Новая технология экспресс-диагностирования высоковольтной изоляции

Page 1

Page 2

114

ДИАГНОСТИКА

И МОНИТОРИНГ

Новая технология
экспресс-диагностирования
высоковольтной изоляции

Выводы

ряда

отечественных

международных

исследований

свидетельствуют

том

что

по

состоянию

на

2019

год

российская

энергетика

развивается

используя

тради

ционные

технологии

сравнении

мировым

трендом

развития

цифровых

технологий

Реализация

стоящих

перед

российской

электроэнергетикой

задач

может

быть

эффек

тивно

осуществлена

эволюционным

путем

применением

инновационных

прорывных

технологий

решений

Мягких

заместитель

руководителя —

главный инженер

Диагностического

центра филиала

ПАО «Ленэнерго» —

СПбВС

Рис

. 1.

Диагностика

помощью

ультразвуковой

NL-

камеры

тепловизора

Рис

. 2.

Ультразвуковая

NL-

камера

овременная концепция разви-

тия диагностических методов

в энергетике предполагает все

более широкое использование

систем онлайн-контроля. Он производит-

ся без вывода оборудования в ремонт, не-

посредственно в процессе эксплуатации

и позволяет получить текущие данные

о состоянии силового электроэнергетиче-

ского оборудовании: трансформаторов,

вводов, опорной и подвесной изоляции,

кабелей. Немаловажную роль в системах

онлайн-контроля занимают приборы, по-

зволяющие произвести не только оценку

состояния изоляции на предмет разрядов,

но и их визуальную локализацию.

В последнее десятилетие хорошо за-

рекомендовали себя ультрафиолетовые

(УФ) камеры, позволяющие даже при

дневном свете производить поиск дефек-

тов, связанных с коронными разрядами.

Технология появилась не вчера, но к со-

жалению стоимость УФ-камер до сих пор

остается очень высокой, а утвержденных

методик по оценке коронных разрядов

для всех типов электрооборудования не

существует. При этом навык работы с УФ-

камерой специалистами по диагностике

приобретается достаточно долго. По этим

двум причинам многие сетевые компании

до сих пор не могут использовать УФ-

камеры на своих предприятиях.

Однако совсем недавно были пред-

ставлены новые альтернативы УФ-

камерам, которые не только способны

заменить или дополнить УФ-камеры при

обследовании оборудования с наличием

коронных разрядов, но и обладают дру-

гими характеристиками, уравновешиваю-

щими недостатки УФ-технологий. Это так

называемые ультразвуковые (УЗ) дефек-

тоскопы (рисунки 1 и 2) с визуализацией

данных в режиме реального времени.

Хотя называть данную технологию новой

Page 3

115

будет не совсем уместно — ведь

все мы знаем, что часто корон-

ные разряды слышны даже чело-

веческим ухом, а использование

приемников ультразвуковых волн

и их дальнейшая интерпретация

в слышимые частоты известна

еще с середины 70-х годов, а в по-

следние годы в мировой и рос-

сийской энергетике применялись

устройства с микрофоном и науш-

никами, даже с параболическим

отражателем.

Но действительно инноваци-

онный прорыв в технологии был

сделан пару лет назад именно

в направлении визуализации ис-

точника ультразвуковых волн. По-

пробуйте закрыть глаза и опреде-

лить любой источник звука. При

наличии одного источника в прин-

ципе это получится — вы опре-

делите источник, но с точностью

в полметра. А если источников

два или три, и они рядом — вы

сможете только примерно опре-

делить направление, не более.

Применяя существующие локато-

ры ультразвуковых частот, вы так-

же сможете определить область

распространения звука, но чтобы

найти источник, нужно подойти

почти вплотную. Для определения

такого источника, как например

гирлянда изоляторов, требова-

лись серьезные навыки, переме-

щение кругами и немного удачи.

С появлением технологии уль-

тразвуковой камеры, в которой

источник ультразвука локализует

мощный процессор, обрабаты-

вая массив из 124 сфазирован-

ных микрофонов и накладывая

ультразвуковое поле на видео-

канал, все стало намного проще

и эффективнее, и с точностью до

сантиметра! Наш опыт примене-

ния ультразвуковой матричной

NL-камеры подтверждает, что

технология позволяет локализо-

вать опорный изолятор с высо-

ким уровнем разрядной актив-

ности на расстоянии 40 метров,

при этом различать те тарелки,

в которых происходят разряды.

На расстоянии более 50 метров

до обследуемого объекта при-

бор определяет область возник-

новения разрядности, но точно

локализовать источник возможно

только с помощью бинокля или

с вышки.

Помимо новизны технологии

для любого диагностирования ва-

жен второй аспект — возможность

анализа измерения с целью опре-

делить дефект. Именно это явля-

ется определяющим в выборе.

В применяемой нами NL-камере

производится анализ сигнала

в реальном времени, и на экран

выводится PRPD-диаграмма раз-

рядной активности (фазовая диа-

грамма распределения разрядов,

синхронизированная к периоду

промышленной частоты). Она по-

зволяет оценить форму сигнала

разряда и предварительно по-

нять, имеет ли он электрическую

природу, помехи это или внешние

разряды, либо поверхностный

или внутренний разряд.

Для оценки объективности ре-

зультатов измерений с помощью

NL-камеры нами были произве-

дены сравнительные тесты с ис-

пользованием переносных систем

УФ-контроля и тепловизора. На

рисунках 3 и 4 представлены сним-

ки, сделанные приборами, одного

и того же дефекта с использова-

нием NL-камеры и УФ-камеры. Как

отчетливо видно, NL-камера обла-

дает схожей чувствительностью,

Рис

. 3.

Сравнение

результатов

измерения

помощью

)

ультразвуковой

NL-

камеры

;

)

УФ

камеры

б)

а)

а наличие PRPD-анализа в реаль-

ном времени на экране придает ей

неоспоримое преимущество.

Удобство использования NL-

камеры во многом обусловлено

простотой управления и визу-

ально понятным отображением

результатов. Звуковое поле «на-

кладывается» на видеоканал

и позволяет оператору однознач-

но идентифицировать источник

сигнала. На основании первично-

го анализа и использования из-

мерений с различных ракурсов,

дабы исключить влияние отра-

женного сигнала, основываясь на

результатах PRPD-анализа, опе-

ратор может сохранить резуль-

тат измерения. Этот результат

впоследствии может быть допол-

нительно обработан с помощью

программного обеспечения.

Защищенное исполнение кор-

пуса позволило использовать NL-

камеру во время влажной погоды

и на морозе для обследования

оборудования РУ и подвесной

изоляции опор ЛЭП. Проведенный

осмотр с помощью NL-камеры по-

зволил выявить ряд дефектов,

таких как: повреждение (распу-

шение) проводов; определение

гирлянд фарфоровых изоляторов,

содержащих нулевые элементы;

дефект монтажа арматуры. На ри-

сунке 5 представлены фото неко-

торых характерных дефектов, по-

лученных с помощью NL-камеры.

Опираясь на характер PRDP-

диаграммы, прибор самостоя-

тельно проводит первичную оцен-

ку результатов измерения и может

подсказать пользователю, какой

вид дефекта имеет место: вну-

тренний разряд, корона, или это

помехи и шум (рисунок 6). И здесь

хотелось бы особо заострить вни-

№

6 (57) 2019

Page 4

116

Рис

. 4.

Сравнение

результатов

инфра

красного

ультра

звукового

обследования

муфт

Рис

. 6.

Природы

дефектов

)

электрический

дефект

проходного

ТТ

кВ

;

)

механический

дефект

вентилятора

обдува

б)

а)

Рис

. 5.

Примеры

обследований

на

ОРУ

ДИАГНОСТИКА

И МОНИТОРИНГ

Page 5

117

мание на том, что в отличие от

УФ-камеры, которая позволяет

идентифицировать только поверх-

ностные разряды, NL-камера дает

нам также информацию в случае

присутствия поверхностных и вну-

тренних разрядов в изоляции, то

есть она позволяет, например, об-

наружить ЧР в концевых муфтах

или токопроводах.

Известно, что для приборов

визуального контроля, таких как

тепловизор или УФ-камера, тре-

буется соблюдение одного важ-

ного правила — это прямая ви-

димость открытого источника

сигнала (дефект). В случае если

это условие не соблюдено, диа-

гностика с помощью этих средств

становится невозможной. Напри-

мер, достаточно заслонить часть

объекта, либо если дефект ока-

жется внутри толщи изоляции.

NL-камера же способна опреде-

лить дефект, когда источник ЧР

находится в закрытом простран-

стве — например, внутри ячейки

КРУ. Применение NL-камеры на

ЗРУ ПАО «Ленэнерго» показало,

что разрядность на одной из ячеек

сразу «слышна» камерой при вхо-

де в РУ. Далее, ориентируясь на

дисплей прибора, визуально про-

сто и быстро определить источник

сигнала. На рисунке 7 приведен

пример дефекта оболочки кабеля.

Также NL-камера «видит» де-

фект внутри объекта, когда ис-

точник ЧР находится в толще

изоляции либо за оболочкой.

Это происходит из-за того, что

ультразвуковая волна отлично

распространяется по твердым

материалам и выходит наружу,

превращаясь в звуковые коле-

бания. На рисунке 8 приведены

примеры обнаружения разрядов

внутри муфт силового кабеля.

Рис

. 7.

Дефект

оболочки

кабеля

РУ

кВ

Рис

. 8.

Дефекты

внутри

объекта

(

толще

изоляции

)

ВЫВОДЫ

1. Полученный непродолжитель-

ный опыт применения УЗ-

дефектоскопа с визуализацией

данных в режиме реального

времени выявил как ряд пре-

имуществ, так и ряд недостат-

ков. Преимущества: удобство

для персонала, быстрота ос-

воения, относительная просто-

та интерпретации полученных

результатов. Недостатки: нали-

чие отраженных акустических

сигналов в закрытых помеще-

ниях, что требует внимания

оператора и съемки объекта

с нескольких ракурсов.

2. Наличие

автоматизирован-

ного программного обеспече-

ния с простым интерфейсом

и интегрированным искус-

ственным интеллектом позво-

ляет быстро анализировать

снятые данные и автоматиче-

ски формировать отчеты без

потери времени и «ручного

анализа». Для оценки серьез-

ности дефекта используется

оценка уровня мощности сиг-

нала в дБ, а также подсчет

числа импульсов в секунду.

3. В целях выполнения задач

цифровой трансформации та-

кие системы, как ультразву-

ковые NL-камеры, способны

быть хорошим дополнитель-

ным устройством экспресс-

диагностики на любом сетевом

объекте, так как при относи-

тельно небольшой стоимости

и легкости применения они

способны обеспечить выявле-

ние и локализацию развива-

ющихся дефектов изоляции

и провести анализ в ситуациях,

когда невозможно или затруд-

нительно применить другие

методы и инструменты онлайн-

диагностики.

Пробой

оболочкии

№

6 (57) 2019

Оригинал статьи: Новая технология экспресс-диагностирования высоковольтной изоляции

Читать онлайн

Выводы ряда отечественных и международных исследований свидетельствуют о том, что по состоянию на 2019 год российская энергетика развивается, используя традиционные технологии в сравнении с мировым трендом развития цифровых технологий. Реализация стоящих перед российской электроэнергетикой задач может быть эффективно осуществлена эволюционным путем с применением инновационных, прорывных технологий и решений.