Спосіб контролю параметрів ізоляції обладнання високої напруги без відключення від мережі і пристрій для його здійснення

Изобретение относится к области измерений (электроиспытательных методов) и может быть использовано для измерений характеристик изоляции оборудования высокого напряжения в процессе его эксплуатации без отключения от сети, то есть под рабочим напряжением. Задачей изобретения является повышение качества и достоверности результатов измерений характеристик изоляции оборудования за счет исключения систематической составляющей погрешности и упрощение процесса измерения параметров изоляции (tg d и Сх) оборудования высокого напряжения без отключения от сети. Технический результат, достигаемый при использовании изобретения: - упрощен процесс измерения за счет исключения из схемы устройства измерительного моста; - снижена систематическая составляющая погрешности за счет гальванической развязки разнопотенциальных точек заземления объектов контроля и измерительного прибора; - повышена достоверность результатов контроля за счет проведения двух измерений, при которых объекты контроля меняются местами, при следующей аналитической обработке полученных результатов; -снижено влияние помех на результаты измерений за счет примененной эффективной системы экранирования измерительных цепей; - повышена надежность эксплуатации измерительного устройства за счет использования измерительного прибора типа М4000 американской фирмы "Doble Engineering Company", что подтверждается двухлетней его эксплуатацией; - достигнута высокая мобильность и производительность при измерениях на подстанциях, оперативная обработка результатов, их документирование и хранение. Известный измерительный мост Ше-ринга [1] применяется для измерения tg d и емкости методом сравнения при напряжениях вплоть до номинальных, содержащий в одном плече сравнения эталонный конденсатор, заполненный газом под давлением, и имеющий малые диэлектрические потери. Причины, препятствующие получению требуемого технического результата - высокая стоимость и большие габаритные размеры эталонного конденсатора; - невозможность использования схемы моста с эталонным конденсатором при измерениях под рабочим напряжением - недостаточная помехозащищенность схемы измерения с мостом Шеринга в условиях эксплуатации контролируемого оборудования высокого напряжения при наличии сильных электромагнитных полей; - невозможность подключения входа моста к контролируемому объекту, без его отключения от сети; - наличие существенных погрешностей, связанных с паразитными емкостями шунтир ующими плечи моста и вызывающими появление угловой погрешности Известно устройство для контроля параметров изоляции, т.е. отношения емкостей и тангенса разности углов потерь [2], использующее мостовое измерительное устройство для сравнения образцового объекта с объектом контроля, преимущественно с трансформатором тока, и содержащее два, симметрично расположенных, устройства присоединения, разделительный трансформатор в одном плече сравнения и кабельные линии связи. Процесс измерения состоит в уравновешивании моста изменением параметров низковольтных его плеч. Причем, в качестве образцового объекта выбирается трансформатор тока с меньшим значением тангенса угла потерь. В этом случае измеренное значение тангенса разности углов потерь объекта контроля и образцового объекта будет положительным. Зарегистрированные параметры моста, полученные после его уравновешивания, обрабатываются с целью получения действительных результатов. Обработка заключается в учете дополнительных и шунтир ующи х элементов, обеспечивающих возможность измерения под рабочим напряжением. Причины, препятствующие получению требуемого технического результата: наличие существенных систематических составляющих погрешностей, вызванных токами влияния от электрического и магнитного поля электроустановки; погрешностей, вызванных фазовым сдвигом в ветви сравнения моста, паразитными связями образцового объекта и объекта контроля, состоянием поверхности изоляционной конструкции объектов. Вследствие этих причин возможно определять лишь изменения измеряемых параметров во времени, что позволяет исключать систематические составляющие погрешности, определяя разность значений параметров при текущем и предыдущим измерением. При этом предполагается, что в течение времени между измерениями, с определенной периодичностью, эти систематические составляющие погрешности оставались неизменными. В действительности же со временем изменяются причины, вызвавшие эти погрешности и часть, вносимых систематических погрешностей, переходит в категорию случайных. Ограничены возможности мостового метода в случае отрицательных значений тангенса разности углов потерь объекта контроля и образцового объекта. Получение окончательных результатов измерения связано с громоздкой процедурой обработки первичных значений, полученных при отсчете с панели моста при измерении. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа контроля параметров изоляции оборудования высокого напряжения без отключения от сети и создание устройства для измерения параметров изоляции оборудования высокого напряжения без отключения от сети, в котором новое выполнение процесса измерения за счет исключения из схемы заявляемого устройства измерительного моста и введения в нее анализатора изоляции типа М4000, обеспечивает снижение систематической погрешности за счет гальванической развязки разнопотенциальных точек заземления объектов контроля и измерительного прибора; снижение влияния помех на результаты измерений за счет примененной эффективной системы экранирования измерительных цепей; повышение достоверности результатов контроля за счет проведения двух измерений, при которых объекты контроля попеременно подключаются к двум входам измерительного прибора, при последующей аналитической обработке полученных результатов; повышение надежности эксплуатации измерительного устройства за счет использования измерительного прибора типа М4000 американской фирмы "Doble Engineering Company" и за счет этого достигается высокая мобильность и производительность при измерениях на электрических подстанциях высокого напряжения, оперативная обработка результатов, их документирование и хранение в базе данных компьютера, входящего в состав анализатора изоляции М4000. (Потребительские свойства - низкое входное сопротивление измерительных каналов М4000 (менее 0,4 Ом). Перечисляем конструктивные элементы (детали, узлы), которые являются общими с аналогом (или прототипом): - Устройство для контроля параметров изоляции оборудованмявысокого напряжения без отключения от сети содержит объект контроля, преимущественно трансформатор тока, два симметрично расположенных устройства присоединения, разделительный трансформатор, измерительный прибор, имеющий два входа, и измерительные кабели связи; первое устройство присоединения подключено к низковольтному выводу трансформатора тока, второе устройство присоединения соединено с разделительным трансформатором посредством измерительного кабеля связи. Перечисляем конструктивные элементы (детали, узлы), которые впервые выполнены в заявляемом объекте: Устройство дополнительно содержит второй объект контроля, преимущественно трансформатор тока, второй разделительный трансформатор и безразрывный переключатель, имеющий два входа и два выхода; второй трансформатор тока расположен симметрично первому трансформатору тока и соединен со вторым устройством присоединения; второй разделительный трансформатор расположен симметрично первому разделительному трансформатору и связан с первым устройством присоединения посредством измерительного кабеля связи; безразрывный переключатель расположен вблизи разделительных трансформаторов, а измерительный прибор расположен рядом с безразрывным переключателем; оба разделительных трансформатора подключены к двум входам измерительного прибора попеременно - первый трансформатор тока связан с первым входом или со вторым входом измерительного прибора, а второй трансформатор тока связан со вторым входом или с первым измерительного прибора; два разделительных трансформатора и безразрывный переключатель составляют блок коммутации и заключены в двойной экранированный корпус; измерительный прибор подключен к блоку коммутации посредством измерительного кабеля связи. Каждый измерительный кабель связи представляет собой симметричный кабель, содержащий две токоведущие жилы, каждая из которых заключена в индивидуальный экран, и имеющий'общий внешний экран. Корпус блока коммутации состоит из внутреннего и внешнего экранов. Внешний экран блока коммутации и внешние экраны измерительных кабелей связи составляют внешний экран измерительной цепи устройства. Устройства присоединения, блок коммутации и измерительный прибор выполнены с заземлением. Внешний экран измерительной цепи устройства заземлен в месте расположения заземления блока коммутации. Индивидуальные экраны жил кабелей связи между устройствами присоединения и блоком коммутации подключены к заземлению устройств присоединения. Индивидуальные экраны жил кабеля связи между блоком коммутации и измерительным прибором подключены к заземлению измерительного прибора. Измерительный прибор представляет собой анализатор изоляции типа М4000 американской фирмы "Doble Engineering Company". Причинно-следственная связь заключается в том, что вся вышеуказанная совокупность существенных признаков, как каждый в отдельности, так и вместе, обеспечивает выполнение поставленной задачи изобретения - повышение качества и достоверности результатов измерений характеристик изоляции, преимущественно трансформаторов тока, и упрощение процесса измерений. Характер проявления новых свойств изобретения; В отличие от прототипа, в котором возможно лишь выявление изменений контролируемых параметров во времени, что позволяет исключать часть систематической погрешности, сравнивая результаты текущих измерений с предыдущими, то в заявляемом устройстве достоверные результаты можно получить непосредственно в момент проведения измерений; полная симметрия измерительных цепей двух объектов контроля относительно измерительного прибора обеспечивает одинаковый фазовый сдвиг (в одном и том же направлении, на одну и ту же величину) от объектов контроля, при этом разность фазовых углов токов объектов контроля остается неизменной. Заявляемое устройство для контроля параметров изоляции .оборудования высокого напряжения без отключения от сети поясняется графически, где на фиг. 1 изображена схема устройства для измерения отношения емкостей С 1/С2 и разности углов потерь Dd= d2 - d1 трансформаторов тока; на фиг. 2 - вид измерительного кабеля связи. Изобретение - Устройство для контроля параметров изоляции оборудования высокого напряжения содержит два объекта контроля, например, первый и второй трансформаторы тока 1 и 2 и два устройства присоединения 3 и 4, которые расположены симметрично одно относительно другого (см. фиг. 1). Устройства присоединения 3 и 4 содержат измерительное сопротивление 5, защитный разрядник 6 и коммутатор цепей измерения (рубильник или ключ) 7. Первое устройство присоединения 3 подсоединено к низковольтному выводу первого трансформатора тока 1. Второй трансформатор тока 2 расположен симметрично первому трансформатору тока 1 и соединен со вторым устройством присоединения 4. Заявляемое устройство для измерения содержит два разделительных трансформатора 8 и 9, при этом первый разделительный трансформатор 8 соединен с первым устройством присоединения 3 посредством измерительного кабеля связи 10. Второй разделительный трансформатор 9 расположен симметрично первому разделительному трансформатору 8 и соединен со вторым устройством присоединения 4 посредством измерительного кабеля связи 11. Вблизи двух разделительных трансформаторов 8 и 9 расположен безразрызный переключатель 12, рядом с которым расположен измерительный прибор 13, представляющий собой анализатор изоляции типа М4000 американской фирмы "Doble Engineering Company". Два разделительных трансформатора 8 и 9 и безразрывный переключатель 12 составляют блок коммутации и заключены в двойной экранированный корпус, состоящий из внутреннего и внешнего экранов 14 и 15. Измерительный прибор 13 подключен к блоку коммутации посредством измерительного кабеля связи 16. Безразрывный переключатель 12 имеет два входа 17 и 18 и два выхода 19 и 20, а измерительный прибор 13 имеет только два входа 21 и 22. Оба разделительных тргнсформатора 8 и 9 подключены к двум входам безразрывного переключателя 12, два выхода 19 и 20 которого подключены к двум входам 21 и 22 измерительного прибора 13. Каждый измерительный кабель связи 10,11,16 представляет собойсимметричной кабель, содержащий две токоведущие жилы 23 и 24, каждая из которых заключена в индивидуальный экран 25 и 26, и имеющий общий внешний экран 27 (см. фиг, 2). Внешний экран 15 блока коммутации м внешние экраны 27 кабелей связи 10, 11 и 16 составляют внешний экран измерительной цепи устройства (см. фиг. 1). Внешний экран блока коммутации имеет заземление 28* Заземления 29 и 30 устройств присоединения 3 и 4 выполнены в точках заземления трансформаторов тока 1 и 2. Индивидуальные экраны жил 23 и 24 кабелей связи 10 и 11 между устройствами присоединения 3 и 4 и блоком коммутации 15 подключены к заземлениям 29 и 30 устройств присоединения. Измерительный прибор 13 имеет заземление 31. Индивидуальные экраны жил 23 и 24 кабеля связи 16 между блоком коммутации 15 и измерительным прибором 13 подключены к заземлению 31 измерительного прибора. Заявляемое устройство для контроля параметров изоляции оборудования высокого напряжения без отключения от сети работает следующим образом. Для измерении определяются два объекта контроля, преимущественно два трансформатора тока 1 и 2, находящиеся в эксплуатации на подстанции высокого напряжения и оборудованные стационарно установленными устройствами присоединения 3 и 4. К устройствам присоединения 3 и 4 подсоединяются измерительные кабели связи 10 и 11, при этом рубильники 7 устройств присоединения 3 и 4 замкнуты. К блоку коммутации подсоединяются измерительные кабели связи 10, 11 и 16. Измерительный кабель связи 16 подсоединяется к измерительному прибору 13. Производятся два измерения в следующем порядке. Первое измерение: - безразрывный переключатель 12 устанавливается в положение, при котором первый трансформатор тока 1 подключается к первому входу 21 измерительного прибора, а второй трансформатор тока 2 подключается ко второму входу 22 измерительного прибора 13; - рубильники 7 устройств присоединения 3 и 4 размыкаются для подачи тока от трансформаторов тока 1 и 2 к измерительному прибору 13; - производится измерение токов и разности фазовых углов эти х токов. Второе измерение: - безразрывный переключатель 12 устанавливается в положение, при котором второй трансформатор тока 2 подключается к первому входу 21 измерительного прибора 13, а первый трансформатор тока 1 подключается ко второму входу 22 измерительного прибора 13; - производится измерение токов и разности фазовых углов эти х токов; - рубильники 7 устройств присоединения 3 и 4 замыкаются, после этого измерительные кабели связи 10 и 11 отсоединяются от устройств присоединения 3 и 4. Процедура измерения закончена. Результаты обрабатываются и документируются. Заявляемый способ контроля параметров изоляции оборудования высокого напряжения без отключения от сети и устройство для его осуществления позволяет: 1. Измерить диэлектрические характеристики трансформаторов тока, вводов высокого напряжения, шунтирующи х реакторов, находящихся под рабочим напряжением в эксплуатации в энергосистемах класса напряжения 110-750 кВ. 2. Обеспечить высокую точность измерения разности углов потерь (0,02%) и отношения емкостей (0,5%) объектов контроля. 3. Эффективно отстроится от помех, вызванных токами влияний, паразитными связями и разнопотенциальными точками заземления объектов контроля и измерительного прибора. 4. Обеспечить объективность получаемых результатов за счет компьютерного управления процессом измерения, получения, обработки и документирования результатов. 5. Обеспечить большую производительность при измерениях на электрических подстанциях (21 единиц трансформаторов тока за два часа с развертыванием и сборкой измерительной системы), что позволяет уменьшить периодичность контроля. 6. Высокая мобильность. Транспортировка измерительной системы между подстанциями возможна на любом легковом автотранспорте, например "Таврии", транспортировка в пределах подстанции - на собственной транспортной тележке одним человеком. 7, Выполнить оперативную обработку, документирование и получение результатов в виде протокола и в базе данных компьютера анализатора изоляции типа М4000 американской фирмы "Doble Engineering Company". 8. По оперативным результатам измерения диэлектрических характеристик вывести из эксплуатации трансформаторы тока с развивающимся дефектом для современного предупреждения повреждения или аварии, связанной, как правило, с разрушением оборудования, пожаром, взрывом и значительными экономическими потерями.