К вопросу диагностики линейной изоляции

Page 1
background image

Page 2
background image

114

ДИАГНОСТИКА 

И МОНИТОРИНГ

К вопросу диагностики
линейной изоляции

УДК

 621.315.624

Титов

 

Д

.

Е

.,

к

.

т

.

н

., 

научный

 

сотрудник

 

центра

 

по

 

энергетическим

 

системам

 

Сколковского

 

института

 

науки

 

и

 

технологий

Волхов

 

К

.

В

.,

начальник

 

службы

 

линий

 

электропередачи

 

ПО

 

КЭС

 

филиала

 

ПАО

 «

МРСК

 

Юга

» — 

«

Волгоградэнерго

»

Кудрявцев

 

А

.

А

.,

главный

 

инженер

 

ООО

 «

Экспертный

 

центр

 

технологических

 

решений

»

Котоливцев

 

В

.

В

.,

начальник

 

департамента

 

развития

 

и

 

инноваций

 

ПАО

 «

МРСК

 

Юга

»

Петренко

 

С

.

А

.,

ведущий

 

инженер

 

кафедры

 

«

Электроснабжение

 

промышленных

 

предприятий

» 

КТИ

 (

филиал

ВолгГТУ

В

 

статье

 

приведены

 

результаты

 

исследований

 

по

 

выявлению

 

влияния

 

росы

тумана

до

-

ждя

загрязнений

 

и

 

срока

 

эксплуатации

 

распространенных

 

изоляторов

 

на

 

разрядное

 

напряжение

омическое

 

сопротивление

амплитуды

 

синусоидальной

 

составляющей

 

тока

 

утечки

 

и

 

импульсов

 

частичных

 

и

 

коронных

 

разрядов

механическую

 

прочность

а

 

также

 

распределение

 

напряжения

 

по

 

гирлянде

Полученные

 

зависимости

 

могут

 

быть

 

использо

-

ваны

 

в

 

разработке

 

технологий

 

риск

-

ориентированного

 

управления

 

линейной

 

изоляцией

.

АКТУАЛЬНОСТЬ

 

В

 2017 

году

 

в

 

единой

 

националь

-

ной

 

электрической

 

сети

  (

ЕНЭС

49% 

магистральных

 

и

 51% 

распре

-

делительных

 

ЛЭП

 

находятся

 

в

 

экс

-

плуатации

 

более

 35 

лет

Динамика

 

старения

 

парка

 

оборудования

 — 

отрицательная

 [1]. 

Линейная

 

изо

-

ляция

 

соответствует

 

тренду

при

 

сохранении

 

темпов

 

замен

 

в

 «

Волго

-

градэнерго

», 

последняя

 

ныне

 

экс

-

плуатируемая

 

подвеска

 

будет

 

за

-

менена

 

через

 150 

лет

 (

рисунок

 1). 

Причина

 

в

 

недостатке

 

финан

-

сирования

огромной

 

задолженно

-

сти

 

перед

 «

МРСК

 

Юга

». 

Подобная

 

ситуация

 

в

 

большинстве

 

сетевых

 

компаний

 

России

По

 

известным

 

авторам

 

данным

 

стоимость

 

изо

-

ляторов

 

ПС

-70 

Е

получаемых

 

сетевыми

 

предприятиями

дости

-

гает

 580 

рублей

 

и

 

выше

 

за

 

штуку

 

(

без

 

НДС

). 

Поэтому

 

масштабная

 

замена

 

линейной

 

изоляции

 

ЕНЭС

 

в

 

ближайшие

 

годы

 

не

 

представ

-

ляется

 

возможной

Данная

 

стати

-

стика

 

уже

 

отражается

 

на

 

отказах

 

(

рисунок

 2). 

Из

 293 

перекрытий

 

за

 

послед

-

ние

 11 

лет

 

на

 

ВЛ

 110 

кВ

 

ПО

 

КЭС

 

«

Волгоградэнерго

» 

совокупной

 

протяженностью

 1009 

км

 (

состав

-

ляет

 27,3% 

от

 

общего

 

числа

 

отка

-

зов

 

ВЛ

), 195 

произошли

 

в

 

утрен

-

ние

 

часы

 

при

 

росообразовании

 

на

 

поверхности

 

изолятора

 (67% 

от

 

общего

 

числа

 

перекрытий

). 

Отказы

 

при

 

перекрытии

 

изоляции

 

не

 

приводят

 

к

 

большим

 

недоотпу

-

скам

 

электроэнергии

 (

более

 70% 

сопровождаются

 

успешным

 

дей

-

ствием

 

АПВ

), 

но

 

требуют

 

затрат

 

порядка

 25–40 

тысяч

 

рублей

 

на

 

послеаварийные

 

мероприятия

включая

 

затраты

 

на

 

амортиза

-

цию

 

выключателя

новую

 

гирлян

-

ду

выезды

 

для

 

съема

 

показаний

 

приборов

на

 

осмотр

 

и

 

на

 

заме

-

ну

 

изоляторов

  (

из

 

консультаций

 

с

 

линейными

 

службами

 

МРСК

 

Урала

 

и

 

МРСК

 

Юга

).

Техническая

 

политика

 

ПАО

 

«

Россети

» 

в

 

качестве

 

решения

 

проблемы

 

старения

 

парка

 

обору

-

дования

 

предполагает

 

последо

-

вательный

 

переход

 

от

 

системы

 

Ключевые

 

слова

:

изолятор

риск

 

перекрытия

линейная

 

изоляция

аппаратная

 

диагностика

устройство

 

индикации

 

пробоя

 (

УИП

), 

гирлянда

 

изолятора

Keywords:

insulator, 

 ashover risk, line isolation, 

hardware diagnostics, breakdown 
indication device, insulator string

Рис

. 1. 

Отношение

 

общего

 

числа

 

изоляторов

 

к

 

числу

 

отработавших

 

30 

и

 

более

 

лет

числу

 

замененных

 

за

 

период

 2011–2016 

годы

 

в

 «

Волгоград

-

энерго

» 

с

 

разбивкой

 

по

 

производственным

 

отделениям


Page 3
background image

115

планово

-

предупредительного

 

оказания

 

воздействия

 

на

 

активы

 

к

 

риск

-

ориентированному

 

управ

-

лению

 

активами

 [1]. 

Эксплуата

-

ция

 

линейной

 

изоляции

 

не

 

явля

-

ется

 

исключением

но

 

на

 

данный

 

момент

 

отсутствуют

 

реальные

 

способы

 

выявления

 

риска

 

пере

-

крытия

 

изоляторов

 

с

 

целью

 

их

 

ранжирования

 

при

 

планирова

-

нии

 

ТОиР

:

 

визуальная

 

диагностика

 

фар

-

форовых

 

и

 

полимерных

 

изоля

-

торов

 

бесполезна

стеклянных

 

изоляторов

 — 

субъективна

 

как

 

минимум

В

 

условиях

 

уско

-

рения

 

срабатывания

 

защит

 

стеклодеталь

 

изолятора

 

не

 

успевает

 

разрушаться

;

 

диагностика

 

современными

 

УФ

-

приборами

 

со

 

счетчиками

 

импульсов

 

улучшает

 

достовер

-

ность

 

диагностики

но

 

требует

 

исследований

направленных

 

на

 

повышение

 

качества

 

интер

-

претации

 

данных

учета

 

ме

 

тео

-

условий

 

в

 

точке

 

контроля

типа

 

и

 

количества

 

изоляторов

 

в

 

гирлянде

;

 

диагностика

 

изоляции

 

ИК

-

при

-

борами

 

возможна

но

 

требует

 

подъема

 

на

 

высоту

наличия

 

облачной

 

погоды

 

без

 

ветра

 

и

 

осадков

а

 

также

 

положитель

-

ной

 

температуры

 [2, 3];

 

другие

 

способы

 

аппарат

-

ной

 

диагностики

 

на

 

основе

 

анализа

 

электромагнитного

 

поля

 

и

 

т

.

д

. — 

дорогостоящие

требуют

 

установки

 

приборов

 

на

 

ВЛ

решения

 

задач

 

их

 

питания

 

и

 

обеспечения

 

связи

а

 

также

 

не

 

позволяют

 

ранжи

-

ровать

 

изоляторы

 

по

 

риску

 

перекрытия

.

Рис

. 2. 

Количество

 

отключений

 

в

 

ПО

 

КЭС

 «

Волгоградэнерго

» 

по

 

причине

 

перекрытия

 

изоляции

 (

несвязанные

 

с

 

гро

-

зовой

 

активностью

за

 

период

 2006–2016 

гг

ЦЕЛЬ

 

И

 

ЗАДАЧИ

 

ИССЛЕДОВАНИЙ

Целью

 

исследований

 

является

 

разработка

 

технологии

 

риск

-

ори

 

ен

 

тированного

 

управления

 

линейной

 

изоляцией

.

Задачи

 

исследования

1. 

Выявление

 

перечня

 

измери

-

мых

 

и

 

визуально

 

распознава

-

емых

 

показателей

 

состояния

 

линейной

 

изоляции

влияю

-

щих

 

на

 

вероятность

 

перекры

-

тия

 

изолирующей

 

подвески

сбор

 

которых

 

возможен

 

в

 

по

-

левых

 

условиях

.

2. 

Проведение

 

лабораторных

 

исследований

 

над

 

распро

-

страненными

 

типами

 

изо

-

ляторов

 

с

 

целью

 

выявления

 

степени

 

корреляции

 

значений

 

показателей

 

состояния

 

меж

-

ду

 

собой

 

и

 

с

 

вероятностью

 

пе

-

рекрытия

 

изолирующей

 

под

-

вески

.

3. 

Разработка

 

математической

 

модели

 

по

 

результатам

 

ла

-

бораторных

 

исследований

позволяющей

 

на

 

основе

 

сово

-

купности

 

собранных

 

с

 

эксплу

-

атируемых

 

изоляторов

 

дан

-

ных

 

ранжировать

 

изоляторы

 

по

 

вероятности

 

перекрытия

 

в

 

единицу

 

времени

.

4. 

Разработка

 

технических

 

и

 

ор

-

ганизационных

 

решений

по

-

зволяющих

 

минимизировать

 

трудоемкость

 

сбора

 

и

 

обра

-

ботки

 

первичных

 

данных

 

для

 

риск

-

ориентированного

 

управления

 

линейной

 

изоля

-

цией

.

В

 

данной

 

статье

 

описываются

 

неожиданные

 

выводы

 

по

 

резуль

-

татам

 

решения

 

первых

 

двух

 

за

-

дач

.

ПОКАЗАТЕЛИ

 

СОСТОЯНИЯ

 

ЛИНЕЙНОЙ

 

ИЗОЛЯЦИИ

На

 

основе

 

анализа

 

руководя

-

щих

 

документов

 

по

 

испытани

-

ям

 

изоляторов

листов

 

осмотра

 

служб

 

ЛЭП

опыта

 

применения

 

различных

 

приборов

 

контроля

 

изоляции

 

в

 

эксплуатации

 

и

 

субъ

-

ективных

 

оценок

 

авторов

 

были

 

выбраны

 

показатели

 

состояния

 

линейной

 

изоляции

сбор

 

кото

-

рых

 

возможен

 

в

 

полевых

 

услови

-

ях

 (

таблица

 1).

Измерение

 

амплитуд

 

токов

 

возможно

 

с

 

помощью

 

устройств

 

индикации

 

пробоя

 (

УИП

). 

На

 

дан

-

ный

 

момент

 

реализован

 

прототип

 

УИП

  (

рисунок

 3) 

и

 

программного

 

комплекса

 

для

 

визуализации

 

дан

-

ных

УИП

 

измеряет

 

ток

 

через

 

под

-

веску

 

и

 

по

 

радиоканалу

 

передает

 

в

 

радиусе

 100 

метров

При

 

пере

-

крытии

 

в

 

течение

 48 

часов

 

транс

-

лируется

 

сигнал

 

о

 

факте

 

перекры

-

тия

 

в

 

радиусе

 1 

км

Данные

 

о

 

токах

 

утечки

 

сохраняются

 

при

 

плановых

 

осмотрах

После

 

перекрытия

 

УИП

 

информирует

 

о

 

месте

 

аварии

.

Рис

. 3. 

Внешний

 

вид

 

прототипа

 

УИП

который

 

одевается

 

на

 

одно

-

лапчатое

 

ушко

 

подвески

 

или

 

оконце

-

ватель

 

полимерного

 

изолятора

 6 (45) 2017


Page 4
background image

116

2. 

Для

 

исключения

 

влияния

 

слу

-

чайных

 

факторов

обуслов

-

ленных

 

различием

 

в

 

электри

-

ческих

 

характеристиках

 

от

-

дельных

 

изоляторов

 

в

 

соста

-

ве

 

гирлянды

большинство

 

экспериментов

 

были

 

прове

-

дены

 

на

 

единичных

 

изолято

-

рах

 

с

 

предварительным

 

под

-

тверждением

 

возможности

 

аппроксимации

 

результатов

 

на

 

гирлянду

.

Рис

. 4. 

Процесс

 

одновременного

 

съема

 

показаний

 

осциллографа

 

и

 

УФ

-

камеры

 

при

 

повышении

 

прикладываемого

 

к

 

гирлянде

 

напряжения

 (

слева

); 

общий

 

вид

 

климатической

 

камеры

 

с

 

разрядными

 

шарами

 (

справа

)

ДИАГНОСТИКА 

И МОНИТОРИНГ

Табл

. 1. 

Показатели

 

состояния

 

линейной

 

изоляции

№ Показатель

 

состояния

Способ

 

сбора

 

данных

Потенциаль

-

ная

 

мас

 

шта

-

би

 

ру

 

е

 

мость

Единицы

 

измере

-

ния

1

Интенсивность

 

частич

-

ных

 

и

 

коронных

 

разря

-

дов

 

в

 

УФ

-

спектре

Применение

 

совре

-

менных

 

УФ

-

камер

 

при

 

осмотрах

Все

 

изоляторы

ед

./

мин

.

2

Число

 

изоляторов

 

в

 

гирлянде

 

со

 

следами

 

ржавчины

Визуально

 

при

 

осмотрах

Все

 

изоляторы

ед

.

3

Наличие

 

видимых

 

по

-

левых

 

и

 

других

 

загряз

-

нений

а

 

также

 

повреж

-

дений

 

поверхности

Визуально

 

при

 

осмотрах

Все

 

изоляторы

да

/

нет

или

 

в

 

града

-

ции

4

Сопротивление

 

постоян

-

ному

 

току

Измерения

 

ме

-

гомметром

 

при

 

отключении

 

ВЛ

 

Единицы

 

подвесок

МОм

5

Амплитуда

 

импульсов

 

тока

 

утечки

 

при

 

раз

-

рядах

Измерения

 

стацио

-

нарными

 

устрой

-

ствами

Выборочная

 

установка

мА

6

Амплитуда

 

синусои

-

дальной

 

составляющей

 

тока

 

утечки

Измерения

 

стацио

-

нарными

 

устрой

-

ствами

Выборочная

 

установка

мкА

7

Распределение

 

на

-

пряжения

 

по

 

гирлянде

 

изоляторов

Применение

 

изме

-

рительных

 

штанг

Единицы

 

подвесок

кВ

8

Напряженность

 

электри

-

ческого

 

поля

 

Установка

 

стацио

-

нарных

 

анализато

-

ров

 

поля

Выборочная

 

установка

В

/

м

9

Локальная

 

температура

 

нагрева

 

изолятора

Применение

 

ИК

-

ка

-

мер

 

при

 

осмотрах

Все

 

изоляторы

°

С

Все

 

показатели

 

состояния

 

в

 

таблице

 1 (

кроме

 2 

и

 3) 

требуют

 

измерения

 

температуры

 

и

 

влаж

-

ности

 

воздуха

 

в

 

месте

 

контроля

учета

 

типа

 

и

 

количества

 

изолято

-

ров

 

в

 

гирлянде

класса

 

напряже

-

ния

 

ВЛ

которые

 

влияют

 

на

 

эта

-

лонное

 

значение

 

показателя

.

ОСОБЕННОСТИ

 

ПРОВЕДЕН

-

НЫХ

 

ЛАБОРАТОРНЫХ

 

ИССЛЕДОВАНИЙ

В

 

лаборатории

 

АО

  «

ЮАИЗ

» 

в

 

феврале

 2017 

года

 

авторы

 

ста

-

тьи

 

провели

 

исследования

 

па

-

раметров

 

изоляторов

 

с

 

целью

 

выявления

 

степени

 

корреляции

 

значений

 

показателей

 

состояния

 

между

 

собой

 

и

 

с

 

вероятностью

 

перекрытия

 

изолирующей

 

подве

-

ски

 (

рисунок

 4). 

Исследования

 

проводились

 

в

 

соответствии

 

с

 

требованиями

 

стандартов

 [4–7], 

но

 

были

 

и

 

от

-

личия

:

1. 

Исследование

 

электрических

 

характеристик

 

изоляторов

 

про

-

водились

 

не

 

только

 

в

 

экстре

-

мальных

 

предразрядных

 

режи

-

мах

но

 

и

 

в

 

различных

 

услови

-

ях

соответствующих

 

условиям

 

эксплуатации

  (

погодные

 

усло

-

вия

фазные

 

напряжения

ре

-

альные

 

загрязнения

 

и

 

т

.

д

.) 

с

 

целью

 

диагностики

 

изолято

-

ров

 

по

 

результатам

 

плановых

 

осмотров

.


Page 5
background image

117

3. 

Параллельные

 

измерения

 

токов

 

утечки

омических

 

со

-

противлений

 

изоляторов

рас

-

пределения

 

напряжений

 

по

 

гирлянде

разрядных

 

напря

-

жений

 

единичных

 

изоляторов

 

и

 

гирлянды

а

 

также

 

наблю

-

дение

 

зон

 

и

 

интенсивности

 

частичных

 

и

 

коронных

 

раз

-

рядов

 

с

 

помощью

 

УФ

-

камеры

 

Corocam-6D 

проводились

 

до

 

и

 

после

 

чистки

 

изоляторов

 

для

 

выявления

 

влияния

 

фак

-

торов

 

загрязнения

 

и

 

старения

 

изолятора

 

по

 

отдельности

Для

 

чистки

 

были

 

применены

 

различные

 

вещества

 

соглас

-

но

 [8]. 

Наилучший

 

результат

 

для

 

очистки

 

полевых

 

загряз

-

нений

 

был

 

достигнут

 

при

 

при

-

менении

 

соляной

 

кислоты

 

20% 

и

 

щелочных

 

средств

 

для

 

очистки

 

труб

 (

рисунок

 5).

4. 

Использование

 

бывших

 

в

 

экс

-

плуатации

 

в

 «

Волгоградэнерго

» 

изоляторов

 

с

 

неравномерными

 

полевыми

 

загрязнениями

 

воз

-

растом

 

от

 12 

до

 47 

лет

в

 

том

 

числе

 

со

 

следами

 

перекрытия

 

(

объем

 

выборки

 — 360 

изоля

-

торов

).

5. 

Учет

 

влияния

 

неравномерно

-

сти

 

поверхностных

 

загрязне

-

ний

  (

с

 

помощью

 

мегомметра

 

измерялось

 

сопротивление

 

между

 

шапкой

 

и

 

пестиком

 — 

суммарное

 

объемное

 

и

 

по

-

верхностное

 

сопротивление

 

R

П

пестиком

 

и

 

торцом

 — 

R

П

 

нижней

 

части

 

изолятора

шап

-

кой

 

и

 

торцом

 — 

R

П

 

верхней

 

части

 

изолятора

); 

на

 

торец

 

стеклодетали

 

была

 

нанесена

 

электропроводящая

 

краска

.

6. 

Использование

 

предвари

-

тельного

 

охлаждения

 

изо

-

лятора

 

до

 

отрицательных

 

температур

 

с

 

последующим

 

приложением

 

разрядного

 

на

-

пряжения

 

в

 

условиях

 

абсо

-

лютной

 

влажности

 

для

 

бо

-

лее

 

точного

 

моделирования

 

процесса

 

росообразования

 

на

 

изоляторе

  (

моделирова

-

ние

 

тумана

напротив

прово

-

дилось

 

с

 

предварительным

 

подогревом

 

изолятора

 

на

 

10–15 

градусов

 

выше

 

темпе

-

ратуры

 

пара

 

для

 

предотвра

-

щения

 

выпадения

 

росы

 

на

 

по

-

верхности

).

РЕЗУЛЬТАТЫ

 

ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние

 

росы

загрязнений

 

и

 

сро

-

ка

 

эксплуатации

 

на

 

U

50% 

и

 

оми

-

ческое

 

сопротивление

.

 

Получены

 

зависимости

 

разрядных

 

напряже

-

ний

 

U

50% (

здесь

 

и

 

далее

 — 

дей

-

ствующее

 

значение

 

напряжения

вызывающее

 

в

 50% 

случаев

 

при

-

ложения

 

разряд

 

по

 

изолятору

от

 

срока

 

эксплуатации

 

изоляторов

 

в

 

нормальных

 

условиях

 

и

 

в

 

ус

-

ловиях

 

насыщенной

 

влажности

 

и

 

росообразования

в

 

том

 

числе

 

для

 

очищенных

 

изоляторов

 (

рису

-

нок

 6).

Как

 

видно

 

из

 

графика

U

50%

 

в

 

нормальных

 

условиях

 (

сухая

 

по

-

верхность

не

 

коррелирует

 

со

 

сро

-

ком

 

эксплуатации

 

и

 

практически

 

соответствует

 

U

50%

 

нового

 

сухого

 

изолятора

 (

точка

 

слева

 

на

 

графи

-

ке

). 

Роса

 

на

 

полевых

 

загрязнени

-

ях

 

снижает

 

U

50%

 

до

 74%. 

Даже

 

руч

-

ная

 

чистка

 

восстанавливает

 

U

50%

 

до

 86 % 

от

 

U

50%

 

нового

 

изолятора

 

под

 

росой

Следовательно

рас

-

творение

 

полевых

 

загрязнений

 

в

 

равномерно

 

распределенной

 

по

 

поверхности

 

росе

 

почти

 

в

 2 

раза

 

усиливает

 

эффект

 

снижения

 

U

50%

  

под

 

росой

что

 

является

 

причиной

 

«

утренних

 

отключений

» 

и

 

объ

-

ясняет

 

их

 

редкость

 

на

 

новых

  (

чи

-

стых

изоляторах

.

Омическое

 

сопротивление

 

су

-

хого

 

изолятора

 

определяется

 

со

-

противлением

 

стеклодетали

 

меж

-

ду

 

пестиком

 

и

 

шапкой

 

и

 

составля

-

ет

 

в

 

среднем

 250 

тысяч

 

МОм

Под

 

росой

 

сопротивление

 

изолятора

 

определяется

 

сопротивлением

 

поверхностного

 

слоя

 

изолятора

снижается

 

до

 5–50 

МОм

 

на

 

загряз

-

ненных

 

и

 

чистых

 

изоляторах

 

соот

-

ветственно

При

 

этом

 

отношение

 

сопротивлений

 

поверхностного

 

слоя

 

верхней

 

и

 

нижней

 

части

 

сте

-

клодетали

 

составляет

 

в

 

среднем

 

1:10 

для

 

новых

 

изоляторов

 

и

 

ко

-

леблется

 

в

 

широких

 

пределах

 

для

 

загрязненных

 

изоляторов

 

от

 

0,06 

до

 16 

единиц

Влияние

 

росы

загрязнений

 

и

 

срока

 

эксплуатации

 

на

 

ток

 

утечки

.

 

Получены

 

зависимости

 

амплитуд

 

синусоидальной

 

состав

-

ляющей

 

и

 

импульсов

 

тока

 

утечки

 

(

здесь

 

и

 

далее

 — 

максимальное

 

значение

 

импульсов

 

частичных

 

и

 

коронных

 

разрядов

 

на

 10-

секунд

-

ной

 

осциллограмме

от

 

наличия

 

Рис

. 5. 

Верхний

 

изолятор

 

гирлянды

 

до

 

и

 

после

 

чистки

 

щелочным

 

средством

 

«

Крот

» (10 

мин

 

ожидания

 

после

 

нанесения

 

и

 

протирания

 

с

 

последующим

 

обмывом

)

Рис

. 6. 

Зависимость

 U50% 

от

 

срока

 

эксплуатации

 

верхнего

 

в

 

гирлянде

 

изо

-

лятора

 

ПС

-70

Е

 

и

 

аналогичных

 

ему

 

ПС

-6

А

ПС

-6

Б

 (

усредненное

 

значение

 

по

 

выборке

 

гирлянд

собранных

 

в

 3 

районе

 

по

 

степени

 

загрязнения

)

 6 (45) 2017


Page 6
background image

118

росы

загрязнений

 

и

 

срока

 

эксплу

-

атации

 

изоляторов

 

в

 

нормальных

 

условиях

 

и

 

в

 

условиях

 

насыщен

-

ной

 

влажности

 

и

 

росо

 

образования

 

(

рисунок

 7). 

Под

 

росой

 

синусо

-

идальная

 

составляющая

 

тока

 

утечки

 

возрастает

 

в

 

десятки

 

раз

что

 

приводит

 

к

 

обильному

 

тепло

-

выделению

 

и

при

 

подсыхании

 

влаги

способствует

 

возникнове

-

нию

 

частичных

 

разрядов

 

на

 

бо

-

лее

 

низких

 

уровнях

 

напряжения

 

(

красная

 

и

 

фиолетовая

 

линии

 

на

 

рисунке

 7 

снизу

). 

При

 

увеличении

 

прикладываемого

 

к

 

изолятору

 

на

-

пряжения

  (

например

из

-

за

 

более

 

быстрого

 

высыхания

 

остальных

 

изоляторов

 

в

 

гирлянде

происхо

-

дит

 

перекрытие

 

при

 

импульсах

 

до

 

0,4 

А

 

в

 

предразрядном

 

режиме

Причем

на

 

загрязненных

 

изоля

-

торах

 

импульсы

 

еще

 

меньше

На

 

сухих

 

изоляторах

 

наблюдались

 

импульсы

 

до

 

единиц

 

ампер

 

при

 

напряжении

 

до

 70 

кВ

Меньшие

 

амплитуды

 

импульсов

 

под

 

росой

 

объясняются

 

тем

что

 

сплош

-

ной

 

слой

 

мелкодисперсной

 

влаги

 

стремится

 

выровнять

 

потенциа

-

лы

В

 

целом

 

импульсы

 

тока

 

утечки

 

на

 

одинаковых

 

изоляторах

 

имеют

 

значительно

 

большую

 

дисперсию

чем

 

синусоидальная

 

составляю

-

щая

и

 

не

 

позволяют

 

однозначно

 

судить

 

о

 

их

 

состоянии

что

 

под

-

тверждает

 

предыдущие

 

исследо

-

вания

 [9]. 

Амплитуда

 

синусоиды

напротив

сильно

 

зависит

 

от

 

нали

-

чия

 

росы

 

и

 

загрязнений

 

и

 

позволя

-

ет

 

более

 

точно

 

судить

 

о

 

состоянии

 

изолятора

 

как

 

видно

 

из

 

рисунка

 7 

(

сверху

). 

На

 

загрязненном

 

изоля

-

торе

 

под

 

росой

  (

фиолетовая

 

ли

-

ния

наблюдалась

 

синусоида

 

ам

-

плитудой

 

в

 40 

мА

 

при

 

напряжении

 

до

 35 

кВ

).

Влияние

 

тумана

 

и

 

дождя

 

на

 

ток

 

утечки

 

и

 

U

50%

.

 

Исследования

 

характеристик

 

отдельных

 

изоля

-

торов

 

в

 

климатической

 

камере

 

и

 

в

 

дождевальной

 

установке

 

по

-

казали

что

 

ток

 

утечки

 

и

 

U

50%

 

из

-

меняются

 

незначительно

что

 

подтверждает

 

малую

 

значимость

 

наличия

 

тумана

 

для

 

образования

 

устойчивого

 

перекрытия

 

и

 

объяс

-

няет

 

редкое

 

возникновение

 

пере

-

крытий

 

под

 

дождем

 

по

 

причине

 

отсутствия

 

увлажнения

 

нижней

 

ча

-

сти

 

изолятора

.

Влияние

 

росы

загрязнений

 

и

 

срока

 

эксплуатации

 

на

 

распре

-

деление

 

напряжения

 

по

 

гирлянде

Получено

 

распределение

 

напря

-

жений

 

по

 

гирлянде

 

стеклянных

 

изоляторов

которое

 

качественно

 

повторяет

 

распределение

 

по

 

гир

-

лянде

  «

нормальных

» 

фарфоро

-

вых

 

изоляторов

 [10], 

с

 

той

 

разни

-

цей

что

 

изоляторы

 

в

 

центральной

 

части

 

гирлянды

 

испытывают

 

зна

-

чительно

 

меньшее

 

напряжение

чем

 

нижней

 (

рисунок

 8). 

Выявлено

что

 

загрязнения

 

на

 

гирлянде

 

способствуют

 

вырав

-

ниванию

 

уровней

 

напряжений

 

на

 

отдельных

 

изоляторах

причем

 

напряжение

 

на

 

нижнем

 — 

мак

-

симальное

и

 

при

 

движении

 

к

 

за

-

земленному

 

концу

 

равномерно

 

снижается

.

Увлажнение

 

новых

 

и

 

бывших

 

в

 

эксплуатации

 

изоляторов

 

по

-

казало

 

неожиданные

 

результаты

напряжение

 

смещается

 

к

 

верху

 

гирлянды

Распределение

 

напря

-

жения

 

выравнивается

Напряже

-

ние

 

на

 

нижнем

 

изоляторе

 

прибли

-

жается

 

к

 

напряжению

 

на

 

верхнем

 

(

среднее

 

напряжение

 

на

 

верхнем

 

и

 

нижнем

 

изоляторах

 

по

 

результа

-

там

 

опытов

 

на

 6 

гирляндах

 

разных

 

Рис

. 7. 

Зависимости

 

амплитуд

 

синусоидальной

 

составляющей

 (

сверху

)

и

 

импульсов

 (

снизу

тока

 

утечки

 

от

 

прикладываемого

 

напряжения

 

для

нового

 

ПС

-70

Е

 

и

 

эксплуатируемого

 47 

лет

 

ПС

-6

А

ДИАГНОСТИКА 

И МОНИТОРИНГ


Page 7
background image

119

Рис

. 8. 

Распределение

 

напряжения

 

на

 

гирлянде

 

из

 

новых

 

ПС

-70

Е

 

и

 

эксплуа

-

тируемых

 44 

года

 

ПС

-6

А

возрастов

 

в

 

условиях

 

росообразо

-

вания

 

по

 11 

кВ

в

 

сухом

 

режиме

 

кВ

 

и

 31 

кВ

 

соответственно

).

Видеосъемка

 

и

 

съемка

 

с

 

по

-

мощью

 

УФ

-

камеры

 Corocam-6 D 

показали

что

 

развитие

 

дуги

 

начи

-

нается

 

на

 

верхнем

 

или

 

нижнем

 

изо

-

ляторах

 

в

 

зависимости

 

от

 

степени

 

загрязнений

 

и

 

легко

 

переходит

 

на

 

изоляторы

 

в

 

центре

так

 

как

 

к

 

ним

 

во

 

влажном

 

режиме

 

приложено

 

изначально

 

большее

 

напряжение

 

(

рисунок

 9). 

Данный

 

факт

 

объясня

-

ет

 

наличие

 

утренних

 

отключений

 

в

 

условиях

 

росообразования

.

Влияние

 

срока

 

эксплуатации

 

на

 

остаточную

 

механическую

 

прочность

.

 

На

 

изоляторах

 

воз

-

растов

 

от

 12 

до

 47 

лет

 

были

 

про

-

ведены

 

испытания

 

на

 

остаточную

 

механическую

 

прочность

 

согласно

 

[4, 5]. 

Все

 28 

изоляторов

 

выдержа

-

ли

 

испытания

 (80–113 

кН

 

при

 

нор

-

ме

 

в

 70 

кН

 

и

 60–100 

кН

 

для

 

остат

-

ка

 

изолятора

 (

с

 

предварительным

 

разрушением

 

стеклянной

 

части

при

 

норме

 

в

 50 

кН

). 

Не

 

выявле

-

но

 

корреляции

 

между

 

возрастом

 

изолятора

 

и

 

его

 

прочностью

что

 

в

 

совокупности

 

с

 

полученными

 

ре

-

зультатами

 

увеличения

 

U

50%

 

пос

 

ле

 

чистки

  (

рисунок

 6) 

подтвержда

-

ет

 

перспективность

 

проведения

 

«

глубокой

» 

чистки

 

изоляторов

 

с

 

целью

 

снижения

 

стоимости

 

об

-

новления

 

линейной

 

изоляции

.

Рис

. 9. 

Распределение

 

частичных

 

и

 

коронных

 

разрядов

 

в

 

момент

 

начала

 

перекрытия

 6 (45) 2017


Page 8
background image

120

ВЫВОДЫ

1. 

Выявлено

 

отсутствие

 

реаль

-

ных

 

способов

 

выявления

 

ри

-

ска

 

перекрытия

 

изоляторов

 

ВЛ

 

с

 

целью

 

их

 

ранжирования

 

при

 

планировании

 

ТОиР

.

2. 

Выбраны

 

показатели

 

состояния

 

линейной

 

изоляции

влияющие

 

на

 

вероятность

 

перекрытия

 

изолирующей

 

подвески

сбор

 

которых

 

возможен

 

в

 

полевых

 

условиях

.

3. 

Разработан

 

прототип

 

устрой

-

ства

 

для

 

диагностики

 

изолято

-

ров

 

по

 

току

 

утечки

.

4. 

Растворение

 

полевых

 

загряз

-

нений

 

в

 

росе

 

почти

 

в

 2 

раза

 

усиливает

 

эффект

 

снижения

 

разрядного

 

напряжения

 

на

 

изо

-

ляторах

 

под

 

росой

Загрязнения

 

и

 

увлажнение

 

гирлянды

 

способ

-

ствуют

 

выравниванию

 

уровней

 

напряжений

 

на

 

отдельных

 

изо

-

ляторах

Развитие

 

дуги

 

начи

-

нается

 

на

 

верхнем

 

или

 

нижнем

 

изоляторах

 

и

 

легко

 

переходит

 

на

 

изоляторы

 

в

 

центре

так

 

как

 

к

 

ним

 

во

 

влажном

 

режиме

 

при

-

ложено

 

изначально

 

большее

 

напряжение

Данные

 

факты

 

объясняют

 

наличие

 

утренних

 

отключений

 

в

 

условиях

 

росо

-

образования

.

5. 

Под

 

росой

 

синусоидальная

 

со

-

ставляющая

 

тока

 

утечки

 

воз

-

растает

 

в

 

десятки

 

раз

что

 

приводит

 

к

 

обильному

 

тепло

-

выделению

 

и

 

при

 

подсыхании

 

влаги

 

способствует

 

возникно

-

вению

 

частичных

 

разрядов

 

на

 

более

 

низких

 

уровнях

 

напряже

-

ния

Предразрядные

 

импульсы

 

тока

 

на

 

загрязненных

 

влажных

 

изоляторах

 

на

 

порядок

 

меньше

 

импульсов

 

сухих

 

чистых

 

изо

-

ляторов

Импульсы

 

тока

 

утеч

-

ки

 

на

 

одинаковых

 

изоляторах

 

имеют

 

значительно

 

большую

 

дисперсию

чем

 

синусоидаль

-

ная

 

составляющая

Амплитуда

 

синусоиды

 

сильно

 

зависит

 

от

 

наличия

 

росы

 

и

 

загрязнений

 

и

 

позволяет

 

более

 

точно

 

судить

 

о

 

состоянии

 

изолятора

.

6. 

Не

 

выявлено

 

корреляции

 

меж

-

ду

 

возрастом

 

изолятора

 

и

 

его

 

прочностью

что

 

в