Існуючі методи оцінки стану електричної ізоляції приєднань 6-10 кВ власних потреб електричних станцій та промислових підприємств [1,2] мають деякі недоліки. Наприклад, за допомогою цих методів майже неможливо виявляти пошкодження, які не обумовлені зміною опору ізоляції, для проведення вимірювання необхідно відмикати кабель від двигуна, та ін. Крім того, останнім часом все частіше відмовляються від проведення випробувань підвищеною напругою, що зменшує можливості оцінки стану ізоляції. Тому запропоновано новий метод [3], який дозволяє більш повно оцінювати якість ізоляції відразу усього приєднання (кабелю та двигуна). Цей метод засновується на визначенні параметрів, що характеризують процес розряду ємності кабелю через опір ізоляції приєднання.

Схема вимірювань при проведенні оцінки стану ізоляції приєднання 6-10 кВ наведена на рис.1. Двигун М і кабельна лінія W разом складають приєднання. Перед вимірюванням вимикач Q вимикається і на одну з фаз приєднання подається через обмежуючий опір R_O постійна напруга від спеціального джерела G на час, достатній для заряду ємностей. Після його відмикання контактом К починається процес розряду. Зміна напруги у часі фіксується за допомогою реєструючих пристроїв V1-V3. При відсутності пошкоджень ізоляції розряд ємностей фаз приєднання буде проходити у часі однаково по всіх трьох фазах.

Визначення найбільш інформативних діагностичних параметрів для оцінки якості ізоляції виконано на підставі аналізу результатів розрахунків перехідних процесів на математичній моделі приєднання. У моделі кабельна лінія та асинхронний двигун представлені заступними схемами з зосередженими параметрами (рисунок 2). На рис.2 кабель враховується активним опором, який входить до R1 і R, ємністю фаз по відношенню до землі С_А, С_В і С_С, а також - опором ізоляції відповідно фаз R_ИА, R_ИВ і R_ИС . Параметри двигуна приєднання враховуються в R і L. При цьому виконуються рівняння R1=R1+R2 і L=L1+L2.

При складанні математичної моделі не враховувались ємність обмоток електродвигуна та індуктивний опір кабелю. Крім того, прийнято ряд звичайних у таких випадках припущень: фази двигуна і кабелю симетричні і мають однаковий активний та індуктивний опір; взаємна індукція фазних обмоток враховується в індуктивності обмоток; насичення сталі магнітопроводу відсутнє.

Погіршення стану ізоляції моделюється зміною її опору або ємності відносно землі, або одночасно опору і ємності. Місце погіршення задається в кабелі або в обмотках двигуна.

З метою спрощення розрахунків на початковому етапі при моделюванні міжфазні ємності кабелю не враховувались. При цьому до уваги прийнято, що міжфазна ємність в три рази менше, ніж ємність фази по відношенню до землі[4]. Крім того, зроблено припущення про те, що завдяки симетричності цих ємностей їх вплив на якість перехідного процесу не дуже значний.

Згідно з заступною схемою (рис.2) перехідні процеси заряду і розряду ємностей ізоляції описані системою лінійних диференційних рівнянь першого порядку. Початковими умовами прийняті нульові, тобто перед початком розряду струми в фазах і ємностях відсутні, а напруги фаз по відношенню до землі дорівнюються напрузі джерела.

Де

У наведених рівняннях i_A, i_B, i_C , i_З - відповідно струми у фазах А, В, С та струм у місці погіршення ізоляції, u_A , u_B, u_C - відповідно напруги фаз А, В, С по відношенню до землі. Складена програма розрахунків на ПЕОМ. Система диференційних рівнянь розв'язується модіфіцірованим методом Ейлера.

Згідно з розробленою програмою виконана серія розрахунків для приєднання 6 кВ з двигуном потужністю 500 кВт, у яких змінювалось можливе місце погіршення ізоляції. Наприклад встановлено, що при зниженні опору ізоляції кабелю в одній з фаз до 0,1 МОм розряд ємностей від початкової напруги відбувається за 0,15 с тільки на 10%, але при зниженні опору до 0,01 МОм за цей же час ємності розряджаються майже до нуля.

На рисунках 3, 4 наведені осцилограми перехідних процесів розряду ємностей у випадках виникнення пошкодження ізоляції у різних точках обмотки двигуна. На рис.5 наведені значення міжфазної напруги у залежності від місця погіршення ізоляції приєднання.

В результаті виконаних розрахунків встановлено, що запропонований метод дозволяє оцінювати якість ізоляції по відхиленню постійних часу розряду у різних фазах, по виникненню міжфазної напруги, а також виникненню змінної складової напруги та струму. Крім цього, підтверджено висновок, що цей метод дозволяє встановлювати місце погіршення ізоляції обмотки двигуна, яке супроводжується зміною її опору. Для кабелю місце погіршення моделюється як зміною опору, так і ємності ізоляції.

1. Запропонований спосіб для оцінки стану ізоляції дозволяє одночасно контролювати ізоляцію кабелю і двигуна на підставі вимірювання постійних часу розряду ємностей різних фаз , та по виникненню міжфазної напруги при розряді ємностей приєднання.
2. Вибір критичних значень діагностичних параметрів може здійснюватись на розробленій математичній моделі приєднання .
3. Результати розрахунків можна використовувати при розробці технічних вимог до пристрою оцінки стану ізоляції приєднання.

1. Якобсон И.А. Испытания и проверки при наладке электрооборудования.-М.: Энергоатомиздат,1988-120 с.
2. Бажанов С.А. Испытания электооборудования блочных станций.-М.: Энергия, 1979.-64 с.
3. Гребченко Н.В. Оценка состояния электрической изоляции по параметрам электрических переходных процессов в ней. Сборник научных трудов ДонГТУ. Серия: Электротехника и энергетика, выпуск 4: Донецк:ДонГТУ,1999.с.245-248.
4. Дударев Л.Е., Волошек И.В. К анализу переходных процессов в сети с изолированной нейтралью.- Электричество, 1990, № 4. с.61-64.