Початок arrow Статті arrow Измерение характеристик частичных разрядов во внутренней изоляции

Измерение характеристик частичных разрядов во внутренней изоляции

Г.С. Кучинский, А.Е.Монастырский, В.Е. Пильщиков (СПбГТУ, Санкт-Петербург)

Измерение характеристик частичных разрядов (ч.р.) широко используется при контрольных приемо-сдаточных и типовых испытаниях, а также при профилактических испытаниях изоляции оборудования высокого напряжения. Методика измерений должна соответствовать ГОСТ 20074-83, а также документу МЭК № 270. Исследование характеристик ч.р. используется также при определении допустимых рабочих и испытательных напряженностей, и для прогнозирования ресурса изоляции. В этом случае часто используется понятие внутреннего ресурса изоляционной конструкции R, понимая под этим количество вещества, которое должно быть разрушено или выделено под воздействии ч.р. в данной изоляционной конструкции, приводящее к отказу изделия, т.е. невозможности дальнейшей эксплуатации (пробой, недопустимое повышение tg δ изоляции, приводящее к последующему выходу из теплового равновесия, сильное газовыделение и др.). Тогда ресурс


 (1)
где В - количество вещества, которое разрушается или выделяется в данном виде изоляции под воздействием ч.р. с энергией 1 Дж; Рчр- мощность ч.р. в данной изоляционной конструкции при рабочей напряженности.
Формула (1) позволяет установить зависимость ресурса т от напряженности электрического поля Е. Экспериментально установлено, что зависимость Рч р от Е имеет вид :
(2)
Подставив (2) в (1), имеем:
(3)
Формула (3) хорошо подтверждается ускоренными ресурсными испытаниями для многих типов изоляционных конструкций.
При выборе допустимых рабочих Ер и испытательных Еи напряженностей можно исходить из следующих соображений: на рабочем напряжении не должно быть начальных ч.р. на уровне 10'12 Кл, а на испытательном напряжении - критических ч.р., т.е. должны быть выполнены
условия Ер < Ен и Еи < Екр. Принимая надежность этих условий на уровне 0,999, имеем:
(4)
где: Ен ср и а„- соответственно среднее значение и среднеквадратическое отклонение напряженности начальных ч.р.; Екр.ср и сткр - соответственно то же для критических ч.р.
Эти соотношения достаточно хорошо зарекомендовали себя при выборе допустимых рабочих и испытательных напряженностей в изоляции конденсаторного типа, пропитанной нефтяными маслами, обладающими повышенным газовыделением в электрическом поле (проходные изоляторы и трансформаторы тока с изоляцией конденсаторного типа, силовые конденсаторы с бумажной изоляцией, пропитанной конденсаторным маслом). Допустимые рабочие напряженности, выбранные по характеристикам ч.р., обязательно должны проверяться ускоренными ресурсными испытаниями.
Для оборудования с изоляцией конденсаторного типа (проходные изоляторы, трансформаторы тока) достаточно хорошо установлены допустимые рабочие и испытательные напряженности, которые определены как по характеристикам частичных разрядов, так и по результатам ускоренных ресурсных испытаний:
(5)
где: Ераб - кВ/мм, d - мм; для изоляции из кабельной бумаги с пропиткой трансформаторным маслом, А\ = 4,0, т= 0,58; для изоляции из конденсаторной бумаги с пропиткой конденсаторным маслом, А] =3,3, т=0,58; для бумажно-полипропиленовой конденсаторной изоляции с пропиткой газостойкими жидкими диэлектриками Ai=8,9, m=0,5.
Для силовых конденсаторов определяющими при расчете являются рабочие напряжения Upa6 и рабочие напряженности Ераб. При этом допустимые рабочие напряженности значительно превосходят аналогичные значения для других изоляционных конструкций. Для аппаратной изоляции конденсаторного типа в зависимости от класса напряжения и соотношения ии/ираб и Еи/Ераб определяющими при расчете могут быть как испытательные напряжения UH и испытательные напряженности Еи (UH/Upa6 > Еи/Ераб), так и рабочее напряжение Upa6 и рабочие напряженности Ераб (UH / Up < Еи/ Ер).
Для масло-барьерной изоляции в настоящее время достаточно хорошо известны пробивные и допустимые напряженности при всех видах испытательных воздействий:

  1. одноминутного напряжения промышленной частоты,
  2. стандартного коммутационного импульса,
  3. стандартного полного и срезанного грозового импульса.

Однако попытки установить допустимые рабочие напряженности как по результатам исследования характеристик ч.р., так и по результатам ускоренных ресурсных испытаний не дали положительных результатов.
К сожалению в настоящее время значения допустимых рабочих напряженностей для масло-барьерной изоляции установлены весьма ориентировочно, исходя из следующих соображений: отсутствия частичных разрядов с кажущимся зарядом более 10"11 Кл, отсутствия газовыделения, особенно отсутствия появления ацетилена (С2Н2) при длительных ресурсных испытаниях, по результатам исследований длительной электрической прочности с учетом электротермоокислительного старения.
Этим условиям соответствует допустимая средняя рабочая напряженность в первом масляном канале (ближайшем к обмотке), определяемая по формуле:
(6)
и на краю обмотки:
(7)
где: Дмк - ширина масляного канала, мм, Амк0 =10 мм, Ещс.раб - допустимая средняя рабочая напряженность, кВ/мм.
Для главной масло-барьерной изоляции силовых трансформаторов, для которой электрическая прочность определяется прочностью масляного канала, ближайшего к обмотке, имеет место достаточно слабая зависимость электрической прочности от времени воздействия напряжения:
(8)
В этом случае в формуле (8) показатель степени п= 40...60, что значительно больше, чем значения п для других типов изоляции, для которых обычно п= 6...10.
В результате отношение допустимой напряженности в масляном канале при одноминутном воздействии напряжения промышленной частоты к допустимой рабочей напряженности Ед.1МИ„/Ед.раб=1,7...1,9, что значительно меньше аналогичных значений для изоляции других типов оборудования. Поэтому для большинства номинальных напряжений U„0M <330 кВ при расчете изоляции определяющими являются испытательные напряжения и соответствующие испытательные напряженности. Рабочее напряжение и рабочие напряженности могут быть определяющими только при глубоком ограничении перенапряжений, что характерно для класса напряжения 750 кВ и выше.
Приемосдаточные испытательные напряжения в соответствии с ГОСТ 1516-76 обеспечивают достаточную электрическую прочность при коммутационных и грозовых перенапряжениях. Для классов напряжения 220 кВ и ниже, для которых испытательные напряжения выбраны, исходя из расчетной кратности коммутационных перенапряжений Кпр > 3, эти испытания позволяют обеспечить достаточно надежную работу и на рабочем напряжении. Однако, для более высоких классов напряжения U„ > 330 кВ, где более широко применяются меры по ограничению внутренних и грозовых перенапряжений и расчетная кратность внутренних перенапряжений снижается до значений Кпр= 2,7... 1,8, такие испытания не могут обеспечить надежную работу при рабочем напряжении. Поэтому для этих классов напряжения в ГОСТ 1516-76 предусмотрено испытание повышенным напряжением с увеличенным временем воздействия напряжения до 30...60 мин с обязательной регистрацией характеристик ч.р. в начале и в конце выдержки под напряжением. При этом установлены предельные значения кажущегося заряда ч.р. и неизменность характеристик в начале и в конце выдержки.
Во многих случаях старение изоляции происходит при воздействии частичных разрядов весьма малой интенсивности на уровне 10"14... 10 13 Кл (силовые конденсаторы, аппараты с изоляцией конденсаторного типа), а также в результате электротермической деструкции (маслонаполненные силовые кабели низкого и высокого давления). В этих случаях измерение характеристик частичных разрядов на уровне 10"12...Ю'10 Кл не позволяет прогнозировать ресурс изоляции, а позволяет лишь выявлять конструктивные и технологические дефекты. Поэтому эти измерения весьма полезно применять при приемосдаточных испытаниях на заводах - изготовителях. При профилактических испытаниях эти измерения позволяют выявить дефекты и опасные изменения в изоляции, возникшие в процессе эксплуатации, и своевременно сигнализировать о необходимости отключения и ремонта для предотвращения аварии.
Рассмотрим более подробно регистрацию ч.р. в изоляции маслобарьерного типа силовых трансформаторов.
Как указывалось выше, при воздействии перенапряжений или испытательного напряжения на изоляцию масло-барьерного типа силовых трансформаторов высших классов напряжения процесс пробоя начинается с пробоя масляного канала, ближайшего к обмотке Этот пробой чаще всего начинается с угла катушки обмотки, доходит до поверхности барьера из электрокартона и далее развивается в виде скользящего разряда по поверхности картона на небольшие расстояния порядка 1-2 см. Такой пробой масляного канала является достаточно мощным частичным разрядом с величиной кажущегося заряда достигающей 10“7- 10‘6 Кл, что соответствует конденсированному искровому разряду. При этом на поверхности картона в месте возникновения разряда появляются науглероженные следы от разрядов по поверхности. Такое повреждение картона является необратимым и в последующем при длительном воздействии рабочего напряжения и перенапряжений может привести к развитию разрядов в толще электрокартона или между слоями картона в барьере. Поэтому принято считать такое повреждение недопустимым и пробивным напряжением масло-барьерной изоляции считать такое напряжение, при котором возникает пробой масляного канала.
Многочисленные измерения характеристик ч.р. в силовых трансформаторах, отдельно в проходных изоляторах, а также в трансформаторах тока с изоляцией конденсаторного типа, проведенные совместно с измерением других характеристик изоляции (tg δ, влагосодержание масла и твердой изоляции, газосодержание масла) в процессе эксплуатации позволили установить ориентировочную связь между состоянием изоляции и характеристиками ч.р. Результаты этих измерений, выполненных по ГОСТ 20074-83, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Оценка состояния изоляции по характеристикам частичных разрядов на
рабочем напряжении


Состояние изоляции

qч.р 5 Кл

 

1. Силовые трансформаторы

 

1.1

Нормальное состояние

1.2

Дефектная изоляция (образование газовых пузырьков, повышение влажности. Требуется периодический или непрерывный контроль)

1.3

Пробой масляного канала (образование «белых следов» на поверхности картона. Необходимо выявление и устранение дефекта)

1.4

Пробой масляного канала (образование науглероженных побегов, ползущий разряд. Необходимо выявление и устранение дефекта)

 

2. Проходные изоляторы, трансформаторы тока с изоляцией конденсаторного типа

2.1

Нормальная изоляция

2.2

Местные дефекты, требующие периодического контроля

2.3

Местные дефекты, требующие непрерывного контроля

2.4

Изоляция дефектна. Необходимо выявление и устранение дефекта

Для объективной оценки состояния изоляции измерения ч.р. обязательно должны быть дополнены измерениями других электрофизических характеристик: tg δ изоляции, влагосодержание масла и твердой изоляции, содержание газов, растворенных в масле и др.
В работе были исследованы процессы как незавершенных пробоев масляных промежутков, так и пробой масляного канала с последующим его развитием в виде скользящих разрядов по поверхности картона. В процессе исследований регистрировался ток разряда, причем схема позволяла регистрировать импульсы тока с временами от 10'8 с и более.
Характерные осциллограммы тока незавершенных пробоев масляного промежутка и пробоя масляного канала с последующим развитием скользящих разрядов по поверхности картона приведены на рис. 1.
Осциллограммы импульсов скользящего разряда
б)
Рис. 1. Осциллограммы импульсов скользящего разряда: а - по поверхности электрокартона в масле; б - с обуглившегося канала на поверхности электрокартона в масле.
Незавершенные разряды масляного промежутка имеют длительность порядка 10'8 с. В то же время, как следует из приведенных результатов, пробой масляного канала с последующим развитием скользящих разрядов по поверхности картона имеет значительно большую длительность, которая
доходит до 10‘6 с и более. При этом форма импульса тока представляет собой импульс длительностью порядка 10~6 с с наложенными более мелкими высокочастотными импульсами длительностью около 10'7 с каждый.
Регистрация частичных разрядов, в том числе пробоев масляного канала, в маслобарьерной изоляции силовых трансформаторов является чрезвычайно важной, так как позволяет выявить необратимые разрушения, которые могут привести к крупным авариям силовых трансформаторов и в энергосистемах. Простейшая схема регистрации приведена на рис. 2а. На этом рисунке объект, в котором возникают ч.р., представлен 3-х элементной схемой замещения, в которой Ci - емкость части объекта, в которой не возникают ч.р., С2 - емкость области, в которой возникают ч.р. (включения), С3 - емкость диэлектрика, расположенного последовательно с включением. При этом емкость испытуемого объекта:
Сх=С, + С2С3/(С2+Сз).                                                   (9)
При измерении характеристик частичных разрядов (ч.р.) различают два возможных способа. Первый относится к измерению напряжения ии (t) на измерительном сопротивлении В этом случае для измерительного сопротивления RH выше определенной частоты wг должны выполняться соотношения:
(10)
где: Сх - емкость испытуемого объекта, CO - соединительная емкость в схеме регистрации частичных разрядов. При условиях (10) ток во внешнем контуре (в измерительном сопротивлении) определяется в основном измерительным сопротивлением R„:
(П)
В этом случае амплитудное значение UM не изменяется при увеличении RH, а время нарастания импульса напряжения ии (t) на сопротивлении RH соответствует времени спада тока ч.р. во включении. Если индуктивность внешнего контура достаточно мала, то напряжение ии (t) изменяется во времени по формуле:
(12)
где:, Сп - паразитная емкость входа
измерительного устройства.
Если паразитная емкость входа измерительного устройства Сп « Сх и Сп« Сх, то т = R*, CO Сх / (CO + Сх). При этом амплитуда напряжения на Rh равна U„ « AUX, где AUX - скачкообразное изменение напряжения на объекте при ч.р.. Так как кажущийся заряд ч.р. q4.P= CXAUX, то в этом случае амплитуда измеряемого напряжения пропорциональна кажущемуся заряду ч.р., т.е.

схема регистрации ч.р.
Рис.2 . Простейшая схема регистрации ч.р.(а) и градуировки (б) без учета индуктивности элементов схемы . Ci, С2 Сз - трехэлементная схема замещения объекта при наличии в нем ч.р. (Ci - емкость части объекта, в котором нет ч.р.; С2- емкость области в которой возникает ч.р. (включения); С3 - емкость диэлектрика, расположенного последовательно с включением); С4 - емкость соединительного конденсатора; Сб - емкость входа измерительного устройства; С7 - емкость градуировочного конденсатора; R5 =RH- измерительное сопротивление; R7 - сопротивление канала ч.р.; ИУ - измерительное устройство; Р - генератор прямоугольных импульсов.
Для измерения q4 р достаточно измерить амплитуду напряжения на RM и произвести соответствующую градуировку с помощью генератора прямоугольных импульсов. Схема градуировки приведена на рис. 26.
При втором способе измеряется ток, протекающий во внешней цепи, и при этом должны быть выполнены условия:
(14)
С учетом индуктивности внешнего контура ток во внешней цепи имеет колебательную форму с частотой
эквивалентная емкость контура. Заряд q4.p можно определить по соотношению
(15)
Учитывая, что частота внешнего контура может быть достаточно высокой, порядка 106...108 Гц, то для регистрации тока внешнего контура необходимо иметь схему регистрации, позволяющую производить регистрацию частот в диапазоне 106... 108 Гц.
В последнее время для регистрации характеристик ч.р. используются схемы с высокочастотным трансформатором тока, который представляет собой тороидальный сердечник из высокочастотного феррита с обмоткой, охватывающий провод внешнего контура (чаще всего провод, соединяющий объект с землей). При этом в схеме регистрации используется высокочастотный диапазон от 1 МГц до 100 МГц. Кажущийся заряд q4p определяется либо с помощью интегрирования сигнала от тока внешнего контура в соответствии с (15), либо по амплитуде сигнала, получаемого схемой регистрации. В обоих случаях связь между амплитудой сигнала и q4.p определяется с помощью градуировки схемы с использованием генератора прямоугольных импульсов.
Как показали исследования, использование высокочастотного диапазона f = 106 ... 108 Гц, может привести к существенным ошибкам при измерении q4.p. К сожалению, использование широкополосных усилителей в измерительных устройствах и градуировочного генератора с крутыми фронтами ( длительность фронта и спада импульса порядка 1...3 не) также может привести к ошибкам при измерении характеристик ч.р. Это объясняется следующим.
В простейшей схеме регистрации (см. рис. 2а) распределение токов между ветвями схемы определяется емкостями схемы: емкостью объекта Сх и соединительной емкостью Со . При этом заряд, подтекающий к области возникновения ч.р. (включения) от соединительной емкости CO:
(16)
и тогда:
(17)
что и учтено в (15).
Эти выражения приблизительно выполняются до частот, при которых не сказываются индуктивности элементов схемы, в том числе соединительных проводов. Если эти индуктивности достаточно малы и имеют значения порядка микрогенри, а емкости Сх имеют порядок нанофарад, то до частот
порядка 106Гц распределение токов и зарядов будет определяться емкостями схемы. Легко показать, что при указанных значениях индуктивностей и емкостей схемы при частотах 108 ...109 Гц распределение токов и зарядов будет определяться индуктивностями и волновыми параметрами схемы. Простейшая схема регистрации ч.р. с учетом индуктивностей элементов представлена на рис. За, а схема градуировки с учетом индуктивности - на рис. 36. Это приводит к значительному (в десятки и сотни раз) занижению измеряемого кажущегося заряда ч.р.
При частотах порядка 109 Гц могут сказываться также паразитные емкости элементов схемы друг относительно друга, которые обычно имеют значения порядка 10 пФ. В эквивалентных схемах рис. 3 эти емкости в первом приближении будут шунтировать индуктивности Ь7...Ью. В этом случае распределение токов и зарядов будет определяться полными проводимостями Y7...Y10 с учетом емкостной и индуктивной составляющих, что также не будет соответствовать определяющему влиянию емкостей Сх и Со ( т.е. формуле (15)) и также будет приводить к указанным выше значительным ошибкам при измерении q4.p.
Эти обстоятельства могут отрицательно сказаться и при измерении кажущегося заряда ч.р. по ГОСТ 20074-83 по амплитуде импульса на сопротивлении RH при значениях RH порядка 1000 Ом, если использовать в измерительном устройстве широкополосный усилитель с верхней частотой fmax = 108 ... 109 Гц, а при градуировке - генератор импульсов с длительностью фронта и спада порядка 1 не. В этом случае при измерении ч.р. в силовых трансформаторах при регистрации слабых ч.р. с длительностью около 10'8 с возможно занижение измеряемого заряда q4.p в 20...30 раз, а при регистрации более мощных ч.р. длительностью около 10'6 с - в 100 раз. Однако этих ошибок легко избежать, используя в измерительном устройстве усилитель с верхней частотой fmax < 2-106...Ю7 Гц и градуировочный генератор с длительностью фронта и спада порядка 10'7 с, что обычно и применяется при этих измерениях и соответствует ГОСТ 20074-83.
При использовании высокочастотных схем регистрации, работающих в диапазоне 106...109 Гц влияние индуктивностей элементов цепи будет неизбежно сказываться, причем в значительно большей степени, чем при использовании схем с RH = 1000 Ом. К значительным ошибкам при определении заряда путем интегрирования тока, протекающего в ветви Со, приводит колебательная форма этого тока, особенно когда это интегрирование происходит в течение короткого отрезка времени (порядка 100 не). Кроме того, при использовании высокочастотных схем регистрации с fmm > 2-106 Гц часто практически не регистрируется низкочастотная составляющая тока ч.р. при мощных (длинных) ч.р., имеющих длительность порядка микросекунды. Указанные обстоятельства приводят к ошибкам в измерении коротких ч.р. - в десятки раз и длинных ч.р. - в сотни раз.

Рис. 3. Простейшая схема регистрации ч.р. (а) и градуировки (б) с учетом индуктивности элементов схемы. Обозначения - см. рис. 1.
L7 ...L10 - индуктивности элементов схемы; Си - емкость градуировочного конденсатора. 
При измерении q4.p по заряду, протекающему в измерительной цепи от емкости Со, и использовании градуировки измерительного устройства с помощью подключения градуировочного генератора через градуировочную ячейку RrCr непосредственно к входу измерительного устройства, полностью не устраняются ошибки, возникающие при измерении q4 p высокочастотными измерительными устройствами.


Рис. 5. Эквивалентная схема градуировки для измерения ч.р. в изоляции силового трансформатора. Обозначения пояснены в тексте.

Рис. 4. Эквивалентная схема измерения ч.р. в изоляции силового трансформатора. Обозначения пояснены в тексте.
При более детальном рассмотрении регистрации ч.р. в изоляции силовых трансформаторов необходимо использовать более сложную эквивалентную схему с учетом распределенности емкостей вдоль обмотки, которая приведена на рис. 4.

В этой схеме b1...b10 и R1..R10 - индуктивности и активные сопротивления элементов обмотки, емкости Ci ...Сю — продольные емкости (между катушками, витками обмотки), Сц... С19- емкости элементов обмотки на землю (магнитопровод и бак), Ci2 и С22 - емкости области возникновения ч.р. (включения и диэлектрика, расположенного последовательно с включением), С23, С24 - емкости проходного изолятора, причем С24 - емкость последней ( или предпоследней измерительной) обкладки на землю, Ьц..Х13- индуктивности высокочастотного трансформатора, Ri4 и С25 - интегрирующая цепочка для измерения заряда ч.р., Rn ...R13 и С26...С28 - фильтр верхних частот, R15 и С29 - интегрирующая цепочка для измерения заряда ч.р. в области высоких частот, Rj^-Rk (при измерении тока принимается малым). На рис. 5 приведена аналогичная схема градуировки при подключении градуировочного генератора Р и градуировочной емкости C8i к проходному изолятору трансформатора (параллельно входной емкости трансформатора).
Характерные осциллограммы напряжений и токов при регистрации ч.р. по приведенным схемам даны на рис.6... 10. Формы напряжения на сопротивлении Rh==1kOm при измерении ч.р. приведены на рис 6.

Рис. 6. Характерные формы напряжений на измерительном сопротивлении Rjj при измерении q4p : t4.p= 10"8с, a- fimx- 10+9Гц, б - fmax= 2-106 Гц ; t4p = 10~6с, B-fmax= 10+9 Гц, г - fmax - 2-106 Гц.___________________
Из этого рисунка следует, что при при переходе от короткого ч.р. с t4 p = 10"8 с к длинному ч.р. с t4.p = 10'6 с и возрастании q4p в 1000 раз амплитуда импульса на R*, также увеличивается в 1000 раз. В то же время при градуировке схемы (рис. 7) при использовании градуировочного генератора с Ц = 1 не и измерительного устройства с fmax = 109 Гц амплитуда импульса на RH приблизительно в 40 раз больше, чем при значениях Ц = 100 не и tmax = 2*106Гц. В первом случае регистрируется практически правильное значение qr = 5-10'10 Кл (занижение qo приблизительно в 2 раза); во втором случае вследствие большой амплитуды импульса при градуировке на RH значение q4 p занижается приблизительно в 80 раз.
На рис. 8 и 9 приведены характерные формы токов и зарядов, протекающих в ветви CO при измерении q4 p., а на рис 10 - при градуировке.

Рис.7.Характерные формы напряжения на измерительном сопротивлении RL =1000 Ом при градуировке схемы, qr = 54 О"10 Кл; а - Ц = 100 не, fmax = 2-106 Гц; б-1ф= 1 не, fmax= 109Гц.


Рис.8. Характерные формы токов в ветви Со при измерении ч.р. с помощью высокочастотного трансформртора токов; а - t4.p= 10’8 с, q4 p = 5-1010 Кл; б - t4.p- 10"6 с, q4p= 5-10’7Кл.
Как следует из этих рисунков, ток имеет форму затухающих колебаний, причем для длинных ч.р. - наложенных на апериодическую составляющую. При переходе от короткого ч.р. с t4.p= 10'8 с к длинному ч.р. с t4.p= 10"6с и увеличению аЧпВ 1000 раз амплитуда заряда q0 увеличивается всего в 100 раз

Рис. 9. Характерные формы заряда, протекшие в ветви CO при измерении ч.р.: а и 6-t4.p=10'8 с, q4р == 5*10" °Кл; в и г - t4p = 10'6 с, q4p= 5-10'7 Кл; а и в - f™, = 104Гц; б и г- и= 2406Гц.

Рис.Ю. Характерные формы тока (а) и заряда (напряжение на интегрирующей емкости, б) в ветви Со при градуировке схемы, qr= 5-10'10 Кл;
НС, fmax = 10+9Гц, fmin= 2~10+6Гц.________________________________________
Для коротких ч.р. с t4.p = 10'8с при измерении q4.p, заряд, протекающий в
ветви Со уменьшается по сравнению с расчетным в 3 раза, а при градуировке -
увеличивается в 5 раз. Это приводит к занижению измеряемого q4.p в 15 раз. Аналогичные данные, полученные для длинного ч.р. с t4.p= 1СГ6 с показывают, что в этом случае заряд q0 при измерении q4p уменьшается в 30 раз, а при градуировке по-прежнему увеличивается в 5 раз по сравнению с расчетным. Это приводит к занижению измеряемого q4 p в 150 раз.
Таким образом результаты исследования регистрации ч.р. с использованием этих схем во многом подтвердили изложенные выше выводы и показали следующее.

  1. Измерение кажущегося заряда ч.р. по амплитуде напряжения на измерительном сопротивлении RH « 1000 Ом приводит к практически правильным значениям q4 р при использовании усилителя в измерительном устройстве с fmax < 2-106 Гц и градуировочного генератора с длительностью фронта и спада импульса Ц « 100 не.
  2. Использование градуировочного генератора с t ф * 1...3 не и широкополосного усилителя с fmax « 109 Гц приводит к существенному занижению измеряемого q4.p : для слабых (коротких) ч.р. длительностью порядка 10'8 с - в 20...30 раз, и для мощных (длинных) ч.р. длительностью порядка 10'6 с - в 100 раз. Как указывалось выше, это происходит за счет существенного влияния индуктивностей элементов схемы, которые наиболее сильно сказываются именно в области высоких частот (более 106Гц).
  3. Измерение ч.р. в высокочастотном диапазоне 2*106...109 Гц с использованием высокочастотного трансформатора тока с последующим определением q4.p путем интегрирования измеряемого тока приводит к занижению q4p : для слабых (коротких ) ч.р. - в 10 раз, и для мощных (длинных) ч.р. - в 100 раз по причинам, указанным выше. Кроме того, мощные ч.р. содержат как высокочастотную (107... 109 Гц), так и низкочастную (< 106 Гц) составляющие. При этом низкочастотные составляющие не пропускаются усилителем с f^n > 2*106 Гц, что также приводит к уменьшению регистрируемого значения тока и заряда ч.р. (см. рис 9).
  4. При регистрации ч.р. в высокочастотном диапазоне 2*10б ...109 Гц с использованием высокочастотного трансформатора тока с последующим определением q4p путем интегрирования измеряемого тока широко применяется градуировка с помощью градуировочного генератора с 1.. .3 не, подключаемого к входу измерительного устройства через цепочку RrCr. В этом случае при измерении слабых ч.р. с t4p 10'8 с происходит практически правильное измерение q4 p, т.к. интегрирование тока ч.р. в цепи емкости Со необходимо в течение короткого отрезка времени порядка 10'7 с, что и выполняется в данном случае. При этом обычно имеет место небольшое занижение q4.p в 1,5...4 раза. Однако при измерении мощных ч.р. большой длительности t4.p. 10'6 с вследствие недостаточного времени интегрирования и колебательного характера формы тока происходит сильное занижение получаемого значения q4 р в 30.. .50 раз.
 
< Защита проводов ВЛ на входе в соединитель   Инфракрасное диагностирование изоляторов >