Градуировочное оборудование для схем измерения ЧР
Проведение измерений частичных разрядов требует наличия у пользователя, кроме необходимого комплекса измерительных приборов и датчиков, дополнительного специализированного оборудования, необходимого тестирования измерительного оборудования. Кроме того, для проведения измерений частичных разрядов обязательно наличие калибровочного оборудования, позволяющего проводить градуировку измерительных цепей перед проведением измерений.
Необходимое количество и состав тестового и градуировочного оборудования определяется теми целями и задачами, которые приходится решать каждому подготовленному специалисту, занимающемуся контролем технического состояния высоковольтной изоляции по уровню и распределению частичных разрядов.
Все измерительное оборудование, включающее в себя первичные датчики и измерительные приборы, предназначенное для регистрации частичных разрядов в изоляции высоковольтного оборудования, переносное или стационарное не может быть метрологически поверено в классическом понимании этого процесса. Сделать это невозможно в связи с физическими особенностями проведения измерений частичных разрядов.
Основными причинами этого являются следующие:
Частичные разряды от дефектов разного вида возникают в высоковольтной изоляции и характеризуются различными физическими параметрами. При помощи датчиков частичных разрядов, в зависимости от их типа, регистрируются или электромагнитное излучение от разряда, или акустическое давление, или даже высокочастотный импульс тока в высоковольтной цепи, компенсирующий нарушение распределения электромагнитного поля внутри изоляции, возникшее после частичного разряда. Соотношение интенсивностей параметров импульсов у разных типов дефектов в изоляции, измеренных в разных диапазонах частот, может различаться, причем иногда даже многократно. Поэтому исходный частичный разряд одной величины, и от одного типа дефекта, в случае измерения его параметров при помощи датчиков разного типа и в различных диапазонах частот, может характеризоваться разными значениями своих основных параметров – зарядом, амплитудой, и т. д.
Между местом возникновения дефекта в изоляции и местом установки датчика частичных разрядов всегда имеется расстояние, иногда очень значительное. На этом пространственном интервале, обычно имеющем сложную форму, обладающем определенными электромагнитными свойствами, всегда будет происходить затухание возникшего импульса по амплитуде и частоте. Чем больше датчик будет удален от места возникновения дефекта, тем сильнее затухнет исходный сигнал. Степень затухания сигнала является величиной непредсказуемой, и практически не поддающейся точному учету. В результате обычно очень сложно связать амплитуду сигнала на выходе измерительного датчика с амплитудой частичного разряда в месте его возникновения. Возникают некорректные ситуации, когда, например, сигнал от двух разных дефектов на выходе датчика будет иметь одинаковую амплитуду. Первый дефект возник рядом с датчиком, имеет небольшое развитие, и пока не опасен для оборудования. Второй дефект возник на большом удалении от датчика, но в месте возникновения имеет большую амплитуду и критически опасен для дальнейшей эксплуатации изоляции оборудования. При проведении измерений мы не сможем определить истинную опасность этих дефектов, ведь сигнал от них на выходе измерительного датчика одинаков.
Единственный способ повысить точность процедуры измерения частичных разрядов, позволяющий более корректно учесть реальное затухание высокочастотных импульсов в контролируемом оборудовании, и даже в измерительной цепи, заключается в проведении процедуры определения параметров затухания с использованием тестовых генераторов, инжектирующих в оборудование высокочастотные импульсы, по параметрам близкие к параметрам ожидаемых частичных разрядов.
Процедура учета влияния электромагнитных параметров контролируемого оборудования, измерительного датчика, соединительного кабеля и самого измерительного прибора на величину затухания сигналов частичных разрядов называется градуировкой измерительной цепи, а используемые для этого генераторы тестовых сигналов называются градуировочными генераторами или калибраторами.
Градуировочный калибратор марки «GKI-1»
Калибратор марки «GKI-1» является наиболее простым и компактным устройством, предназначенным для оперативной проверки и градуировки измерительных датчиков и цепей измерения частичных разрядов, применительно к различному высоковольтному оборудованию и для измерительных приборов разных марок.
Переносной градуировочный калибратор марки «GKI-1» непрерывно генерирует импульсы величиной 25 нКл, при частоте следования 2,4 кГц. Длительность самого импульса не превышает 200 нс при длительности переднего фронта импульса не более 50 нс. Амплитуда выходного импульса калибратора на стандартной нагрузке 50 Ом должна составлять от 12 до 14 В.
Благодаря прочному алюминиевому герметичному корпусу, независимому батарейному питанию, и простоте управления калибратор «GKI-1» может применяться непосредственно на объектах контроля персоналом, имеющим начальную диагностическую подготовку.
Калибратор марки «GKI-1» может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от минус 20 до плюс 50 °С и при относительной влажности воздуха до 98 % без конденсации влаги.
Габаритные размеры калибратора «GKI-1» составляют всего 100 * 85 * 35 мм, масса калибратора с двумя встроенными в корпус элементами питания размером AA не превышает 0,3 кг.
Градуировочный калибратор марки «GKI-2»
Калибратор этой марки является более сложным градуировочным устройством, предназначенным для калибровки цепей измерения частичных разрядов (датчиков, соединительных сигнальных кабелей и входных цепей приборов) в различном высоковольтном оборудовании.
В зависимости от типа контролируемого оборудования калибратор марки «GKI-2» позволять генерировать высокочастотные импульсы, отличающиеся не только своей амплитудой, но и длительностью, т. е. имеющих различную частоту. Это очень важно для повышения точности проводимых измерений, так как в электротехническом оборудовании разного типа частичные разряды имеют различный частотный диапазон.
Прибор зарегистрирован в государственном реестре средств измерения под № 48363-11.
Основные технические параметры калибратора марки «GKI-2»
| Параметры генерируемых импульсов | |
| Инжектируемый заряд | 3000 пКл |
| Ширина импульса | не более 30 нс |
| Фронт импульса, не более | 10 нс |
| Дисплей | ЖКИ, 122×32 точки |
| Элементы питания | Аккумуляторы тип АА |
| Потребление прибора, не более | 30 мА |
| Габаритные размеры, мм, не более | 140×65×25 |
| Масса прибора, кг, не более | 0,3 |
Градуировочный калибратор марки «GKI-3»
Градуировочный калибратор импульсный марки «GKI-3» является универсальным устройством и предназначен для решения двух важных практических задач:
Диагностики деформаций формы обмоток трансформаторов по методу прямоугольных импульсов. При помощи «GKI-3» в данном методе генерируются высокочастотные импульсы необходимой частоты и амплитуды. Регистрация отклика обмоток трансформатора на эти импульсы регистрируется осциллографом, или другим, специально предназначенным для этих целей прибором.
Калибровки измерительных цепей измерения частичных разрядов, особенно в объектах с большим затуханием высокочастотных импульсов.
Основные технические параметры калибратора марки «GKI-3»
| Длительность положительного импульса, мкс | 100±0,3; 30±0,3 |
| Амплитуда импульсов, В | 100±5; 200±10; 400±20 |
| Скважность импульсов | 2; 10 |
| Длительность фронтов импульсов, нс | 20 |
| Мощность, отдаваемая в нагрузку | не менее 2 ВА |
| Частота следования импульсов | 2,4 кГц |
| Инжектируемый заряд | 10/20/40 нКл |
| Нарастающий фронт импульса | ≤ 4/7/15 нс |
| Длительность импульса | ≤ 16/20/30 нс |
| Автономное питание | Аккумулятор |
| Время непрерывной работы | 4 часа |
| Питание от сети | 100..240 В, 40..440 Гц |
| Время полной зарядки аккумуляторов | 12 часов |
| Габаритные размеры, мм, не более | 148 x 108 x 75 |
| Масса прибора | не более 1,5 кг |
Калибратор марки «GKI-3» предназначен для использования подготовленным диагностическим персоналом.
Градуировочный калибратор марки «GKI-4»
Градуировочный калибратор импульсный «GKI-4» предназначен для градуировки датчиков и цепей регистрации частичных разрядов при работе с различными переносными и стационарными измерительными приборами. По своим функциональным возможностям он занимает промежуточное положение между простейшим калибратором марки «GKI-1» и достаточно сложным «GKI-2».
Управление калибратором осуществляется при помощи двух кнопок путем последовательного перебора параметров генерируемых импульсов. Выбранный режим генерации отображается при помощи светодиодов.
Наиболее эффективно применение калибратора марки «GKI-4» с приборами диагностики состояния изоляции высоковольтных кабельных линий, в зависимости от длины которых определяются параметры тестового импульса – его амплитуда и длительность.
Калибратор марки «GKI-4» может эксплуатироваться в сложных погодных условиях при температуре окружающего воздуха от минус 20 до плюс 50 °С и относительной влажности воздуха до 98 % без конденсации влаги.
Основные технические параметры калибратора марки «GKI-4»
| Частота следования импульсов | 2.4 кГц |
| Инжектируемый заряд | 10/20/50 нКл |
| Передний фронт импульса | 50 нс |
| Длительность импульса | 200 нс |
| Элементы питания | тип АА |
| Потребляемый ток | 220 мА |
| Габаритные размеры, мм, не более | 150×65×38 |
| Масса прибора, кг, не более | 0,3 |
Серия градуировочных калибраторов марки GKI
Практика разработки и практического использования градуировочных калибраторов для калибровки схем измерения частичных разрядов в высоковольтной изоляции показала, что создать один универсальный калибратор, который можно использовать для любого высоковольтного электротехнического оборудования, невозможно.
Реально диагност должен иметь в своем «арсенале» несколько различных генераторов, которыми он будет пользоваться для калибровки измерительных цепей при измерении частичных разрядов в изоляции различного высоковольтного оборудования.
Это объясняется несколькими причинами:
- Разным уровнем частичных разрядов, которые могут возникнуть в изоляции данного типа высоковольтного оборудования.
- В зависимости от параметров затухания высокочастотных импульсов в конкретном оборудовании формируются требования к фронтам калибровочных импульсов.
- Полная емкость контролируемого высоковольтного оборудования в значительной степени определяет длительность калибровочных импульсов, чем больше емкость оборудования, тем длиннее должны быть калибровочные импульсы.
- Способ инжектирования импульсов, доступный для данного оборудования, может очень сильно влиять на параметры калибровочных импульсов, так как в определенных условиях возможно сильное затухание.
Калибраторы марки GKI имеют возможность ступенчатого регулирования уровня инжектируемого заряда, а также возможность выбора полярности импульса. Частота следования импульсов 300 Гц. В серию входят 4 калибратора, отличающиеся диапазоном инжектируемого заряда.
Основные технические параметры калибраторов марки GKI:
| Частота следования импульсов | 300 Гц |
Инжектируемый заряд |
1; 3; 5; 10; 20; 50; 100 пКл 10; 30; 50; 100; 200; 500; 1000 пКл 0,1; 0,3; 0,5; 1; 2; 5; 10 нКл 1; 3; 5; 10; 20; 50; 100 нКл |
| Передний фронт импульса по уровням 10% - 90% от максимальной амплитуды импульса, не более | 50 нс |
| Длительность импульса по уровню 50% от максимальной амплитуды импульса, не более | 300 нс |
| Тип аккумулятора | Li-Ion |
| Емкость аккумулятора | 3500 мАч |
| Габаритные размеры, мм, не более | 156×62×32 |
| Масса прибора, кг, не более | 0,4 |
Градуировочный калибратор марки «GTI-5/UHF»
При градуировке систем измерения частичных разрядов в UHF (СВЧ) диапазоне частот необходимо использовать тестовые генераторы, работающие в этом диапазоне. Градуировочный калибратор марки «GTI-5/UHF» является универсальным прибором, работающим в двух диапазонах частот: HF и UHF (ВЧ и СВЧ).
Он предназначен для тестирования датчиков, соединительных кабелей и входных цепей регистрации частичных разрядов в диапазоне HF/UHF при работе с приборами серии «TDM», «GIS-DM», «CDR» , а также датчиками типа «AES», «CDR-S» и другими.
Прибор может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 50 °С и относительной влажности воздуха до 98 % без конденсации влаги.
Внутренний генератор прибора «GTI-5/UHF» задает порядок следования тестовых импульсов, которые воздействуют на два выходных каскада, каждый из которых работает в своем диапазоне частот. Выбрав соответствующий выходной разъем прибора можно получить тестовые импульсы с необходимыми амплитудными и частотными параметрами.
Основные технические параметры калибратора марки «GTI-5/UHF»
| Импульсы в диапазоне HF | |
| Частота следования импульсов | 300 Гц |
| Длительность импульса | 100 нс |
| Амплитуда (отр./положит) | 1 В |
| Нарастающий фронт импульса | 10 нс |
| Импульсы в диапазоне UHF | |
| Частота следования импульсов | 300 Гц |
| Длительность импульса | 100 нс |
| Мощность импульса | -40 дБм |
| Частота заполнения импульса, МГц | 650(F1)/433(F2) |
| Импульсов в диапазоне UHF антенный выход | |
| Частота следования импульсов | 300 Гц |
| Длительность импульса | 100 нс |
| Мощность импульса | 10 дБм |
| Частота заполнения импульса, МГц | 650(F1)/433(F2) |
| Элементы питания | Аккумуляторы |
| Время зарядки | 12 часов |
| Потребляемый ток | 200 мА |
| Габаритные размеры, мм, не более | 130×120×38 |
| Масса прибора, кг, не более | 0,45 |
Градуировочный калибратор марки GTI-R
Калибратор этой марки является более сложным градуировочным устройством, предназначенным для калибровки цепей измерения частичных разрядов (датчиков, соединительных сигнальных кабелей и входных цепей приборов) в различном высоковольтном оборудовании.
В зависимости от типа контролируемого оборудования калибратор марки GTI-R позволяет генерировать высокочастотные импульсы, отличающиеся не только своей амплитудой, но и длительностью, т. е. имеющих различную частоту. Это очень важно для повышения точности проводимых измерений, так как в электротехническом оборудовании разного типа частичные разряды могут иметь различный частотный диапазон.
Основные технические параметры калибратора марки GTI-R:
| Инжектируемый заряд: | 4 нКл - 800 нКл |
| Ширина импульса: | 50 нС - 5 мкС |
| Пауза между импульсами: | 256 нС - 32,7 мкС |
| Фронт импульса, не более: | 10 нС |
| Дисплей: | ЖКИ, 122×32 точки |
| Элементы питания: | Аккумуляторы тип АА |
| Потребление прибора, не более | 30 мА |
| Габаритные размеры, мм, не более | 140×65×25 |
| Масса прибора, кг, не более | 0,3 |