Коэффициент абсорбции

В этой статье речь пойдет о коэффициенте абсорбции, который свидетельствует о текущем состоянии гигроскопической изоляции электротехнического оборудования. Из статьи вы узнаете, что такое коэффициент абсорбции, для чего его измеряют, и какой физический принцип лежит в основе процесса измерения. Также скажем несколько слов о приборах, при помощи которых эти измерения производят.

«Правила устройства электроустановок» в пунктах с 1.8.13 по 1.8.16 и «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» в приложении 3, сообщают нам, что обмотки двигателей, равно как и обмотки трансформаторов, после капитального или текущего ремонта, подвергаются обязательной проверке на значение коэффициента абсорбции. Эта проверка осуществляется в сроки планово-предупредительных работ по инициативе руководителя предприятия. Коэффициент абсорбции связан с увлажненностью изоляции, и соответственно свидетельствует о ее качестве в текущий момент.

В нормальном состоянии изоляции коэффициент абсорбции должен быть больше или равен 1,3. В случае, если изоляция сухая, коэффициент абсорбции окажется выше 1,4. Влажная изоляция имеет коэффициент абсорбции близкий к 1, это является сигналом к тому, что изоляцию следует высушить. Необходимо также помнить, что температура окружающей среды оказывает влияние на коэффициент абсорбции, и в момент испытаний ее температура должна быть в пределах от +10°С до +35°С. С ростом температуры коэффициент абсорбции уменьшится, а с понижением — увеличится.

Коэффициентом абсорбции называется коэффициент диэлектрического поглощения, определяющий увлажнённость изоляции, и позволяющий решить вопрос о том, нуждается ли гигроскопическая изоляция того или иного оборудования в сушке. Испытание заключается в измерении посредством мегомметра сопротивления изоляции через 15 секунд и через 60 секунд с момента начала проверки.

Сопротивление изоляции через 60 секунд — R60, сопротивление через 15 секунд — R15. Первое значение делится на второе, и получается значение коэффициента абсорбции.

Суть измерения в том, что электрическая изоляция характеризуется электроемкостью, и напряжение мегомметра, приложенное к изоляции, заряжает постепенно эту емкость, насыщая изоляцию, то есть возникает ток абсорбции между щупами мегомметра. Для проникновения тока в изоляцию требуется время, и это время тем больше, чем больше размер изоляции и чем выше ее качество. Чем выше качество, тем сильнее препятствует изоляция прохождению тока абсорбции при проведении измерений. Так, чем более увлажнена изоляция, тем коэффициент абсорбции меньше.

У сухой изоляции коэффициент абсорбции будет сильно больше единицы, поскольку ток абсорбции сначала резко устанавливается, затем постепенно снижается, и сопротивление изоляции через 60 секунд, которое покажет мегомметр, окажется больше примерно на 30%, чем оно было через 15 секунд с момента начала замера. Влажная же изоляция покажет коэффициент абсорбции близкий к 1, поскольку ток абсорбции, установившись, не сильно изменит свое значение спустя еще 45 секунд.

Новое оборудование не должно отличаться коэффициентом абсорбции от заводских данных более чем на 20% в сторону уменьшения, и его значение в диапазоне температур от +10°С до +35°С не должно быть меньше 1,3. Если условие не выполняется, оборудование необходимо сушить.

При необходимости измерить коэффициент абсорбции у силового трансформатора или мощного двигателя, применяют мегомметр на напряжение 250, 500, 1000 или 2500 В. Вспомогательные цепи измеряют мегомметром на напряжение 250 вольт. Оборудование с рабочим напряжением до 500 вольт — мегомметром на 500 вольт. Для оборудования с номинальным напряжением от 500 вольт до 1000 вольт применяют мегомметр на 1000 вольт. Если номинальное рабочее напряжение оборудования выше 1000 вольт, применяют мегомметр на 2500 вольт.

С момента подачи высокого напряжения от щупов измерительного прибора производят отсчет времени 15 и 60 секунд, и фиксируют значения сопротивления R15 и R60. Во время подключения измерительного прибора, оборудование, которое подвергается проверке, должно быть обязательно заземлено, а напряжение с его обмоток должно быть снято.

По окончании измерений следует подготовленным проводником разделить заряд с обмотки на корпус. Время разряда для обмоток с рабочим напряжением 3000 В и выше должно быть не менее 15 секунд для машин до 1000 кВт и не менее 60 секунд для машин мощностью больше 1000 кВт.

Для измерения коэффициента абсорбции обмоток машин между собой и между обмотками и корпусом, проводят поочередно измерения сопротивлений R15 и R60 для каждой из независимых цепей, а остальные цепи при этом соединяют между собой и с корпусом машины. Предварительно измеряют температуру цепи, подвергаемой проверке, она должна желательно соответствовать температуре при номинальном режиме работы машины, и не должна быть ниже 10°С, в противном случае обмотку следует прогреть прежде чем проводить замеры.

Значение наименьшего сопротивления изоляции R60 при рабочей температуре оборудования вычисляют по формуле: R60 = Uн / (1000 + Pн / 100), где Uн – номинальное напряжение обмотки в вольтах; Pн – номинальная мощность в киловаттах для машин постоянного тока или в киловольт-амперах для машин переменного тока. Ка = R60 / R15. Вообще, существуют таблицы, в которых указаны допустимые значения коэффициентов абсорбции для различного оборудования.

Надеемся, что наша краткая статья была для вас полезной, и теперь вы знаете, как и с какой целью необходимо измерять коэффициент абсорбции трансформаторов, электродвигателей, генераторов, и другого электротехнического оборудования, имеющего обмотки.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Измерение сопротивления изоляции. Общая методика

2021-03-27 Статьи 2 комментария

В соответствии с требованиями нормативно-технической документации, все электроустановки, реконструируемые, либо вновь вводимые в эксплуатацию, должны быть подвергнуты приемо-сдаточным испытаниям согласно ГОСТ Р 50571.16-2019. То есть, испытания должны проводиться после окончания монтажа установки, перед сдачей в эксплуатацию, или после того, как были внесены изменения (дополнения) в уже существующую.

По результатам проведения проверки должен составляться технический отчет, в двух экземплярах, куда заносятся все протоколы испытаний. В случае выявления каких-либо дефектов, электротехнической лабораторией выдается перечень замечаний для принятия мер по их устранению.

В состав протокола испытаний должны входить следующие данные:

При проведении приемо-сдаточных испытаний, важная роль отводится проверке сопротивления изоляции кабелей, электрооборудования, вторичных цепей, о методах измерений которой и пойдет речь дальше. Цель данной проверки заключается в выявлении и устранении возможных нарушений соответствия сопротивления установленным нормам.

Помимо этого, в составе комплексных испытаний, проводятся визуальный осмотр, измерение токов короткого замыкания и полного сопротивления петли «фаза-нуль», измерение полного сопротивления заземляющего устройства, проверка соединений между заземлителями и заземленными элементами электрооборудования (металлосвязи) с измерением переходного сопротивления контактного соединения, прогрузка автоматических выключателей напряжением до 1000 В, измерение параметров срабатывания устройств защитного отключения (УЗО).

В дальнейшем, после сдачи объекта, периодичность проведения испытаний, согласно ПТЭЭП, должна быть один раз в год для особо опасных объектов и наружных установок, в остальных случаях один раз в три года.

Методика проверки сопротивления изоляции

Сама методика проверки сопротивления изоляции основывается на том, что к испытуемому объекту подается повышенное испытательное напряжение, в зависимости от объекта измерения, 250 В, 500 В, 1000 В или 2500 В.

Сопротивление изоляции определяется на основании измеренного тока утечки и приложенного выпрямленного напряжения.

Ток утечки — это ток, протекающий с токоведущих частей, находящихся под напряжением, установки в землю при отсутствии повреждения изоляции.

Если изоляции соответствует нормам, то ток утечки не будет превышать допустимые пределы, соответственно и сопротивление будет очень большое. В случае ухудшения характеристик изоляции, обычно в следствии износа, ток утечки будет увеличиваться. При этом в обычном режиме работы эти значения достаточно малы, а вот при воздействии повышенного напряжения ток утечки увеличиваясь, становится при этом током КЗ, а сопротивление изоляции значительно уменьшается.

Помимо вышесказанного, на состояние изоляции влияют еще два параметра — коэффициент абсорбции и коэффициент поляризации.

Коэффициент абсорбции (DAR)

Коэффициент абсорбции определяет степень влажности изоляционного материала. Представляет собой отношение сопротивления, измеренного мегаомметром через 60 сек. с момента приложения напряжения, к отношению сопротивления измеренного через 15 сек. после начала приложения испытательного напряжения от мегаомметра: Кабс = R60/R15.

Если изоляция сухая, то коэффициент абсорбции будет значительно превышать единицу, в противном случае коэффициент абсорбции близок к единице.

Коэффициент поляризации (PI)

Коэффициент поляризации — это отношение сопротивлений, измеренных мегомметром через 600 сек. с момента приложения напряжения и 60 сек. после начала приложения испытательного напряжения от мегомметра: Кпол = R600/R60.

Данный коэффициент на основе изменения структуры диэлектрика, способности заряженных частиц перемещаться в диэлектрике под воздействием электрического поля, определяет степень старения изоляции, можно сказать прогнозирует остаточный ресурс.

Измерение данного коэффициента не является обязательным при проведении проверки измерения сопротивления изоляции и проводится только в составе комплексных испытаний.

Допустимые значения сопротивления изоляции

Ниже в таблице приведены минимально допустимые значения сопротивления изоляции для электроустановок, аппаратов, вторичных цепей и электропроводок напряжением до 1000 В.

Данные значения приводятся в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок) гл.1.8 и ПТЭЭП (Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей) приложение 3; 3.1

Наименование элемента	Напряжение мегаомметра, В	Сопротивление изоляции, МОм	Примечание
Электроизделия и аппараты на номинальное напряжение, В:	Должно соответствовать указаниям изготовителей, но не менее 0,5	При измерениях полупроводниковые приборы в изделиях должны быть зашунтированы
до 50 свыше 50 до 100 свыше 100 до 380 свыше 380	100 250 500 — 1000 1000 — 2500
Распределительные устройства, щиты и токопроводы	1000 — 2500	не менее 1	Измерения производятся на каждой секции распределительного устройства
Электропроводки, в том числе осветительные сети	1000	не менее 0,5	При измерениях в силовых цепях должны быть приняты меры для предотвращения повреждения устройств, в особенности микроэлектронных и полупроводниковых приборов. В осветительных сетях должны быть вывинчены лампы, штепсельные розетки и выключатели присоединены
Вторичные цепи распределительных устройств, цепи питания приводов выключателей и разъединителей, цепи управления, защиты, автоматики, телемеханики и т.п.	1000	не менее 1	Измерения производятся со всеми присоединенными аппаратами (катушки, контакторы, пускатели, выключатели, реле, приборы, вторичные обмотки трансформаторов напряжения и тока)
Краны и лифты	1000	не менее 0,5	Производится не реже 1 раза в год
Стационарные электроплиты	1000	не менее 1	Производится при нагретом состоянии плиты не реже 1 раза в год
Шинки постоянного тока и шинки напряжения на щитах управления	500 — 1000	не менее 10	Производится при отсоединенных цепях
Цепи управления, защиты, автоматики, телемеханики, возбуждения машин постоянного тока на напряжение 500 — 1000 В, присоединенных к главным цепям	500 — 1000	не менее 1	Сопротивление изоляции цепей напряжением до 60 В, питающихся от отдельного источника, измеряется мегаомметром на напряжение 500 В и должно быть не менее 0,5 Мом
Цепи, содержащие устройства с микроэлектронными элементами, рассчитанные на рабочее напряжение, В:
до 60 свыше 60	100 500	не менее 0,5 не менее 0,5

Условия при проведении измерений

Измерения проводят в помещениях при температуре 25±10°С и относительной влажности воздуха не более 80%, если в стандартах или технических условиях на кабели, провода, шнуры и оборудование не предусмотрены другие условия.

Значение электрического сопротивления изоляции соединительных проводов измерительной схемы должно превышать не менее чем в 20 раз минимально допустимое значение электрического сопротивления изоляции испытуемого изделия.

Характеристики изоляции электрооборудования рекомендуется измерять по однотипным схемам и при одинаковой температуре. Сравнение характеристик изоляции должно производиться при одной и той же температуре изоляции или близких ее значениях (разница температур не более 5°С). Если это невозможно, то должен производиться температурный пересчет.

Требования безопасности

Подготовка к выполнению измерений

При подготовке к измерениям необходимо выполнить ряд технических мероприятий в соответствии с Межотраслевыми правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок ПОТ Р М-016-2001, а также требованиями ГОСТ 12.3.019-80 (Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности). При проведении испытаний руководствоваться требованиями Инструкции по охране труда при измерении сопротивления изоляции.

Мегаомметры

В качестве измерительных приборов применяются мегаомметры стрелочные аналогового типа, например М4100, ЭСО202 либо цифровые приборы, в последнее время получившие большое распространение.

Но в независимости от типа, все мегаомметры должны иметь действующие документы об их поверке или аттестации.

Выполнение измерений

Измерения сопротивления изоляции проводятся методом прямого измерения сопротивления между каждой токопроводящей жилой, одной токопроводящей жилой и остальными жилами, соединенными между собой и относительно земли (заземляющей шины).

Для кабелей с металлической оболочкой, экраном или броней — между каждой токопроводящей жилой и остальными жилами, соединенными между собой и оболочкой, экраном, или броней.

Для электроустановок измерения проводят между всеми изолированными частями.

Для того, чтобы исключить влияние поверхностных токов при измерении сопротивления, необходимо использовать трёхпроводный метод измерения.

Сопротивление изоляции, измеренное при испытательном напряжении считается удовлетворительным, если оно соответствует минимально допустимым значениям, которые приведены в таблице. Если результаты замеров показали значения, отличные от данных допустимых значений, необходимо выполнить повторные измерения с отсоединением кабелей, проводов и шнуров от зажимов потребителей и разведением токоведущих жил.

Значение показаний мегаомметра фиксируются по истечении 1 мин. с момента приложения измерительного напряжения, но не более чем через 5 мин, если в стандартах или технических условиях на конкретные кабельные изделия или на другое измеряемое оборудование не предусмотрены другие требования.

Для повторного замера все металлические элементы кабельного изделия должны быть заземлены не менее чем за 2 мин.

При проведении замеров, должны учитываться погрешности, обусловленные погрешностями измерительных приборов и аппаратов, дополнительными емкостями и индуктивными связями между элементами измерительной схемы, воздействием температуры, влиянием внешних электромагнитных и электростатических полей на измерительное устройство, погрешностями метода и т.п

Пример протокола измерения сопротивления изоляции

Источник

Коэффициент абсорбции. коэффициент поляризации

Как измерить абсорбцию

Для определения сопротивления требуются определенные условия. Температура среды должна быть от +10 до +35°С. Если показатель ниже, цифровое значение увеличивается, при повышении снижается.

Любой изоляционный материал имеет электрическую емкость. При подключении к напряжению в изоляционном материале образуются токи, насыщающие ее. Эти токи называются абсорбционными токами, время проникновения в материал зависит от качества и размеров.

Формула для расчета коэффициента абсорбции

Коэффициентом абсорбции называется показатель, определяющий уровень влажности изоляционного материала.

Формула для расчета простая:

где R60 – электросопротивление через 60 с после начала испытания;

R15 – электросопротивление через 15 с после начала испытания.

Допустимые значения при рабочей температуре можно узнать из специальных таблиц.

Измерение мегомметром

Для измерений используются мегомметры, на экране которых отображается коэффициент абсорбции через определенные интервалы времени. По умолчанию в этих приборах 3 интервала – через 15, 60 и 600 секунд. В большинстве современных мегомметров встроена функция установки других временных диапазонов.

Торговая сеть предлагает различные мегомметры (на 250, 500, 1000, 2500 В). Через их щупы проходит напряжение, фиксируются значения коэффициента через определенные интервалы времени. В стандартной ситуации сопротивление измеряется через 15 и 60 секунд после начала тестирования. Перед началом испытания преобразователь заземляется, с обмоток снимается напряжение.

Если необходимо измерить сопротивление между обмотками и корпусом или обмотками нескольких трансформаторов между собой, значение определяется для каждой независимой цепи (остальные соединяются между собой и с корпусом).

Коэффициент — абсорбция

Коэффициенты абсорбции определяли на опытном абсорбере диаметром 100 мм ; хотя влияние всех параметров не было полностью изучено, удалось выявить некоторые закономерности. Концентрация раствора и газа, температура и отношение жидкость: газ в этих опытах поддерживались в обычных для промышленных абсорберов пределах и полученные данные представляют практическую ценность.

Коэффициент абсорбции характеризует объем газа, растворяющегося при стандартных условиях в единице объема раствора, его значения приводятся в справочной литературе.

Коэффициент абсорбции измеряется при температуре не ниже 10 С.

Кинетика абсорбции кислорода из воздуха 1 н. водным раствором сульфита натрия при 30 С в аппаратах с мешалкой в зависимости от удельных затрат энергии N / V.

Коэффициенты абсорбции могут быть определены или непосредственно из опыта или вычислены путем применения обобщенных уравнений, установленных на основе применения теории подобия.

Коэффициент абсорбции дает возможность судить о состоянии изоляции обмоток. Увлажненные обмотки имеют коэффициент абсорбции, близкий к единице.

Коэффициенты абсорбции определены раздельно для процессов хемосорбции брома, абсорбции бромистого аммония ( продукта реакции) и для суммарного процесса абсорбции.

Коэффициент абсорбции характеризует скорость растворения газового компонента в жидкости и определяется общим сопротивлением диффузии этого компонента через газовую и жидкостную пленки.

Коэффициент абсорбции учитывает количество вещества, диффундирующее через пленки при движущей силе абсорбции 1 мм рт. ст. Естественно, что чем эта величина больше, тем интенсивнее идет процесс абсорбции. Для абсорбции бензола маслом, как и для всех систем, в которых жидкость поглощает хорошо растворяющийся газ, основным сопротивлением является сопротивление газовой пленки. Уменьшение сопротивления газовой пленки достигается увеличением турбулентности газового потока.

Коэффициент абсорбции в меньшей степени, чем сопротивление изоляции, зависит от размеров изоляции и ее температуры, что повышает надежность измерений.

Коэффициент абсорбции практически не зависит от размеров и мощности объекта, что дает возможность его нормировать.

Зависимость вязкости глицерина и некоторых масел от температуры.

Коэффициент абсорбции зависит от физических свойств перекачиваемой жидкости.

Значение — коэффициент — абсорбция

Возможность включения электрических машин без сушки решается на основании данных табл. 13 — 46, 13 — 47: измерения сопротивления изоляции; значения коэффициентов абсорбции ; характеристики зависимости токов утечки через изоляцию обмотки от величины испытательного напряжения выпрямленного тока.

Коэффициент абсорбции Reo / Ris служит хорошим показателем степени увлажнения изоляции при температурах не выше 35 — 40 С, так как с повышением температуры значения коэффициентов абсорбции вне зависимости от их начальных значений приближаются к единице.

Коэффициент абсорбции изоляции Кл, представляющий отношение сопротивлений, измеренных через 60 и 15 с после приложения испытательного напряжения / Са бо / 15, применяют для определения влажности изоляции. При значении коэффициента абсорбции Ка1 2 изоляцию следует считать сухой, при значении 7Cal 2 — влажной.

Предельная кривая режима захлебывания в насадочных колоннах, построенная на основании опытных значений A / F.

Другим предельным случаем является весьма быстрое протекание химических реакций ( например, взаимодействие аммиака с сильными кислотами), когда растворенные молекулы до протекания реакции успевают продиффундировать лишь на очень небольшое расстояние. Положение реакционной зоны ( и значение коэффициента абсорбции ) зависит в основном от скорости диффузии реагирующих веществ и продуктов реакции в реакционную зону и из нее, от концентрации абсорбируемого компонента на поверхности раздела фаз и от концентрации реагирующих веществ в основном ядре жидкости. Поскольку, однако, расстояние, которое должен пройти абсорбируемый компонент при диффузии его в жидкость, исключительно мало по сравнению с тем путем, который он мог бы пройти при простой физической абсорбции, коэффициент абсорбции, отнесенный к жидкостной пленке, оказывается довольно высоким, и во многих случаях определяющим фактором становится сопротивление газовой пленки.

Зависимость коэффициента абсорбции для конденсаторов из разных синтетических пленок от времени.

Зависимость tg б полистирольных конденсаторов от частоты.| Зависимость tg б конденсаторов с неполярными диэлектриками от температуры.

Влияние способа орошения периферийных зон торца насадки на коэффициент абсорбции.

Условием включения без сушки для этих генераторов является значение сопротивления изоляции всех трех фаз не ниже допустимого либо значение коэффициента абсорбции не ниже 1 3 при сопротивлении изоляции всех трех фаз не ниже половины допустимого.

Сопротивление изоляции обмоток электрических машин при различной температуре.

Увлажнение изоляции обмоток существенно влияет на зависимость токов утечки через изоляцию от величины испытательного выпрямленного напряжения. Таким образом, чтобы узнать увлажнение обмотки, необходимо знать: 1) абсолютную величину сопротивления изоляции Ябг; 2) значение коэффициента абсорбции и 3) зависимость токов утечки от приложенного напряжения.

Натуральный показатель поглощения

При использовании в определении показателя поглощения числа е получают показатель поглощения a′<\displaystyle a’>, называемый натуральным. Расчет при этом производится в соответствии с формулой:

Натуральный и десятичный показатели поглощения связаны друг с другом соотношением a′=ln⁡(10)a <\displaystyle a’=\ln(10)a>или приближённо a′≈2.303a<\displaystyle a’\approx 2.303a>.
С участием натурального показателя поглощения закон Бугера — Ламберта — Бера принимает вид:

Его вид в дифференциальной форме таков:

Всю энергию пучка, теряемую за счёт поглощения, получает среда. Поэтому для получаемой средой мощности P <\displaystyle P>справедливо:

откуда для a′ <\displaystyle a’>получается:

Из последнего равенства следует важное свойство натурального показателя поглощения, которое можно воспринимать и как его альтернативное определение: натуральный показатель поглощения равен относительному значению мощности, поглощаемой слоем вещества малой единичной толщины при падении на него излучения.

Уравнения с участием натурального показателя поглощения имеют более компактный вид, чем в случае использования десятичного показателя поглощения, и не содержат имеющего искусственное происхождение множителя ln(10). Поэтому в научных исследованиях фундаментального характера, в особенности, касающихся взаимодействия излучения с веществом, преимущественно используется натуральный показатель поглощения.

Норматив для изоляции

Значение коэффициента является показателем ресурса изоляционного материала. Это испытание занимает сравнительно много времени, позволяет определить характеристики тока, замедленного поляризацией. Различие показателей для сухой и влажной изоляции обусловлено различной продолжительностью заряда емкости материала.

Нормальная изоляция

Среднее нормативное значение абсорбционного коэффициента 1,3.

Если трансформатор новый, рассчитанный или измеренный показатель не должен быть ниже определенного производителем более чем на 20%. Если это условие не выполнено, оборудование требует сушки.

Сухая

Норма для неувлажненной обмотки K = 1,3-2,0. Ток в начале испытания резко повышается, потом снижается. Значение через 60 секунд отличается от показателя через 15 секунд примерно на 30% в сторону повышения.

Влажная

Если изоляция влажная, коэффициент имеет показатель, близкий к единице. Ток быстро устанавливается, в течение 45-и секунд меняется мало.

Значения электросопротивления для всех видов трансформаторов определены в ПУЭ (правилах устройства электроустановок):

Источник