Основные виды контроля изоляции

Анализ надежности ТЭД электропоездов проведенный на основании статистических данных по отказам отдельных узлов, деталей и элементов, показал, что причинами возникновения неисправностей ТЭД являются недопустимая степень увлажнения изоляции обмоток статоров и якорей, а также отсутствие системы непрерывного контроля сопротивления изоляции, степени увлажнения и старения изоляции в эксплуатации.
Чтобы избежать пробоев изоляции и поддерживать степень надежности работы ТЭД, состояние изоляции (в том числе и степень увлажнения) постоянно контролируется. А ухудшение свойств изоляции компенсируется системой ППР на основе ремонтного цикла с назначением межремонтного ресурса [55].
В настоящее время в распоряжении ремонтного персонала имеются технические средства контроля и диагностики, позволяющие контролировать состояние изоляции при проведении технических обслуживаний ТО-2, ТО-3 и текущих ремонтов ТР-1, ТР-2, ТР-3.
Рисунок 5.1. Средства контроля электрической прочности изоляционных
конструкций обмоток вспомогательных электрических машин
Контроль изоляции по величине tgδ
Контроль качества изоляции по величине диэлектрических по-терь (tgδ) является одним из самых эффективных и распространен-ных. Он позволяет определить такие дефекты изоляции, как наличие в ней газовых (воздушных) включений, еѐ увлажнение и т.п.
Тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ) - одна из основных электрических характеристик изоляционного материала, работающего на переменном напряжении.
На рис.5.2 изображена схема замещения изоляционного материала (диэлектрика), а на рис.5.3 - векторная диаграмма, соответствующая этой схеме.
Рисунок 5.2 - Схема замещения изоляционного материала (диэлектрика)
На рис.5.2 приняты следующие обозначения:
Сг - геометрическая емкость, определяемая размерами диэлектрика и обусловленная мгновенными видами поляризации (электронной и ионной)

. Эти виды поляризации завершаются за время, не большее 10-10 с и не сопровождаются потерями энергии;
iг - емкостный ток (ток смещения), обусловленный ограниченным смещением электронов и ионов при прохождении мгновенных видов поляризации;
Сабс - емкость, связанная с замедленными видами поляризации(ос-новные из которых: дипольно-релаксационная, вызванная ориента-цией дипольных молекул по силовым линиям электрического поля; структурная, заключающаяся в накоплении зарядов различных знаков на границах различных структур (слоев) неоднородного диэлектрика).
Рисунок 5.3- Векторная диаграмма, соответствующая схеме замещения
iабс - ток абсорбции (ток, вызванный смещением зарядов при прохождении замедленных видов поляризации);
Rабс - сопротивление току абсорбции , указывающее на наличие потерь энергии за счет замедленных видов поляризации;
iскв - сквозной ток проводимости;
Rскв - сопротивление сквозному току.
Мерой степени поляризации является относительная диэлектрическая проницаемость
 C/ C0(5.1)
где С - емкость конденсатора с данным диэлектриком;
С0 - емкость таких же размеров вакуумного конденсатора.
То есть ε определяет способность диэлектрика к созданию электрической емкости. Для различных изоляционных материалов ε может принимать значения от 1 до десятков тысяч. Как следует из векторной диаграммы (рис.5.3) мощность потерь (активные потери) на переменном напряжении.
P~= UICosφ = UIa(5.2)
Ia = Iр tgδ(5.3)
гдеIр- полный реактивный (емкостной) ток, равный сумме тока Iг и реактивной составляющей тока абсорбции Iaбс р ;
- угол, дополняющий угол φ до 90О и именуемый углом диэлектрических потерь.
Iр = ωСU(5.4)
гдеω- угловая частота, равная 2πf ;
Для качественной изоляции величина tgδ ≤ (0,001 ÷ 0,01) .
С целью оценки качества изоляции высоковольтных устройств измеряют величину tgδ при изготовлении устройства и через определенные промежутки времени в процессе его эксплуатации и производят сравнение с установленными значениями tgδ .
Контроль изоляции по величине сопротивления и коэффициента абсорбции
В процессе эксплуатации высоковольтного устройства сопротивление его изоляции может понизиться из-за ряда дефектов в ней (увлажнение части или всего объема изоляции, загрязнение и т.п.) Периодические измерения величины сопротивления изоляции и сравнение полученных результатов с нормами, установленными для испытуемой изоляции, позволяют своевременно обнаружить развитие в ней дефектов.
Определение сопротивления изоляции (R) производится на постоянном напряжении