34
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1,
июнь
2016
34
Современные
методы
диагностики
Дистанционная
локация
мест
возникновения
дефектов
в
изоляции
высоковольтного
оборудования
подстанции
В
настоящее
время
в
электросете
-
вом
комплексе
существует
практи
-
ка
мониторинга
,
когда
системы
диа
-
гностики
монтируются
только
на
особо
ответственном
оборудовании
,
либо
используются
переносные
диагностические
приборы
.
При
использовании
переносных
диагностических
приборов
,
когда
измерения
выполняются
стандартными
методами
с
от
-
ключениями
оборудования
,
возникает
вы
-
сокий
риск
выхода
оборудования
из
строя
в
период
между
испытаниями
.
Поэтому
на
самом
дорогостоящем
и
ответственном
оборудовании
монтируются
системы
он
-
лайн
-
мониторинга
,
характеризующиеся
зна
-
чительной
стоимостью
,
что
в
свою
очередь
ограничивает
возможность
их
применения
.
Данный
подход
не
позволяет
в
полной
мере
решать
поставленные
задачи
повыше
-
ния
эффективности
и
надежности
работы
электрических
сетей
.
Выход
из
строя
обо
-
рудования
высоковольтной
подстанции
,
даже
обладающего
невысокой
стоимостью
,
может
привести
к
длительным
перерывам
в
электроснабжении
и
значительным
убыт
-
кам
для
электросетевых
компаний
.
Надежность
работы
электротехниче
-
ского
оборудования
зависит
от
состояния
его
изоляционной
системы
.
Для
контроля
качества
изоляции
оборудования
в
насто
-
ящее
время
широко
используют
системы
диагностики
изоляции
по
частичным
разря
-
дам
.
В
основном
данные
системы
предна
-
значены
для
контроля
силовых
трансфор
-
маторов
и
КРУЭ
,
а
также
кабелей
среднего
и
высокого
напряжения
.
Использование
метода
диагностики
оборудования
по
час
-
тичным
разрядам
является
эффективным
средством
выявления
дефектов
на
ранних
стадиях
развития
.
Обеспечение
надежного
и
непрерывного
электроснабже
-
ния
потребителей
электроэнергией
является
основной
за
-
дачей
электросетевых
компаний
.
Надежность
в
данном
случае
зависит
от
состояния
эксплуатируемого
оборудова
-
ния
и
своевременного
обнаружения
и
устранения
возника
-
ющих
в
оборудовании
дефектов
на
ранних
стадиях
разви
-
тия
.
В
связи
с
этим
особую
роль
электросетевые
компании
отводят
вопросам
внедрения
современных
методов
мони
-
торинга
.
Одним
из
таких
методов
является
система
дистан
-
ционной
локации
мест
возникновения
дефектов
в
высоко
-
вольтном
оборудовании
подстанций
.
Александр
АЛЕКСАНДРОВ
,
заместитель
начальника
отдела
инновационного
и
научно
-
технического
развития
ПАО
«
МРСК
Волги
»
Валерий
САЗОНОВ
,
начальник
отдела
диагностики
и
перенапряжений
ПАО
«
МРСК
Волги
»
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1,
июнь
2016
Диагностика
35
35
Частичный
разряд
(
ЧР
)
представляют
собой
искровой
разряд
очень
маленькой
мощности
.
Частичные
разряды
воз
-
никают
внутри
или
на
поверхности
изоляции
оборудования
и
при
неоднократном
их
повторении
приводят
к
разрушению
изоляции
и
,
как
следствие
,
оборудования
в
целом
.
Частич
-
ные
разряды
«
перекрывают
»
только
часть
общего
изоляци
-
онного
промежутка
[1].
Механизмы
возникновения
и
обнаружения
ЧР
хорошо
изучены
и
используются
в
электротехнической
промышлен
-
ности
.
В
настоящее
время
широко
применяются
следующие
методы
обнаружения
ЧР
:
электрический
,
акустический
,
электромагнитный
,
оптический
и
др
. [1–5].
Особый
интерес
представляет
электромагнитный
метод
обнаружения
ЧР
и
созданное
на
его
основе
диагностирую
-
щее
оборудование
для
определения
возникновения
частич
-
ного
разряда
в
изоляции
в
диапазоне
сверхвысоких
частот
электромагнитного
излучения
(
СВЧ
).
При
этом
оборудование
для
диагностики
должно
обладать
повышенной
чувствитель
-
ностью
,
работать
дистанционно
в
автоматическом
режиме
и
не
требовать
значительных
эксплуатационных
расходов
.
Оптимальным
решением
для
создания
автоматизированных
систем
мониторинга
является
внедрение
комплексных
систем
диагностирования
оборудования
высоковольтных
подстан
-
ций
,
позволяющих
одновременно
контролировать
техниче
-
ское
состояние
всей
технологической
цепочки
передачи
,
пре
-
образования
и
контроля
электрических
параметров
.
В
рамках
совершенствования
методов
диагностики
ПАО
«
МРСК
Волги
» (
входит
в
Группу
компаний
ПАО
«
Россети
»)
проведена
разработка
и
установка
опытного
образца
системы
диагностического
оборудования
для
дистанционной
локации
мест
возникновения
дефектов
в
изоляции
«S-Loc».
В
качестве
объекта
для
монтажа
опытного
образца
системы
была
выбра
-
на
ПС
110/35/6 «
Петровская
»
филиала
ПАО
«
МРСК
Волги
» –
«
Саратовские
РС
».
Критерием
для
выбора
объекта
послужи
-
ло
наличие
на
подстанции
широкого
спектра
высоковольтного
оборудования
с
различным
сроком
эксплуатации
(
В
-110-35,
ТТ
-110-35,
ТН
-110-35,
ОПН
-110-35-6,
ВЧ
-
заградители
и
кон
-
денсаторы
,
ОСИ
-110-35-6,
подвесная
изоляция
и
т
.
д
.),
а
также
наличие
постоянного
оперативного
персонала
.
Система
диа
-
гностического
оборудования
для
дистанционной
локации
мест
возникновения
дефектов
в
изоляции
«S-Loc»
предназначена
для
определения
мест
повреждений
изоляции
бесконтактным
методом
высоковольтного
неэкранированного
электрообору
-
дования
35–220
кВ
.
Действие
дистанционной
локации
мест
возникновения
де
-
фектов
в
изоляции
основано
на
использовании
метода
«
фа
-
зированной
решетки
».
В
основу
метода
определения
коорди
-
нат
точки
возникновения
ЧР
положен
принцип
многоканальной
синхронной
регистрации
электромагнитных
коле
-
баний
,
создаваемых
частичными
разрядами
[1].
Суть
мето
-
да
заключается
в
определении
задержек
между
принятыми
сигналами
,
регистрируемыми
несколькими
каналами
.
Отсчет
времени
при
регистрации
осуществляется
от
того
канала
,
на
который
сигнал
пришел
раньше
других
.
Зная
разность
прихода
сигнала
между
каналами
по
времени
,
скорость
рас
-
пространения
сигнала
и
конфигурацию
приемных
устройств
,
можно
с
высокой
точностью
определить
координаты
возник
-
новения
сигнала
.
Для
определения
координат
места
нахож
-
дения
сигнала
необходимо
иметь
как
минимум
три
опорные
точки
.
В
этих
точках
располагаются
приемники
сигналов
АВС
(
рисунок
1).
Предположим
,
что
источник
сигнала
расположен
в
точке
О
.
Тогда
отрезки
АО
,
ВО
и
СО
соответствуют
рассто
-
янию
от
точки
О
до
соответствующих
вершин
АВС
.
Время
,
за
которое
пройдет
сигнал
расстояние
O
В
1,
равно
времени
про
-
хождению
сигнала
до
вершины
В
.
Тогда
длинна
отрезка
В
1
А
равна
временной
разности
в
приеме
сигнала
между
верши
-
нами
А
и
В
и
скорости
распространения
сигнала
.
Аналогична
ситуация
с
отрезком
В
2
С
.
Таким
образом
,
используя
три
при
-
емника
сигнала
с
известным
взаимным
расположением
АВС
,
можно
определить
координаты
источника
сигнала
О
.
Добав
-
ление
еще
одного
приемника
делает
возможным
определе
-
ние
источника
сигнала
с
большей
точностью
.
В
результате
исследований
была
разработана
функцио
-
нальная
схема
реализации
системы
дистанционной
локации
дефектов
в
изоляции
подстанции
,
работающая
в
онлайн
-
ре
-
жиме
(
рисунок
2)
и
методы
реализации
–
специальное
про
-
граммное
обеспечение
.
Рис
. 1.
Схема
определения
координат
Рис
. 2.
Функциональные
блоки
системы
дистанционной
локации
ц
ц
-Loc»
предназначена
ляции
бесконтактным
анного
электрообору
-
ест
возникновения
де
-
зовании
метода
«
фа
-
определения
коорди
-
Приемные
антенны
Прибор
регистрации
Концентратор
АРМ
36
Ежеквартальный
спецвыпуск
№
1,
июнь
2016
Система
состоит
из
следующих
функциональных
блоков
:
1.
Комплект
антенн
,
реализующих
лока
-
цию
типа
«
фазированная
решетка
».
2.
Шкаф
с
прибором
регистрации
.
3.
Секции
АРМ
.
Система
дистанционной
локации
мест
возникновения
дефектов
в
изо
-
ляции
подстанций
«S-Loc»
включает
в
себя
четыре
приемные
антенны
,
обра
-
зующие
«
фазированную
решетку
» (
уро
-
вень
1),
централизованный
шкаф
с
при
-
бором
регистрации
и
обработки
данных
с
антенн
(
уровень
2),
секцию
АРМ
(
уро
-
вень
3)
для
отражения
информации
(
ри
-
сунок
3).
Прибор
регистрации
соединен
с
АРМ
через
Ethernet-
концентратор
,
что
позволяет
в
дальнейшем
интегрировать
систему
«S-Loc»
в
локальную
сеть
подстанции
.
Элементы
системы
дистанционной
локации
мест
возник
-
новения
дефектов
в
изоляции
подстанций
«S-Loc»:
Приемная
антенна
представляет
собой
неразборный
цилиндр
,
с
коаксиальным
разъемом
и
крепежными
болтами
(
рисунок
4).
Антенны
монтируется
на
портальную
сваю
при
помощи
кронштейна
.
Прибор
регистрации
и
обработки
данных
с
антенн
устанавливается
в
специализированном
защитном
шкафу
с
высокой
степенью
защиты
(
рисунок
5).
Система
«S-Loc»
имеет
четыре
входных
разъема
для
подключения
антенн
,
предназначенных
для
регистрации
электромагнитных
им
-
пульсов
,
создаваемыми
ЧР
.
Секция
АРМ
системы
выполнена
в
виде
персонального
компьютера
с
установленным
на
нем
специально
разрабо
-
танным
программным
обеспечением
.
Для
работы
системы
необходимо
создать
максимально
точный
план
расположе
-
ния
оборудования
на
территории
подстанции
и
мест
уста
-
новки
антенн
.
Система
в
режиме
реального
времени
со
-
бирает
с
прибора
регистрации
данные
о
зафиксированных
антеннами
импульсах
и
наносит
их
на
схему
подстанции
.
Рис
. 3.
Схематическое
расположение
оборудования
для
дистанционной
локации
мест
возникновения
дефектов
в
изоляции
Рис
. 4.
Антенна
для
приема
сигналов
создаваемыми
частич
-
ными
разрядами
Рис
. 5.
Шкаф
прибора
регистрации
и
обработки
данных
с
антенн
Опытный
образец
системы
,
смонтированный
на
дей
-
ствующей
подстанции
ПАО
«
МРСК
Волги
»,
прошел
необ
-
ходимые
испытания
и
тестирование
.
Для
проверки
рабо
-
тоспособности
системы
,
определения
чувствительности
и
точности
определения
места
локации
ЧР
использовалось
Диагностика
37
Рис
. 6.
Отображение
результатов
локации
специальное
оборудование
–
искровой
и
специализирован
-
ный
высокочастотный
калибратор
.
По
всем
зарегистрированным
импульсам
ЧР
системой
производится
локация
мест
их
возникновения
.
Выявляются
стабильные
источники
разрядной
активности
(
массовое
ско
-
пление
точек
)
с
учетом
характеристик
окружающей
среды
.
Каждое
место
разрядной
активности
наносится
на
реальный
план
подстанции
.
С
учетом
заданных
параметров
мощности
ЧР
определяется
оборудование
по
степени
опасности
вы
-
явленных
дефектов
.
Оборудование
,
в
котором
существует
потенциальный
риск
повреждения
,
выделяется
цветом
.
Выводы
:
1.
Разработанная
система
«S-Loc»
предназначена
для
дистанционной
локации
мест
возникновения
дефектов
в
изоляции
различного
высоковольтного
оборудования
в
диапазоне
СВЧ
,
возникающего
от
частичных
разрядов
в
изоляции
.
При
помощи
системы
«S-Loc»
возможно
про
-
ведение
поиска
дефектов
в
измерительных
трансформа
-
торах
тока
и
напряжения
,
в
силовых
трансформаторах
,
выключателях
,
а
также
в
опорной
и
подвесной
изоляции
.
Универсальность
применения
системы
«S-Loc»
для
раз
-
ных
типов
высоковольтного
оборудования
обусловлена
двумя
особенностями
реализованного
в
ней
метода
диа
-
гностики
.
Во
-
первых
,
система
«S-Loc»
позволяет
выполнять
бес
-
контактные
дистанционные
измерения
разрядной
активно
-
сти
в
изоляции
,
используя
СВЧ
диапазон
.
Это
дает
возмож
-
ность
максимально
снизить
влияние
коронных
разрядов
,
чрезвычайно
затрудняющих
регистрацию
импульсов
от
ча
-
стичных
разрядов
в
изоляции
.
Во
-
вторых
,
для
регистрации
импульсов
от
дефектов
в
изоляции
системой
«S-Loc»
используется
специализиро
-
ванная
четырехэлементная
фазированная
антенна
.
Это
дает
возможность
не
только
регистрировать
сам
факт
нали
-
чия
электромагнитных
импульсов
,
но
и
с
достаточной
точно
-
стью
определять
дефектное
оборудование
.
Благодаря
этим
двум
уникальным
свойствам
при
помощи
системы
«S-Loc»
можно
бесконтактно
оценить
техническое
состояние
изоляции
целого
комплекса
высо
-
ковольтного
оборудования
подстанции
,
на
-
ходящегося
в
радиусе
до
100
метров
.
Итогом
проводимой
при
помощи
системы
«S-Loc»
ди
-
агностики
является
оперативная
информация
о
наличии
дефектного
оборудования
,
о
месте
возникновения
дефекта
в
изоляции
.
2.
Все
необходимые
локационные
расчеты
по
определению
места
возникновения
дефек
-
та
в
изоляции
ведутся
автоматически
по
мере
регистрации
информации
с
антенн
.
Резуль
-
таты
расчета
мест
возникновения
дефектов
в
оборудовании
оперативно
отображаются
на
мониторе
оператора
.
Преимущества
системы
«S-Loc»
обеспечивает
:
•
круглосуточный
мониторинг
высоковольтного
оборудо
-
вания
на
всей
территории
подстанции
;
•
повышенную
точность
и
оперативность
определения
мест
возникновения
дефектов
;
•
прогнозирование
развития
дефектов
и
,
как
следствие
,
аварийных
ситуаций
;
•
интеграция
информации
о
состоянии
изоляции
оборудо
-
вания
подстанции
.
3.
Применение
системы
для
дистанционной
локации
мест
возникновения
дефектов
в
изоляции
«S-Loc»
позволяет
обеспечить
непрерывный
мониторинг
состояния
изо
-
ляции
подстанции
,
тем
самым
повысить
надежность
и
качество
электроснабжения
потребителей
,
а
также
сократить
издержки
на
поиски
мест
дефектов
изоляции
,
выполняемые
стандартными
методами
(
проводимыми
с
отключениями
оборудования
).
Внедрение
системы
дистанционной
локации
повышает
оперативность
и
эф
-
фективность
принятия
решений
о
выводе
оборудования
в
ремонт
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Русов
В
.
А
.
Измерение
частичных
разрядов
в
изоляции
высоковольтного
оборудования
.
Екатеринбург
:
УрГУПС
,
2011. 368
с
.
2.
Вдовико
В
.
П
.
Частичные
разряды
в
диагностировании
высоковольтного
оборудования
.
М
.:
Наука
, 2007.
С
. 156.
3.
ГОСТ
20074–83
Электрооборудование
и
электроуста
-
новки
.
4.
Андреев
А
.
М
.
Методы
испытаний
диэлектриков
.
Изме
-
рение
характеристик
частичных
разрядов
в
электриче
-
ской
изоляции
:
учеб
.
пособие
/
А
.
М
.
Андреев
,
И
.
А
.
Ан
-
дреев
,
С
.
М
.
Дудкин
.
СПб
.:
Изд
-
во
Политехн
.
ун
-
та
, 2013.
140
с
.
5.
Русов
В
.
А
.
Диагностический
мониторинг
высоковольт
-
ных
силовых
трансформаторов
.
Пермь
: DIMRUS, 2012.
159
с
.
6.
Айзенберг
Г
.
З
.,
Белоусов
С
.
П
.
и
др
.
Коротковолновые
антенны
.
М
.:
Радио
и
связь
, 1985. 536
с
.
Оригинал статьи: Современные методы диагностики. Дистанционная локация мест возникновения дефектов в изоляции высоковольтного оборудования подстанции
Обеспечение надежного и непрерывного электроснабжения потребителей электроэнергией является основной задачей электросетевых компаний. Надежность в данном случае зависит от состояния эксплуатируемого оборудования и своевременного обнаружения и устранения возникающих в оборудовании дефектов на ранних стадиях развития. В связи с этим особую роль электросетевые компании отводят вопросам внедрения современных методов мониторинга. Одним из таких методов является система дистанционной локации мест возникновения дефектов в высоковольтном оборудовании подстанций.
