Teste de sobretensão de isolamento

A rigidez dielétrica do isolamento é determinada por sua capacidade de suportar a tensão operacional por um longo tempo. A diminuição da rigidez dielétrica é causada na maioria dos casos por umidade e defeitos locais de isolamento. Normalmente, tais defeitos são inclusões de gás (ar) em um dielétrico sólido ou líquido.

Devido ao fato de a rigidez dielétrica do gás na inclusão ser menor que a do isolamento principal, são criadas condições para a ocorrência de quebra ou sobreposição do isolamento no local do defeito - descarga parcial. Por sua vez, descargas parciais causam danos adicionais ao isolamento. Uma descarga parcial é chamada tanto de descarga deslizante (de superfície) quanto de quebra de zonas individuais ou elementos isolantes.

Para determinar o limite de rigidez dielétrica do isolamento, ele é testado com uma tensão aumentada. Uma tensão de teste, que é significativamente maior que a tensão de operação, é aplicada por um tempo suficiente para desenvolver uma descarga em um defeito local até a falha.Desta forma, a aplicação de tensão aumentada permite não só identificar defeitos, mas também garantir o nível exigido de rigidez dielétrica do isolamento durante o seu funcionamento.

O teste de surto de isolação deve ser precedido por uma investigação completa e avaliação da condição de isolação por outros métodos descritos anteriormente. A isolação só pode ser submetida a um teste de sobretensão se os testes anteriores forem positivos.

O isolamento é considerado aprovado no teste de sobretensão se não houver danos, descargas parciais, emissões de gás ou fumaça, queda acentuada da tensão e aumento da corrente através do isolamento, aquecimento local do isolamento.

Dependendo do tipo de equipamento e da natureza do teste, a isolação pode ser testada aplicando um surto AC ou uma tensão retificada. Nos casos em que o teste de isolação é realizado com tensão CA e retificada, o teste de tensão retificada deve preceder o teste de tensão CA.

Teste de isolamento CA de alta tensão

O teste de tensão CA na frequência de alimentação é realizado usando um transformador elevador com um dispositivo regulador no lado de baixa tensão. O esquema de instalação também deve incluir um interruptor de alimentação com interrupção visível e proteção contra sobrecorrente para cortar a alimentação do transformador em caso de dano ou sobreposição do isolamento do local, por exemplo, um interruptor e fusível ou disjuntor com tampa removida.O ajuste da operação de proteção deve exceder a corrente consumida pela rede no valor máximo da tensão de teste do equipamento, não mais que duas vezes.

A tensão de frequência da fonte é geralmente usada como tensão de teste. O tempo de aplicação da tensão de teste é assumido como sendo de 1 minuto para a isolação principal e 5 minutos para a isolação espira. Este tempo de aplicação da tensão de teste não afeta o estado da isolação, que está livre de defeitos, e é suficiente para verificar a isolação sob tensão.

A taxa de aumento da tensão até um terço do valor de teste pode ser arbitrária; no futuro, a tensão de teste deve ser aumentada suavemente, a uma taxa que permita uma leitura visual dos medidores. Ao testar o isolamento de máquinas elétricas, o tempo para que a tensão suba da metade para o valor total deve ser de pelo menos 10 s.

Após a duração especificada do teste, a tensão é gradualmente reduzida a um valor que não exceda um terço da tensão de teste e é desligada. Uma liberação repentina de tensão é permitida nos casos em que isso é necessário para a segurança das pessoas ou da segurança de equipamento. A duração do teste é o tempo durante o qual a tensão de teste total é aplicada.

Para evitar sobretensões inaceitáveis ​​durante o teste (devido a harmônicos mais altos na curva de tensão do teste), a configuração do teste deve, se possível, ser conectada à tensão da linha da rede. A forma de onda da tensão pode ser monitorada com um osciloscópio eletrônico.

A tensão de teste, exceto para testes críticos (geradores, grandes motores, etc.), é medida do lado de baixa tensão. Ao testar objetos de grande capacitância, a tensão no lado alto do transformador de teste pode exceder ligeiramente a taxa de transformação calculada devido à corrente capacitiva.

Para testes críticos, a tensão de teste é medida no lado alto do transformador de teste usando transformadores de tensão ou quilovoltímetros eletrostáticos.

Nos casos em que um transformador de potencial não é suficiente para medir a tensão de teste, dois transformadores de potencial do mesmo tipo podem ser conectados em série. Resistências adicionais também são aplicadas aos voltímetros.

Para proteger objetos críticos de aumentar acidentalmente a tensão perigosa em paralelo com o objeto sob teste, pára-raios esféricos com uma tensão de ruptura igual a 110% da tensão de teste devem ser conectados por resistência (2 - 5 Ohm para cada volt do teste tensão).

O esquema para testar o isolamento de equipamentos elétricos com tensão alternada aumentada é mostrado na fig. 1.

Arroz. 1. Esquema de teste de isolação com tensão CA aumentada.

Antes de aplicar tensão ao objeto de teste, o circuito totalmente montado é testado sem carga e a tensão de ruptura das paradas de esfera é verificada.

Além de especiais, transformadores de potência e transformadores de tensão podem ser usados ​​como transformadores de teste.

Os transformadores de potência com esta utilização permitem carga de corrente de até 250% da nominal com teste triplo (stepwise) com pausa de dois minutos entre as aplicações de tensão. Para transformadores de tensão do tipo NOM, é permitido aumentar a tensão do enrolamento primário para 150 - 170% do nominal. Na ausência de um transformador de teste com potência suficiente, é possível a conexão paralela do mesmo tipo de transformadores.

Os transformadores de medição de tensão do tipo NOM são amplamente utilizados. Sua potência máxima, indicada nos dados do passaporte e devido ao fornecimento de uma classe de precisão apropriada, é relativamente pequena. No entanto, de acordo com as condições de aquecimento, permitem uma sobrecarga de curto prazo de 3 a 5 vezes o valor da corrente calculada a partir da potência nominal máxima. Além disso, esses transformadores podem ser superexcitados em tensão em 30-50%, você pode conectar dois transformadores em série.

Arroz. 2. Diagramas de conexão em série de transformadores de teste: TL1 e TL2 — transformadores de teste; TL3 é um transformador de isolação.

A inclusão de dois transformadores de acordo com o esquema da fig. 2a é aplicável quando ambos os eletrodos do objeto podem ser isolados da terra. A tensão de teste é igual à soma das tensões dos dois transformadores; os valores nominais dessas tensões podem variar. Quando os transformadores são conectados em cascata (Fig. 2a, b), um deles TL2 tem um potencial elevado e seu corpo deve ser isolado do solo.

Este transformador pode ser excitado usando um enrolamento especial do primeiro transformador TL1 do estágio (Fig.2b) ou diretamente de seu enrolamento secundário, se o valor máximo da tensão nele não exceder o valor permitido para o enrolamento primário do transformador TL2. Se não for possível isolar de forma confiável o transformador TL2, use o transformador auxiliar de isolamento TL3 (Figura 2c).

Os transformadores de potência são usados ​​para obter tensão de fase ou rede. No primeiro caso, o neutro do enrolamento HV é aterrado e a tensão primária é aplicada ao neutro e ao terminal de fase correspondente do enrolamento LV.

Supõe-se que a potência do transformador seja igual a 1/3 da nominal. A tensão linha-a-linha é usada desde que o isolamento neutro seja classificado para tensão linha-a-linha completa. Neste caso, um ou dois terminais HV interconectados são aterrados. a potência do transformador é assumida igual a 2/3 da nominal. Os transformadores de potência permitem uma sobrecorrente de curto prazo de 2,5 a 3 vezes.

O dispositivo regulador deve fornecer uma alteração na tensão do transformador de 25 a 30% do valor total da tensão de teste. O ajuste deve ser praticamente suave, com passos não superiores a 1-1,5% da tensão de teste. Nenhuma quebra de circuito é permitida durante o ajuste.

A tensão deve ser próxima a senoidal com um conteúdo harmônico superior de não mais que 5%. Quando reguladores com baixa resistência interna, como autotransformadores, são usados, esse requisito é praticamente atendido. Não é recomendado o uso de chokes ou reostatos para este fim.

Teste de Isolamento de Tensão Retificada

O uso de uma tensão de teste retificada pode reduzir significativamente a potência da configuração de teste, permite testar objetos de grande capacitância (cabos de capacitores, etc.) e permite monitorar a condição do isolamento por meio de correntes de fuga medidas.

Circuitos retificadores de meia onda são comumente usados ​​em testes de isolação de tensão retificada. Na fig. 3 mostra um diagrama esquemático de um teste de isolação de tensão retificada.

Arroz. 3. Circuito de teste de isolamento de tensão retificado

O método de teste de isolação de tensão retificada é semelhante ao teste de tensão CA. Além disso, a corrente de fuga é monitorada.

O tempo de aplicação da tensão corrigida é maior do que no teste de tensão AC e, dependendo do equipamento sob teste, é determinado pelas normas em 10 - 15 minutos.

A medição da tensão de teste geralmente é feita com um voltímetro conectado ao lado de baixa tensão do transformador de teste (transformado pela relação de transformação).

Como a tensão retificada é determinada pelo valor da amplitude, as leituras do voltímetro (medição dos valores efetivos da tensão) devem ser multiplicadas por Resistencia interna, lâmpada do retificador, pequena sob aquecimento normal do cátodo, aumenta acentuadamente com corrente de aquecimento insuficiente. Nesse caso, a queda de tensão na lâmpada retificadora aumenta e diminui no objeto de teste. Portanto, durante o teste, é necessário monitorar a tensão de alimentação da configuração de teste.Também é recomendado usar um voltímetro com uma grande resistência adicional para medir altas tensões laterais.

Assim como nos testes de tensão CA, para proteger objetos críticos contra aumento excessivo acidental de tensão, é recomendável conectar um pára-raios com uma tensão de ruptura igual a 110-120% da tensão de teste por meio de uma resistência (2 - 5 Ohm para cada tensão de teste volts) em paralelo com o objeto de teste.

A corrente que passa pelo isolamento durante um teste de tensão retificada na maioria dos casos não excede 5 - 10 mA, o que leva a uma pequena potência do transformador de teste.

Ao testar objetos com grande capacidade (cabos de energia, capacitores, enrolamentos de grandes máquinas elétricas), a capacitância do objeto carregado na tensão de teste possui uma grande reserva de energia, cuja descarga instantânea pode levar à destruição do equipamento de a configuração do teste. Portanto, o objeto de teste deve ser descarregado para que a corrente de descarga não passe pelo dispositivo de medição.

Para remover a carga dos objetos testados, são utilizados dispositivos de aterramento, em cujo circuito elétrico está incluída uma resistência de 5-50 kOhm. Tubos de borracha cheios de água são usados ​​como resistência ao derrubar objetos de grande capacidade.

O carregamento do contêiner, mesmo após um curto período de aterramento, pode continuar por muito tempo e representar um perigo para a vida do pessoal. Portanto, após o objeto de teste ter sido descarregado pelo dispositivo de descarga, ele deve ser firmemente aterrado.