Интродиагностика высоковольтного оборудования

 
При обработке записанных в памяти компьютера данных диагностики выделяются и учитываются первичные и отражённые импульсы ЧР на фоне возможных помех и шумов. При этом амплитуда ЧР определяется по первичному импульсу, а расстояние до места возникновения ЧР в КЛ определяется по промежутку времени между первичным импульсом и его отражением. 
Обработанные и учтённые импульсы ЧР представляются на карте распределения ЧР различной величины по длине КЛ (на карте дефектных мест) как для всех трёх фаз КЛ, так и для каждой фазы КЛ в отдельности. Карта дефектных мест может быть преобразована в гистограмму распределения количества ЧР по длине КЛ как для всех трёх фаз КЛ, так и для каждой фазы КЛ в отдельности.

 

На основе анализа результатов экспериментальных исследований и опыта применения различных методов были уточнены объём и режимы испытаний, критерии диагностики и оценки состояния изоляции КЛ 6—35 кВ, а также разработаны инструкции и методики по проведению испытаний и диагностики КЛ 6—35 кВ с бумажной пропитанной изоляцией c применением различных методов и соответствующего оборудования. 
Результаты исследований показали, что наиболее эффективно задача оценки состояния изоляции и выдачи обоснованного заключения может быть решена при сочетании различных методов испытаний и диагностики. В связи с этим была разработана «Комплексная методика испытаний и диагностики КЛ 6—35 кВ с бумажной пропитанной изоляцией с применением щадящих и неразрушающих методов». В комплексной методике изложены порядок организации и проведения в условиях эксплуатации комплексных испытаний и диагностики КЛ 6—35 кВ с бумажной пропитанной изоляцией с применением различных щадящих и неразрушающих методов и соответствующего оборудования, а также методы обработки и оценки результатов испытаний и диагностики КЛ. 
В методике содержится перечень и объём работ как на новых линиях при вводе их в эксплуатацию, так и на эксплуатирующихся линиях (после их ремонта и между ремонтами).

 
Работы по проведению комплексной диагностики и испытаниям включают в себя: 
• обследование каждой фазы КЛ (при вводе линий в эксплуатацию или после ремонта линий) методом рефлектометрии с применением импульсных рефлектометров (РЕЙС-105М или его аналог) для уточнения длины КЛ, местоположения соединительных муфт (для паспортизации новых линий или после их ремонта), обнаружения и локализации (при их наличии) явных и низкоомных повреждений и дефектов в КЛ;

 
• диагностирование каждой фазы КЛ методом измерения и локализации частичных разрядов с применением системы OWTS для проверки качества монтажа (при вводе линий в эксплуатацию или после их ремонта), для оценки состояния эксплуатирующихся КЛ (между ремонтами линий), для выявления и локализации (при их наличии) участков линий и муфт с повышенным уровнем частичных разрядов;

 
• диагностирование изоляции каждой фазы КЛ со сроком эксплуатации более 15 лет (после ремонта линий или между их ремонтами) методом измерения и анализа возвратного напряжения с применением системы CD 31 (или ее аналога) для интегральной оценки состояния, степени старения и увлажнённости изоляции КЛ;

 
• тестирование изоляции каждой фазы КЛ напряжением сверхнизкой частоты 0,1 Гц с применением системы тестирования VLF (или её аналога) для проверки исправности и работоспособности КЛ перед вводом её в эксплуатацию после монтажа или после ремонта (тестирование величиной 3Uo в течение 15 минут), а также между ремонтами в случае неудовлетворительных характеристик диагностируемых КЛ (тестирование величиной 1,7Uo в течение 30 минут).

 
 
Общая длительность проведения работ по комплексной диагностике и испытаниям составляет 2—2,5 часа для новой КЛ, 2—3 часа — для КЛ со сроками эксплуатации до 15 лет и 4—5 часов — для КЛ со сроками эксплуатации более 15 лет. 
Диагностика методом импульсной рефлектометрии позволяет производить как паспортизацию КЛ, так и выявлять (локализовать) явные и низкоомные повреждения в КЛ. Для обнаружения и локализации высокоомных повреждений в КЛ без предварительного прожига изоляции следует использовать рефлектометры, реализующие волновой (метод колебательного разряда) и импульсно-дуговой методы (метод стабилизации дуги).

 

Диагностика методом измерения и локализации частичных разрядов с использованием системы OWTS позволяет проверить качество монтажа КЛ при вводе их в эксплуатацию или после ремонта, а также оценить состояние эксплуатирующихся КЛ и локализовать участки линий или кабельные муфты с повышенным уровнем частичных разрядов.

 
Оценка состояния изоляции КЛ производится по наихудшему из следующих основных диагностируемых параметров: максимальная величина ЧР, определённая в локальном месте при величине измерительного напряжения, соответствующей амплитуде наибольшего фазного и линейного напряжения КЛ; среднее количество ЧР, определённое в локальном месте; величина напряжения возникновения ЧР, определённая в локальном месте. Для оценки состояния изоляции КЛ могут также использоваться дополнительные параметры, получаемые в результате диагностирования КЛ с использованием системы OWTS, такие, как максимальная величина ЧР при напряжении возникновения ЧР, напряжение погасания ЧР, ёмкость изоляции, тангенс угла диэлектрических потерь.

 
Оценка технического состояния КЛ по характеристикам ЧР производится по шкале: «хорошее» — «удовлетворительное» — «неудовлетворительное» — «предпробивное». Определение проблемных мест в КЛ (определение местоположения дефектов и повреждений) производится на основе анализа полученных карт распределения ЧР по длине КЛ (карт дефектных мест) и гистограмм распределения числа ЧР по длине КЛ как для трёх фаз, так и для каждой фазы КЛ в отдельности.

 
В зависимости от результатов могут быть даны рекомендации по срокам последующей диагностики или ремонта КЛ с указанием участков линий или муфт, подлежащих ремонту. Например, КЛ, оцененные как находящиеся в «хорошем» состоянии, подлежат последующему диагностированию через 5 лет, а КЛ, оцененные как находящиеся в «удовлетворительном» состоянии, подлежат последующему диагностированию через 1 год. КЛ, оцененные как находящиеся в «неудовлетворительном» состоянии, подлежат ремонту в течение года, а КЛ, оцененные как находящиеся в «предпробивном» состоянии, подлежат срочному ремонту с последующим диагностированием. 
Для оценки технического состояния КЛ в совокупности с методом измерения ЧР весьма эффективно использование метода измерения и анализа возвратного напряжения, позволяющего оценивать общее состояние и степень увлажнения и старения изоляции КЛ. Это особенно актуально для КЛ с длительными сроками эксплуатации, приближающимися к нормативному сроку службы кабелей или превышающими их. 
Оценка состояния и степени увлажнённости муфт производится по величине тока заряда (установившееся значение). Для КЛ в хорошем состоянии с сухими (неувлажнёнными) муфтами величина тока зарядки не превышает нескольких микроампер. Чем сильнее увлажнены кабельные муфты, тем выше величина тока заряда.

 
Интегральная оценка степени увлажнённости бумажной пропитанной изоляции кабелей производится по соотношению скоростей нарастания (начальной крутизны кривой) возвратного напряжения при двух величинах зарядного напряжения, находящихся в соотношении 2:1. Соотношение начальных фронтов возвратного напряжения для идеально сухих (неувлажнённых) кабелей имеет значение, близкое к 2,0. Чем выше степень увлажнённости изоляции кабеля, тем это соотношение меньше. Для сильно увлажнённых («сырых») кабелей это соотношение может уменьшиться до 1,6—1,5 в зависимости от степени увлажнения.

 

 

 
Интегральная оценка степени старения бумажно-пропитанной изоляции, сопровождающегося деструкцией бумажной изоляции (целлюлозы) и одновременно увеличением содержания влаги в бумажной пропитанной изоляции, производится по форме кривой возвратного напряжения, характеризующейся такими измеряемыми параметрами, как максимальная величина возвратного напряжения, время её достижения и скорость нарастания возвратного напряжения.

 
Оценка технического состояния кабеля и муфт по результатам диагностики методом измерения возвратного напряжения производится также по шкале: «хорошее» — «удовлетворительное» — «неудовлетворительное» — «предпробивное». В зависимости от оценки состояния КЛ могут быть даны рекомендации по срокам проведения последующей диагностики. 
Критерии диагностики по характеристикам ЧР и возвратного напряжения для оценки состояния КЛ 6—35 кВ с бумажной пропитанной изоляцией могут уточняться и корректироваться по мере накопления опыта диагностики КЛ с использованием соответствующего оборудования и увеличения банка данных с результатами диагностики на КЛ с разными сроками эксплуатации. 
Тестирование изоляции КЛ напряжением сверхнизкой частоты позволяет при наличии сильно ослабленного места в КЛ (например, вследствие дефекта монтажа) предупредительно довести линию до пробоя в этом месте, предотвратив тем самым возможный пробой под рабочим напряжением, или проверить работоспособность КЛ и пригодность её к дальнейшей эксплуатации при значительном ухудшении характеристик изоляции КЛ. 
Использование неразрушающих методов диагностики позволяет обоснованно скорректировать план профилактических испытаний КЛ повышенным напряжением (с учётом их реального состояния) в действующей системе планово-профилактических испытаний. Например, КЛ, оцененные по результатам диагностики как находящиеся в «хорошем состоянии», могут быть переведены на удлинённые сроки испытаний повышенным напряжением.

 
В целом внедрение технического диагностирования с использованием неразрушающих методов диагностики позволяет перейти к техническому обслуживанию и ремонту силовых КЛ по их фактическому техническому состоянию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диагностика высоковольтного электрооборудования.

 

Надежность оборудования определяется его конструкцией и качеством изготовления. Однако в ходе эксплуатации из-за процессов старения материалов и внешних воздействий надежность оборудования снижается. Создание электрооборудования, показатели надежности которого за весь период эксплуатации не станут ниже допустимых, - задача достаточно трудная и в значительном числе случаев экономически нецелесообразная. Поэтому в ходе эксплуатации оборудования необходимо проведение работ по поддержанию требуемого технического состояния. Различают несколько основных видов технического состояния: исправность и неисправность, работоспособность и неработоспособность, правильное и неправильное функционирование. Исправным является объект, полностью отвечающий всем техническим требованиям. Работоспособным является объект, у которого техническим' требованиям соответствуют лишь свойства, характеризующие способность выполнения заданных функций. Несоответствие между реальными и требуемыми свойствами объекта является дефектом. При возникновении дефекта исправный объект становится неисправным; при' этом возможны два состояния - работоспособное и неработоспособное. Переход в работоспособное состояние называется повреждением; переход в неработоспособное – отказом.

Исследование технического состояния оборудования является предметом технической диагностики, цель которой - изучение проявлений (признаков) различных технических состояний, разработка методов их определения, а также принципов построения и использования систем диагностирования.

Методами диагностики производится разбиение (классификация) всей совокупности объектов на группы в соответствии с принятыми градациями состояния. Для рассматриваемых объектов установить один обобщенный показатель состояния нельзя. Поэтому основной задачей диагностирования является своевременное обнаружение и поиск дефектов, т. е. определение их наличия, характера и местонахождения.

Алгоритм (правила) диагностирования, определяющий объем, последовательность и взаимосвязь испытаний объекта, устанавливается исходя из его диагностической модели. Модель строится на основании изучения конструкции оборудования данного типа и опыта его эксплуатации.

Диагностирование может быть функциональным (на объект поступают только рабочие воздействия) и тестовым (при подаче специальных воздействий). Соответственно строятся и средства диагностирования: для функционального диагностирования это в основном измерительные устройства; для тестового диагностирования, кроме того, необходим источник тестовых воздействий.

 

 

Большинство методов контроля оборудования без вывода его из работы, под напряжением развито сравнительно недавно. Не все они широко применяются в системе диагностики, хотя уже ясно, что использование таких методов существенно повышает эффективность контроля и открывает возможность его автоматизации. Кроме того, снижаются трудозатраты на проведение испытаний и улучшаются условия труда персонала.

Контроль оборудования без отключения можно вести, проводя анализы периодически отбираемых проб, а также измеряя характеристики объекта в процессе его функционирования. Развитие получили методы измерений характеристик изоляции оборудования при рабочем напряжении на нем, а также контроль проб изоляционного масла.

Повышение эффективности контроля обеспечивается за счет увеличения частоты испытаний, так как при этом повышается вероятность своевременного обнаружения дефектов, а также появляется возможность выявления зависимостей наблюдаемых параметров от времени, температуры и т. п., которые обладают большей информативностью по сравнению с точечными оценками. Кроме того, используется ряд эксплуатационных факторов, позволяющих повысить чувствительность методов контроля (например, обнаружение увлажнения изоляции путем измерений при повышенной температуре, выявление частичных разрядов при рабочем напряжении и т. п.).

Снижение трудоемкости контроля обеспечивается применением ' стационарных схем измерений и отсутствием необходимости в подготовке объекта к испытаниям. Улучшение условий труда определяется снижением объема работ, проводимых в зоне высокого напряжения на месте установки оборудования, а также безопасностью стационарных измерительных систем.

Автоматизация измерений и анализов обеспечивает не только снижение объема работ персонала и возможность непрерывного контроля. Принципиальным отличием такой системы контроля является возможность передачи соответствующему устройству значительной части функций собственно диагностики, т. е. функций идентификации дефектов и оценки технического состояния объекта. Такими возможностями обладают диагностические системы на базе ЭВМ. Эти системы могут проводить измерения и математическую обработку полученных данных с целью снижения помех, анализ результатов измерений и сравнение их с нормами. При необходимости автоматическая система диагностики меняет тактику (алгоритм) контроля (периодичность измерений, способ оценки их результатов) и выдает оператору сообщение вместе с протоколом, содержащим данные для принятия решений по эксплуатации данного объекта.

Возможны два способа организации контроля оборудования под напряжением:

ранняя диагностика, т. е. выявление признаков ухудшения технического состояния, вызывающих изменения значений контролируемых параметров;