Время разрешения импульса, в основном, обратно пропорционально ширине полосы пропускания f измерительной системы. Это показатель способности измерительной системы разделять следующие один за другим результаты ЧР.
ПРИМЕЧАНИЕ Рекомендуется, чтобы время разрешения импульса измерялось для полной испытательной схемы, также как и для измерительной системы, так как ошибки наложения могут быть вызваны испытываемым объектом, например отражения от концов кабеля. Соответствующие Технические Комитеты должны определить методику трактовки ошибок наложения и, особенно, допустимые отклонения, включая их признаки.
3.9.6
ошибка интеграции
ошибка при измерении кажущегося заряда, которая встречается, когда предел наибольшей частоты амплитудного спектра импульса тока ЧР ниже, чем
верхняя критическая частота широкополосной измерительной системы; или
средняя частота полосы узкополосной измерительной системы.
Смотри рисунок 5.
ПРИМЕЧАНИЕ Если требуется, для приборов специального типа соответствующие Технические Комитеты требуют определять более ограничительные значения для f1 и f2, чтобы минимизировать ошибку интеграции.
3.10
цифровые приборы для измерения частичных разрядов
рассматриваемые в данном стандарте, в основном, основаны на аналоговых измерительных системах или на приборах для измерения кажущегося заряда q, сопровождаемые системой сбора и обработки данных. Часть цифрового прибора для измерения ЧР для сбора данных используется, чтобы обрабатывать аналоговые сигналы для дальнейшей оценки, хранить соответствующие измеренные величины и показывать результаты испытаний. Смотри также приложение E.
ПРИМЕЧАНИЕ Цифровой прибор для измерения ЧР может также быть основан на соединительном устройстве и системе сбора данных без устройства предварительной обработки данных аналогового сигнала. Данный стандарт не обеспечивает конкретной информацией соответствующей этому типу прибора.
3.11
масштабный коэффициент k
коэффициент, на который должно быть умножено значение показания прибора, чтобы получить значение входной количественной величины (МЭК 60060-2:1994, 3.5.1)
4 Схемы испытаний и измерительные системы
4.1 Общие требования
В данном разделе описываются основные схемы испытаний и измерительные системы количественных характеристик частичных разрядов, и дается информация относительно принципа действия этих схем и систем.
Схема испытания и измерительная система должны быть градуированы, как указано в разделе 5, и должны соответствовать требованиям, указанным в разделе 7. Технический Комитет может также рекомендовать особые схемы испытаний, которые нужно использовать для отдельных испытываемых объектов. Техническими Комитетами рекомендуется использовать кажущийся заряд, как количественную характеристику, которую нужно измерять везде, где возможно, но могут использоваться и другие количественные характеристики в отдельных определенных ситуациях.
Если не указано иначе соответствующим Техническим Комитетом, допустимы любые из испытательных схем, упомянутых в 4.2, и любая из измерительных систем, указанных в 4.3. В каждом случае должны быть зарегистрированы наиболее важные характеристики измерительной системы, которые применяются (f1, f2, Tr, смотри 3.9.2 и 3.9.5).
Для испытаний постоянным напряжением смотри раздел 11.
4.2 Испытательные схемы для переменных напряжений
Большинство схем, используемых для измерения частичных разрядов, могут быть получены из одной или другой основных схем, которые показаны на рисунках 1a 1d. Некоторые варианты этих схем показаны на рисунках 2 и 3. Каждая из этих схем состоит, в основном, из
испытываемого объекта, который обычно можно рассматривать как конденсатор Сa (смотри приложение C);
соединительного конденсатора Сk, который должен иметь конструкцию с низкой индуктивностью, или второго испытываемого объекта Сa1, который должен быть аналогичен испытываемому объекту Сa. Сk или Сa1 должны показывать достаточно низкий уровень частичных разрядов при нормированном испытательном напряжении, чтобы допускать измерение нормируемой величины частичных разрядов. Более высокий уровень частичных разрядов можно допускать, если измерительная система способна различать разряды в испытываемом объекте и соединительном конденсаторе и измерять их отдельно;
измерительной системы со входным полным сопротивлением (и иногда, для сбалансированной схемы устраивают, второе входное полное сопротивление);
источника высокого напряжения с достаточно низким уровнем фонового шума (смотри также разделы 9 и 10), чтобы сделать возможным измерение нормируемой величины частичных разрядов при нормированном испытательном напряжении;
высоковольтных соединений, с достаточно низким уровнем фонового шума (смотри также разделы 9 и 10), чтобы сделать возможным измерение нормируемой величины частичных разрядов при нормированном испытательном напряжении;
полного сопротивления или фильтра, которые могут применяться при высоком напряжении, чтобы уменьшить фоновый шум от источника питания.
ПРИМЕЧАНИЕ Для каждой из основных испытательных схем ЧР, показанных на рисунках 1 и 3 соединительное устройство измерительной системы может также размещаться на стороне вывода высокого напряжения таким образом, что расположение соединительного устройства с Сa или Сk обмениваются, затем оптические соединения используются для подсоединения соединительного устройства с прибором, как показано на рисунке 1a.
Дополнительные информационные и конкретные характеристики различных испытательных схем рассматриваются в приложениях B и G.
4.3 Системы для измерения кажущегося заряда
4.3.1 Общие сведения
Системы для измерения частичных разрядов могут быть разделены на подсистемы: соединительное устройство, передающая система (например, соединительный кабель или оптическая связь) и измерительный прибор. В основном, передающая система не влияет на характеристики схемы и, поэтому не будет учитываться.
4.3.2 Соединительное устройство
Соединительное устройство является неотъемлемой частью измерительной системы и испытательной схемы с компонентами, специально разработанными, чтобы достигнуть оптимальной чувствительности в определенной испытательной схеме. Таким образом, могут использоваться различные соединительные устройства вместе с единственным измерительным прибором.
Соединительное устройство - это обычно активная или пассивная схема с 4-мя выводами (четырехполюсник), которая преобразует входные токи в сигналы выходного напряжения. Эти сигналы передаются к измерительному прибору передающей системой. Частотная характеристика соединительного устройства, определяемая выходным напряжением от входного тока, обычно выбирается, по крайней мере, для эффективного подавления влияния на прибор частоты испытательного напряжения и гармоник.
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Хотя частотная характеристика отдельного соединительного устройства не имеет общего влияния, амплитудная и частотная характеристики входного полного сопротивления имеют значение, поскольку это сопротивление взаимодействует с Сk и Сa и, таким образом, является необходимой частью испытательной схемы.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Соединительные проводники между соединительным устройством и испытываемым объектом должны поддерживаться короткими, насколько это осуществимо, чтобы минимизировать влияние на обнаружение полосы пропускания.
4.3.3 Ответный сигнал последовательности импульсов приборов для измерения кажущегося заряда
Если обеспечиваемая амплитуда частотного спектра входных импульсов постоянна, по крайней мере, внутри полосы пропускания f измерительной системы (смотри рисунок 5), ответным сигналом прибора является импульс напряжения с максимальным значением, пропорциональным заряду (однополярному) входного импульса. Форма, длительность и максимальное значение этого выходного импульса определяется проходным полным сопротивлением Z(f) измерительной системы. Таким образом, форма и длительность выходного импульса может полностью отличаться от того же входного сигнала.
Показ отдельных импульсов выходного напряжения на экране осциллографа может помочь в определении начала частичных разрядов и в распознавании их от помех (смотри раздел 10). Импульсы напряжения должны быть показаны или на линейной развертке, которая запускается испытательным напряжением, или на синусоидальной развертке, синхронизированной с частотой испытательного напряжения, или на эллиптической развертке, которая чередуется синхронно с частотой испытательного напряжения.
В дополнение, особенно рекомендуется использовать регистрирующий прибор или самописец, чтобы определять количество наибольшей неоднократно встречающейся величины ЧР. Показания таких приборов, если они используются при испытании переменным напряжением, должны быть основаны на аналоговой амплитудной схеме обнаружения или цифровом амплитудном обнаружении с программным обеспечением, с очень короткой постоянной времени электрического заряда и постоянной времени электрического разряда не более чем 0,44 сек. Независимо от типа дисплея, используемого в таких приборах, применяются следующие требования:
Ответный сигнал системы на последовательность импульсов, состоящую, в равной степени, из больших равноудаленных импульсов q0 с известной частотой повторения импульсов N, будет таким, что отсчет прибора R показывает величины, как дано в приведенной ниже таблице. Диапазон и усиление прибора допускается отрегулировать так, чтобы производить полномасштабный отсчет или 100 % для N = 100. Калибратор, используемый, чтобы вырабатывать импульсы, должен соответствовать требованиям раздела 5.
Таблица 1 Ответный сигнал последовательности импульсов приборов для измерения ЧР
|
N (1/сек) |
1 |
2 |
5 |
10 |
50 |
100 |
|
Rmin (%) |
35 |
55 |
76 |
85 |
94 |
95 |
|
Rmax (%) |
45 |
65 |
86 |
95 |
104 |
105 |
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Эта характеристика необходима, чтобы установить совместимость показаний, полученных на приборах различного типа. Требование должно быть выполнено на всех диапазонах. Для приборов, уже находящихся в использовании во время выпуска данного Стандарта, выполнять эти требования не требуется; однако, нужно давать реальные значения для R(N).
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Измеряемая количественная характеристика может быть показана, например, на стрелочных приборах, цифровых дисплеях или осциллографах.
ПРИМЕЧАНИЕ 3 Нормированный ответный сигнал может быть получен или аналоговой или цифровой обработкой сигнала.
ПРИМЕЧАНИЕ 4 Ответный сигнал последовательности импульсов, определенный в этом подразделе не соответствует испытаниям постоянным напряжением.
ПРИМЕЧАНИЕ 5 Соответствующий Технический Комитет может определять различные ответные сигналы, адаптируемые к определенной аппаратуре.
4.3.4 Широкополосные приборы для измерения ЧР
В комбинации с соединительным устройством этот тип прибора составляет широкополосную измерительную систему ЧР, которая характеризуется проходным полным сопротивлением Z(f), имеющим фиксированные значения нижнего и верхнего пределов частот f1 и f2, и соответствующее затухание ниже f1и свыше f2. Рекомендованы значения для f1, f2 и f:
30 кГц f1 100 кГц;
f2 500 кГц;
100 кГц f 400 кГц.
ПРИМЕЧАНИЕ Комбинации различных соединительных устройств с измерительным прибором могут изменять проходное полное сопротивление. Общий ответный сигнал должен, однако, всегда удовлетворять рекомендуемым значениям.
Ответный сигнал этих приборов на (не колебательные) импульсы тока частичных разрядов является, в основном, хорошо затухающим колебанием. И кажущийся заряд q, и полярность импульсов тока ЧР могут быть определены по этому ответному сигналу. Время разрешения импульса Tr маленькое и обычно составляет от 5 сек до 20 сек.
4.3.5 Широкополосные приборы для измерения ЧР с активным интегратором
Этот тип прибора состоит из широкополосного усилителя, сопровождаемого электронным интегратором, который характеризуется постоянными времени интегрирующего конденсатора и сетевого резистора. Ответным сигналом интегратора на импульсы ЧР является сигнал напряжения, возрастающий с мгновенным суммированием заряда. Окончательная амплитуда сигнала, таким образом, пропорциональна общему заряду, принимая, что постоянная времени интегратора намного больше, чем длительность импульса ЧР. Практически, постоянные времени в диапазоне 1 мкс являются типичными. Время разрешения импульса для последовательных импульсов ЧР - меньше, чем 10 мкс.
