Ispitivanje Izolacionih i Zastitnih Sredstava

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA ZAVOD ZA VISOKI NAPON I ENERGETIKU Unska 3, 10000 Zagreb

Laboratorijska vježba br. 6

ISPITIVANJE IZOLACIONIH I ZAŠTITNIH SREDSTAVA Svrha ove vježbe je upoznati studente sa zaštitnim izolacionim sredstvima pri radu na srednjem i visokom naponu. Prvo će biti pokazano ispitivanje potpornih izolatora, a zatim će se ispitivati ispravnost izolacione motke, zaštitne izolacione ploča, izolacione obuće te gumenih rukavica za električare.

1.1.

POTPORNI IZOLATOR

U ovom pokusu provodi se komadno ispitivanje naponom industrijske frekvencije na izolatorima tipa I 10, a to su potporni izolatori, koji se upotrebljavaju za nadzemne vodove nazivnog napona 10 kV. Ovo ispitivanje spada među tzv. ispitivanja treće grupe, koja se određenim redoslijedom provode na svim izolatorima u prisustvu kupca.

1.1.1. Opis metode Ispitivanje se provodi kako slijedi. Potporni izolatori stavljaju se glavom nadolje, u posudu napunjenu vodom toliko, da se vrat izolatora nalazi potpuno u vodi. Rupa za nosač izolatora napuni se, također vodom skoro do vrha. Ispitni napon se priključi između vode kojom je ispunjena rupa za nosač izolatora i vode u posudi. Priključeni napon treba biti toliki da svakih 4 do 5 sekundi prouzrokuje preskok na jednom od izolatora. Ispitivanje traje toliko dugo da u toku posljednjih 5 minuta ispitivanja ne nastane proboj ni na jednom od izolatora koji se nalaze pod naponom. Najkraće vrijeme ispitivanja je 5 minuta. Svaki izolator probijen u toku ispitivanja smatra se neispravnim. Ako broj neispravnih izolatora pređe 3% od ukupnog broja izolatora u partiji koja se preuzima, smatra se da cijela partija ne odgovara propisima. Gornjim odredbama, treba dodati još neka objašnjenja. Da se skrati ukupno vrijeme ispitivanja, redovito se istodobno ispituje veći broj izolatora, koji su svi paralelno spojeni na napon. U visokonaponski strujni krug treba umetnuti dovoljno veliki otpor, da prilikom preskoka ne dođe do luka nego samo do iskre. Ispitane izolatore treba provjeriti i na to da nisu previše zagrijani, jer je to indikacija da je izolator probijen, iako možda proboj nije došao do izražaja na drugi način (slom napona, velika struja). Pri ispitivanju većeg broja izolatora istodobno, umeće se u priključak svakog pojedinog izolatora malo iskrište s razmakom od recimo 0,3 cm, koje služi za identificiranje eventualno probijenog izolatora. Dok je izolator ispravan teče kroz iskrište razmjerno mala kapacitivna struja nabijanja, koja na iskrištu stvara trajnu iskru. Ako pak za vrijeme ispitivanja izolator probije, poteći će kroz njegovo iskrište razmjerno velika struja proboja, koja će na iskrištu stvoriti električni luk. Ukoliko se dakle za vrijeme ispitivanja pokaže da je došlo do proboja, treba utvrditi na kojem iskrištu imamo luk umjesto iskre. To je znak da je taj izolator probio, pa ga treba isključiti od daljnjeg ispitivanja. Može se dogoditi da je neki izolator neispravan već prije stavljanja pod napon. U tom slučaju pojavit će se otklon ampermetra već pri malom narinutom naponu, što ukazuje da već imamo kratki spoj u visokonaponskom krugu. Napon ipak treba dalje podizati dotle, dok se na jednom iskrištu ne pojavi luk umjesto iskre, da bismo bili u stanju identificirati neispravni izolator.

1.1.2. Opis aparature 1) 2) 3) 4)

Za ovaj pokus potrebna je slijedeća aparatura: VN ispitni transformator za izmjenični napona do 150(300) kV prema zemlji. Univerzalni instrument, kao dodatni voltmetar na niskonaponskoj strani. Lančići s iskrištima za priključak izolatora, 4 komada. Potporni izolatori I 10 kao ispitni objekti, 4 komada. Među njima neki mogu biti neispravni.

Shema spoja prikazana je na slici 1.

Laboratorijske vježbe iz tehnike visokog napona

Stranica 45


Sabirnica VN otpornik 3M

Regulacioni transformator

VN transformator 0,38/150/300 kV A

A B C

V

Slika 1. Shema spoja

1.1.3. Opis pokusa 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

8) 9)

Pripremiti aparaturu i provjeriti je. Izolatore postaviti u kadu, napuniti vodom i priključiti na sabirnicu. Staviti u pogon uređaj za proizvodnju napona. Podizati napon dok se ne pojave povremeni preskoci. Držati izolatore pod naponom 5 minuta. Ako je sve bilo uredu, sniziti napon i iskopčati. Ako se za vrijeme ispitivanja pokazalo, da je došlo do proboja, pomoću iskrišta treba utvrditi koji je izolator neispravan, pa ga treba odstraniti i označiti kao neispravnog (u praksi se takav izolator odmah razbije čekićem). S preostalim izolatorima ponoviti ispitivanje pod naponom kroz novih 5 minuta. Nakon iskapčanja napona provjeriti izolatore da se nisu zagrijali.

1.1.4. Rezultati ispitivanja Redni broj izolatora 1 2 3 4

Naponsko ispitivanje Ispravan Neispravan


Zagrijavanje Ispravan Neispravan

Zaključak Ispravan Neispravan

Stranica 46


1.2.

ISPITIVANJE IZOLACIONE MOTKE Izolaciona motka se koristi pri radu s visokonaponskom opremom i uređajima.

1.2.1. Opis metode Izolaciona motka se ispituju u skladu s normama HRN EN 60071-1 i VDE 0681/1. Iznos podnosivog jednominutnog izmjeničnog napona 50 Hz, određen je prema HRN EN 60071-1. Struja odvoda se mjeri prema normi VDE 0681/1, pri naponu 1,2Um u trajanju 30 s. U tablici 1.1 napisani su ispitni naponi za izolacione motke po pojedinim naponskim razinama. Ovi propisi vrijede općenito za visokonaponsku opremu pa time i za izolacionu motku. Tablica 1.1. Izvadak iz HRN EN 60071-1 o veličini ispitnog napona za naponske razine Najviši napon opreme (efektivna vrijednost) Um (kV)

Nazivni kratkotrajni podnosivi napon industrijske frekvencije (efektivna vrijednost) (kV)

3.6

10

7.2

20

12

28

24

50

36

70

123

245

(185) 230 (275) (325) 360 395 460

Nazivni podnosivi atmosferski udarni napon (tjemena vrijednost) (kV) 20 40 40 60 60 75 95 95 125 145 145 170 (450) 550 (650) (750) 850 950 1050

Pri svakom izboru između stupnjeva izolacije treba uzeti u obzir stupanj izloženosti atmosferskim i sklopnim prenaponima, način uzemljenja neutralne točke i vrstu prenaponske zaštite naprave, ako je primijenjena. Struja odvoda se mjeri prema normi VDE 0681/1. Pri mjerenju struje odvoda, tijekom 30 sekundi, pri naponu 1,2Um, struja odvoda ne smije biti veća od 0,2 mA. Ukoliko motka na sebi nema jasnu oznaku za koji najviši napon je predviđena, uzima se da motka mora izdržati ispitivanje po duljini. To znači da pri narinutom naponu 150 kV na duljini motke 1 m (U kV = 1,5xl cm ) ne smije doći do proboja, preskoka niti vidljivih tragova oštećenja, a struja odvoda ne smije prijeći normom utvrđenu vrijednost.

1.2.2. Opis aparature 1) 2) 3) 4) 5)

Za ovaj pokus potrebna je slijedeća aparatura: VN ispitni transformator za izmjenični napona do 150(300) kV prema zemlji. Univerzalni instrument, kao dodatni voltmetar na niskonaponskoj strani kapacitivnog djelila. Ampermetar za mjerenje struje odvoda. Izolaciona motka. Potporni izolacioni držači za izolacionu motku prema normi VDE 0681/1.


Stranica 47


Atmosferske uvjete u laboratoriju upisati u tablicu 1.2. Shema spoja prikazana je na slici 2. Tablica 1.2. Atmosferski uvjeti u laboratoriju

Temperatura zraka (0C) Tlak zraka (hPa) Relativna vlažnost(%)

Slika 2. Shema spoja

1.2.3. Rezultati ispitivanja RED. BR.

VRSTA UZORKA

1.

IZOLACIONA MOTKA

1.3.

SERIJSKI BROJ

PROIZVOĐAČ

NAZIVNI NAPON UZORKA kV

ISPITNI NAPON kV

STRUJA ODVODA mA

ZADOVOLJAVA UVJETE ISPITIVANJA

ISPITIVANJE ZAŠTITNIH IZOLACIONIH PLOČA

Izolacione zaštitne ploče se ispituju prema HRN N.B4.050. Ovom normom su utvrđeni opći uvjeti i ispitivanja za izolacione zaštitne ploče i njihove elemente, koji se stavljaju u otvorene rastavljače ili sklopke srednjeg napona do uključujući 38 kV izmjeničnog napona mrežne frekvencije.

1.3.1. Opis metode Nazivni napon izolacione ploče se bira iz sljedećeg niza normiranih vrijednosti najviših napona opreme: 3.6, 7.2, 12, 24, 38 kV. Nazivni stupanj izolacije dat je nazivnim kratkotrajnim podnosivim naponom industrijske frekvencije i nazivnim podnosivim atmosferskim udarnim naponom prema tablici 1.3.


Stranica 48


Tablica 1.3. Nazivni stupanj izolacije izolacionih ploča Nazivni kratkotrajni podnosivi Najviši napon opreme napon industrijske frekvencije (efektivna vrijednost) (efektivna vrijednost) Um (kV) (kV) 3.6 10 7.2 20 12 28 24 50 38 70

Nazivni podnosivi atmosferski udarni napon (tjemena vrijednost) (kV) 40 60 75 125 170

Izolaciona zaštitna ploča mora zadovoljiti sljedeće zahtjeve u pogledu izolacione sposobnosti: 1. Izolacija između dijelova pod naponom glavnog strujnog kruga rastavljača i dostupne površine izolacione ploče mora izdržati nazivni podnositi atmosferski udarni napon i nazivni podnosivi kratkotrajni napon mrežne frekvencije, 2. Bez obzira na mehaničku čvrstoću, sama ploča mora izdržati nazivni podnosivi kratkotrajni napon mrežne frekvencije, 3. Izolacije između dijelova pod naponom glavnog strujnog kruga rastavljača i nedostupne površine izolacione zaštitne ploče, okrenute tim dijelovima, mora izdržati najmanje 150% nazivnog napona ploče, 4. Kontrolno ispitivanje kratkotrajnim podnosivim naponom mrežne frekvencije se provodi ispitnim naponom umanjenim na 80% ispitnog napona navedenog u tablici 1.3. Normalini atmosferski uvjeti za ispitivanje su: - tlak zraka 101,3 kPa, - temperatura zraka 20 ºC, - apsolutna vlažnost zraka 11 g/cm3. Izolaciona zaštitna ploča može imati s prednje strane produžetak širok 5 cm, okrenut nadolje, vertikalno na ravninu ploče, koji može biti napravljen od posebno profiliranog komada. Ovaj dio služi kao graničnik, olakšava postavljanje i sprečava ugibanje ploče. Elementi za spajanje ili pričvršćivanje su tako izrađeni i ugrađeni u izolacionu zaštitnu ploču ili na nju, da se struktura materijala izolacione zaštitne ploče ne ošteti i da njezina izolaciona sposobnost ostane nepromijenjena.

1.3.2. Opis aparature Za ovaj pokus potrebna je slijedeća aparatura: VN ispitni transformator za izmjenični napona do 150(300) kV prema zemlji. Univerzalni instrument, kao dodatni voltmetar na niskonaponskoj strani kapacitivnog djelila. Zaštitna izolaciona ploča. Potporni izolacioni držači za zaštitnu izolacionu ploču

1) 2) 3) 4)

Shema spoja prikazana je na slici 2, ali se ne mjeri struja odvoda.


VRSTA UZORKA

1.

IZOLACIONA PLOČA

SERIJSKI BROJ


PROIZVOĐAČ

NAZIVNI NAPON kV

ISPITNI NAPON kV


Stranica 49


1.4.

ISPITIVANJE IZOLACIONE OBUĆE

Zaštitna obuća za rad na niskom i srednjem naponu se ispituje prema HRN EN 50321 i HRN Z.B1.303. Kako u laboratoriju posjedujemo par izolacionih čizmi izrađenih prema HRN Z.B1.303 provest ćemo ispitivanje po toj normi. Opis koji slijedi je iz norme HRN Z.B1.303.

1.4.1. Upotreba izolacione obuće Zaštitna je obuća za električare namijenjena osoblju koje radi na električnim postrojenima nazivnog napona iznad 65 V prema zemlji. Ona nije namijenjena za rad na mjestima gdje se dolazi u dodir s naftnim derivatima, organskim rastavljačima i bazama, gdje je temperatura iznad 100 ºC ili gdje je razlika između razine vode i ruba obuće manja od 5 cm. Ne smatra se da je elektroizolaciona obuća dovoljno i jedino sredstvo za zaštitu osoba koje rade na postrojenjima pod naponom.

1.4.2. Vrste obuće Zaštitna obuća za električare se izrađuje u dvije vrste: 1. Zaštitne elektroizolacione cipele, 2. Zaštitne elektroizolacione čizme. Cipele se upotrebljavaju za rad na električnim postrojenjima pod nazivnim naponom od najviše 1000 V, dok se čizme upotrebljavaju kao dopunsko sredstvo zaštite u svim postrojenjima s naponom iznad 1000 V.

1.4.3. Opis metode Guma koja se upotrebljava za izradu ove obuće mora imati fizikalne osobine prema HRN Z.B1.303. Vizualnom provjerom izolacione obuće, ne smiju biti uočeni sljedeći nedostatci: 1. Mjehuri na površini đona, 2. Mjehuri unutar đona, 3. Udubljenja i otisak prignječenja, 4. Mjestimična uzvišenja na gumenoj površini, 5. Bore na presjeku đona, 6. Djelomično odlijepljene dijelove, 7. Razlika u visini iznad 4 mm u istom paru, 8. Pojava sumpora po površini. Električna ispitivanja se provodi na svakom komadu obuće. Ispitivanje elektroizolacione obuće se provodi izmjeničnim naponom 50 Hz, sinusoidalnog oblika. Odnos maksimalne i efektivne vrijednosti mora biti u granicama 2 5% . Nazivna snaga uređaja ne smije biti manja od 0.5 kVA, a napon kratkog spoja ne smije biti manji od 5%. Pri ispitivanju obuća se postavi (utoni) u vodovodsku vodu 20 5 ºC tako da voda dopire 5 cm od gornjeg ruba čizme odnosno 1.5 cm od gornjeg ruba cipele. U obuću se sipaju metalne kuglice promjera najviše 1 cm. Voda i kuglice su elektrode, do kojih su kuglice priključena na visoki napon, a vodena elektroda je uzemljena. Postepeno se povećava ispitni napon. Cipele se ispituju naponom 3500 V u trajanju od 1 minute, a struja odvoda ne smije biti veća od 2.0 mA. Čizme se ispituju naponom 15000 V u trajanju od 1 minute, a struja odvoda ne smije biti veća od 7.5 mA. Ispitivanje se može provoditi i na način da su obje elektrode voda. Razina vode u čizmi tada treba biti 10 cm od gornjeg ruba čizme odnosno u cipeli 4 cm od gornjeg ruba pete. Obuća koja se nalazi u upotrebi treba se ispitivati svakih 6 mjeseci, a uskladištena obuća svakih 12 mjeseci.

1.4.4. Opis aparature 1) 2)

Za ovaj pokus potrebna je slijedeća aparatura: VN ispitni transformator za izmjenični napona do 150(300) kV prema zemlji. Univerzalni instrument, kao dodatni voltmetar na niskonaponskoj strani kapacitivnog djelila.


Stranica 50


3) 4) 5) 6)

Ampermetar za mjerenje struje odvoda. Izolaciona obuća (čizma ili cipela) Kada za potapanje ispitnog objekta. Metalne kuglice za ispitivanje.



VRSTA UZORKA

1.

GUMENA ČIZMA

SERIJSKI BROJ

PROIZVOĐAČ


ISPITNI NAPON kV

STRUJA ODVODA mA


ISPITIVANJE GUMENIH RUKAVICA

1.5.

Gumene rukavice za električare se ispituju prema normi IEC 60903. Ova norma opisuju tehničke uvjete za gumene rukavice za rad na električnim postrojenjima iznad 50 V.

1.5.1. Oblik, veličina i izrada rukavica Prema IEC 60903 podjela rukavica prema naponskoj razini dana je u slijedećoj tablici. Tablica 1.4. Podjela rukavica prema IEC 60903 Oznaka klase

Boja klase (ako je primijenjena)

Istosmjerni 750

Prosječna debljina elastomera (mm) 0,5

Maksimalni radni napon (V)

00

Smeđa

Izmjenični 500

0

Crvena

1000

1500

1

1 2 3 4

Bijela Žuta Zelena Narančasta

7500 17000 26500 36000

11250 25500 39750 54000

1,5 2,3 2,9 3,6

Normirana duljina po klasama (mm) 280 i 360 280, 360, 410 i 460 360, 410, 460 i 800 410 i 460

1.5.2. Opis metode Temperatura pri ispitivanju treba biti 23 0C 50C. Relativna vlažnost između 45% i 75%. Rutinsko električno ispitivanje se provodi na svakom komadu rukavice. Ispitivanje rukavica se provode izmjeničnim naponom 50 Hz, sinusoidalnog oblika. Vršna ili elektivna vrijednost AC napona treba biti mjerena s greškom manjom od 3%. Pri ispitivanju rukavica se postavi (uroni) u vodovodnu vodu tako da voda dopire 40 mm 13 mm od gornjeg ruba rukavice (za rukavice klase 00, 0 i 1). U rukavicu se nalije voda do iste razine. Na unutrašnju elektrodu (voda u rukavice) se dovede napon, dok se vanjska elektroda uzemlji preko ampermetra. Napon se podiže približno brzinom 1 kV/s do vrijednosti ispitnog napona. Struja se mjeri tijekom cijelog ispitivanja ili na kraju ispitivanja. Rukavica se drži pod ispitnim naponom 1 minuta od trenutka kada je dostignut ispitni napon do trenutka smanjenja napona. Napon se snižava istom brzinom (1 kV/s). Prije svake upotrebe rukavice je potrebno vizualno pregledati. Ukoliko se uoče oštećenja, rukavice se moraju podvrgnuti ponovnom električnom ispitivanju. Rukavice klase 1, 2, 3 i 4 se trebaju ispitati svakih 6 mjeseci. Rukavice klase 00 i 0 se ispituju prema uputama korisnika (preporučeni period je svakih 12 mjeseci). Laboratorijske vježbe iz tehnike visokog napona

Stranica 51


Ispitni naponi i dozvoljene struje prema IEC 60903 dati su u slijedećoj tablici. Tablica 1.5. Ispitni naponi i dozvoljene struje odvoda prema IEC 60903 Struja odvoda (mAeff) Ispitni napon Klasa Dužina rukavice (kVeff) 280 mm 360 mm 410 mm 00 2,5 12 14 N/A 0 5 12 14 16 1 10 N/A 16 18 2 20 N/A 18 20 3 30 N/A 20 22 4 40 N/A N/A 24

460 mm N/A 18 20 22 24 26

1.5.3. Opis aparature Za ovaj pokus potrebna je slijedeća aparatura: VN ispitni transformator za izmjenični napona do 150(300) kV prema zemlji. Univerzalni instrument, kao dodatni voltmetar na niskonaponskoj strani kapacitivnog djelila. Ampermetar za mjerenje struje odvoda. Izolaciona gumena rukavica. Kada za potapanje ispitnog objekta.

1) 2) 3) 4) 5)



1.

VRSTA UZORKA, KLASA

SERIJSKI BROJ

PROIZVOĐAČ


ISPITNI NAPON kV

STRUJA ODVODA mA


GUMENA RUKAVICA


Stranica 52

Ispitivanje Izolacionih i Zastitnih Sredstava

Recommend Documents