям работы реальных обмоток.
Предложенный способ отличается простотой в аппаратурной реализации и позволяет быстро, без использования дорогостоящего оборудования осуществить оценку стойкости эмалевой изоляции к воздействию поверхностных разрядов.
На фиг.1 представлена блок-схема установки для реализации предложенного способа.
На фиг.2 изображен испытательный блок.
В таблице представлены результаты определения стойкости эмалированных проводов к поверхностным разрядам.
Установка для определения стойкости изоляции эмалированных проводов к поверхностным разрядам содержит аппарат испытаний 1 (АИ), который соединен с испытательным блоком 2 (ИБ) (фиг.1). Испытательный блок 2 (ИБ) (фиг.2) представляет собой ванну 3 из диэлектрического материала, в которой параллельно дну размещен электрод 4, выполненный из бронзы, и насыпана стальная дробь 5. В противоположных боковых стенках ванны 3 выполнены отверстия для размещения и фиксации образца испытуемого провода 6. Диаметр отверстий составляет 1,5-2,5 диаметра провода. Отверстия в боковых стенках ванны 3 выполнены на расстоянии не менее 10 мм от слоя дроби 6 для предотвращения ее высыпания. Слой дроби 5 в ванне 3 покрывает испытуемый образец провода 6. Диаметр дроби не более двойного диаметра провода 6. Металлический электрод 4 подсоединен к аппарату испытаний 1 (АИ). Испытуемый образец провода 6 заземлен. Размеры ванны 3 достаточны для размещения прямой, полностью погруженной, испытуемой части образца провода 6, длиной не менее 125 мм, в дробь (согласно ГОСТ 14340.7-74).
В качестве аппарата испытаний 1 (АИ) может быть использовано типовое устройство для испытания диэлектриков, например, АИД-70М или АИД-70Ц (http://www.aid70m.ru/aid-70-c.html). В качестве диэлектрического материала для ванны 3 может быть использован листвой электроизоляционный материал, например, оргстекло или текстолит.
Испытательный блок 2 (ИБ) должен быть смонтирован в специальном помещении, приспособленном для работы с высокими напряжениями и снабженном специальным ограждением в соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ) и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТБ), утвержденными Госэнергонадзором.
В ванну 3 со стальной дробью 5 помещают заземленный образец провода 6. С аппарата испытания (АИ) 1 подают высокое напряжение в испытательный блок (ИБ) 2 на металлический плоский электрод 4. Далее с металлического электрода 4 высокое напряжение передается на стальную дробь 5, тем самым создавая среду действия поверхностных разрядов по изоляции образца испытуемого провода 6. При таких условиях величина напряженности электрического поля в данной системе подобна напряженности поля между витками реальной обмотки («К методу определения дефектности обмоточных эмальпроводов, применяемых в низковольтном электротехническом оборудовании». В.И. Деревянко, Ю.П. Похолков. «Известия Томского Политехнического института», том №282, 1974 г. С.56-60), а условия проведения испытания обеспечивают надежный контакт-касание по всей своей длине и периметру испытуемой изоляции, и не вызывают механических повреждений в виде царапин, задиров испытуемой изоляции (МЭК 62230:2006).
Поверхностные разряды постепенно разрушают изоляцию эмалированного провода и приводят к ее пробою. С помощью секундомера регистрируют время от подачи напряжения до пробоя эмалевой изоляции провода. В качестве секундомера могут быть использованы типовые устройства, например, механический СОПРпр-2а либо электронный СЧЕТ-1М и т.п. При испытаниях с помощью секундомера фиксируют время от момента подачи высокого напряжения до пробоя изоляции образца провода.
Для испытаний использовали провода марок ПЭТ-155, ПЭТВ2, ПЭФД2-200 и провод короностойкого исполнения ПЭТД2-К-180. При испытаниях выбрали провода близкого диаметра 0,9-1,05 мм.
Как видно из таблицы наибольшей стойкостью к поверхностным разрядам обладает провод марки ПЭТД2-К-180, так как по сравнению с другими образцами указанных проводов прошло больше времени от подачи высокого напряжения до пробоя изоляции. Образцы проводов других марок выдерживают действие поверхностных разрядов в несколько раз меньшее время, что свидетельствует о меньшей стойкости к поверхностным разрядам.
Способ определения стойкости изоляции эмалированных проводов к поверхностным разрядам
Марка провода
Диаметр провода, мм
Диаметр дроби, мм
Величина приложенного напряжения, кВ
4
4,5
5
Время до пробоя эмалевой изоляции, с
ПЭТ-155
1,06
2,0
220
170
105
ПЭТВ-2
1,0
1,5
380
280
125
ПЭФД2-200
0,92
2,0
260
120
95
ПЭТД2-К-180
1,02
2,0
2880
1320
515