---

В  амплитуда частотного спектра импульсов ЧР

С  амплитуда частотного спектра градуировочного импульса

f₁  нижний предел частоты

f₂  верхний предел чатоты

Рисунок 5  Правильное соотношение между амплитудой и частотой, чтобы

уменьшить интеграционные ошибки в широкополосной системе

Приложение A

(Обязательное)

Эксплуатационное испытание калибратора

А.1 Общие положения

Калибраторы, описанные в разделе 6, используются, чтобы определить масштабный коэффициент k измерительной системы, используемой для определения количественных характеристик ЧР. Поскольку характеристики таких калибраторов могут изменяться с течением времени применения, должен проводиться периодический контроль этих характеристик (время нарастания t_r, точность заданного заряда q) в регулярные интервалы времени и после ремонта. Предложены следующие методики для проверки таких калибраторов.

А.2 Эталонный метод

Заряд, произведенный калибратором, должен сравниваться с зарядом, произведенным эталонным калибратором. Заряд должен измеряться той же самой измерительной системой в обоих случаях.

Эталонный калибратор должен соответствовать Национальным Стандартам.

ПРИМЕЧАНИЕ  Используемая измерительная система может быть измерительной системой ЧР в соответствии с настоящим стандартом, или цифровым осциллографом с возможностями интеграции (смотри рисунок А.1a), или устройством с электронной интеграцией.

Результат испытания должен быть определен как среднее значение, по крайней мере, 10 измерений.

А.3 Альтернативный метод

Как показано на рисунке А.1a, на выходных выводах испытываемого калибратора, нагруженного резистором R_m, напряжение U_m(t) может измеряться отградуированным цифровым осциллографом c полосой пропускания не менее чем 50 МГц. Величина R_m должна быть выбрана между 50  и 200 . Соединения между калибратором и R_m, также как и к осциллографу, должны быть короткими. Входное сопротивление осциллографа может добавляться к значению R_m. Испытательная схема, включая измерительный резистор R_m, должна быть такой, чтобы колебания на зарегистрированной форме сигнала имели затухание меньше, чем 2 % средней шаговой величины внутри используемого времени интеграции.

Результат испытания должен быть определен как среднее значение, по крайней мере, 10 измерений.

В
соответствии с рисунком А.1a, заряд q сгенерированный калибратором будет

где

i(t) - импульс тока, сгенерированный калибратором;

u_m(t) - импульс напряжения, измеряемый осциллографом.

Следовательно, точность определения количества q связана c точностью процедуры интеграции и с точностью значения R_m.

На рисунке А.1b, два типичных отсчета u_m(t), предусмотренные для калибратора с С₀=141 пФ и R_m = 33  и R_m = 200  соответственно. Обратите внимание, что слишком низкое значение R_m, может привести к колебательному импульсу напряжения и может приводить к большим ошибкам в интеграции (и, следовательно, к недопустимой неопределенности).

Фактическое время нарастания t_r калибратора приблизительно равно продолжительности первого (положительного) колебания напряжения, если R_mС₀ < t_r. Это неравенство, вообще, всегда выполнено для низких значений R_m, если также С₀  150 пФ.

Цифровой преобразователь должен быть проверен подходящим методом, например описанным в А.2, на всех используемых диапазонах, чтобы проверить, что он не показывает чрезмерно большую ползучесть в ответных сигналах на резкие изменения. Ползучий ответный сигнал может привести к большой погрешности в вычислении заряда при числовой интеграции.

ПРИМЕЧАНИЕ  Интеграция u_m(t) может вообще быть выполнена в соответствии с вмонтированными алгоритмами цифровых осциллографов, где u_m(t)dt рассчитывается. Поскольку точность этой процедуры интеграции может быть неизвестна, предлагается градуировать осциллографы также как и алгоритм, используемый для вычисления q, заменяя калибратор при испытании источником шагового напряжения с амплитудой U_ref последовательно с рекомендуемым конденсатором C_ref. Следовательно, вырабатываются импульсы тока i(t) с формой и зарядом, подобными таким же импульсам испытываемого калибратора. Как затем определяется

эта рекомендуемая величина заряда q_ref известна с погрешностью, которая определяется погрешностями только U_ref и С_ref. q_ref может, таким образом, использоваться для процедуры проверки как описано выше.

Рисунок А.1а  Схема измерения

Рисунок А.1b  Градуировочные импульсы u_m(t) типичного калибратора, который

питает измерительные резисторы R_m = 33  и R_m = 200  соответственно (q=100 пКл)

Рисунок А.1  Градуировка импульсных калибраторов

ПРИЛОЖЕНИЕ B

(Справочное)

Испытательные схемы

Кроме возбуждения испытываемого объекта испытательным напряжением, весьма важной задачей испытательной схемы частичных разрядов является обеспечение соответствующих условий для обнаружения частичных разрядов внутри испытываемого объекта при нормированном испытательном напряжении частичных разрядов. Это лучше всего достигается, когда различные компоненты, составляющие испытательную схему, координируются так, чтобы импульсы тока, появляющиеся в результате частичных разрядов, имели величину и форму, которые являются наиболее благоприятными для обнаружения.

Имеются четыре принципиальные схемы, из которых получаются все другие испытательные схемы для обнаружения и измерения частичных разрядов. Эти схемы, показанные на рисунках 1a  1d, кратко описаны ниже.

Обратите внимание, что для этих принципиальных схем минимальная величина любой количественной характеристики ЧР, которая может быть измерена, зависит от отношения C_k/C_a (смотри раздел 9) и ограничена помехами.

Соединительное устройство в схеме на рисунке 1а размещается от соединительного конденсатора со стороны земли (но смотри примечание в 4.2). Это расположение имеет преимущество в том, что эта схема пригодна для испытания объектов, имеющих один заземленный вывод, испытываемый объект подсоединяется непосредственно между источником высокого напряжения и землей. Фильтр или полное сопротивление между испытываемым объектом и источником высокого напряжения служит для ослабления помех от источника высокого напряжения. Это также увеличивает чувствительность измерений, обеспечивая блокирование импульсов тока ЧР внутри испытываемого объекта, которые иначе частично проходили бы через полное сопротивление источника.

В схеме на рисунке 1b, соединительное устройство размещается со стороны заземления испытываемого объекта. Низковольтная сторона испытываемого объекта должна, следовательно, быть изолирована от земли (но смотри примечание в 4.2).

Схема защиты, разработанная чтобы выдерживать ток пробоя в испытываемых объектах, пробитых во время испытания, должна быть объединена с соединительным устройством.

Для испытательных схем с низкими емкостными компонентами, схема на рисунке 1b может обеспечивать лучшую чувствительность, по сравнению со схемой на рисунке 1a.

ПРИМЕЧАНИЕ  Иногда используется схема без отдельного соединительного конденсатора. Схема аналогична указанной на рисунке 1b. Но функцию С_k выполняют паразитные емкости. Эта схема пригодна, если емкость испытываемого объекта маленькая по сравнению с паразитной емкостью на землю. Она также может быть удовлетворительной, если емкость вывода испытываемого трансформатора имеет, по крайней мере, тот же самый порядок, что и С_a, при условии, что фильтр отсутствует.

Расположение, показанное на рисунке 1с, включает в себя балансную схему, в которой прибор подсоединен между двумя соединительными устройствами. Обе низковольтные стороны и испытываемого объекта, и соединительного конденсатора должны быть изолированы от земли (но смотри примечание в 4.2). Нет необходимости, чтобы емкости были равны, но предпочтительно, чтобы они имели тот же самый порядок, и для получения лучших результатов их коэффициенты диэлектрических потерь, особенно относительно их зависимости от частоты, должны быть подобны. Схема, которая основана на отбраковке общих токов через C_a и C_a1, но усиливающая токи частичных разрядов, возникающие в испытываемом объекте, имеет достоинство в том, что частично отбраковывает внешние помехи. Чтобы регулировать эту отбраковку, может быть подсоединен между выводом высокого напряжения и землей искусственный источник разряда.

Затем переменные входные полные сопротивления балансирующих соединительных устройств регулируются до тех пор, пока будет получено минимальное показание прибора. Можно добиться кратности снижения приблизительно от 3 (для полностью разных испытываемых объектов) до 1000 или даже выше (для идентичных, хорошо экранированных испытываемых объектов).

Расположение, показанное на рисунке 1d, содержит комбинацию двух принципиальных схем, показанных на рисунках 1а и 1b. Схема включает две емкости, любая из них или обе из которых, могут быть испытываемыми объектами. Они соединены двумя соединительными устройствами. В показанном соединении, низковольтная сторона обоих компонентов изолирована от земли (но см. примечание в 4.2). Нет необходимости, чтобы две емкости были равны, но предпочтительно, должны быть того же самого порядка. Принцип не основан на сбалансированной схеме, но проводит сравнение направления потока импульсных сигналов, обнаруженных в двух соединительных устройствах. (Синфазные сигналы будут обнаруживаться, как имеющие одинаковые полярности; сигналы частичных разрядов от любого компонента будут обнаруживаться, как имеющие противоположную полярность.) Затем может использоваться система стробирования, чтобы различить импульсы частичных разрядов, возникающие в испытываемом объекте, и помехи от других частей испытательной схемы.

На основе базовых схем может быть получено много их вариантов. Расположение, показанное на рисунке 2, применимо для испытания объектов, оборудованных емкостными вводами, является эквивалентным схеме, приведенной на рисунке 1а, за исключением того, что используется емкость ввода вместо соединительного конденсатора С_k. Если ввод имеет ответвление, соединительное устройство подсоединяется к этому выводу; в этом случае, появляется относительно большая емкость С_m непосредственно на входном полном сопротивлении соединительного устройства, которая может влиять на чувствительность измерения.

На рисунке 3 приведена испытательная схема, в которой испытательное напряжение индуктируется в испытываемом объекте, например, силовом трансформаторе или измерительном трансформаторе. В принципе, она эквивалентна расположению, показанному на рисунке 1a.

ПРИЛОЖЕНИЕ C

( Справочное)

Измерение в кабелях, газоизолированных распределительных устройствах,

силовых конденсаторах и при испытании объектов с обмотками

С.1 Общие положения

В принципе, любая из испытательных схем, описанных в приложении B, может использоваться для испытания этих объектов, которые являются испытываемыми объектами с распределенными емкостными и индуктивными элементами. Для некоторых из этих испытываемых объектов, испытательное напряжение может быть индуктированным; например, обмотка высокого напряжения трансформатора может быть возбуждена от низковольтной обмотки (смотри рисунок 3).

Детальная обработка измерений частичных разрядов в объектах с распределенными элементами, в которых имеет место явление бегущей волны и совокупность емкостной и индуктивной связи, находится вне области действия данного стандарта. Следующие пункты, однако, имеют специальное значение и особенно привлекли внимание соответствующих Технических Комитетов.

C.2 Явление затухания и искажения

Благодаря затуханию и искажению бегущих волн внутри обмоток или вдоль газоизолированных распределительных устройств и кабелей, величина кажущегося заряда, которая регистрируется на выводе испытываемого объекта, может отличаться по величине от того же заряда в точке, где происходят частичные разряды. Эта разность, в основном, находится в определенном соотношении с характеристикой полосы пропускания измерительной системы. Это делает возможным оценивать результаты, сравнивая амплитуду (и если возможно форму волны) ответного сигнала градуировочного импульса, когда он подается в отдаленный конец испытываемого объекта и когда подается в конец, подсоединенный к соединительному устройству.

C.3 Явление резонанса, отражения

Величина, зарегистрированная на выводе при испытании большого силового конденсатора, обмотки, газоизолированного распределительного устройства или кабеля, может быть изменена явлениями резонанса или отражениями в выводах. Это особенно важно, если используемый прибор имеет узкополосную частоту ответного сигнала. Явления отражения (например, в кабелях) могут быть приняты в расчет, используя специальные методы градуировки, такие как использование генераторов двойных импульсов, или их неблагоприятные эффекты избегаются при помощи специальных методов.