Заземление. Назначение. Виды. Монтаж устройств защитного заземления

При выполнении сборочных работ электрослесарь должен помнить, что

ротор электродвигателя, удерживаемый в центральном положении магнитным полем статора, должен иметь возможность перемещения («разбега») в осевом направлении. Это необходимо для того, чтобы вал ротора при малейшем смещении не стирал своими заточками торцы подшипников и не вызывал добавочных усилий или трении сопряженных частей машины. Величины осевого разбега, зависящие от мощности машины, должны быть: 2,5 — 4 мм при мощности 10—40 кВт и 4,5 — 6 мм при мощности 50—100 кВт.

У всех машин после ремонта проверяют нагрев подшипников и отсутствие

в них посторонних шумов. У машин мощностью выше 50 кВт при частоте вращения более 1000 об/мин и у всех машин, имеющих частоту вращения свыше 2000 об/мин, измеряют величину вибрации.

Зазоры между активной сталью ротора и статора, измеренные в четырех точках по окружности, должны быть одинаковы. Размеры зазоров в диаметрально противоположных точках ротора и статора асинхронного электродвигателя, а также между серединами главных полюсов и якорем машины постоянного тока не должны отличаться более чем на ±10%.

Испытания электрических машин. В ремонтной практике встречаются главным образом следующие виды испытаний: до начала ремонта и в процессе его для уточнения характера неисправности; вновь изготовленных деталей машины; собранной после ремонта машины.

Испытания собранной после ремонта машины проводят по следующей программе:

• проверка сопротивления изоляции всех обмоток относительно корпуса и между ними;
• проверка правильности маркировки выводных концов;
• измерение сопротивления обмоток постоянному току;
• проверка коэффициента трансформации асинхронных двигателей с фазным ротором;
• проведение опыта холостого хода; испытание на повышенную частоту вращения; испытание межвитковой изоляции; испытание электрической прочности изоляции.

В зависимости от характера и объема произведенного ремонта иногда ограничиваются выполнением лишь части перечисленных испытаний. Если испытания проводят до ремонта с целью выявления дефекта, то достаточно провести часть программы испытаний.  

В программу контрольных испытаний асинхронных двигателей входят:

1) внешний осмотр  двигателя и замеры воздушных  зазоров между сердечниками;

2) измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и

между фазами обмоток;

3) измерение омического  сопротивления обмотки в холодном  состоянии;

4) определение  коэффициента трансформации (в машинах  с фазным ротором);

5) испытание машины  на холостом ходу;

6) измерение токов  холостого хода по фазам;

7) измерение пусковых  токов в короткозамкнутых двигателях  и определение кратности пускового  тока;

8) испытание электрической  прочности витковой изоляции;

9) испытание электрической прочности изоляции относительно корпуса и между фазами;

10)проведение  опыта короткого замыкания;

11) испытание на  нагрев при работе двигателя  под нагрузкой.

В программу контрольных испытаний синхронных машин входят те же испытания за исключением п. 4, 7 и 10.

Контрольные испытания машин постоянного тока включают следующие операции:

• внешний осмотр и измерение воздушных зазоров между сердечником якоря и полюсами;
• измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса;
• измерение омического сопротивления обмоток в холодном состоянии;
• проверка правильности установки щеток на нейтралях;
• проверка правильности соединения обмоток добавочных полюсов с

якорем;

• проверка согласованности полярностей катушек последовательного и параллельного возбуждений;
• проверка чередования полярностей главных и добавочных полюсов;
• испытание машины на холостом ходу;
• испытание электрической прочности витковой изоляции;
• испытание электрической прочности изоляции относительно корпуса;
• испытание на нагрев при работе машины под нагрузкой.

3 Методы оценки увлажненности изоляции обмоток трансформатора. Способы сушки трансформаторов. Техника безопасности при сушке активной части трансформатора

 

Методы оценки увлажненности изоляции обмоток трансформатора

В электроустановках применяют электрооборудование с различными изоляционными материалами. Один из них, например, фарфор и пластмасса, не подвержены увлажнению, другие — жидкие диэлектрики (в частности, трансформаторное масло), волокнистые материалы (ткани, бумага, картон) и электроизоляционные смолы в значительной степени подвержены увлажнению, если не будут приняты соответствующие меры (герметизация маслонаполненных аппаратов, специальные покрытия изоляции других аппаратов и электрических машин).

Увлажнение изоляции приводит к снижению ее сопротивления, повышению диэлектрических потерь и в конечном счете к быстрому старению и выходу из строя. Поэтому при выполнении пусконаладочных работ уделяется большое внимание оценке степени увлажнения изоляции, особенно аппаратов с волокнистой изоляцией.

Существует   три   метода   определения    степени    увлажненности

трансформаторов, связанных с изменением емкостей обмоток трансформаторов.

Метод «емкость — температура» заключается в сравнении емкостей обмоток трансформатора при разных температурах. Обычно принято, чтобы разность температур была 40—50 °С, а низшая температура не менее 20 °С. При этом отношение емкости обмотки в нагретом состоянии (С горячий) к емкости обмотки в холодном состоянии (С холодный) не превышает 1,05—1,1 для сухой изоляции. Недостаток этого метода в том, что требуется еще и контрольный прогрев трансформатора. Поэтому в практике пусконаладочных работ большое распространение получили другие методы «емкость — частота» и «емкость — время», основанные на том, что геометрическая емкость заряжается мгновенно, в то время как абсорбционная емкость — через некоторое время, и тем большее, чем суше изоляция, поскольку у сухой изоляции сопротивление и

емкость больше, чем у увлажненной.

Метод «емкость — частота» заключается в том, что сначала измеряют емкость СБ0 на частоте 50 Гц, когда проявляется только геометрическая емкость, независимо от того, сухая или увлажненная изоляция у испытываемого оборудования. Затем измеряют емкость С2 на частоте 2 Гц, при которой у сухой изоляции будет проявляться только геометрическая емкость, а для увлажненной изоляции в результате измерения будет входить и абсорбционная емкость. Поэтому отношение С2/С50 для сухой изоляции близко к единице, а для увлажненной — соответственно 1,2—1,3.

Метод «емкость — время» заключается в том, что сначала заряжают емкость испытываемого объекта (трансформатора), а затем осуществляют двукратный ее разряд: быстрый, закорачивая сразу после окончания заряда, и медленный — через 1 с после окончания заряда. Прирост ДС общей емкости С за счет абсорбционной емкости у сухой изоляции будет незначителен (ЛСсух=0,02 С—0,08 С), а для увлажненной изоляции намного больше. Измерение степени увлажнения изоляции рассмотренными методами удобно производить прибором ПКВ-8, разработанным Всесоюзным научно-исследовательским институтом энергетики (ВНИИЭ). Ранее требовалось два прибора: ПKB-13 или ПКВ-7 для измерения по методу «емкость — частота» и ЕВ-3 для измерения по методу «емкость — время».

 

Способы сушки активной части силовых трансформаторов

Сушка активной части является одной из самых ответственных работ при ремонте трансформатора. Бумажно-масляная изоляция в трансформаторах рассчитана на надежную работу лишь при условии ее высоких изоляционных свойств — сопротивления, электрической прочности, емкости и малых диэлектрических потерь. Эти факторы зависят прежде всего от влажности изоляции. Благодаря своей капиллярной структуре бумажная изоляция весьма гигроскопична. Несколько менее гигроскопично трансформаторное масло. Поэтому, побывав на воздухе, активная часть, даже пропитанная маслом, увлажняется. Кроме того, у старых трансформаторов без воздухоосушителей изоляция увлажняется и в процессе длительной эксплуатации. Если обмотки изготовлены вновь, то их изоляция также имеет повышенную влажность.

Для освобождения бумажной изоляции от влаги и доведения ее свойств до установленных норм применяют сушку активных частей.

Термодинамический процесс сушки заключается в том, что изоляция нагревается и влага перемещается из ее внутренних пор к поверхности, а потом в окружающую среду. Чем выше температуры нагрева изоляции, тем больше разница между парциальными давлениями в соседних слоях изоляции и тем интенсивнее происходит сушка и поэтому изоляцию нагревают до 100—105° С. С другой стороны, эффективно снижать давление в окружающем пространстве, т. е. создавать вакуум в сушильном шкафу.

На трансформаторных заводах, на электроремонтных предприятиях, а также в электрических сетях и системах применяются самые различные способы сушки изоляции трансформаторов.

Сушка активных частей может производиться: в вакуум-сушильных шкафах или печах, в сушильных шкафах или печах без вакуума, в камерах без вакуума с нагревом инфракрасными лучами, в собственном баке вихревыми токами (индукционный способ), в собственном баке токами короткого замыкания; в собственном баке постоянным током, в собственном баке токами нулевой последовательности, в собственном баке сухим горячим маслом циркуляцией и фильтрацией, в камере или в собственном баке сухим горячим воздухом от тепловоздуходувки.

Каждым из этих способов можно добиться высококачественной сушки активной части, разница заключается только в продолжительности, затратах на оборудование, а также в непосредственных энергетических затратах на нагрев, отвод излишков тепла, циркуляцию и так далее.

Вакуумная сушка обеспечивает быструю и высококачественную сушку со сравнительно небольшими энергетическими затратами. Все крупные электроремонтные предприятия и подразделения имеют стационарные вакуум-сушильные шкафы и высокоорганизованную технологию сушки. Наиболее рациональным способом обогрева шкафа считается паровой, применяют также электрообогрев, но он менее экономичен. Если в печи сушат несколько активных частей трансформаторов разной мощности, то время устанавливается по продолжительности сушки трансформатора большей мощности. Низкий вакуум в печи во время прогрева достигают за счет приоткрытых кранов для выпуска воздуха или за счет работы только одного вакуумного насоса (если их несколько). По окончании прогрева вакуум равномерно повышают и в течение 15 мин устанавливают остаточное давление около 40 кПа (30 см рт. ст.). Такой режим выдерживают 1 ч. Затем вакуум повышают до максимально возможного (также в течение 15 мин) и сушку производят до конца. Критериями окончания сушки являются окончание выделения влаги в колонке конденсатора и достижение установившегося значения сопротивления изоляции обмоток. Влагу из колонки отбирают каждый час, ее количество и величину сопротивления записывают в журнал сушки. Когда в течение 3 часов подряд (по трем измерениям) выделения влаги не будет, а мегомметр будет показывать близкие значения, обогрев отключают (закрывают пар), вакуумные насосы останавливают, вакуум постепенно снимают краном для впуска воздуха, печь разгерметизируют, открывают и активные части выгружают. Достоинствами вакуумной сушки являются: быстрота, высокое качество и стабильная технология, а недостатками — необходимость постоянно поддерживать в исправном состоянии сложное и дорогостоящее оборудование, а также высокие эксплуатационные расходы; в сушильном отделении во время сушки должно быть организовано круглосуточное дежурство. Главный недостаток заключается в том, что для высококачественного высушивания изоляции требуется очень глубокий вакуум, который поддерживать чрезвычайно трудно, так как уплотнения печи очень быстро изнашиваются, а их замена очень сложна и дорога. При остаточном же давлении 5—8 кПа (4—6 см рт. ст.) эффект вакуумной сушки значительно снижается, и она не намного рациональней безвакуумной сушки. Поэтому при ремонте трансформаторов I—II габаритов большее применение находит безвакуумная сушка.

Безвакуумная сушка производится в стационарных тупиковых печах. Обогрев может быть электрический, паровой, индукционный, калориферный и инфракрасными лучами. Технология сушки весьма проста: активные части загружают на тележку и вкатывают в печь, печь закрывают и включают обогрев. Сушка ведется естественно дольше, чем в вакуумной печи. Критерий окончания сушки единственный — величина сопротивления изоляции: сопротивление должно иметь установившееся значение в течение 3—4 часов.

Сушка в камерах инфракрасным облучением. Этот способ, пока еще не получивший широкого распространения, является самым прогрессивным. Способ чрезвычайно прост, не требует никакой специальной оснастки, кроме источников инфракрасного излучения. Камера представляет собой отсек, огороженный тонкими теплоизоляционными (асбокартонными) стенками, без потолка; над этой камерой располагают воздухоприемник вытяжной вентиляции. Наличие стационарной камеры не обязательно; если в производственном помещении не хватает места, то можно вести сушку активной части на любой временной площадке, а в теплое сухое время года — на открытом воздухе, вне помещения. Здесь даже не требуется вентиляция. Относительно высокая экономичность рассматриваемого способа сушки объясняется тем, что энергия используется весьма эффективно — только на нагрев активной части и окружающего воздуха. При других же способах сушки одновременно нагреваются также массивные печи с внутренней футеровкой или бак трансформатора, в котором производят сушку. Кроме того, как показали исследования, при этом способе сушки затраты энергии и времени меньше, чем при других способах, благодаря тому, что движение влаги происходит от внутренних слоев изоляции к наружным, так как нагревается инфракрасными лучами в первую очередь металл провода, а от него — бумажная изоляция. Недостатками способа является дороговизна и дефицитность самих инфракрасных ламп. Перегоревшие лампы допускается заменять обычными осветительными лампами накаливания, при этом их мощность должна быть на 20% больше мощности инфракрасных ламп, а питающее напряжение — на 10% ниже их номинального напряжения (ставятся дополнительные сопротивления). Осветительные лампы должны устанавливаться в рефлекторы. Сушка активной части в собственном баке индукционным способом. На предприятиях, подразделениях, мастерских, где нет стационарных сушильных печей, но имеется дешевая электроэнергия, этот способ сушки является самым распространенным.

 Сушка активной части постоянным током или токами короткого замыкания. Если трансформатор ремонтируется без замены обмоток или по какой-нибудь другой причине необходимо высушить активную часть без ее разборки (особенно активную часть, конструктивно связанную с крышкой), то самыми удобными способами сушки являются способы, связанные с нагревом изоляции обмоток токами, проходящими непосредственно по проводам обмоток. Этот способ сушки является высокоэкономичным, так как тепловая энергия нагрева используется с высоким коэффициентом полезного действия. Для сушки токами короткого замыкания одну из обмоток замыкают накоротко, а на другую подают напряжение короткого замыкания, определяемое по паспортной табличке трансформатора.