Локализация источников частичных разрядов в изоляции электротехнического оборудования

Page 1
background image

Page 2
background image

216

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Локализация

 

источников

 

частичных

 

разрядов

 

в

 

изоляции

 

электротехнического

 

оборудования

Талакин

 

С

.

А

., 

Растегняев

 

Д

.

Ю

., 

ПАО

 «

МОЭСК

» 

Отморский

 C.

Г

., 

Першина

 

Н

.

Ф

., 

Кабанов

 

И

.

П

., 

Сильянов

 

В

.

Н

.,

ЗАО

 

НПО

 «

Техносервис

-

Электро

»

Аннотация

В

 

статье

 

рассмотрены

 

методы

 

выявления

 

частичных

 

разрядов

их

 

достоинства

 

и

 

недо

-

статки

Рассмотрен

 

пример

 

анализа

 

частичных

 

разрядов

 

по

 

характеристикам

 

импульсов

 

частичных

 

разрядов

 

в

 

изоляции

 

силового

 

трансформатора

.

Ключевые

 

слова

:

локализация

 

частичных

 

разрядов

методы

 

выявления

 

частичных

 

разрядов

распознавание

 

типов

 

дефектов

С

воевременное

 

выявление

 

и

 

устранение

 

дефектов

 

позволяет

 

продлить

 

срок

 

службы

 

старо

-

го

но

 

работоспособного

 

оборудования

снизить

 

стоимость

 

его

 

ремонта

исключить

 

аварий

-

ные

 

отказы

 

и

в

 

конечном

 

итоге

повысить

 

надежность

 

работы

 

энергетической

 

системы

.

Одним

 

из

 

способов

 

контроля

 

состояния

 

изоляции

 

высоковольтного

 

оборудования

 

является

 

измерение

 

характеристик

 

ЧР

Преимущество

 

этого

 

метода

 

состоит

 

в

 

возможности

 

наиболее

 

раннего

 

обнаружения

 

дефектов

его

 

локации

выявлении

 

характера

 

и

 

степени

 

развития

 

дефек

-

та

прогнозировании

 

времени

 

его

 

развития

 

и

в

 

конечном

 

итоге

возможности

 

своевременного

 

его

 

устранения

.

Несмотря

 

на

 

большое

 

число

 

публикаций

 

и

 

частных

 

технических

 

решений

обобщенная

 

ме

-

тодика

 

диагностирования

 

электрооборудования

 

по

 

характеристикам

 

ЧР

 

на

 

рабочем

 

напряже

-

нии

 

в

 

настоящее

 

время

 

отсутствует

.

Для

 

разработки

 

такой

 

методики

 

диагностирования

 

должны

 

учитываться

 

технические

 

и

 

эко

-

номические

 

параметры

:

 

статистика

 

повреждаемости

 

элементов

 

высоковольтного

 

оборудования

;

 

анализ

 

конструктивных

 

особенностей

 

различных

 

типов

 

электрооборудования

;


Page 3
background image

217

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ

 

ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

И

 

РЕМОНТЫ

 

анализ

 

существующих

 

нормативных

 

и

 

технических

 

документов

регламентирующих

 

прове

-

дение

 

технического

 

диагностирования

 

на

 

рабочем

 

напряжении

;

 

оптимизация

 

и

 

обоснование

 

принципов

 

контроля

 

различных

 

типов

 

электрооборудования

 

без

 

его

 

отключения

;

 

оценка

 

возникновения

 

экономических

 

рисков

возникших

 

из

-

за

 

отсутствия

 

своевременного

 

диагностирования

.

Анализ

 

конструктивных

 

особенностей

маслонаполненных

 

силовых

 

трансформаторов

Анализ

 

причин

 

повреждений

 

силовых

 

трансформаторов

 

показывает

что

 

наиболее

 

частыми

 

повреждающимися

 

узлами

 

крупных

 

силовых

 

трансформаторов

 

являются

:

Обмотки

:

 

витковые

 

замыкания

 

из

-

за

 

местных

 

перегревов

 

в

 

зонах

 

повышенных

 

потоков

 

рассеяния

 

с

 

выгоранием

 

витков

 

и

 

разрушением

 

изоляции

а

 

также

 

вследствие

 

длительно

 

неотключа

-

емых

 

КЗ

 

на

 

стороне

 

НН

;

 

деформации

 

обмоток

 

и

 

отводов

 

при

 

КЗ

 

из

-

за

 

недостаточной

 

динамической

 

стойкости

при

-

водящие

 

также

 

к

 

разрушению

 

изоляции

;

 

увлажнение

 

и

 

загрязнение

 

вследствие

 

негерметичности

 

трансформатора

приводящие

 

к

 

снижению

 

электрической

 

прочности

 

изоляции

 

и

в

 

конечном

 

итоге

к

 

ее

 

пробою

;

 

старение

 

изоляции

 

со

 

снижением

 

механической

 

прочности

далее

 — 

со

 

снижением

 

элек

-

трической

 

прочности

 

и

 

пробоем

;

 

повреждения

 

опорных

 

колец

 

и

 

пробои

 

между

 

кольцами

 

и

 

обмоткой

повреждения

 

обмотки

 

в

 

местах

 

переплетения

;

 

перегревы

 

отводов

;

 

повреждения

 

изоляции

 

обмоток

 

из

-

за

 

дефектов

 

материалов

сборки

 

и

 

монтажа

.

Магнитопровод

:

 

перегрев

 

сердечника

 

при

 

возникновении

 

КЗ

-

контура

 

между

 

пакетами

 

стали

что

 

может

 

привести

 

к

 

пожару

 

в

 

железе

;

 

нагрев

 

полок

 

прессующих

 

балок

 

и

 

стяжных

 

лент

 

полями

 

рассеяния

повреждения

 

изоляции

 

стяжных

 

лент

;

 

дефекты

 

шин

 

заземления

;

 

замыкания

 

между

 

конструктивными

 

элементами

 

сердечника

балками

стяжными

 

болта

-

ми

 

и

 

др

.

Бак

:

 

нарушение

 

герметичности

 

бака

 

из

-

за

 

дефектов

 

главных

 

уплотнений

 

и

 

сальников

 

задвижек

;

 

недостаточный

 

контакт

 

экранов

 

с

 

крышкой

 

бака

ослабление

 

крепления

 

медных

 

экранов

;

 

дефекты

 

заземления

 

бака

.

Система

 

охлаждения

:

 

нарушение

 

работы

 

из

-

за

 

повреждения

 

маслонасосов

кроме

 

перегрева

 

обмоток

 

это

 

приво

-

дит

 

к

 

загрязнению

 

масла

 

механическими

 

примесями

;

 

засорение

 

трубок

 

охладителя

приводящее

 

к

 

перегреву

 

трансформатора

;

 

дефекты

 

внешней

 

части

 

системы

 

охлаждения

.

Устройство

 

РПН

:

 

нарушение

 

работы

 

контактной

 

системы

.


Page 4
background image

218

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Вводы

:

 

старение

 

изоляции

далее

 — 

со

 

снижением

 

электрической

 

прочности

 

и

 

пробоем

.

Так

 

как

 

полное

 

выявление

 

всех

 

видов

 

дефектов

 

на

 

практике

 

не

 

удается

 

обеспечить

 

как

 

по

 

техническим

так

 

и

 

по

 

экономическим

 

причинам

главное

 

внимание

 

в

 

инструкциях

 

по

 

экс

-

плуатации

 

уделяется

 

выявлению

 

наиболее

 

часто

 

проявляющимся

 

и

 

наиболее

 

опасным

 

для

 

работоспособности

 

трансформатора

 

дефектам

.

К

 

таким

 

дефектам

 

в

 

первую

 

очередь

 

относятся

 

повреждения

 

изоляции

 

обмоток

 

трансфор

-

матора

 

из

-

за

 

перегревов

увлажнения

старения

ухудшения

 

свойств

 

масла

.

Оценка

 

выявляемости

 

дефектов

 

определяется

 

как

 

чувствительностью

 

того

 

или

 

иного

 

ме

-

тода

так

 

и

 

скоростью

 

развития

 

дефектов

.

Краткая

 

оценка

 

эффективности

 

основных

 

методов

 

контроля

 

дана

 

энергокомпанией

 

ScottishPower 

на

 

основании

 

накопленного

 

опыта

 

контроля

 

состояния

 

трансформаторов

 (

таблица

 1). 

Наиболее

 

распространенные

 

повреждения

 

изоляции

 

активной

 

части

 

трансформаторов

 

(

обмоток

отводов

магнитной

 

системы

и

 

вводов

 

достаточно

 

уверенно

 

фиксируются

 

и

 

локали

-

зуются

 

при

 

измерении

 

характеристик

 

ЧР

возникающих

 

в

 

месте

 

дефекта

 (

таблица

 2).

С

 

помощью

 

измерений

 

под

 

напряжением

 

возможно

 

выявить

 

не

 

только

 

факт

 

наличия

 

де

-

фекта

но

 

и

 

его

 

тип

интенсивность

 

и

 

место

то

 

есть

 

локализовать

 

дефект

.

Измерение

 

характеристик

 

ЧР

 

позволяет

 

выявить

 

многие

 

виды

 

дефектов

развивающихся

 

в

 

изоляции

определить

 

степень

 

их

 

развития

время

 

до

 

завершения

 

развития

 

дефекта

 (

пробоя

).

Основной

 

проблемой

 

при

 

измерении

 

характеристик

 

ЧР

 

в

 

условиях

 

эксплуатации

 

являет

-

ся

 

отстройка

 

от

 

помех

Решение

 

этой

 

проблемы

 

требует

 

применения

 

специальных

 

методик

Табл

. 1. 

Оценка

 

эффективности

 

основных

 

методов

 

контроля

 

для

 

обнаружения

 

дефектов

Обнаруживаемые

 

дефекты

Вид

 

измерений

Возможность

диагностики

 

на

рабочем

 

напряжении

Старение

 

бумажной

 

изоляции

 

об

-

мотки

 

ВН

увлажнение

наиболее

 

нагретые

 

участки

 

изоляции

• 

Анализ

 

содержания

 

фурфурола

 

в

 

масле

Имеется

 

частично

• 

Измерение

 

спектра

 

поляризации

 

изоляции

Отсутствует

Нарушение

 

целостности

 (

газовые

полости

разрывы

износ

загряз

-

нения

 

и

 

др

.) 

высоковольт

 

ной

 

изоляции

• 

Измерение

 

уровня

 

ЧР

 

электрическим

 

методом

Имеется

 

частично

• 

Измерение

 

акустической

 

эмиссии

Имеется

Местные

 

нагревы

наличие

 

КЗ

 

контуров

 

в

 

магнитной

 

системе

• 

Инфракрасная

 

термография

• 

Анализ

 

растворенных

 

в

 

масле

 

газов

• 

Измерение

 

уровня

 

ЧР

 

электрическим

 

методом

• 

Измерение

 

акустической

 

эмиссии

Имеется

Местные

 

нагревы

 

бака

перегрев

засорение

 

трубок

 

охладителя

нагрев

 

контактов

• 

Инфракрасная

 

термография

Анализ

 

растворенных

 

в

 

масле

 

газов

Имеется

Ухудшение

 

состояния

 

масла

 

и

 

бумаги

• 

Измерения

 

тангенса

 

угла

 

потерь

Отсутствует

Ухудшение

 

механического

 

состоя

-

ния

 

обмоток

• 

Анализ

 

частотных

 

характеристик

 

обмоток

• 

Вибрация

Отсутствует

Ухудшение

 

электрических

 

пара

-

метров

 

обмоток

• 

Измерение

 

сопротивления

 

обмоток

Отсутствует


Page 5
background image

219

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ

 

ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

И

 

РЕМОНТЫ

аппаратуры

 

контроля

 

и

 

алгоритмов

 

для

 

выявления

 

именно

 

сигналов

 

ЧР

включающих

 

исполь

-

зование

 

как

 

аппаратных

 (

измерение

 

ЧР

 

в

 

области

 

более

 

высоких

 

частот

где

 

уровень

 

помех

 

существенно

 

ниже

и

 

др

.), 

так

 

и

 

программных

 

средств

 (

статистический

 

анализ

учет

 

фазовых

 

диаграмм

спектров

 

и

 

др

.).

Для

 

большого

 

числа

 

типов

 

оборудования

 

ПС

 

и

 

КЛ

 

к

 

настоящему

 

времени

 

имеются

 

паспорт

-

ные

 

данные

 

по

 

граничным

 

значениям

 

уровня

 

ЧР

полученные

 

при

 

приемо

-

сдаточных

 

испытани

-

ях

Однако

 

в

 

эксплуатации

учитывая

 

разнообразные

 

методики

приборный

 

парк

 

и

 

отсутствие

 

единой

 

нормативной

 

базы

такие

 

критерии

 

отсутствуют

что

 

может

 

привести

 

к

 

значительным

 

ошибкам

 

как

 

в

 

оценке

 

технического

 

состояния

так

 

и

 

в

 

оптимизации

 

планирования

 

ремонтных

 

мероприятий

.

Существующие

 

методы

 

выявления

 

частичных

 

разрядов

Электрические

 

частичные

 

разряды

 

в

 

изоляции

 

оборудования

 

сопровождаются

 

несколькими

 

физическими

 

процессами

На

 

основании

 

этих

 

физических

 

явлений

 

построены

 

различные

 

ме

-

тоды

 

исследования

 

ЧР

 

в

 

электрооборудовании

Наиболее

 

полно

 

физическая

 

природа

 

возник

-

новения

 

и

 

развития

 

ЧР

 

в

 

изоляционных

 

конструкциях

 

описаны

 

в

 [1, 2].

Существуют

 

четыре

 

главных

 

воздействия

 

на

 

изоляцию

которые

 

ведут

 

к

 

старению

 

и

 

разру

-

шению

термическое

электрическое

механическое

 

и

 

окружающей

 

среды

Перечисленные

 

воз

-

действия

 

могут

 

проявляться

 

как

 

вместе

так

 

и

 

по

 

отдельности

Разрядные

 

процессы

 

возникают

 

в

 

ослабленных

 

местах

 

изоляции

 

конструкции

По

 

свойствам

 

разряды

 

можно

 

подразделить

 

на

 

частичные

искровые

 

и

 

дуговые

 [3, 4].

Наибольший

 

практический

 

интерес

 

для

 

диагностирования

 

вызывают

 

два

 

метода

электри

-

ческий

 

и

 

механический

поскольку

 

сопровождаются

 

волновыми

 

эффектами

.

В

 

электрическом

 

методе

 

измеряется

 

падение

 

напряжения

 

на

 

сопротивлении

 

Z

 

измеритель

-

ного

 

элемента

 (

датчика

при

 

протекании

 

импульсного

 

тока

 

от

 

ЧР

 

и

 

находящегося

 

либо

 

в

 

общей

 

Табл

. 2. 

Перечень

 

диагностируемых

 

по

 

ЧР

 

узлов

 

и

 

систем

 

оборудования

Оборудование

Узел

Метод

 

измерения

 

характеристик

 

ЧР

Маслонаполненные

 

силовые

 

трансформаторы

 (

автотран

-

сформаторы

)

• 

Обмотки

 

и

 

отводы

• 

Магнитная

 

система

• 

РПН

• 

Высоковольтные

 

вводы

• 

Электрический

 (

ВЧ

 

и

 

УВЧ

 

диапазоны

)

• 

Акустический

• 

Комбинированный

Маслонаполненные

 

измери

-

тельные

 

трансформаторы

• 

Обмотки

 

и

 

отводы

• 

Электрический

 (

ВЧ

 

и

 

УВЧ

 

диапазоны

)

• 

Акустический

Комплектные

 

экранированные

 

токопроводы

• 

Изоляторы

• 

Электрический

 (

УВЧ

 

диапазон

)

• 

Акустический

Концевые

 

муфты

 

кабельных

 

вводов

 

в

 

КРУЭ

 110 

и

 220 

кВ

• 

Стресс

-

конус

• 

Изолятор

 (

эпоксидный

 

кожух

)

• 

Контактный

 

узел

• 

Электрический

 (

ВЧ

 

и

 

УВЧ

 

диапазоны

)

• 

Акустический

• 

Комбинированный

Концевые

 

муфты

 

КЛ

 110–220 

кВ

 

для

 

кабелей

 

с

 

полиэтиленовой

 

(XLPE) 

изоляцией

• 

Стресс

-

конус

• 

Аппаратный

 

зажим

• 

Покрышка

• 

Электрический

 (

ВЧ

 

и

 

УВЧ

 

диапазоны

)

• 

Акустический

• 

Комбинированный

Комплектные

 

распределитель

-

ные

 

устройства

 6–10 

кВ

• 

Сборные

 

шины

• 

Контакты

 

выключателя

• 

Кабельная

 

муфта

• 

Электрический

 (

ВЧ

 

и

 

СВЧ

 

диапазоны

)


Page 6
background image

220

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

цепи

 

схемы

 

регистрации

 

ЧР

 (

вместе

 

с

 

объектом

 

и

 

источником

 

высокого

 

напряжения

так

 

назы

-

ваемая

 «

прямая

 

классическая

 

схема

»), 

либо

 

фиксирующего

 

электромагнитный

 

импульс

 

от

 

ЧР

.

Достоинством

 

электрического

 

метода

 

является

 

возможность

 

прямого

 

получения

 

измеряе

-

мой

 

величины

 

кажущегося

 

заряда

 

ЧР

простота

 

градуировки

 

схем

 

измерений

К

 

недостаткам

 

метода

 

следует

 

отнести

 

низкую

 

помехозащищенность

особенно

 

в

 

ВЧ

 

диапазоне

.

Акустический

 

метод

 

основан

 

на

 

измерении

 

параметров

 

акустической

 

волны

возникающей

 

при

 

ЧР

При

 

электрических

 

разрядах

 

происходит

 

образование

 

импульсов

 

давления

 [4], 

которые

 

становятся

 

затем

 

звуковой

 

волной

.

Достоинством

 

метода

помимо

 

высокой

 

помехозащищенности

является

 

возможность

 

использования

 

его

 

для

 

локации

 

частичных

 

разрядов

то

 

есть

 

установления

 

места

 

дефекта

Простейшая

 

локация

 

осуществляется

 

путем

 

выявления

 

максимального

 

сигнала

 

при

 

переме

-

щении

 

датчика

 

по

 

поверхности

 

испытуемого

 

объекта

Более

 

сложные

 

методы

 

учитывают

 

вре

-

мя

 

распространения

 

акустической

 

волны

частотные

 

и

 

фазовые

 

ее

 

характеристики

 

и

 

другие

 

параметры

К

 

недостаткам

 

метода

 

следует

 

отнести

 

сложность

 (

невозможность

градуировки

 

схемы

 

измерения

 (

отсюда

 

невозможность

 

количественной

 

оценки

 

интенсивности

 

ЧР

и

 

неод

-

нозначность

 

сигналов

 

при

 

большой

 

интенсивности

 

источников

 

ЧР

когда

 

акустические

 

волны

 

разных

 

ЧР

 

накладываются

 

друг

 

на

 

друга

.

Контроль

 

интенсивности

 

частичных

 

разрядов

с

 

помощью

 

УВЧ

 

сканера

Составляется

 

схема

 

измерений

 

с

 

разметкой

 

территории

 

вокруг

 

трансформатора

 

сет

-

кой

 

с

 

размером

 

ячейки

 1 

м

  (

рисунок

 1), 

расположив

 

ближайшие

 

узлы

 

сетки

 

максимально

 

симметрично

 

относительно

 

бака

 

и

 

максимально

 

близко

 

к

 

нему

Самые

 

дальние

 

узлы

 

сет

-

ки

 

должны

 

располагаться

 

от

 

бака

 

трансформатора

 

на

 

расстоянии

 4–5 

м

Также

 

полез

-

но

 

на

 

схеме

 

указать

расположение

 

другого

 

оборудования

 

(

воз

-

можные

 

источники

 

по

-

мех

), 

находящегося

 

не

 

далее

 5 

м

 

от

 

обсле

-

дуемого

 

трансформа

-

тора

.

Измерение

 

интен

-

сивности

 

УВЧ

 

электро

-

магнитного

 

излучения

 

производится

 

в

 

каждой

 

точке

 

составленной

 

схемы

 

измерений

За

-

мер

 

в

 

каждой

 

точке

 

необходимо

 

сохранить

 

в

 

памяти

 

прибора

а

 

на

 

распечатанной

 

схеме

 

рядом

 

с

 

соответствую

-

щей

 

точкой

 

зафиксиро

-

вать

 

номер

 

замера

Рис

. 1. 

Схема

 

измерений

 

УВЧ

 

электромагнитного

 

излучения

 

вокруг

 

силового

 

трансформатора

 

типа

 

ТДТН

-40000/110


Page 7
background image

221

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ

 

ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

И

 

РЕМОНТЫ

Обработка

 

результатов

 

измерений

Все

 

замеры

 

выгружаются

 

из

 

памяти

 

прибора

 

в

 

персональный

 

компьютер

Затем

 

для

 

каждо

-

го

 

замера

 

необходимо

 

определить

 

средние

 

уровни

 

в

 

поддиапазонах

 

частот

 50–200, 200–400, 

400–600, 600–800 

и

 800–1000 

МГц

В

 

зависимости

 

от

 

применяемого

 

прибора

 

и

 

возможностей

 

прилагаемого

 

к

 

нему

 

программного

 

обеспечения

 

это

 

можно

 

сделать

 

двумя

 

способами

.

Графический

 

способ

Спектр

 

сигнала

 

делится

 

на

 

поддиапазоны

а

 

в

 

каждом

 

поддиапазоне

 

визуально

 

оценивается

 

средний

 

уровень

 

сигнала

Этот

 

способ

 

является

 

неточным

но

 

более

 

простым

 (

рисунок

 2).

Математический

 

способ

В

 

каждой

 

точке

 

спектра

 

средний

 

уровень

 

каждого

 

поддиапазона

 

находится

 

как

 

среднее

 

ариф

-

метическое

 

уровней

 

всех

 

спектральных

 

составляющих

Затем

 

необходимо

 

постро

-

ить

 

распределение

 

средних

 

уровней

 

электромагнитного

 

поля

 

вокруг

 

трансформатора

 

(

рисунок

 3) 

отдельно

 

для

 

каж

-

дого

 

поддиапазона

.

По

 

общему

 

распределе

-

нию

 

уровня

 

излучения

 

вокруг

 

зон

 

делается

 

вывод

 

о

 

том

связан

 

ли

 

источник

 

излучения

 

с

 

трансформатором

 (

если

 

при

 

удалении

 

от

 

трансформатора

 

уровень

 

падает

), 

или

 

находит

-

ся

 

вне

 

трансформатора

  (

если

 

самые

 

максимальные

 

уровни

 

излучения

 

фиксируются

 

на

 

удалении

 

от

 

трансформатора

).

На

 

рисунке

 

в

 

зоне

 

фазы

 

«

А

» 

со

 

стороны

 

ВН

 

транс

-

форматора

 

фиксируются

 

са

-

мые

 

большие

 

уровни

 

сигнала

 

именно

 

в

 

непосредственной

 

близости

 

к

 

трансформатору

 

и

 

уменьшаются

 

при

 

удалении

 

от

 

него

Таким

 

образом

можно

 

предположить

 

наличие

 

источ

-

ника

 

электрических

 

разрядов

 

в

 

зоне

 

фазы

  «

А

» 

трансфор

-

матора

Со

 

стороны

 

НН

на

-

против

несмотря

 

на

 

то

что

 

вблизи

 

трансформатора

 

фик

-

сируются

 

повышенные

 

уровни

 

Рис

. 2. 

Спектр

 

сигнала

 (

графический

 

способ

)

Рис

. 3. 

Распределение

 

среднего

 

уровня

 

электромагнитного

 

поля

 

вблизи

 

трансформатора

 

в

 

поддиапазоне

 

частот

 400–600 

МГц


Page 8
background image

222

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

излучения

очевидно

что

 

их

 

мощный

 

источник

 

находится

 

на

 

некотором

 

удалении

 

и

 

связан

например

с

 

шинным

 

мостом

 

низкого

 

напряжения

 

или

 

кабельной

 

муфтой

Поэтому

 

полезно

 

на

 

схеме

 

зафиксировать

 

близлежащее

 

оборудование

особенно

 

являющееся

 

потенциальным

 

источником

 

излучения

 (

опорная

 

и

 

подвесная

 

изоляция

разрядники

).

Акустические

 

измерения

При

 

обследовании

 

датчики

 

последовательно

 

устанавливаются

 

через

 50–70 

см

 

по

 

периметру

 

трансформатора

на

 

разных

 

уровнях

 

по

 

высоте

 (

через

 60–80 

см

). 

В

 

каждой

 

точке

 

просматрива

-

ется

 

осциллограмма

 

ультразвуковых

 

сигналов

 

за

 

два

 

периода

 

рабочей

 

частоты

 (

рисунки

 4 

и

 5).

Классификация

 

вида

 

дефекта

 

проводится

 

по

 

частотному

 

спектру

 

акустических

 

сигналов

привязке

 

их

 

к

 

фазе

 

напряжения

амплитуде

 

и

 

стабильности

Сигналы

 

от

 

разрядов

 

имеют

 

вы

-

сокочастотный

 

спектр

возникают

 

дважды

 

за

 

период

нестабильны

 

по

 

амплитуде

коротки

 

по

 

длительности

Спектр

 

акустического

 

сигнала

 

определяется

 

путем

 

преобразования

 

Фурье

.

Акустический

 

сигнал

 

от

 

разряда

 

имеет

 

равномерный

 

спектр

 

в

 

широком

 

диапазоне

 

частот

 

от

 

слышимых

 

до

 

ультразвуковых

Спектр

 

акустического

 

сигнала

 

механического

 

шума

 (

рисунок

 6) 

максимален

 

в

 

области

 

звуковых

 

частот

 

и

 

резко

 

спадает

 

с

 

повыше

-

нием

 

частоты

В

 

диапазоне

 

выше

 

20 

кГц

 

сигнал

 

шума

 

становится

 

меньше

 

сигнала

 

разряда

 

и

 

поэто

-

му

 

сигналы

 

разрядов

 

становятся

 

обнаружимыми

Рабочая

 

полоса

 

частот

 

датчиков

применяемых

 

на

 

шумных

 

объектах

, — 60–150 

кГц

Если

 

датчик

 

регистрирует

 

сигнал

 

на

 

частоте

 

ниже

 40 

кГц

то

 

есть

 

на

 

частоте

 

ниже

 

своего

 

рабочего

 

ди

-

апазона

то

 

этот

 

сигнал

 

не

 

может

 

быть

 

сигналом

 

разряда

.

По

 

полученному

 

спектру

 

про

-

веряется

 

отсутствие

 

низкочастот

-

ных

 

составляющих

.

При

 

наличии

 

коротких

 

им

-

пульсных

 

сигналов

 

необходимо

 

проверить

не

 

являются

 

ли

 

они

 

электромагнитной

 

наводкой

.

Для

 

этого

 

следует

 

растянуть

 

изображение

 

по

 

оси

 

времени

Если

 

импульс

 

сигнала

 

имеет

 

не

 

более

 

трех

 

периодов

то

 

такой

 

сиг

-

нал

 

является

 

электромагнитной

 

наводкой

Акустический

 

сигнал

 

в

 

силу

 

своей

 

природы

 

не

 

может

 

быть

 

таким

 

коротким

он

 

должен

 

содержать

 

более

 

пяти

 

периодов

 

колебаний

 (

рисунки

 7 

и

 8).

Рис

. 4. 

Шумовой

 

сигнал

 (

отсутствие

 

импульсного

 

сигнала

)

Рис

. 7. 

Пример

 

коротких

 

импульсных

 

сигналов

Рис

. 5. 

Импульсный

 

сигнал

Рис

. 8. 

Импульс

 

электромагнитной

 

наводки

Рис

. 6. 

Пример

 

вычисления

 

спектра

 

сигнала

 (

цвет

 

показы

-

вает

 

интенсивность

 

ультразвука

 

на

 

разных

 

частотах

)


Page 9
background image

223

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ

 

ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

И

 

РЕМОНТЫ

При

 

наличии

 

импульсного

 

сигна

-

ла

 

с

 

частотой

 

следования

 

импульсов

 

100 

Гц

не

 

являющегося

 

ни

 

акустиче

-

ской

 

помехой

ни

 

электромагнитной

 

наводкой

делается

 

заключение

 

о

 

ре

-

гистрации

 

сигнала

 

ЧР

 (

рисунок

 9).

Уровень

 

разрядного

 

процесса

 

в

 

пКл

 

оценивается

 

по

 

формуле

:

[

пКл

] = 

k U 

[

мВ

],

где

 

k

 = 100 

пКл

/

мВ

.

Следует

 

учитывать

что

 

указан

-

ное

 

соотношение

 

предполагает

 

распространение

 

ультразвука

 

разряда

 

по

 

маслу

 

до

 

стенки

 

трансформатора

 

с

 

расстояния

 1 

м

 

без

 

существенных

 

преград

.

Для

 

более

 

точного

 

определения

 

координат

 

дефекта

 

с

 

разрядным

 

процессом

 

применяют

 

акустическую

 

антенну

 

из

 4-

х

 

датчиков

с

 

последующим

 

измерением

 

по

 

осциллограмме

 

задер

-

жек

 

времени

 

прихода

 

сигнала

 

к

 

разным

 

датчикам

 

и

 

вычислением

 

координаты

 

источника

 

сигна

-

ла

 

методом

 

триангуляции

Однако

 

из

-

за

 

наличия

 

акустических

 

помех

 

в

 

условиях

 

эксплуатации

 

применение

 

этого

 

способа

 

может

 

быть

 

затруднено

.

Распознавание

 

типов

 

дефектов

Акустический

 

сигнал

 

можно

 

проанализировать

 

программой

 «TrEasyAnalyzer» – «

Классифика

-

тор

 

звуков

 

разрядов

 

в

 

высоковольтном

 

оборудовании

».

Корреляция

 

результатов

полученных

 

разными

 

методами

В

 

большинстве

 

случаев

 

обе

 

описанные

 

методики

 

фиксируют

 

наличие

 

разрядных

 

явлений

 

в

 

баке

 

трансформатора

При

 

этом

как

 

правило

хроматографический

 

анализ

 

растворенных

 

в

 

масле

 

газов

 

показывает

 

превышение

 

граничных

 

концентраций

 

таких

 

газов

как

 

водород

 

и

 

ацетилен

.

Возможны

 

случаи

когда

 

электрические

 

разряды

 

обнаруживаются

 

только

 

одним

 

из

 

ме

-

тодов

Частичный

 

разряд

 

в

 

глубине

 

изоляции

закрытый

 

картонным

 

барьером

либо

 

разряд

 

в

 

изоляции

 

высоковольтного

 

ввода

 

могут

 

быть

 

не

 

обнаружены

 

при

 

акустической

 

локации

в

 

то

 

время

 

как

 

использование

 

УВЧ

 

сканера

 

показывает

 

наличие

 

разрядных

 

явлений

Поэтому

 

для

 

надежной

 

диагностики

 

необходимо

 

применение

 

обоих

 

методов

а

 

для

 

принятия

 

решения

 

о

 

не

-

обходимости

 

ремонта

 

достаточно

 

положительного

 

результата

 

хотя

 

бы

 

по

 

одной

 

из

 

методик

.

Выводы

Для

 

проведения

 

диагностики

 

развивающихся

 

дефектов

 

по

 

характеристикам

 

частичных

 

раз

-

рядов

 

необходим

 

большой

 

опыт

 

в

 

проведении

 

данной

 

работы

Остается

 

актуальной

 

задачей

 

разработка

 

автоматизированных

 

систем

 

по

 

распознаванию

анализу

 

и

 

прогнозированию

 

по

 

характеристикам

 

частичных

 

разрядов

 

развивающихся

 

дефектов

 

в

 

силовом

 

энергетическом

 

оборудовании

.

Рис

. 9. 

Импульсы

 

ЧР

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Кучинский

 

Г

.

С

Частичные

 

разряды

 

в

 

высоко

-

вольтных

 

конструкциях

Л

.: 

Энергия

Ленингр

отд

-

ние

, 1979. 224 

с

.

2. 

Кучинский

 

Г

.

С

., 

Кизиветтер

 

В

.

Е

., 

Пинталь

 

Ю

.

С

Изоляция

 

установок

 

высокого

 

напряжения

М

.: 

Энергоатомиздат

, 1987. 368 c.

3. 

ГОСТ

 20074-83. 

Электрооборудование

 

и

 

элек

-

троустановки

Метод

 

измерения

 

характеристик

 

частичных

 

разрядов

Дата

 

введения

 01-07-1984.

4. IEC 

60270 

(

МЭК

 60270). 

Методы

 

высоковольт

-

ных

 

испытаний

Измерение

 

частичных

 

разря

-

дов

Издание

 

третье

, 2000-12.


Читать онлайн

В статье рассмотрены методы выявления частичных разрядов, их достоинства и недостатки. Рассмотрен пример анализа частичных разрядов по характеристикам импульсов частичных разрядов в изоляции силового трансформатора.

Поделиться:

Спецвыпуск «Россети» № 2(29), июнь 2023

Элементы телеуправления во вторичных цепях устройств релейной защиты и электроавтоматики

Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП Релейная защита и автоматика
Архангельский филиал ПАО «Россети Северо-Запад»
Спецвыпуск «Россети» № 2(29), июнь 2023

Реализация дистанционного управления на примере подстанций 500 кВ «Емелино» и «Исеть» в Свердловской области

Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП
Филиал ПАО «Россети» — МЭС Урала
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 2(77), март-апрель 2023

Техническая диагностика оборудования в системе управления рисками электросетевых компаний

Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП Воздушные линии Диагностика и мониторинг
Назарычев А.Н., д.т.н., профессор кафедры ЭиЭМ, заместитель проректора по подготовке научных кадров Санкт-Петербургского горного университета.