Визуализация и локализация дефектов изоляции высоковольтного оборудования акустическим методом

background image

background image

2

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(32), 

март

 2024

Константин

 

МЯГКИХ

,

заместитель

 

руко

 

во

-

дителя

 — 

главный

инженер

 

диагностичес

-

кого

 

центра

 

филиала

 

ПАО

 «

Россети

 

Ленэнерго

» —

«

Санкт

-

Петербургские

 

высоковольтные

 

электрические

 

сети

»

Дмитрий

 

ИВАНОВ

,

д

.

т

.

н

., 

доцент

заведующий

 

кафедрой

 

«

Промышленная

 

электроника

» 

ФГБОУ

 

ВО

 «

Казанский

 

государственный

 

энергетический

 

университет

»

Визуализация

 

и

 

локализация

 

дефектов

 

изоляции

 

высоковольтного

 

оборудования

акустическим

 

методом

Методы

 

и

 

средства

 

контроля

В

 

современных

 

условиях

 

высокого

 

уровня

 

износа

 

элек

-

тросетевого

 

оборудования

 

оценка

 

его

 

технического

 

состо

-

яния

 

является

 

обязательным

 

и

 

неотъемлемым

 

требовани

-

ем

 

организации

 

его

 

надежной

 

эксплуатации

На

 

основании

 

результатов

 

обследования

 

высоковольтного

 

оборудова

-

ния

 

подстанций

 

различного

 

уровня

 

напряжений

 

с

 

помощью

 

визуально

-

акустического

 

дефектоскопа

 

предложены

 

крите

-

рии

 

оценки

 

уровня

 

разрядной

 

активности

 

для

 

дальнейшего

 

определения

 

технического

 

состояния

 

изоляции

Т

ехническое

 

обслуживание

 

и

 

ремонт

 

оборудования

 

электроэнергетики

 

с

 

учетом

 

фактического

 

технического

 

состояния

необходимость

 

экономии

 

бюджета

 

в

 

последние

 

годы

 

в

 

энергетике

 

заставляют

 

принимать

 

меры

направленные

 

на

 

увеличение

 

сроков

 

эксплуатации

 

различного

 

оборудо

-

вания

Решение

 

задачи

 

по

 

оценке

 

технического

 

состояния

 

электротехнического

 

оборудования

 

электрических

 

сетей

 

в

 

значительной

 

мере

 

связано

 

с

 

внедрением

 

эффективных

 

методов

 

инструментального

 

контроля

 

и

 

технической

 

диагностики

Основной

 

задачей

 

технического

 

диагностирования

 

является

 

обеспечение

 

без

-

опасности

функциональной

 

надежности

 

и

 

эффективности

 

работы

 

технического

 

объекта

а

 

также

 

сокращение

 

затрат

 

на

 

его

 

техническое

 

обслуживание

 

и

 

уменьше

-

ние

 

потерь

 

от

 

простоев

 

в

 

результате

 

отказов

 

и

 

преждевременных

 

выводов

 

в

 

ре

-

монт

В

 

связи

 

с

 

тем

что

 

различные

 

технические

 

объекты

 

и

 

системы

 

имеют

 

различ

-

ные

 

структуры

 

и

 

назначения

нельзя

 

ко

 

всем

 

системам

 

применять

 

один

 

и

 

тот

 

же

 

вид

 

технической

 

диагностики

.

Электрические

 

разряды

 

типичны

 

для

 

изоляционных

 

систем

 

в

 

высоковольт

-

ных

 

установках

 

из

-

за

 

постоянного

 

воздействия

 

высокого

 

напряжения

Согласно

ГОСТ

 

Р

 55191-2012 (IEC 60270:2000) «

Методы

 

испытаний

 

высоким

 

напряжением

Изме

-

рение

 

частичных

 

разрядов

» [1], 

частичные

 

разряды

 (

ЧР

) — 

это

 

локальные

 

электриче

-

ские

 

разряды

которые

 

лишь

 

частично

 

шунтируют

 

изоляцию

 

между

 

двумя

 

электрода

-

ми

ЧР

 

генерируются

на

 

неоднородных

 

участках

 

твердых

жидких

 

или

 

газообразных

 

изоляционных

 

систем

на

 

поверхностях

 

и

/

или

 

внутри

между

 

проводником

 

и

 

плаваю

-

щим

 

металлическим

 

элементом

ЧР

 

вызывают

 

преждевременное

 

старение

 

изоляции

 


background image

3

Татьяна

 

ГАЛИЕВА

,

ассистент

 

кафедры

 

«

Теоретические

 

основы

 

электротехники

» 

ФГБОУ

 

ВО

 «

Казанский

 

государственный

 

энергетический

 

университет

»

Марат

 

САДЫКОВ

,

д

.

т

.

н

., 

профессор

заведующий

 

кафедрой

 

«

Теоретические

 

основы

 

электротехники

» 

ФГБОУ

 

ВО

 «

Казанский

 

государственный

 

энергетический

 

университет

»

Айдар

 

ВАГАПОВ

ассистент

 

кафедры

 

«

Промышленная

 

электроника

» 

ФГБОУ

 

ВО

 «

Казанский

 

государственный

 

энергетический

 

университет

»

[2–5], 

так

 

как

 

вызывают

 

тепловые

механические

 

и

 

химические

 

процессы

Поэтому

 

необходимо

 

регистрировать

 

активность

 

частичных

 

разрядов

 

и

 

идентифицировать

 

их

 

источники

чтобы

 

предпринять

 

соответствующие

 

действия

 

до

 

того

как

 

произойдет

 

повреждение

 

изоляции

 

и

 

аварийная

 

ситуация

Хорошо

 

известно

что

 

ЧР

 

генерируют

 

излучение

 

ультрафиолетового

 

и

 

видимого

 

света

акустический

 

шум

импульсы

 

тока

вызывают

 

локальное

 

повышение

 

температуры

 [3]. 

Поэтому

 

ЧР

 

обычно

 

обнаруживают

 

электромагнитными

 

методами

 

с

 

использованием

 

детекторов

 

напряжения

 

и

 

ЧР

 

радио

-

помех

антенн

 

УВЧ

 

и

 

УКВ

 [6], 

акустических

 [7] 

и

 

ультразвуковых

 

датчиков

 [8], 

оптиче

-

ских

 [9] 

и

 

инфракрасных

 

детекторов

 [10] 

или

 

детекторов

 

рентгеновского

 

излучения

 

[11, 12]. 

Для

 

локализации

 

источников

 

ЧР

 

применяют

 

специальные

 

методы

 

на

 

основе

 

математической

 

обработки

 

сигналов

 

с

 

нескольких

 

приемников

Коронный

 

разряд

 — 

это

 

разновидность

 

ЧР

образуется

 

только

 

в

 

сильно

 

неодно

-

родных

 

электрических

 

полях

 

и

 

генерируется

 

при

 

напряжениях

 

ниже

 

тех

которые

 

не

-

обходимы

 

для

 

полного

 

пробоя

Подобно

 

частичным

 

разрядам

коронные

 

разряды

 

ге

-

нерируют

 

ультрафиолетовый

 

и

 

видимый

 

свет

 [13], 

электромагнитное

 

и

 

акустическое

 

излучения

 [3, 14]. 

Они

 

воздействуют

  (

в

 

том

 

числе

 

химически

на

 

изоляцию

 

и

 

дру

-

гие

 

элементы

 

оборудования

приводя

 

к

 

их

 

изменению

Определение

 

негативного

 

воздействия

 

электрических

 

разрядов

 

на

 

изоляционные

 

материалы

использование

 

измерительного

 

оборудования

 

и

 

основные

 

методические

 

приемы

 

по

 

диагностиро

-

ванию

 

регламентируются

 

отечественными

 

и

 

зарубежными

 

стандартами

 

в

 

области

 

контроля

 

изоляции

 

на

 

основе

 

обнаружения

 

частичных

 

разрядов

 [1, 15–17]. 

Акустические

 

методы

 

контроля

 

основаны

 

на

 

применении

 

упругих

 

колебаний

возбуждаемых

 

или

 

возникающих

 

в

 

объекте

 

контроля

 (

ГОСТ

 23829–85) [18]. 

На

 

се

-

годняшний

 

день

 

этот

 

метод

 

набирает

 

большую

 

популярность

так

 

как

 

он

 

позволяет

 

проводить

 

диагностику

 

оборудования

 

дистанционно

имеет

 

возможность

 

визуализи

-

ровать

 

дефекты

 

в

 

режиме

 

реального

 

времени

что

 

упрощает

 

процесс

 

диагностики

Акустический

 

метод

 

диагностики

 

применим

 

для

 

всего

 

оборудования

 

подстанций

силовых

 

трансформаторов

высоковольтных

 

вводов

 

и

 

изоляторов

силовых

 

высоко

-

вольтных

 

кабелей

токопроводов

кабельных

 

муфт

 

и

 

др

Заключительным

 

и

 

самым

 

важным

 

этапом

 

в

 

процессе

 

диагностики

 

оборудова

-

ния

 

является

 

оценка

 

критичности

 

и

 

стадии

 

развития

 

зарегистрированного

 

дефекта

остаточного

 

ресурса

 

оборудования

что

 

позволяет

 

осуществить

 

переход

 

от

 

плано

-

во

-

предупредительного

 

ремонта

 

на

 

подстанциях

 

к

 

ремонту

 (

или

 

замене

по

 

факти

-

ческому

 

техническому

 

состоянию

Это

в

 

свою

 

очередь

позволяет

 

уменьшить

 

коли

-

чество

 

аварий

В

 

данной

 

статье

 

рассматривается

 

метод

 

акустической

 

диагностики

 

как

 

инстру

-

мент

 

технической

 

оценки

позволяющий

 

обнаружить

 

источники

 

частичных

 

разрядов

локализовать

 

дефект

 

или

 

источник

 

разрядной

 

активности

В

 

качестве

 

прибора

 

аку

-

стической

 

диагностики

 

используется

 

переносной

 

визуально

-

акустический

 

дефек

-

тоскоп

  (

ВАД

), 

который

 

регистрирует

 

ультразвуковые

 

источники

строит

 

амплитуд

-

но

-

фазовые

 

распределения

 (

АФР

и

 

визуализирует

 

источник

 

на

 

видеоизображении

 

в

 

режиме

 

реального

 

времени

В

 

данной

 

статье

 

представлены

 

только

 

некоторые

 

важные

 

моменты

 

применения

 

ВАД

 

и

 

интерпретации

 

результатов

 

обследования

которые

 

помогут

 

специалистам

 

избежать

 

ложных

 

заключений

 

о

 

техническом

 

состоянии

 

оборудования

ВОЗМОЖНЫЕ

 

ПОМЕХИ

 

ПРИ

 

АКУСТИЧЕСКОМ

 

ОБСЛЕДОВАНИИ

И

 

СПОСОБЫ

 

ИХ

 

УСТРАНЕНИЯ

При

 

проведении

 

акустического

 

обследования

 

очень

 

важно

 

учитывать

 

такие

 

параме

-

тры

как

 

осадки

скорость

 

ветра

расстояние

 

до

 

объекта

акустическое

 

отражение

неэлектрический

 

шум

В

 

противном

 

случае

 

возможна

 

регистрация

 

несуществующих

 

дефектов

 — 

акустических

 

помех

вызывающих

 

некорректные

 

показания

 

диагности

-

ческого

 

оборудования

.


background image

4

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(32), 

март

 2024

Так

например

при

 

сильном

 

ветре

 

с

 

помощью

 

ВАД

 

был

 

зарегистрирован

 

дефект

 

на

 

вводе

  (

рисунок

  1

а

), 

а

 

после

 

проведения

 

дополнительного

 

обследования

 

с

 

помощью

 

тепловизора

 

обнаружилось

что

 

это

 

нагрев

 

болтового

 

соединения

 

ввода

 (

рисунок

 1

б

).

Также

 

при

 

обследовании

 

дефектов

 

следует

 

отметить

что

 

часто

 

регистрируется

 

достаточно

 

мощный

  «

неэлектри

-

ческий

» 

шум

При

 

обследовании

 

высоковольтного

 

обору

-

дования

 

с

 

использованием

 

ВАД

 

источником

 

постороннего

 

шума

 

являются

 

механические

 

дефекты

 

агрегатов

. «

Неэлек

-

трический

» 

шум

 

достаточно

 

просто

 

можно

 

отфильтровать

используя

 

амплитудно

-

фазовые

 

диаграммы

так

 

как

 

АФР

 

та

-

ких

 

источников

 

акустического

 

излучения

 

не

 

имеет

 

привязки

 

к

 

частоте

 50 

Гц

Например

на

 

рисунке

 2 

приведена

 

спектро

-

грамма

 

сигнала

 

электродвигателя

на

 

которой

 

присутствует

 

частота

 15–30 

кГц

которая

 

незначительно

 

модулирована

 

частотой

 

вращения

 (

периодические

 

вертикальные

 

полосы

). 

На

 

рисунке

 3 

представлена

 

механическая

 

неисправность

 

вентилятора

 

системы

 

охлаждения

 

трансформатора

что

 

так

-

же

 

является

 

неэлектрическим

 

шумом

.

ОСОБЕННОСТИ

 

ОБСЛЕДОВАНИЯ

СИЛОВЫХ

 

ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

С

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

 

ВАД

Силовые

 

высоковольтные

 

трансформаторы

 

являются

 

ос

-

новным

 

узлом

 

в

 

системах

 

электроснабжения

 

и

 

одним

 

из

 

наиболее

 

дорогостоящих

 

элементов

 

системы

С

 

целью

 

недопущения

 

аварийных

 

ситуаций

 

возникают

 

следующие

 

задачи

определить

 

и

 

локализовать

 

зарождающиеся

 

де

-

фекты

 

в

 

трансформаторе

продлить

 

срок

 

эксплуатации

 

трансформатора

 

без

 

потери

 

надежности

 

и

соответствен

-

но

обеспечить

 

надежность

 

энергосистемы

.

В

 

силу

 

этого

 

актуальным

 

вопросом

 

становится

 

поиск

 

новых

 

подходов

 

и

 

методов

 

мониторинга

диагностики

оценки

 

состояния

технического

 

обслуживания

ремонта

 

и

 

продления

 

эксплуатации

 

трансформаторов

 

без

 

потери

 

устойчивости

 

и

 

надежности

 

электрических

 

сетей

Обследование

 

трансформатора

 

с

 

использованием

 

ВАД

 

с

 

целью

 

локализации

 

дефектов

 

и

 

измерения

 

уровня

 

раз

-

рядной

 

активности

 

является

 

вспомогательным

 

средством

 

оценки

 

его

 

состояния

 

и

 

исправности

 

в

 

работе

 

связанных

 

с

 

ним

 

систем

 

и

 

узлов

В

 

данной

 

статье

 

рассматривается

 

процесс

 

обследова

-

ния

 

силового

 

трансформатора

 110 

кВ

 (

рисунок

 4). 

ВАД

 

уста

-

навливался

 

на

 

расстоянии

 

не

 

более

 10 

м

Обследование

 

элементов

 

силового

 

трансформатора

 

производится

 

со

 

всех

 

сторон

 

в

 

соответствии

 

с

 

планом

представленным

 

на

 

рисун

-

ке

 5. 

Когда

 

источник

 

разрядной

 

активности

 

локализован

со

-

храняется

 

снимок

содержащий

 

текущее

 

изображение

 

с

 

ка

-

меры

тепловую

 

карту

 

и

 

короткую

 

запись

 

самого

 

мощного

 

источника

 

УЗ

Рис

. 1. 

Зарегистрированный

 

дефект

 

на

 

вводе

 

при

 

сильном

 

ветре

а

дефект

зарегистрированный

 

ВАД

б

дефект

зарегистриро

-

ванный

 

тепловизором

а

)

Рис

. 2. 

Механический

 

дефект

 

электродвигателя

 (

акустический

 

сигнал

 

имеет

 

неэлектрическую

 

природу

уровень

 

УЗ

 — 45,1 

дБ

)

Рис

. 3. 

Механическая

 

неисправность

 

вентилятора

 

системы

 

охлаждения

 

трансформатора

б

)

Методы

 

и

 

средства

 

контроля


background image

5

В

 

процессе

 

обследования

 

силовых

 

трансформаторов

 

с

 

использованием

 

ВАД

 

возникают

 

ситуации

когда

 

прибор

 

лока

-

лизует

 

источник

 

разрядной

 

активности

 

на

 

поверхности

 

бака

  (

рисунки

 4 

и

 6). 

При

 

наличии

 

таких

 

источников

 

УЗ

 

необходимо

 

убедиться

что

 

локализованный

 

источник

 

не

 

является

 

отражением

 

расположенных

 

рядом

 

с

 

обследуемым

 

трансформатором

 

источников

 

УЗ

Поэтому

 

при

 

наличии

 

источника

 

раз

-

рядной

 

активности

 

внутри

 

бака

 

силового

 

трансформатора

 

можно

 

с

 

помощью

 

ВАД

 

локализовать

 

отраженный

 

сигнал

 

от

 

вну

-

тренних

 

дефектов

 

на

 

поверхности

 

бака

При

 

наличии

 

такого

 

сигнала

 

следует

 

обра

-

тить

 

внимание

 

на

 

обследуемый

 

трансфор

-

матор

 

и

 

провести

 

дополнительное

 

обсле

-

дование

 

другими

 

методами

.

ЛОКАЛИЗАЦИЯ

 

ДЕФЕКТОВ

 

И

 

ИЗМЕРЕНИЯ

 

УРОВНЯ

 

РАЗРЯДНОЙ

 

АКТИВНОСТИ

 

В

 

ТОКОПРОВОДАХ

 

С

 

ЛИТОЙ

 

(

ТВЕРДОЙ

ИЗОЛЯЦИЕЙ

 6–35 

КВ

 

Важным

 

элементом

 

токопроводов

 

являют

-

ся

 

соединительные

 

муфты

.

При

 

обследовании

 

токопроводов

 

с

 

ли

-

той

  (

твердой

изоляцией

 6–35 

кВ

  (

рису

-

нок

 7) 

с

 

использованием

 

ВАД

 

с

 

целью

локализации

 

дефектов

 

и

 

измерения

 

уровня

 

разрядной

 

активности

 

основное

 

внимание

 

следует

 

обращать

 

на

 

источ

-

ники

 

УЗ

 

на

 

соединительных

 

муфтах

 (

ри

-

сунок

 8). 

Дефекты

 

могут

 

возникать

 

из

-

за

 

ослабления

 

контактных

 

соединений

 

и

 

де

-

фектов

 

пружины

Рис

. 4. 

Силовой

 

трансформатор

 110 

кВ

 (

расстояние

 — 1,5 

м

уровень

 

УЗ

 — 19,7 

дБ

)

Рис

. 6. 

Наблюдение

 

тепловой

 

карты

 

источника

 

УЗ

 

на

 

поверхности

 

бака

 

силового

 

трансформатора

Рис

. 5. 

План

 

обследования

 

трансформатора

вид

 

сверху

 (1 — 

бак

, 2 — 

ВАД

)

2

 10 

м

1


background image

6

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(32), 

март

 2024

На

 

рисунке

 8 

приведен

 

пример

 

локализованного

 

де

-

фекта

возникшего

 

из

-

за

 

неправильного

 

монтажа

 

муфты

 

токопровода

Пружина

 (

позиция

 7 

на

 

рисунке

 7) 

лежала

 

на

 

экране

 

муфты

 

и

 

в

 

процессе

 

работы

 

токопровода

 

издавала

 

акустический

 

шум

ЛОКАЛИЗАЦИЯ

 

ДЕФЕКТОВ

В

 

СИЛОВЫХ

 

КАБЕЛЬНЫХ

 

ЛИНИЯХ

И

 

КАБЕЛЬНОЙ

 

АРМАТУРЕ

Важным

 

и

 

необходимым

 

элементом

 

любой

 

кабельной

 

линии

 

является

 

кабельная

 

арматура

в

 

том

 

числе

 

соединительные

 

и

 

концевые

 

муфты

В

 

кабельных

 

муфтах

 

чаще

 

всего

 

имеет

 

место

 

фактор

 

некачественного

 

монтажа

и

 

могут

 

быть

 

выяв

-

лены

 

развившиеся

 

в

 

КЛ

 

дефекты

По

 

статистике

 (

рисунок

 9) 

основными

 

причинами

 

выхода

 

из

 

строя

 

кабельных

 

линий

 

яв

-

ляются

 

концевые

 

и

 

соединительные

 

муфты

 [19–21]. 

Муфты

 

имеют

 

достаточно

 

сложную

 

конструкцию

в

 

ко

-

торую

 

входят

 

компоненты

 

кабеля

 (

рисунок

 10), 

содержат

 

основную

 

изоляцию

 

и

 

внешнюю

 

оболочку

 (

изоляционный

 

Рис

. 7. 

Токопровод

 

с

 

литой

 

изоляцией

 (1 — 

токоведущая

 

шина

, 2 — 

полупроводящие

 

слои

, 3 — 

литая

 

изоляция

, 4 — 

слой

 

заземления

5 — 

контакты

, 6 — 

шинные

 

компенсаторы

, 7 — 

пружина

): 

а

конструкция

 

секции

 

токопровода

б

конструкция

 

муфты

 

токопровода

3

2 4

1

3

5

7

6

1

2

3

4 5 6

7

8

Рис

. 8. 

Муфта

 

токопровода

 

с

 

литой

 

изоляцией

 (

уровень

 

УЗ

 — 16,8 

дБ

расстояние

 — 1 

м

напряжение

 — 6 

кВ

Рис

. 9. 

Причины

 

аварий

 

и

 

повреждений

 

кабельных

 

линий

 

различного

 

класса

 

напряжения

 (

по

 

классификации

 

МЭК

Класс

 

напряжения

 — 161–500 

кВ

Класс

 

напряжения

 — 36–160 

кВ

Класс

 

напряжения

 — 

до

 35 

кВ

Кабель

16,7%

Кабель

56,2%

Кабель

7,3%

Соединительные

муфты

12,5%

Соединительные

муфты

36,6%

Сращивание

кабелей

37,1%

Концевые

муфты

58,3%

Концевые

муфты

31,7%

Концевые

 

муфты

5,6%

Неизвестные

 

причины

12,5%

Неизвестные

 

причины

1,1%

Неизвестные

 

причины

12,5%

Рис

. 10. 

Основные

 

элементы

 

кабеля

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

: 1 — 

многопроволочная

 

уплотненная

 

токопроводя

-

щая

 

жила

, 2 — 

внутренний

 

экструдированный

 

полупроводящий

 

слой

, 3 — 

изоляция

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

, 4 — 

внешний

 

экструдированный

 

полупроводящий

 

слой

, 5 — 

разделительный

 

слой

 

из

 

водоблокирующей

 

ленты

, 6 — 

медный

 

экран

, 7 — 

защит

-

ный

 

покров

, 8 — 

наружный

 

кожух

а

)

б

)

Методы

 

и

 

средства

 

контроля


background image

7

1
2
3
4
5

6

7

8

9
10
11

12

14

13

и

 

защитный

 

слой

), 

а

 

также

 

прочие

 

элементы

 (

токоведущая

 

жила

экран

и

 

т

.

д

.). 

Концевые

 

заделки

 

являются

 

устрой

-

ством

соединяющим

 

кабели

 

с

 

электрическими

 

аппарата

-

ми

 

внутренней

 

установки

Надежность

 

и

 

эффективность

 

работы

 

кабельной

 

арматуры

 

во

 

многом

 

определяются

 

ее

 

конструкцией

 

и

 

технологией

 

монтажа

используемыми

 

изоляционными

 

материалами

 

и

 

средствами

 

выравнива

-

ния

 

электрического

 

поля

.

Обследование

 

силовых

 

кабельных

 

линий

 

и

 

кабель

-

ной

 

арматуры

 

с

 

использованием

 

ВАД

 

позволяет

 

выявить

 

источники

 

разрядной

 

активности

 

и

 

дефекты

 

на

 

начальной

 

стадии

 

развития

Дефекты

 

разделки

 

кабеля

 

и

 

кабельной

 

Рис

. 11. 

Концевая

 

муфта

 

КЛ

 (

дефекты

 

определены

 

с

 

помощью

 

ВАД

): 

а

напряжение

 220 

кВ

 (

уровень

 

УЗ

 — 15,2 

дБ

расстояние

 — 

10 

м

); 

б

напряжение

 110 

кВ

 (

уровень

 

УЗ

 — 4,2 

дБ

)

арматуры

пробои

 

изоляции

 

кабеля

 

создают

 

локальные

 

источники

 

УЗ

которые

 

локализуются

 

с

 

помощью

 

ВАД

Во

 

время

 

обследования

 

концевой

 

муфты

 

КЛ

 220 

кВ

 

(

рисунок

 11) 

с

 

помощью

 

ВАД

 

был

 

обнаружен

 

источник

 

ультра

 

звука

 

вблизи

 

разделки

 

высоковольтного

 

кабеля

 

(

рисунок

 12), 

дефект

 

был

 

зафиксирован

 

дефектоскопом

 

как

 

разряды

 

аварийного

 

уровня

Рассмотрев

 

конструкцию

 

концевой

 

муфты

 

кабельной

 

линии

 (

рисунок

 12) 

видно

что

 

дефект

 

определяется

 

в

 

раз

-

делке

 

высоковольтного

 

кабеля

 

в

 

области

 

стресс

-

конуса

Обследование

 

силовых

 

кабельных

 

линий

 

и

 

кабель

-

ной

 

арматуры

 

с

 

использованием

 

ВАД

 

с

 

целью

 

локализа

-

ции

 

дефектов

 

и

 

измерения

 

уровня

 

разрядной

 

активности

 

позволяет

 

выявить

 

на

 

начальной

 

стадии

 

развития

 

очаги

 

разрушения

 

изоляции

 

в

 

сухих

 

разделках

 

кабелей

.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ

 

РЕЗУЛЬТАТОВ

В

 

ходе

 

проведения

 

обследования

 

высоковольтного

 

обо

-

рудования

 

подстанций

 

была

 

получена

 

база

 

зарегистри

-

рованных

 

дефектов

 

различного

 

рода

АФР

 

импульсов

 

частичных

 

разрядов

 (

рисунок

 13). 

АФР

 

импульсов

 

частичных

 

разрядов

 

показывают

 

связь

 

между

 

моментом

 

возникновения

 

частичных

 

раз

-

рядов

 

и

 

фазой

 

приложенного

 

переменного

 

напряжения

Чтобы

 

определить

 

тип

 

частичного

 

разряда

процесс

 

из

-

мерения

 

должен

 

быть

 

синхронизирован

 

с

 

фазой

 

опорного

 

напряжения

.

Чаще

 

всего

 

разряды

 

происходят

 

в

 

областях

 

роста

 

приложенного

 

сетевого

 

напряжения

 

как

 

на

 

положитель

-

ной

 

полуволне

 

синусоиды

так

 

и

 

на

 

отрицательной

На

 

основе

 

анализа

 

фазовых

 

зон

 

распределения

 

импульсов

 

строится

 

базовая

 

экспертная

 

диагностика

 

и

 

определяет

-

ся

 

тип

 

дефекта

 

в

 

изоляции

который

 

является

 

источником

 

частичных

 

разрядов

.

На

 

рисунке

 13 

представлены

 

типовые

 

АФР

 

для

 

раз

-

ных

 

типов

 

источников

 

разрядной

 

активности

получен

-

ные

 

с

 

помощью

 

визуально

-

акустического

 

дефектоскопа

поверхностный

 

частичный

 

разряд

положительный

 

ко

-

Рис

. 12. 

Конструкция

 

концевой

 

муфты

 

кабельной

 

линии

:

1 — 

наконечник

, 2 — 

защит

 

ный

 

кожух

, 3 — 

стакан

, 4 — 

крышка

5 — 

компаунд

, 6 — 

композит

-

ный

 

изолятор

, 7 — 

разделка

 

высоковольтного

 

кабеля

8 — 

стресс

-

конус

, 9 — 

центри

-

рующее

 

кольцо

, 10 — 

центри

-

рующий

 

стакан

, 11 — 

плита

 

основания

, 12 — 

уголок

 

заземле

-

ния

, 13 — 

патрубок

, 14 — 

ввод

 

оптоволокна


background image

8

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 1(32), 

март

 2024

ронный

 

разряд

отрицательный

 

коронный

 

разряд

разряд

 

с

 

плавающим

 

потенциалом

 (

плавающий

 

ЧР

). 

На

 

основе

 

полученной

 

базы

 

обследования

 

высоковольт

-

ного

 

оборудования

 

были

 

определены

 

критерии

 

оценки

 

ре

-

зультатов

 

разрядной

 

активности

 

по

 

трем

 

уровням

разряды

 

низкого

 

уровня

среднего

 

и

 

аварийного

 (

таб

 

лица

 1). 

При

 

оценке

 

состояния

 

изоляции

 

в

 

соответствии

 

со

 

степенью

 

интенсивности

 

разрядов

 

следует

 

приводить

 

из

-

Рис

. 13. 

Типовые

 

АФР

 

для

 

разных

 

типов

 

источников

 

разрядной

 

активности

полученные

 

с

 

помощью

 

визуально

-

акустического

дефектоскопа

Амплитуда

Время

мс

Поверхностный

 

частичный

 

разряд

0

5

10

15

20

Амплитуда

Время

мс

Положительный

 

коронный

 

разряд

Положительный

Отрицательный

 

0

5

10

15

20

Время

мс

Амплитуда

Разряд

 

с

 

плавающим

 

потенциалом

 

(

плавающий

 

ЧР

)

0

5

10

15

20

Время

мс

Амплитуда

Отрицательный

 

коронный

 

разряд

Отрицательный

 

пик

 

напряжения

0

5

10

15

20

меренные

 

с

 

помощью

 

ВАД

 

значения

 

уровня

 

сигнала

 

УЗ

 

зарегистрированного

 

источника

 

разрядной

 

активности

 

к

 

расстоянию

 

в

 1 

м

 

по

 

формуле

 

L

p

 = 

L

(

r

) + 20 · 

lg

(

r

/

r

0

), (1)

где

 

L

p

 — 

уровень

 

звуковой

 

мощности

 

источника

 

при

 

r

0

 = 1 

м

L

(

r

) — 

полученный

 

уровень

 

звуковой

 

мощности

 

с

 

помощью

 

ВАД

r

 — 

расстояние

на

 

котором

 

проводилось

 

измерение

Табл

. 1. 

Критерии

 

оценки

 

результатов

 

разрядной

 

активности

 

в

 

высоковольтном

 

оборудовании

(

корона

поверхностные

 

частичные

 

разряды

), 

полученные

 

бесконтактно

 

с

 

использованием

 

ВАД

Уровень

индикации

Степень

 

интенсивности

 

разрядов

Уровень

дБ

Характеристика

 

состояния

 

изоляции

Помехи

На

 

уровне

 

чувствительности

 

датчиков

0–5

Соответствует

 

нормальному

 

состоянию

 

изоляции

.

Первый

Разряды

 

низкого

 

уровня

5–20

При

 

локализации

 

источника

 

разрядной

 

активности

 

определяется

 

как

 

начальный

 

дефект

Необходим

 

контроль

 

динамики

 

развития

 

разрядного

 

процесса

.

Второй

Разряды

 

среднего

 

уровня

20–30

Соответствует

 

наличию

 

развившегося

 

дефекта

 

изоляции

незначительно

 

влияющего

 

на

 

надеж

-

ность

 

и

 

не

 

требующего

 

срочного

 

ремонта

Требу

-

ется

 

учащенный

 

контроль

 

развития

 

разрядного

 

процесса

проведение

 

дополнительных

 

испытаний

 

и

 

других

 

диагностических

 

процедур

 

во

 

время

 

про

-

ведения

 

текущего

 

ремонта

.

Третий

Разряды

 

аварийного

 

уровня

более

 30

Соответствует

 

наличию

 

аварийного

 

дефекта

 

изоляции

Организация

 

незамедлительного

 

вывода

 

оборудования

 

из

 

работы

 

для

 

проведения

 

ремонт

-

ных

 

работ

.

Методы

 

и

 

средства

 

контроля


background image

9

ЛИТЕРАТУРА

1. 

ГОСТ

 

Р

 55191-2012 (IEC 60270:2000). 

Методы

 

испыта

-

ний

 

высоким

 

напряжением

Измерение

 

частичных

 

раз

-

рядов

. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200103903.

2. 

Дхомовская

 

Л

.

Х

., 

Ларионов

 

В

.

П

., 

Пинталь

 

Ю

.

С

и

 

др

Техника

 

высоких

 

напряжений

М

Энергия

, 1976. 488 

с

.

3. 

Вдовико

 

В

.

П

Частичные

 

разряды

 

в

 

диагностировании

 

высоковольтного

 

оборудования

Новосибирск

Наука

2007. 155 

с

.

4. 

Кучинский

 

Г

С

Частичные

 

разряды

 

в

 

высоковольтных

 

конструкциях

Л

.: 

Энергия

Ленингр

отделение

, 1979. 

224 

с

.

5. 

Сви

 

П

.

М

Измерение

 

частичных

 

разрядов

 

в

 

изоляции

 

оборудования

 

высокого

 

напряжения

 

энергосистем

М

.: 

Энергия

, 1977. 199 

с

.

6. 

Галиева

 

Т

.

Г

., 

Иванов

 

Д

.

А

., 

Садыков

 

М

.

Ф

., 

Андреев

 

Н

.

К

., 

Хамидуллин

 

И

.

Н

Метод

 

и

 

устройство

 

диагностики

 

состояния

 

высоковольтных

 

изоляторов

 

на

 

основе

 

непрерывной

 

регистрации

 

пространственного

 

уровня

 

электромагнитного

 

излучения

 

частичных

 

разрядов

 // 

Известия

 

высших

 

учебных

 

заведений

Проблемы

 

энергетики

, 2022, 

т

. 24, 

 4. 

С

. 165–177. 

7. 

Иванов

 

Д

.

А

., 

Галиева

 

Т

.

Г

., 

Голенищев

-

Кутузов

 

А

.

В

., 

Са

-

дыков

 

М

.

Ф

., 

Калимуллин

 

Р

.

И

., 

Семенников

 

А

.

В

Детек

-

тирование

 

акустических

 

сигналов

 

частичных

 

разрядов

 

на

 

дефектах

 

изоляционного

 

оборудования

 // 

Омский

 

научный

 

вестник

, 2021, 

 6(180). 

С

. 48–55. 

8. 

Калинчук

 

Ю

.

А

., 

Второва

 

Л

.

В

., 

Калинчук

 

Ф

.

А

Устройство

 

ультразвукового

 

контроля

 

высоковольтных

 

изолято

-

ров

 

под

 

напряжением

Патент

 

на

 

полезную

 

модель

 

 RU 59258 U1. 

Заявка

 2006129500/22, 14.08.2006, 

опубл

. 10.12.2006.

9. Biswas S., Koley C., Chatterjee B., Chakravorti S. 

A methodology for identi

fi

cation and localization of 

partial discharge sources using optical sensors. IEEE 
Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2012, 
vol. 19, no. 1, pp. 18-28. 

10. 

Зарипова

 

А

.

Д

., 

Зарипов

 

Д

.

К

., 

Усачев

 

А

.

Е

Критерии

 

вы

-

явления

 

дефектов

 

оборудования

 

для

 

тепловизионной

 

системы

 

контроля

 

электрической

 

подстанции

 // 

Изве

-

стия

 

высших

 

учебных

 

заведений

Проблемы

 

энергети

-

ки

, 2017, 

т

. 19, 

 5–6. 

С

. 51–57.

11. Nagi L.; Koziol M.; Wotzka D. Analysis of the spectrum 

of electromagnetic radiation generated by electrical 

discharges. IET Science, Measurement & Technology, 
2019, vol. 13, no. 6, pp. 812-817. 

12.  Ivanov D.A., Sadykov M.F., Yaroslavsky D.A., Golenishchev-

Kutuzov A.V., Galieva T.G. Non-Contact Methods for High-
Voltage Insulation Equipment Diagnosis during Operation. 
Energies, 2021, vol. 14, no. 18, p. 5670. 

13. Riba J.-R., Moreno-Eguilaz M., Boizieau M., Ibrayemov T. 

Performance Evaluation of Solar-Blind Gas-Filled Sensors 
to Detect Electrical Discharges for Low-Pressure Aircraft 
Applications. Sensors, 2022, vol. 22, no. 2, p. 492.

14. Ilkhechi H.D., Samimi M.H. Applications of the Acoustic 

Method in Partial Discharge Measurement: A Review. 
IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 
2021, vol. 28, no. 1, pp. 42-51.

15. IEC TS 62478: 2016 High voltage test techniques – 

Measurement of partial discharges by electromagnetic 
and acoustic methods. URL: https://docs.cntd.ru/
document/440140845.

16. 

СТО

 56947007-29.180.01.207-2015. 

Методика

 

измере

-

ния

 

частичных

 

разрядов

 

в

 

маслобарьерной

 

изоляции

 

силового

 

трансформаторного

 

оборудования

. URL: 

https://docs.cntd.ru/document/1200129367.

17. 

СТО

 56947007-29.240.003-2008. 

Методические

 

ука

-

зания

 

по

 

дистанционному

 

оптическому

 

контролю

 

изоляции

 

воздушных