Контроль изоляции по частичным разрядам (исторический экскурс)




Page 1


background image







Page 2


background image

124

д

и

а

г

н

о

с

т

и

к

а

 и

 м

о

н

и

т

о

р

и

н

г

диагностика и мониторинг

Контроль изоляции 
по частичным разрядам 

(исторический экскурс)

В

 

статье

 

прослежена

 

хронология

 

событий

 

в

 

развитии

 

методик

 

и

 

аппаратуры

 

регистрации

 

частичных

 

разрядов

интерпретации

 

результатов

 

измерений

 

и

 

в

 

нормировании

 

предельно

 

допустимых

 

уровней

 

интенсивности

Приведены

 

данные

 

по

 

диагностированию

 

силовых

 

трансформаторов

 

методом

 

регистрации

 

частичных

 

разрядов

Овсянников

 

А

.

Г

.,

д.т.н., профессор кафедры 

«Техника и электрофизика 

высоких напряжений» 

НГТУ

Коробейников

 

С

.

М

.,

д.ф.-м.н., профессор, 

заведующий кафедрой 

«Безопасность труда» 

НГТУ

Рис

. 1. 

Фигуры

 

Лихтенберга

 

при

 

положительной

 (

а

и

 

отрицательной

 (

б

полярнос

ти

 

напряжения

В 

истории  исследований  частичных 

разрядов  (ЧР)  и  внедрения  их  реги-

страции  в  практику  диагностирова-

ния  оборудования  высокого  напря-

жения можно условно выделить три периода.  

В 

первом периоде

 происходило накопление 

фактов и первичных знаний, осознание связи 

исследуемых  процессов  с  базовыми  дости-

жениями  теории  и  практики  электричества 

и газового разряда. В числе основополагаю-

щих событий в предыстории ЧР можно выде-

лить два: 

•  1777  г.  —  на  сессии  Королевского  науч-

ного общества в Геттингене Г. Лихтенберг 

сделал  доклад  о  следах  электрических 

разрядов  от  стержневого  электрода  по 

поверхности  диэлектрика  при  разной 

полярности  напряжения  (понятия  поло-

жительной  и  отрицательной  полярности 

тоже ввел Лихтенберг). Для визуализации 

следов  использовался  тонкодисперсный 

порошок (рисунок 1). В современных пред-

ставлениях  поверхностные  заряды  во 







Page 3


background image

125

многом определяют процессы зажигания, пога-

сания и повторения ЧР. 

•  1853  г.  —  Дж.  Максвелл  в  «Научном  труде  об 

электричестве  и  магнетизме»  предположил 

и  математически  обосновал  существование 

и  распространение  в  пространстве  и  времени 

электромагнитных  волн.  На  приеме  и  детекти-

ровании  излучения  основаны  электрический 

и электромагнитный способ регистрации ЧР.

Следующие  события  имели  уже  непосред-

ственное  отношение  к  развитию  методоло-

гии ЧР.

В 1919 году Г. Шеринг разработал мостовую схе-

му для измерения диэлектрических потерь и отметил 

прирост  потерь  при  увеличении  напряжения  выше 

напряжения возникновения внутренней ионизации. 

В 1928 году для регистрации электрических сиг-

налов  короны  была  использована  электронно-лу-

чевая трубка с двумя парами отклоняющих пластин 

[1]. Синусоидальная развертка позволила впервые 

измерить  вольт-кулонные  характеристики  короны 

и ЧР, важные для понимания механизма разрядов.

В 1932 году A. Gemant и W. Philippoff  при иссле-

дованиях  диэлектрических  потерь  моделировали 

ЧР в газовых полостях пропитанной бумажной изо-

ляции  схемой  релаксатора  с  защитным  сопротив-

лением 

R

, искровым промежутком 

F

 и емкостями 

C

1

 

и 

C

2

 (рисунок 2) [2]. 

Число  разрядов 

N

  в  периоде  переменного  на-

пряжения  (рисунок  3)  менялось  в  зависимости  от 

величин емкостей и напряжения.

Первый  стандарт  по  дефектоскопии  высоко-

вольтного  оборудования  методом  измерения  на-

пряжения  радиопомех  был  выпущен  в  1940  году 

Национальной ассоциацией производителей элек-

трооборудования (NEMA). Вскоре практика показа-

ла, что по интенсивности радиопомех можно обна-

ружить не только внешнюю корону, но и ЧР внутри 

изоляции.  К  сожалению,  на  результат  измерений 

Рис

. 2. 

Схема

 

экспериментальной

 

установки

F

C

2

C

R

Рис

. 3. 

Типичные

 

осциллограммы

 

напряжения

 

на

 

искровом

 

промежут

ке

 [2]

N

 = 14

N

 = 6

интенсивности  ЧР  по  напряжению  радиопомех 

влияла полоса частот измерения, частота повторе-

ния ЧР, смена механизма развития разрядов и т.д. 

Поэтому  МЭК  решила  создать  отдельный  стан-

дарт  по  измерениям  интенсивности  ЧР.  Большую 

роль  в  подготовке  стандарта  сыграла  вышедшая 

в 1964 году монография Ф.Х. Крейгера [3], разносто-

ронне талантливого человека, изобретателя муфт 

высоковольтных  кабелей,  мостовой  схемы  реги-

страции ЧР, имитатора ЧР и др.

Первое издание стандарта МЭК 270 появилось 

в 1968 году [4]. В стандарте были приведены схе-

мы регистрации электрических сигналов ЧР, даны 

определения  кажущегося  заряда,  напряжений  за-

жигания и погасания, частоты повторения, энергии 

и  мощности.  Кроме  того,  были  сформулированы 

правила  калибровки  схемы  регистрации  и  даны 

рекомендации к идентификации типа ЧР по форме 

осциллограмм сигналов, измеренных в режиме эл-

липтической или линейной развертки.

Последующие  достижения  электротехнической 

промышленности  стимулировали  разработку  ап-

паратуры повышенной чувствительности, методов 

интерпретации  результатов  измерений  и  методов 

локации очагов ЧР. Например, в изоляции силовых 

кабелей  стали  использоваться  экструдированные 

полимерные материалы, в связи с чем потребова-

лось обнаруживать ЧР с зарядом в нескольких пи-

кокулон из-за с низкой стойкости материалов к дей-

ствию разрядов. Измерения разрядной активности 

все  шире  применялись  для  испытаний  качества 

изоляции  силовых  трансформаторов  [5]  и  КРУЭ. 

С учетом полученного опыта в США вышла публи-

кация  ASTM  669  по  методике  измерений  и  интер-

претации  ЧР,  а  МЭК  выпустила  вторую  редакцию 

публикации 270 [6]. В ней добавились требования 

к калибровке и уточнялось понятие нормированной 

интенсивности  ЧР  —  «максимальный  кажущийся 

заряд многократно повторяющихся ЧР». С тех пор 

электрические  измерения  ЧР  ока-

зались  незаменимым  инструмен-

том для контроля качества и выяв-

ления дефектов изоляции. 

В СССР словосочетания «иони-

зационный  пробой»,  «коронный 

разряд» и «частичный разряд» ис-

пользовались  уже  с  30-х  годов. 

Схема  первого  советского  индика-

тора ЧР (рисунок 4), разработанно-

го в лаборатории им. А.А. Смурова 

[7],  содержала  все  основные  ком-

поненты будущих аналоговых реги-

страторов  ЧР:  фильтр  верхних  ча-

стот в виде L-C контура, усилитель, 

Рис

. 4. 

Схема

 

индикатора

 

частичных

 

разрядов

 (1935 

г

.)

ВН

R

C

x

C

0

K

се

ти

C

C

C0-124

B0-116

L

L

K

D

G

 2 (65) 2021







Page 4


background image

126

купроксный выпрямитель К (в те годы еще не было 

полупроводниковых  диодов)  и  индикатор  G  (стре-

лочный гальванометр).

Автор разработки предсказал возможные облас-

ти  применения  прибора  для  определения  «напря-

жения появления короны на изоляторах и проводах 

и в масле; напряжения появления внутренних раз-

рядов в высоковольтных конденсаторах; дефектов 

штыревых  и  проходных  изоляторов,  изоляторов 

с  компаундным  заполнением  и  дефектных  изо-

ляторов  линий  передачи;  напряжения  появления 

скользящих разрядов в воздухе и масле». И уж сов-

сем  современно  звучит  вывод  автора  о  перспек-

тивности  методики  «для  исследования  процесса 

разрушения изоляции частичными разрядами и для 

непрерывного  наблюдения  за  состоянием  изоля-

ции, находящейся в эксплуатации». 

В  стране  сначала  преобладали  интенсивные 

исследования  ЧР  в  изоляции  вращающихся  элек-

трических машин. В период создания первых линий 

электропередачи  сверхвысокого  напряжения  рез-

ко  интенсифицировались  также  исследования  ЧР 

в  масло-барьерной  изоляции  силовых  трансфор-

маторов и шунтирующих реакторов. Сформирова-

лись  научные  школы,  исследовавшие  различные 

аспекты ЧР.

В  Ленинграде  разнообразные  исследования 

проводились в ЛПИ (Кучинский Г.С. [8], Койков С.Н. 

и  др.)  и  в  НИИПТе  (Александрова  Н.П.,  Манн  А.К. 

и  др.).  Были  получены  прямые  доказательства 

роли  ЧР  в  электрическом  старении  изоляционных 

материалов,  особенно  полимерных.  Установле-

ны  зависимости  интенсивности  ЧР  от  напряжения 

в  образцах  изоляции  и  в  реальных  изоляционных 

конструкциях электрических машин, конденсаторов 

и кабелей. Изучена феноменология ползущих раз-

рядов в изоляции трансформаторов и критических 

ЧР в конденсаторной изоляции. 

В  Академии  наук  Азербайджана  исследования 

физического  механизма  ЧР  проводили  Джувар-

лы Ч.М., Багиров М.А. и др. [9, 10]. В оптической кар-

тине ЧР было замечены резкие изменения при неко-

торых граничных значениях произведения давления 

на  длину  меж элек трод но го  промежутка,  покрытого 

диэлектриком с обеих сторон (рисунок 5).

При 

pd

 меньше некоторого критического значе-

ния ЧР формировались в виде серий микроразря-

дов, а при больших значениях pd — в виде одного 

мощного канала грибообразной формы.

В Киевском политехническом институте (Ильчен-

ко Н.С., Кириленко В.М. и др.) детально изучались 

механизмы старения диэлектрических материалов 

и роль ЧР в них [11]. По инфракрасным спектрам по-

глощения был установлен радикально-цепной ме-

ханизм  разрушения  полимерных  материалов  под 

действием  ЧР.  Оценивались  возможности  прогно-

зирования  сроков  службы,  вырабатывались  реко-

мендации по повышению надежности полимерной 

изоляции за счет изменения технологии изготовле-

ния (сшивка, пластификация) и введения в состав 

наполнителей и добавок: антиоксидантов и «анти-

старителей».

В  Москве  широкий  спектр  исследований  ЧР 

в изоляционных материалах и конструкциях прово-

дился рядом предприятий. Сотрудники МЭИ (Пин-

таль  Ю.С.  и  др.)  исследовали  характеристики  ЧР 

и процессы старения бумажно-масляной изоляции 

вводов и трансформаторов. 

Сотрудники  ВЭИ  (Бортник  И.М.,  Торшин  Ю.В., 

Аракелян  В.Г  и  др.)  исследовали  разрядные  про-

цессы  в  трансформаторном  масле  и  в  элегазе, 

анализировали  продукты  разложения,  совершен-

ствовали  технику  и  нормы  хроматографического 

анализа растворенных газов и т.д. 

ВНИИЭИМ (Баженова Т.Ю. и др.) совместно с Ле-

нинградской «Электросилой» успешно работал над 

совершенствованием  машинной  изоляции  типов 

«слюдотерм» и «монолит».

Всесоюзный трест по организации и рационали-

зации районных электрических станций и сетей — 

ОРГРЭС (Сви П.М., Смекалов В.В. и др.) осваивал 

методы контроля оборудования в условиях эксплу-

атации, в том числе по интенсивности ЧР [12].

В  Томском  политехническом  институте  (Дмит-

ревский  В.С.,  Шумилов  Ю.Н.  и  др.)  исследовались 

характеристики ЧР и их влияние на старение поли-

мерной изоляции кабелей средних классов напря-

жения.

В СибНИИЭ (Вдовико В.П. и др.) проводились ис-

пытания  изоляционных  материалов  (полимерных 

пленок,  стеклопластика,  элек-

троизоляционного  бетона,  изо-

ляции  «Монолит-2»  и  др.)  и  ре-

альных изделий. Феноменология 

ЧР исследовалась методом син-

хронной регистрации электриче-

ских и оптических характеристик 

ЧР (рисунок 6) [13].

Электрооптическими  иссле-

до ваниями доказано, что в силь-

ных электрических полях проис-

ДИАГНОСТИКА 

И  МОНИТОРИНГ

Рис

. 5. 

Эопограммы

 

излучения

 

частичных

 

разрядов

 

в

 

промежутке

 

длиной

 4 

мм

при

 

давлении

 10

5

 

Па

 (

слева

и

 1,4

·

10

5

 

Па

 (

справа

)

Рис

. 6. 

Покадровая

 

съемка

 

оптического

 

излучения

 

частичных

 

разрядов

 

в

 

плоской

 

полости

 

твердых

 

диэлектриков

 

диаметром

 10 

мм

глубиной

 

0,1 

мм

 (

вверху

и

 1 

мм

 (

внизу

). 

Частота

 

кадров

 — 64 

кадр

/c

pd

 < 

pd

кр

+

+

pd

 > 

pd

кр







Page 5


background image

127

ходит эмиссия носителей заряда, преимуществен-

но  из  катода.  В  приэлектродной  области  за  счет 

действия  кулоновских  сил  на  эмиттированный  за-

ряд формируется зона пониженного давления, в ко-

торой образуются кавитационные пузырьки. В них 

возникают ЧР, а  впоследствии формируется канал 

пробоя [14]. 

Вполне закономерным итогом периода накопле-

ния знаний стал выход в свет отечественного базо-

вого ГОСТ по ЧР [15].

Второй  период

  истории  ЧР  (1983–2003  гг.)  за-

помнился  подтверждением  диагностических  воз-

можностей  характеристик  ЧР,  компьютеризацией 

техники регистрации и развитием методов обработ-

ки информации.

Тематика ЧР «подавила» прочие проблемы изо-

ляции  бурной  публикационной  активностью.  По 

приблизительным подсчетам в эти годы вышло не-

сколько тысяч статей в ведущих зарубежных и оте-

чественных журналах, в других изданиях. Учитывая 

интерес  научной  общественности,  журнал  “IEEE 

Transactions  on  Dielectric  and  Insulation”  с  1990  года 

стал выпускать тематические выпуски, посвященные 

методам  ЧР.  Росло  представительство  докладов 

того же направления и на международных форумах 

различных  уровней:  сессиях  СИГРЭ,  международ-

ных  симпозиумах  по  технике  высоких  напряжений 

(ISH) и др. 

Разработаны  новые  виды  аппаратуры  и  мето-

ды компьютерного анализа результатов измерений 

с идентификацией дефектов. Для удовлетворения 

растущего  интереса  к  стохастическим  процессам 

ЧР  применялись  многоканальные  амплитудные 

анализаторы.  Позже  их  сменили  компьютерные 

сис темы измерения ЧР, способные получать и об-

рабатывать  амплитудно-фазовые  диаграммы  ЧР 

(АФД  или  PRPD:  phase-resolved-partial  discharges). 

Цифровая  регистрация  ЧР  стала  обычной  прак-

тикой  и  в  условиях  испытательных  лабораторий, 

и в эксплуатации. 

Значительные  усилия  сосредоточились  в  рас-

познавании образов дефекта на основе интерпре-

тации  характеристик  ЧР.  Установлено,  что  интер-

претация  сильно  усложняется,  когда  измеренные 

АФД  формируются  не  от  одиночных  источников, 

а  представляют  собой  суперпозицию  АФД  от  не-

скольких  источников  ЧР,  которые  взаимодейству-

ют друг с другом посредством связи между узлами 

конструкции  (обмотками  трансформатора,  муфта-

ми и кабелями). 

 2 (65) 2021

К

 

участию

 

в

 

конференции

 

приглашаются

 

специалисты

 

электросетевых

 

компаний

муниципальных

 

сетей

электросетевых

 

подразделений

 

нефтегазового

 

комплекса

,

отраслевых

 

ведомств

 

и

 

профильных

 

учреждений

.

По вопросам регистрации обращайтесь в редакцию журнала «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»

+7 (495) 645-12-41, e-mail: [email protected]

В заявке необходимо указать ФИО (полностью), должность, название организации, контакты

.

ШЕСТАЯ

 

ВСЕРОССИЙСКАЯ

 

НАУЧНО

ТЕХНИЧЕСКАЯ

 

КОНФЕРЕНЦИЯ

ОРГАНИЗАТОР

ПАРТНЕР

«

РАЗВИТИЕ

 

И

 

ПОВЫШЕНИЕ

 

НАДЕЖНОСТИ

 

ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

 

СЕТЕЙ

»

2021

29-30

июня

БИЗНЕС

КООРДИНАТОР







Page 6


background image

128

ДИАГНОСТИКА 

И  МОНИТОРИНГ

В  этот  же  период  предложены  новые  физиче-

ски обоснованные модели и механизмы формиро-

вания ЧР. 

Электрические  измерения  ЧР,  проводившиеся 

раньше в приемо-сдаточных испытаниях с защитой 

от помех, стали все чаще применяться и в условиях 

эксплуатации силовых трансформаторов, силовых 

кабелей,  электрических  аппаратов,  вращающихся 

машин и КРУЭ. 

Повышенные требования к качеству систем изо-

ляции ВН и появление новых материалов, повыше-

ние  рабочей  напряженности  электрического  поля 

и одновременно запрос эксплуатации на увеличе-

ние  срока  службы  оборудования  потребовали  не 

только раннего обнаружения, но и сопоставимых ре-

зультатов измерений ЧР. В 2000 году вышла третья 

публикация  МЭК  60270  [16].  В  ней  дополнительно 

к требованиям по аналоговой аппаратуре для реги-

страции  ЧР  введены  требования  к  цифровой  тех-

нике для измерений и анализа полученных данных 

о ЧР. Впервые предложены методические решения 

для  измерений  интенсивности  ЧР  на  напряжении 

постоянного тока или при наложенных напряжени-

ях переменного и постоянного тока. Добавлен раз-

дел  о  метрологической  поддержке  характеристик 

измерительных систем и калибраторов ЧР. Спустя 

12 лет стандарт МЭК был принят в аутентичном (не 

совсем точном) переводе как ГОСТ Р [17].

Разработаны  нормативные  документы,  опреде-

ляющие технологию испытаний и допустимые уров-

ни интенсивности повторяющихся ЧР [18]. 

Кульминацией  второго  периода  в  тематике  ЧР 

в  плане  обмена  опытом  диагностирования  обо-

рудования  авторы  считают  коллоквиум  СИГРЭ 

по  силовому  трансформаторному  оборудованию, 

прошедший в Мериде (Мексика) в 2003 году. Участ-

никам  была  предложена  анкета  с  вопросами  по 

диагностированию  оборудования  методом  изме-

рения ЧР. На вопросы было получено 29 ответов 

организаций из 19 стран, в том числе от РФ (ВЭИ) 

и  Украины  (ЗТЗ-Сервис)  [19].  Судя  по  ответам, 

практически  все  измерения  ЧР  были  проведены 

либо  в  заводских  испытательных  лабораториях, 

либо  при  испытаниях  трансформатора  на  месте 

его  установки  от  специального  испытательного 

оборудования.  Самыми  содержательными  были 

ответы  швейцарского  филиала  компании  «АВВ-

трансформаторы».

Метод

 

регистрации

 

ЧР

.

 Для приемо-сдаточных 

испытаний проводились только измерения кажуще-

гося заряда (пКл) в соответствии с IEC 60270-2000. 

В  исследовательских  целях  проводилась  иденти-

фикация  вида  дефекта  и  локация  его  местополо-

жения. Для идентификации применялись несколько 

методов, включая анализ импульсов тока ЧР в ча-

стотной  и  временной  области  с  помощью  усовер-

шенствованной системы регистрации. 

Тип

 

датчиков

.

 При измерениях заряда ЧР актив-

но-индуктивные  четырехполюсники  подключались 

непосредственно  к  тест-выводу  вводов,  а  частот-

ный  диапазон  составлял  30–500  кГц.  Для  иден-

тификации  и  локации  очагов  ЧР  использовались 

широкополосные  100  кГц  –  30  МГц  измерения  им-

пульсов тока ЧР высокочастотными трансформато-

рами  тока,  которые  подключались  к  тест-выводам 

вводов, по возможности, коаксиально.

Измерительная

 

система

.

  Для  приемочных 

испытаний  использовался  прибор  ICM  system  8 

(Power Diagnostics, Германия) с 8-канальной парал-

лельной  системой  регистрации  сигналов  и  фор-

мированием  амплитудно-фазовой  диаграммы  ЧР 

в полупараллельном режиме. Для подавления по-

мех измерения проводились в отдельных фазовых 

«окнах» напряжения. Система ICM-8 используется 

на 12 заводах ABB. При необходимости амплитуд-

но-фазовые диаграммы ЧР анализируются группой 

экспертов  ABB-ЧР  и  применяется  усовершенство-

ванная система регистрации ЧР с анализатором ча-

стотного спектра (1 кГц – 20 МГц) и многоканальным 

цифровым осциллографом.

Полевой

 

опыт

  регистрации  ЧР  —  успешный. 

В  автономном  режиме  с  использованием  различ-

ных  источников  испытательного  напряжения  и  со-

ответствующей  калибровкой  схемы  регистрации 

проведены  измерения  ЧР  на  месте  более  чем 

на  100  трансформаторах  мощностью  от  50  до 

600 МВА. Первая успешная идентификация источ-

ника  ЧР  (дефект  в  основной  изоляции)  была  про-

ведена в 1993 году. В 2002 году по характеристикам 

ЧР  обнаружены  18  дефектов.  Типичные  дефекты, 

обнаруженные методом ЧР, в порядке убывания ча-

стоты повторения перечислены ниже: 

1.  Наличие  элемента  с  плавающим  потенциалом 

(проводящая  сетка  в  экране  ввода  ВН,  экран 

между обмотками). 

2.  Острые кромки провода обмотки или на сердеч-

нике после к.з.

3.  Пузырьки  в  масле  из-за  увлажнения  бумаги 

в  изоляции,  плохой  сушки  или  вакуумирования 

масла.  ЧР  исчезали,  по-видимому,  вследствие 

растворения  газовых  пузырьков  после  дегаза-

ции масла, или испытаний с прогревом активной 

части («heat run test») или после стандартной вы-

держки трансформатора на холостом ходу в те-

чение 48 часов при 1,2 Uном.

4.  Пузырьки в клее.

5.  Дефект  в  соединении  ввода  к  обмотке  ВН  (на 

«косе»).

6.  Полости в стеклопластиковых винтах, болтах.

7.  Ползущие разряды в главной изоляции. 

Были  определены  также  очаги  сторонних  ЧР 

в источнике испытательного напряжения и в ОПН, 

подключенным  к  вводу  обмотки  ВН  контролируе-

мого трансформатора. Немалую пользу в локации 

места расположения очагов ЧР принесло совмест-

ное  использование  и  синхронизация  электриче-

ского  и  акустического  методов  регистрации,  хотя 

чувствительность  акустического  метода  не  всегда 

была достаточной. 

Несколько раз наблюдалась четкая корреляция 

между  результатами  хроматографического  ана-

лиза растворенных газов в масле и разрядной ак-







Page 7


background image

129

Рис

. 7. 

Науглероженные

 

следы

 

разрядов

 

на

 

нижней

 

по

крышке

 

трансформаторного

 

ввода

 500 

кВ

разрушенно

го

 

при

 

пробое

 

изоляции

Рис

. 8. 

Следы

 

разрядов

 

и

 

дуги

 

перекрытия

 

по

 

поверх

ности

 

опорного

 

изолятора

 

трансформатора

 

тока

 

с

 

элегазовой

 

изоляцией

 500 

кВ

Рис

. 9.

Пробой

 

витко

вой

 

изоляции

 

в

 

обмотке

 

шунтирующе

го

 

реактора

 

500 

кВ

тивностью. Повышенная интенсивность ЧР во всех 

случаях  была  вызвана  тем  или  иным  дефектом. 

В  некоторых  случаях  наличие  дефекта  с  ЧР  под-

тверждалось  измерениями  токов  поляризации/де-

поляризации. 

Для  старых  трансформаторов  после  обнаруже-

ния фатальных дефектов (ползущие разряды) были 

предложены мероприятия по щадящей эксплуатации 

и предупредительному обслуживанию или ремонту.

На  основе  практического  опыта  полевых  испы-

таний  в  2003  году  совместной  группой  СИГРЭ  TF 

15.11  /  33.03.02  были  опубликованы  важные  мето-

дические правила диагностирования оборудования 

методом ЧР [20].

Отсчет 

третьего  периода 

истории  ЧР  условно 

начат нами с 2003 года и продолжается поныне. Из 

новинок  нормативных  документов  следует  отме-

тить техническую спецификацию МЭК по нетради-

ционным  методам  регистрации  ЧР  (акустическому 

и электромагнитному СВЧ и УВЧ-диапазонов) [21]. 

Эти методы уже подтвердили эффективность в ло-

кации  очагов  ЧР  и  идентификации  типа  дефекта, 

однако  трудности  адаптации  результатов  измере-

ний к привычным оценкам интенсивности ЧР и не-

достаточный  опыт  применения  не  позволили  пока 

представить итог работы WG 14 TC 42 IEC (M. Muhr, 

E. Koltunovich, В.П. Вдовико и др.) в виде стандарта.

С растущими возможностями компьютерного мо-

делирования и техники регистрации быстропротека-

ющих физических процессов были усовершенствова-

ны модели ЧР (R. Bartnicas, T. Tanaka, P.H.F. Morshuis, 

R.J.  Van  Brunt,  M.  Florkowski,  D.P.  Agoris,  C.  Pan, 

K. Wu, M. Pompili, А.Л. Куперштох, Д.И. Карпов и др.). 

Детальный  обзор  моделей  ЧР  в  полостях  твердых 

диэлектриков представлен в [22]. 

Впечатляющие  успехи  достигнуты  в  компьютер-

ной  обработке  измерительной  информации  и  рас-

познавании образа дефекта по характеристикам ЧР 

(G.C.  Montanari,  E.  Gulski,  G.  Stone,  M.G.  Danikas, 

N. Gao и др.). История развития и современное со-

стояние данной проблемы подробно изложено в [23]. 

Разнообразная  специализированная  и  универ-

сальная  аппаратура  для  измерения  и  мониторин-

га  характеристик  ЧР  выпускается  зарубежными 

(IRIS Power Eng. Inc., Cuttler-Hummer, Double-Lemke, 

Omicron, ABB, Power Diagnostics и др.) и российски-

ми  компаниями  (Димрус,  Дизкон,  ЭМА).  Как  пра-

вило,  аппаратура  комплектуется  расширенным 

программным  обеспечением  для  сбора,  хранения 

и анализа измеренной информации. 

Если говорить об отдельных видах оборудования, 

то  наиболее  впечатляющие  успехи  в  сращивании 

технических  и  интеллектуальных  возможностей  до-

стигнуты  в  диагностировании  методом  ЧР  генерато-

ров  и  двигателей,  элегазовых  распределительных 

устройств, кабелей с изоляцией из сшитого полиэти-

лена и силовых трансформаторов.

Стратегия обслуживания переходит к испытаниям 

оборудования  по  его  техническому  состоянию.  Для 

контроля  технического  состояния  наилучшим  обра-

зом  подходят  автоматизированные  системы  диагно-

стического  мониторинга  под  рабочим  напряжением 

(online),  потому  что  вероятность  отказа  изоляции 

в  паузе  между  проверками  может  оказаться  замет-

ной. Для примера на рисунках 7–10 приведены фото-

графии аварийных отказов изоляции, произошедших 

в  номинальных  эксплуатационных  режимах  работы 

оборудования и в отсутствие систем мониторинга раз-

рядной активности. Мы не утверждаем, что первопри-

чиной  аварийных  отказов  были  ЧР,  но  уверены,  что 

рост интенсивности ЧР в критической стадии мог бы 

сигнализировать о грядущей аварии. 

 2 (65) 2021







Page 8


background image

130

ЛИТЕРАТУРА
1.  Lloid W.L., Starr E.C. Untersuchung 

der  Wechselstromkorona  mit  dem 

Kathodenstrahl-Oszillgraphen.  ETZ, 

1928, vol. 49. 1276 p.

2.  Gemant  A.,  Philippoff   W.  Die 

Funkenstrecke  mit  Vorkondensator 

/  Zeitschrift  für  Technische  Physik, 

1932, vol. 13, no. 9, pp. 425-430.

3.  Kreuger F.H. Discharge Detection in 

High  Voltage  Equipment.  London: 

Temple Press Books, 1964, 223 p. 

4.  Измерения  частичных  разрядов. 

Публикация  270  МЭК,  1-я  редак-

ция, 1968.

5.  Report  of  CIGRE  WG  12.01:  Mea-

surement  of  Partial  Discharges  in 

Transformers  //  ELECTRA,  1971, 

no. 19, pp. 13-65. 

6.  IEC Publication 270: Partial discharge 

measurement, second edition, 1981.

7.  Архангельский  К.С.,  Власов  А.Н. 

Индикатор 

частичных 

разря-

дов  //  Электричество,  1939,  №  1.

С. 48–51.

8.  Кучинский Г.С. Частичные разряды 

в  высоковольтных  конструкциях.

Л.: Энергия, 1979. 224 с.

9.  Джуварлы  Ч.М.,  Вечхайзер  Г.В., 

Леонов  П.В.  Исследования  раз-

ряда  между  диэлектрическими 

поверхностями с помощью ЭОП // 

ЖТФ, 1970,№ 7. C. 1515–1520. 

10. Багиров М.А., Курбанов М.А. Воз-

действие электрических разрядов 

на полимерные диэлектрики. Баку: 

ЭЛМ, 1975. 167 с.

11. Ильченко Н.С., Кириленко В.М. По-

лимерные диэлектрики. Киев: Тех-

ника, 1977. 160 с. 

12. Сви П.М. Контроль высоковольтной 

изоляции  методом  частичных  раз-

рядов. М.: Энергия, 1977. 106 с.

13. Овсянников А.Г. Пространственно-

временные  и  энергетические  ха-

рактеристики частичных разрядов 

в воздушных полостях твердых ди-

электриков. Диссертация на соис-

кание  ученой  степени  канд.  техн. 

наук. Новосибирск, 1977. 208 с.

14. Korobeynikov  S.M.,  et  al.  Optical 

investigation  of  pre-breakdown  pro-

cesses in insulating liquids / 4th ISH, 

Athenes, 1983. Art. 24.09 (4 p.). 

15. ГОСТ  20074-83.  Электрооборудо-

вание  и  изоляция  на  напряжение 

свыше 1000 В. Методы измерения 

характеристик  частичных  разря-

дов. М.: Госстандарт, 1983. 25 с.

16. High-Voltage  Test  Techniques–Par-

tial  Discharge  Measurements.  IEC 

Standard 60270, 3rd ed., 2000.

17. ГОСТ 

Р 

55191-2012 

(МЭК 

60270:2000).  Методы  испытаний 

высоким  напряжением.  Измере-

ния частичных разрядов. М.: Рос-

стандарт, 2012.

18. ГОСТ  1516.3-96.  Электрообору-

дование  переменного  тока  на  на-

пряжения от 1 кВ до 750 кВ. Требо-

вания  к  электрической  прочности 

изоляции.  М:  ИПК  Издательство 

стандартов, 1998. 50 с.

19. Results  of  the  PD  survey  on  Par-

tial  Discharge  measurements  for 

diagnostic  and  monitoring  of  power 

transformers  /  CIGRE  Colloq.,  Me-

rida, 2003. 

20. Knowledge  Rules  for  Partial  Dis-

charge Diagnosis in Service. CIGRE 

JWG-TF  15.11/33.03.02,  Technical 

Brochure 226, 2003.

21. Техническая спецификация IEC TS

62478:  High-voltage  test  tech-

niques  –  Measurement  of  partial 

discharge  by  electromagnetic  and 

acoustic  methods  (1  edition,  2016-

08).

22. Pan  C.,  et  al.  Numerical  Modeling 

of  Partial  Discharges  in  a  Solid  Di-

electric-bounded Cavity: A Review / 

IEEE Trans. on Dielectrics nd Elec-

trical Insulation, 2019, vol. 26, no. 3, 

pp. 981-1000.

23. Lu  S.,  et  al.  Condition  Monitoring 

Based on Partial Discharge Diagnos-

tics  Using  Machine  Learning  Meth-

ods: A Comprehensive State-of-the-

Art  Review  /  IEEE  Transactions  on 

Dielectrics  and  Electrical  Insulation, 

2020, vol. 27, no. 6, pp. 1861-1888.

ВЫВОДЫ

 

Метод регистрации ЧР прочно вошел в номенкла-

туру  заводских  испытаний  многих  видов  оборудо-

вания, завоевав авторитет самого чувствительного 

индикатора  наличия  дефектов,  связанных  с  недо-

статками конструкции или нарушением технологии 

изготовления. 

Что  касается  эксплуатационного  контроля,  то 

в России к методу ЧР относятся с недоверием. Тому 

способствует и отсутствие норм на интенсивность 

ЧР  в  эксплуатирующемся  оборудовании,  неверие 

в помехозащищенность и надежность измеритель-

ной аппаратуры, неоднозначность прогноза состоя-

ния изоляции, серьезности дефекта и т.д. 

Действительно  ЧР  не  всегда  являются  первой 

или единственной причиной отказа изоляции (хотя 

некоторые изоляционные материалы и конструкции 

не допускают возникновения ЧР с регистрируемой 

интенсивностью).  Однако,  возникнув  единожды  по 

какой-либо  причине  и  в  том  или  ином  месте,  ЧР 

часто  сопровождают  процесс  старения  изоляции 

вплоть  до  полного  пробоя.  В  отдельных  стадиях 

развития  дефекта  интенсивность  ЧР  коррелирует 

со  степенью  старения  изоляции  или  опасностью 

дефекта. В заключительной фазе старения изоля-

ции ЧР, как правило, изменяют механизм формиро-

Рис

. 10. 

Пробой

 

изоляции

 

в

 

концевой

 

муфте

 

кабеля

 

110 

кВ

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

вания (критические ЧР, ползущие разряды, микро-

дужки),  сопровождающийся  резким  ростом  токов 

и зарядов, температуры, давления и локальной на-

пряженности электрического поля. В итоге и возни-

кает  пробой  внутренней  или  перекрытие  внешней 

изоляции оборудования.  

ДИАГНОСТИКА 

И  МОНИТОРИНГ



Оригинал статьи: Контроль изоляции по частичным разрядам (исторический экскурс)

Читать онлайн

В статье прослежена хронология событий в развитии методик и аппаратуры регистрации частичных разрядов, интерпретации результатов измерений и в нормировании предельно допустимых уровней интенсивности. Приведены данные по диагностированию силовых трансформаторов методом регистрации частичных разрядов.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»