udførelse af isolationsprøvning på elektriske maskiner. · før idriftsættelse foretages en...

Isolationsprøvning.

2010-01-22 Side 1

Udførelse af Isolationsprøvning på elektriske maskiner.

Af

Mogens Andersen

ABB A/S


2010-01-22 Side 2

1. Index 1. Index................................................................................................................... 22. Indledning. .......................................................................................................... 4

2.1 Prøvning før start. ........................................................................................ 42.2 Vedligeholdscheck. ..................................................................................... 4

3. Før prøvning. ...................................................................................................... 54. Sikkert arbejde. .................................................................................................. 65. Spændingsmåling. .............................................................................................. 66. Standard prøvning. ............................................................................................. 6

6.1 Valg af prøvespænding ved tilstandskontrol. ............................................... 76.2 Isolationsværdier. ........................................................................................ 76.3 Forebyggende målinger. ............................................................................. 86.4 Destruktiv prøvning. .................................................................................... 8

7. Strøm contra resistans? ..................................................................................... 97.1 Lækagestrømme contra isolationsmodstand ? ............................................ 97.2 Den samlede resistans. ............................................................................... 97.3 Lækagestrøm IL. ........................................................................................ 97.4 Kapacitiv ladestrøm Ic ................................................................................ 97.5 Absorptionsstrøm IA. ................................................................................ 10

8. Måling af isolationsmodstand. .......................................................................... 118.1 Måling af isolationsmodstand med ”konstant” spænding. .......................... 118.2 Måling af isolationsmodstand med konstant spænding. ............................ 12

0 10

Time (minutes)

Res

ista

nce

(MO

hm)

Revnet isolation

God isolation

.................................... 13Fig. 14Måling af isolationsmodstand med stigende spænding. ............................ 13Måling af isolationsmodstand med stigende spænding. ....................................... 148.3 Strømgrænser. .......................................................................................... 168.4 Spændingskarakteristik. ............................................................................ 168.5 Instrumentliste ........................................................................................... 17

9. Spændingsprøvning - Højspændingsprøvning ................................................. 18


2010-01-22 Side 3

9.1 Spændingsprøvning med DC - højspænding [ NDT DC-test ] [ Figur 20 ] .............................................................................................................. 199.2 Spændingsprøvning med AC – højspænding [ ac hv-test ] [ Figur 21 ] 209.3 Stødspændingsprøvning [Surge Test ] [ Figur 22 ] ....................... 21

9.4 Tan – δ prøvning [Power factor test] .................................................. 2210. Kontrol af viklingsresistans. .......................................................................... 2311. Afprøvning .................................................................................................... 24

11.1 Tomgangsprøve ........................................................................................ 2411.2 Lastprøve .................................................................................................. 24


2010-01-22 Side 4

2. Indledning. Isolationsforholdene i kabler, installationer, tavler og motorer kan prøves ved at kon-trollere isolationsmodstanden mellem faserne og til stel, samt ved at udføre en spændingsprøve med forhøjet spænding mellem de samme punkter. Den anvendte prøvemetode er bestemt af de komponenter der måles på, og grun-den hertil. Hvis der for eksempel måles på tavler eller brydere, der normalt er lav capaciteter, bliver måling af den tidsbestemte kapacitive lækstrøm uinteressant. Er der derimod tale om lange kabler eller viklinger kan den samme prøve være særdeles informerende. Der er to væsentlige grunde for at udføre jævnlige isolationsprøvninger. Sikring af personlig sikkerhed. Beskytte og levetidsforlænge produktionsudstyr.

2.1 Prøvning før start. Ved at udføre en isolationsprøvning / højspændingsprøve mellem spændingsføren-de ledere indbyrdes og til stel, kan risikoen for livstruende kortslutninger minimeres. Prøven udføres normalt inden anlægget tages i brug og derefter ved årlige check.

2.2 Vedligeholdscheck. Hen over årene udsættes elektrisk udstyr for forskellige former for stress, så som transienter - vibrationer – opvarmning – forurening. Stressfaktorer som sammen eller enkeltvis kan medføre dårlige isolationsforhold, der ofte resulterer i maskinnedbrud eller måske ildløs, med kostbare produktiontab til følge. Periodiske vedligeholdscheck giver værdifulde oplysninger om udstyrets forringel-sesfaktorer og kan hjælpe til med at forudse kommende havarier og dermed forhin-dring af samme. Hvis fejl opdages og rettes i tide vil det ikke blot medføre et stabilt produktionsan-læg, men også sikre mange års drift frem i tiden.


2010-01-22 Side 5

3. Før prøvning. For at opnå en relevant meningsfyldt isolationsmåling, er der flere forhold der skal være i orden. Anlægget eller udstyret skal være spændingsløst og være frakoblet alle andre kredsløb såsom brydere, omskiftere, kondensatorer,kulbørster etc. Overfladen på isolationsmaterialet skal være fri for snavs, kulstøv etc. som kan væ-re ledende i fugtige omgivelser. Den anvendte prøvespænding må ikke være for lav. Prøvespændingen skal som håndregel altid være mindst 1,5 gange nominel driftspænding. Isolationsmodstande er kraftigt spændingsafhængige, så for lav prø-vespænding vil resultere i misvisende ”for gode” resultater. Den anvendte prøvespænding må ikke være for høj. Anvendes en for høj prøvespænding risikerer man overslag og ødelæggelse af iso-lationen. Se senere forskellen på destruktivprøvning og NDT(ikke destruktiv) prøv-ning. Prøveobjektet skal både før og efter isolationsmålingen være fuldstændig afladet. Afladningstiden er som regel 4-5 gange opladningstiden. Måleobjektets temperatur skal være over omgivelsesluftens dugpunkt. Er dette ikke tilfældet vil der være dug tilstede på isolationsmaterialets overflade og i nogle tilfælde kan duggen være absorberet af isolationsmaterialet. Måleobjektets temperatur har stor indflydelse på isolationsværdierne. Isolationsmodstanden er omvendt proportional med isolationsmaterialets tempera-tur. Går temperaturen op falder modstandsværdien. I videst mulig omfang bør isolationsprøvning udføres ved 20 °C. Hver gang temperaturen stiger 10 °C halveres isolationsmodstanden. Måles der eks. 1 Mohm ved 40 °C, svarer det til 4Mohm ved 20 °C. Der findes tabeller til konvertering af isolationsmodstand i forhold til temperatur. Kontrollér derfor altid måleobjektets temperatur, hvor det er muligt.


2010-01-22 Side 6

4. Sikkert arbejde. Sikkerhed er alles ansvar, men mest ens eget.. Der findes ikke noget værktøj der kan give 100% beskyttelse. Det er kombinationen af godt værktøj, omtanke og ”arbejd sikkert regler” , der giver maksimal beskyttelse. Arbejd altid i videst mulig omfang på spændingsløse anlæg. Anvend altid sikre aflåsningsprocedurer når anlæg udkobles. Er ovennævnte ikke tilstede, så betragt anlægget som værende under spænding. Ved arbejde på spændingsførende anlæg anvend altid: Personale der har gennemgået et AUS / LAUS kursus. Isoleret værktøj. Sikkerhedsbriller Gummihandsker Flammeresistent påklædning Isolerende fodtøj eller isolerende underlag. Kvalitetsmålegrej, ledninger og krokodillenæb etc.

Derudover kan det anbefales at fjerne halskæder, ure m.v. Læs > Sikkerhed er alles ansvar, men mest ens eget <.

5. Spændingsmåling. 1. Stå ikke med voltmetret i hænderne, men stil det eller hæng det sikkert og for-

svarligt. 2. Påsæt først forbindelsen til jord eller nulledningen. 3. Påsæt dernæst forbindelsesklemmen til de spændingsførende dele. 4. Efter målingen fjernes den spændingsførende ledning først og jord / nul lednin-

gen sidst. . Skal et anlæg kontrolleres om det er spændingløst eller ej, så: 5. Check først på et målepunkt hvor der er spænding. 6. Check dernæst det formodentlig spændingsløse anlæg. 7. Check målepunktet med spænding igen for at sikre at voltmetret var i orden før

og efter kontrollen. Rør ikke ved metaldele, - hold den ene hånd i lommen, derved er der ikke

risiko for at få strøm gennem brystet ved et uheld. Hvor der er monteret stilstandsvarme er der ofte fremmed spænding tilstede. Vær opmærksom på at i EX eksplosionsfarlige områder gælder helt specielle

regler.

6. Standard prøvning.


2010-01-22 Side 7

Før idriftsættelse foretages en isolationsprøvning i form af: 1. Kontrol af isolationsmodstanden. 2. udførelse af en højspændingsprøve. I dk må isolationsmodstanden ikke være mindre end 1Mohm med en påtrykt dc-spænding på minimum 500 Vdc. Højspændingsprøven skal udføres med en ac-strømkilde på mindst 500 VA. 50/60 Hz. Prøvespændingen skal være mindst 2 gange nominel driftspænding eller minimum 1000 V , højeste værdi gælder. Denne prøve er en såkaldt go / no go prøve, idet en ac- højspændingsprøven er en destruktiv prøveform. Ingen af prøverne giver særlige informationer til videre brug i den forebyggende til-standskontrol, men tjener udelukkende til at sikre om anlægget er brugeligt eller ej.

6.1 Valg af prøvespænding ved tilstandskontrol. Forebyggende målinger udføres normalt på alle anlæg med en dc prøvespænding mellem 500 og 5000 V-dc i et minut. Det er normalt at stresse isoleringen ved at påtrykke en spænding højere end den nominelle driftspænding. Herved afsløres svagheder i isolationen som kan udvikle sig til store havarier. Samtidig får man målt isolationsmodstanden under driftlignen-de tilstande. Nyt udstyr prøves normalt med 80 – 90 % af fabrikkens prøvespænding. For ældre udstyr kan en dc–prøvespænding på 0.8 • Un p-p anvendes.

6.2 Isolationsværdier. For udstyr beregnet til max.1000 V ac er minimum isolationsmodstand 1MΩ. Er driftspændingen over 1000 V tillægges 1MΩ pr 1000 V. 1 MΩ er at betragte som kassationsgrænsen. Udstyr for < 1000 Vac rimelig stand holder som regel > 50MΩ. Udstyr for > 1000 Vac tillægges 10 MΩ pr 1000 V driftspænding.


2010-01-22 Side 8

6.3 Forebyggende målinger. Løbende isolationsprøvning i forbindelse med vedligehold kan frembringe vigtige informationer om anlægs nuværende og kommende driftkonditioner. Nøglen til effektiv tilstandskontrol er dataopsamling udført på den rigtige måde. Korrekt diagnosticering af indsamlede data vil medføre bedre planlægning af det lø-bende vedligehold og ændre reparation til renovering. Herved reduceres antallet af havarier og kostbar udetid reduceres. Ved udførelse af forebyggende isolationsprøvning er valg af målingsmetode samt rækkefølgen de udføres i særdeles vigtig. Der er ikke megen fornuft i at udføre en spændingsprøvning hvis isolationsværdier-ne er lave. Følgende metoder anvendes enkeltvis eller i kombination ved isolationsprøvning. Måling af isolationsmodstand med konstant spænding. [ IR test / Meggertest ] Måling af isolationsmodstand med konstant spænding. 10 minutter [ PI index ] Måling af isolationsmodstand med stigende spænding. [Step voltage test] Spændingsprøvning med DC - højspænding [ NDT DC-test ] Spændingsprøvning med AC – højspænding* [ ac hv-test ] Stødspændingsprøvning** IEC 34 - 15 [Surge Test ] Tan – delta prøvning [Power factor test] * AC – spændingsprøvning er en destruktiv prøvningsform. Skal efterfølges af en ny isolationsmåling. ** Stødspændingsprøvning kan være en destruktiv prøvningsform .

6.4 Destruktiv prøvning. I princippet kan alle former for isolationsprøvning være destruktive, idet der i alle til-fælde påtrykkes objektet en spænding. Det essentielle er - hvordan er strømbe-grænsningen udført. Ligger strømgrænsen på flere mA er der ved måling risiko for varig beskadigelse og man kan risikere en større reparation, hvilket ikke var formålet med tilstandskontrol-len.


2010-01-22 Side 9

7. Strøm contra resistans?

7.1 Lækagestrømme contra isolationsmodstand ? Test udstyret er forsynet med en dc generator. Når testknappen aktiveres ledes dc-spændingen til prøveobjektet og en lille strøm , måske µA vil løbe gennem lederne og isolationen mellem dem. Strømmens størrelse er afhængig af:

1. Den påtrykte spændings nominelle værdi 2. Kapacitansen mellem lederne 3. Den samlede resistans mellem lederne 4. Isolationsmaterialets temperatur

7.2 Den samlede resistans. Isolationsmodstanden beregnes efter Ohm´s lov E = I •••• R Den samlede ladestrøm består af 3 delkomponenter. [ Figur 11 ] Lækagestrømmen IL gennem isolationsmaterialet. Den kapacitive strøm i systemet Ic. Absorptionsstrømmen i det dielektriske materiale IA.

7.3 Lækagestrøm IL. Lækagestrøm vil i større eller mindre mængder altid løbe gennem isolationsmateria-lerne fra fase til fase og fra fase til stel. Jo højere spændingen er jo højere vil strømmen være. Efterhånden som isolationsmaterialet ældes vil IL vokse. IL er ved en given spænding rimelig konstant og er den vigtigste komponent ved beregning af isolationsmodstanden.

7.4 Kapacitiv ladestrøm Ic Mellem to eller flere parallelle ledere vil der altid være en kondensator (capacitans). Påtrykkes kondensatoren en dc-spænding vil der indtil opladningen af kondensato-ren er sket løbe en Ic. Når opladningen er slut er Ic = 0 Opladningstiden er afhængig af testudstyrets strømgenerator og capacitansen. Normalt tager opladningen kun få sekunder, men på større elektriske maskiner kan opladningstiden være ret lang. Det er vigtigt at systemet er fuldt opladet inden slutaflæsning foretages. Det er også vigtigt at systemet efter målingen aflades helt, ved at kortslutte måle-stedet. Afladningstiden er ofte 5 gange opladningstiden.


2010-01-22 Side 10

Nogle testudstyr har afladningsfaciliteten indbygget, andre har ikke.

0

Time (sec)

Current (µAmpere)

Insulation Resistance

(MOhm)

infinity

ILIC IA

Total Current (IL

+ IC + IA)

Strøm - componenter.

7.5 Absorptionsstrøm IA. Asorptionsstrømmen opstår ved polarisering af molekyler i dielektriske materialer. I lav-capacitans udstyr er Absorptionsstrømmen IA høj de første sekunder og går derefter hurtigt mod nul. Ved høj – kapacitetsudstyr eller hvor der er vådt eller forurenet isolationsmateriale vil Absorptionsstrømmen IA ikke ændre sig over en periode.


2010-01-22 Side 11

8. Måling af isolationsmodstand.

8.1 Måling af isolationsmodstand med ”konstant” spænding. 1 minut [ IR Meggertest ] [ Figur 12 og 13 ]

Denne prøve udføres ofte som den første, idet den giver umiddelbare resultater der er nemme at tyde. Ligeledes er den anvendelig som forprøve til en efterfølgende højspændingsprøve, idet denne kun bør udføres hvis målingen viser særdeles gode isolationsværdier. Instrumenter til isolationsmåling har i dag valgfri udgangsspænding fra 250 VDC til 5000 VDC. Der bør altid anvendes instrumenter med samtidig spændingsvisning, da netop spændingen er en særdeles vigtig parameter ved målingen, idet isolationsmod-stande kan være ekstremt spændingsafhængige. Det vil sige at ved anvendelse af ældre instrumenter kan man tro at målingen er ud-ført med højere prøvespænding end det i virkeligheden var tilfældet. Som følge heraf kan isolationsværdierne også være falske ( for høje ). Målingen begyndes med laveste udgangsspænding som skiftes til den slutprøve-spænding der passer til prøveobjektets driftspænding. Resultatet aflæses efter 60 sekunder. Kassationsgrænsen er .:

for 400 V anlæg 1 MΩ > 50 MΩ er OK for 3 kV anlæg 4 MΩ > 500 MΩ er OK for 10 kV anlæg 11 MΩ > 1000 MΩ er OK

Isolationsværdierne vil falde kraftigt efterhånden som anlægget ældes og forurenes.

0 60

Time (sec)

Res

ista

nce

(MO

hm)

Isolationsprøvning IR

Fig. 12 Diagrammet viser isolationsværdi en efter 60 sec. ladetid.


2010-01-22 Side 12

1

10

100

1000

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Year

Res

ista

nce

(MO

hm)

Ældning

Fig. 13 Diagrammet viser isolationsmåling over en årrække. I 1998 er maskinen re-noveret.

8.2 Måling af isolationsmodstand med konstant spænding. 10 minutter [ PI index ] [ Figur 14 ]

Måling af isolationsmodstand med konstant spænding over en given tid foretages oftest på objekter med høj kapacitet for eks. motorer, transformere etc. Formålet er at få bedre information om isolationsmaterialets tilstand. Ved at aflæse de målte isolationsresistanser hvert minut og indtegne dem i et koor-dinatdiagram kan kurvens form give værdifulde informationer om isolationstilstan-den. En flad kurve er ensbetydende med dårlig isolation. En stadig stigende kurve er tegn på god isolationsevne, forudsat naturligvis at kur-ven ender på en værdi væsentligt over kassationsgrænsen. Målingen kan anvendes til at beregne Polarisationsindexet [ PI ]. Indexet er defineret som forholdet mellem ladestrømmen efter 1 min. divideret med ladestrømmen efter 10 min. Eller R10 / R1.

PI indexét beregnes efter følgende formel.

PI = I1I10

= IL + Ic

IL eller PI = R10

R1

Retningsgivende værdier for index findes efterfølgende. PI index < 1,2 = meget dårligt isolationsniveau PI index > 1,2 < 2,5 = forurenet / fugtig isolation PI index > 2,5 < 4 = brugbart isolationsniveau PI index > 4 = godt isolationsniveau


2010-01-22 Side 13

PI index anvendes fortrinsvis på elektriske maskiner udlagt for en driftspænding > 1 kV. Prøvespændingen for en PI index test på en motor med en driftspænding på 6.6 kV kan for eks. være 5000 Volt. Nogle nye isolationstyper egner sig ikke til beregning af PI index da materialet ikke polariseres, hvorved PI indextallet kan være mere forvirrende end informativ.

0 10

Time (minutes)

Res

ista

nce

(MO

hm)

Revnet isolation

God isolation

Fig. 14


2010-01-22 Side 14

Måling af isolationsmodstand med stigende spænding. [Step voltage test] [ Figur 15 og 16 ]

Step voltage testen foretages med en DC generator som er i stand til trinvis at øge prøvespændingen. Prøven udføres indenfor den samme tidsramme ( 60 sec ) ved hvert spændingsskift. Væsentlige ulineare ændringer i lækagestrømmen ved stigende spændinger kan give informationer om skørhed, huller i eller beskadigelse af isolationen. For en isolation i god stand vil isolationsresistansen ikke falde synderligt ved stigen-de spænding. For en forurenet , beskadiget eller ”utæt” isolering vil isolationsresistansen falde ved stigende spænding. Som ved PI index målingen kan man også her med fordel tegne værdier ind i et dia-gram.

0 60

Time (sec)

Res

ista

nce

(MO

hm)

Prøvning med 1000V

Prøvning med 500V

Prøvning med 250V

Udvikling af isolationsfejl

Step Voltage Test

Fig 15 Diagrammet viser at iso-modstanden kan være afhængig af den påtrykte spænding.


2010-01-22 Side 15

1

10

100

1000

0 5 10 15 20 25

Voltage (kV)

Res

ista

nce

(MO

hm)

God isolation

Dårlig isolation

Figur 16

Kurveformer Step Voltage

Fig. 16 Diagrammet viser en isomåling på en spændingsfast vikling , og en tilsmudset eller fugtig vikling.


2010-01-22 Side 16

8.3 Strømgrænser. Ved udvælgelsen af udstyr til forebyggende vedligehold er det vigtigt at man sætter sig grundigt ind i udstyrets karakteristika. Ved udførelse af elektriske målinger er der altid fare på færde, idet man udsætter et objekt for en højere spænding end isolationen måske kan holde til, og ved et over-slag, hvor lille det end måtte være, er der fare for beskadigelse. Prøvningen foretages naturligvis også for netop at finde disse steder, men helst på en sådan måde at driften ikke forstyrres. Prøvningerne skal altså udføres ” ikke destruktivt ”. Det er her specielt vigtigt at holde sig følgende for øje.

•••• Er det benyttede prøveudstyr ” ikke destruktivt ”?

•••• Hvad er udstyrets strømkarakteristik ?

•••• Hvad er max strøm?

•••• Er udstyret forsynet med en passende lav elektronisk sikring?

•••• Er der nogen form for alarmsignaler ved kommende overslag?

8.4 Spændingskarakteristik. Da målingerne foretages på spændingsfølsomme objekter er spændingskarakteri-stikken vigtig. Er tomgangsspændingen for høj er der fare for beskadigelse. Er spændingen under belastning for lav eller ukendt er isolationsmodstandsværdi-erne ubrugelige. Udstyr til isolationsprøvning bør være udstyret med facilitet til spændingsvisning før og under målingen. Alt anvendt udstyr bør være kalibreret og afprøvet, helst lige inden ibrugtagning.


2010-01-22 Side 17

8.5 Instrumentliste Følgende instrumenter kan blandt andre anvendes til isolationsprøvning. Fluke 1520 MegOhmmeter Kyoritsu K 3005 Isolationstester Megger BM 25 Isolationstester Megger S1 5005 Isolationstester Kyoritsu 3124 Højspændingstester Danbridge JP 15 Højspændingstester Danbridge JP 30 Højspændingstester Baker ST 212 Surge Test / Stødspændingsprøvning Schering bridge tan - δδδδ måling Thomson bro Lav-ohmmåling


2010-01-22 Side 18

9. Spændingsprøvning - Højspændingsprøvning Stærkstrømsbekendtgørelsens §19.4 foreskriver at.: ”Det elektriske materiel skal kunne modstå en prøvespænding, der påtrykkes i mindst 1 sekund mellem alle kredsens ledere og beskyttelseskredsen.” ”Prøvespændingen skal - have en værdi på to gange mærkeværdien af materiellets forsyningsspænding

eller 1000 V, idet største værdi gælder. - have en frekvens på 50 eller 60 Hz. - leveres fra en forsyning på minimum 500 VA . ” Der specificeres altså en spændingsprøve udført med ac. Det er i forbindelse med spændingsprøvning vigtigt at skelne mellem de prøver der skal foretages inden idriftsættelse og de prøver der med fordel kan udføres i forbin-delse med tilstandskontrol / forebyggende vedligehold. Spændingsprøvningen foretages altid med en spænding der ligger mellem 1.5 og 3 gange mærkespændingen, når der er tale om lavspændingsmateriel. Ved prøvning af udstyr udlagt for spændinger > 2 kV gælder andre regler. Ved anvendelse af DC er der mulighed for at udføre prøvningen næsten risikofrit, hvilket ikke er muligt ved anvendelse af AC, der er en destruktiv prøveform. Spændingsprøvning bør aldrig udføres før isolationsmodstanden er målt og accep-teret som værende i orden. AC spændingsprøvning udføres fortrinsvis på værktøj samt på forsyningstavler.


2010-01-22 Side 19

9.1 Spændingsprøvning med DC - højspænding [ NDT DC-test ] [ Figur 20 ]

I forbindelse med tilstandskontrol er der store fordele forbundet med at udføre spændingsprøvning med DC – spænding. Proceduren er som beskrevet under isolationsmodstandsmåling, og er faktisk en fortsættelse heraf, idet spændingen øges til de foreskrevne værdier for en AC . spændingsprøvning. Blot skal en evt. Vrms værdi omregnes til Vpeak. Prøvningen er specielt anbefalelsesværdig ved undersøgelse af elektriske maskiner udlagt for en driftspænding højere end 3 kV, hvor PI test m.fl udført ved 5 kV dc ikke vil afsløre ioniseringslommer etc. i isolationen. Anvendes f.eks. Danbridge 15 / 30 til prøvningen er det muligt at aflæse spænding og ladestrøm kontinuerligt indtil den ønskede slutspændingsværdi er nået. Opstår der undervejs ionisering i isolationen, kan denne følges på µA meteret, lige-som apparatet er forsynet med en akustisk alarm til advisering. Øges spændingen er et spændingsoverslag nært forestående. Hvis kapaciteten i måleobjektet er ret høj vil udladningsenergien ved et overslag være af destruktiv karakter, hvorfor overslag bør undgås. Apparater til DC-prøvning har en meget begrænset strømkapacitet, som regel 100 - 300 µA , så det er som sådan ikke apparatets ladestrøm der kan forårsage skader, men den i måleobjektet oplagrede energi. På grund af den ret begrænsede ladestrøm kan apparatet kun bruges til spæn-dingsprøvning hvor isolationsmodstanden er høj. Normal prøvetid ved max spænding er normalt 60 sec.

Isolationsprøvning

DC spændingsprøvning

µA

kV

Vikling -objektDC prøveapparat

Ic IL

Figur 20


2010-01-22 Side 20

9.2 Spændingsprøvning med AC – højspænding [ ac hv-test ] [ Figur 21 ]

Spændingsprøvning med AC – højspænding foretages udelukkende på nyanlæg samt på komponenter der er nemme at erstatte. Da den kapacitive strøm ofte har en anseelig størrelse i forhold til lækagestømmen, foretages prøven med en transformer med variabel udgangsspænding og en mær-keeffekt på minimum 500 VA. Som følge heraf er der ved et eventuelt overslag så megen energi til rådighed at prøven bliver destruktiv. Der er også risiko for at AC prøven kan forårsage mindre skade end et direkte over-slag. Da ac testudstyret som regel ikke har indbyggede faciliteter til at detektere sådanne fejl, bør AC prøven altid efterfølges af en isolationsmodstandsmåling for at sikre at isolationen ikke er beskadiget.

Isolationsprøvning

AC spændingsprøvning

A

kV

Vikling - objektAC prøveapparat

Ic Il

Figur 21


2010-01-22 Side 21

9.3 Stødspændingsprøvning [Surge Test ] [ Figur 22 ]

De ovennævnte prøvningsmetoder udføres udelukkende for at prøve isolationen mellem lederne indbyrdes og til stel. Ved undersøgelser af større elektriske maskiner hvor selve viklingsresistansen ofte er meget lav og hvor man ønsker at undersøge isolationsforholdene fra den ene en-de af viklingen til den anden skal der anvendes stødspændingsprøvning. Sammenlignes flere ens viklinger benævnes prøven ” Surge Comparison ” Stødspændingsprøven udføres for at prøve isoleringen internt i hver spole fra om-gang til omgang. Testen udføres ved at tilføre viklingen en kort spændingsimpuls med meget høj rise-time og høj strømværdi. På grund af flankestejlheden vil impulsen ifølge Lenz´s lov inducere en spændingsdifference mellem de forskellige omgange i spolen i viklin-gen. Er isolationen mellem nogle af lagene defekt, vil der ved et givet spændingsni-veau over lagene opstå en lysbue som kan detekteres ved et skift i stødspændin-gens kurveform. Stødspændingen frembringes af en pulsgenerator og på et oscilloscop kan kurve-formens udvikling i udklingningstiden betragtes. Pludselige forandringer i kurvefor-men i form af faseskift eller formindsket amplitude ved øget spænding indikerer kortslutninger i viklingen. Med surge - metoden kan isolationsfejl detekteres på et så tidligt stadie at havari kan undgås og maskinen kan tages ud af drift for renovering. Måleteknisk er der tale om at sende en strømimpuls gennem en serieforbindelse, bestående af en kondensator og en spole. Spolen vil forårsage en dæmpning af den sinusformede udklingningskurve. Hver spole har sit eget unikke udkling-ningsmønster som kan ses på oscilloscopet. Udstyr til udførelse af Surge- test er ret kostbart, ligesom tydning af kurverne kræver en del øvelse, samt indsigt i viklingsteknologi. Prøverne udføres derfor som regel af specialister.

Vikling -objektDC prøveapparat

Figur 22

Oscilloscop

3 faset vikling

u v w


2010-01-22 Side 22

9.4 Tan – δδδδ prøvning [Power factor test]

Isolationssystemet i elektriske maskiner kan sammenlignes med et capacitivt kreds-løb. Isolationen kan derfor betragtets som en ideel kondensator i serie og /eller pa-rallel med en modstand, som repræsenterer tabet i kredsløbet.

For kondensatoren i kredsløbet formodes tan δδδδ = UrUc

Udtrykt i impedanstermer fås RXc = ω • R • C

også kendt som kondensatorens tabsfaktor. Det er således en måling af de elektriske tab der er i kondensatoren. I Europa benævnes princippet tabsfaktor [ tan δδδδ ] og i USA power factor [ cos ϕ ]. Brugt i forbindelse med måling på isolationssystemer er det to sider af samme sag idet vinklen δδδδ er tæt mod nul, og ϕϕϕϕ er næsten 90 °. tan δδδδ målingen er en metode til fastlæggelse af de dielektriske tab i isolationen. I en god isolation vil tan δδδδ ikke ændre sig synderlig meget ved øget spændingstil-førsel. Hvis der derimod ved øget spænding opstår partielle udladninger i isolationen, og dermed et større energiforbrug, vil det kunne aflæses som en ændring af tan δδδδ eller øget tabsfaktor. Tan δδδδ måling kan udføres med en Schering Bridge, som også er i stand til at måle isolationens kapacitans ved netfrekvensen. Hver vikling prøves separat med 20% nominel spænding og afsluttende med nomi-nel spænding. Prøven udføres normalt på elektriske maskiner > 2MW. Som for Surge test kræver prøven ret dyrt udstyr og trænet personel.


2010-01-22 Side 23

10. Kontrol af viklingsresistans. Til enhver undersøgelse af viklinger hører også en kontrol af resistansen (modstan-den) i viklingerne. Resistansen i større elektriske maskiner er oftest meget lavresistant (lavohm),og kan derfor kun kontrolleres med en Thomson bro. Det er vigtigt at resistansen i 3 fasede maskiners viklinger er ens,samt at resistan-sen i forhold til temperaturen er i overensstemmelse med værdierne i prøveprotokol-len. Ved afvigelser er det vigtigt at forbindelser m.m kontrolleres,idet resistansen har stor indflydelse på varmetabet i maskinen. På store lavspændingsviklinger med mange parallelle strømveje er kontrollen særlig vigtig, idet der her kan være afbrudte / dårlige forbindelser i enkelte strømveje, hvil-ket vil medføre overbelastning af de resterende. En sådan fejl vil kun blive opdaget hvis maskinen har indbyggede termofølere, eller hvis nogen ved et tilfælde opdager at malingen er ved at skalle af, idet fasestrøm-mene ikke nødvendigvis vil ændre sig særligt, hvorfor relæbeskyttelsen ikke vil rea-gere.


2010-01-22 Side 24

11. Afprøvning

11.1 Tomgangsprøve Elektriske maskiner bør altid efter renovering som minimum prøvekøres i tomgang, men på fuld driftspænding. Herunder er det muligt at fastlægge :

* Restubalance i rotoren. * Kontrol af lejestøj. * Kontrol af magnetiseringsforhold.

11.2 Lastprøve Afprøvning af maskiner med last kan udføres enten i prøvebænk eller monteret på arbejdsmaskinen. Afprøvning i prøvebænk indebærer mange fordele rent målemæssigt, men er tem-melig kostbar. Prøven muliggør kontrol af maskinens elektriske, magnetiske, termiske og mekani-ske parametre. Afprøvning på arbejdsmaskinen bør altid foretages og indeholde:

* Kontrol af restubalance / vibrationsniveau. * Kontrol af lejestøj. * Kontrol af opretning. * Kontrol af tomgangs- / fuldlaststrøm. * Kontrol af køling.

udførelse af isolationsprøvning på elektriske maskiner. · før idriftsættelse foretages en...

Documents