Новая технология экспресс-диагностирования высоковольтной изоляции

Page 1
background image

Page 2
background image

114

ДИАГНОСТИКА 

И  МОНИТОРИНГ

Новая технология
экспресс-диагностирования 
высоковольтной изоляции

Выводы

 

ряда

 

отечественных

 

и

 

международных

 

исследований

 

свидетельствуют

 

о

 

том

что

 

по

 

состоянию

 

на

 2019 

год

 

российская

 

энергетика

 

развивается

используя

 

тради

-

ционные

 

технологии

 

в

 

сравнении

 

с

 

мировым

 

трендом

 

развития

 

цифровых

 

технологий

 .

Реализация

 

стоящих

 

перед

 

российской

 

электроэнергетикой

 

задач

 

может

 

быть

 

эффек

-

тивно

 

осуществлена

 

эволюционным

 

путем

 

с

 

применением

 

инновационных

прорывных

 

технологий

 

и

 

решений

.

Мягких

 

К

.

Ю

.,

 

заместитель 

руководителя — 

главный инженер 

Диагностического 

центра филиала 

ПАО «Ленэнерго» — 

СПбВС

Рис

. 1. 

Диагностика

 

с

 

помощью

 

ультразвуковой

 NL-

камеры

 

и

 

тепловизора

Рис

. 2. 

Ультразвуковая

 NL-

камера

С

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
background image

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

 

с

 

помощью

а

ультразвуковой

 NL-

камеры

б

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
background image

116

Рис

. 4. 

Сравнение

результатов

 

инфра

-

красного

 

и

 

ультра

-

звукового

 

обследования

 

муфт

Рис

. 6. 

Природы

 

дефектов

а

электрический

 

дефект

 

проходного

 

ТТ

 10 

кВ

б

механический

 

дефект

 

вентилятора

 

обдува

б)

а)

Рис

. 5.

Примеры

 

обследований

на

 

ОРУ

ДИАГНОСТИКА 

И  МОНИТОРИНГ


Page 5
background image

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

 

в

 

РУ

 10 

кВ

Рис

. 8. 

Дефекты

 

внутри

 

объекта

 (

в

 

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

и

 6 (57) 2019


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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

От НИОКР до промышленной эксплуатации: новая разработка ПАО «Россети Ленэнерго» успешно интегрирована в ССПИ ОМП «ИНБРЭС»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Воздушные линии Диагностика и мониторинг
Спецвыпуск «Россети» № 2(25), июнь 2022

Программный комплекс для мониторинга, оптимизации и визуализации структуры противоаварийной автоматики — ПК «ПАУК»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика Диагностика и мониторинг
ПАО «Россети Кубань»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»