- Как на диагностику влияют конструктивные особенности КРУЭ
- Выбор типа и места подключения датчиков ЧР
- Отстройка от внешних и внутренних помех
- Определение локации источника ЧР
- Определение возможных причин возникновения ЧР
- Определение уровня опасности, выявленных частичных разрядов
- Расчёты кажущегося и истинного зарядов ЧР во вводах с изоляцией конденсаторного типа
- Формирование рекомендаций по дальнейшим действиям для эксплуатирующей организации
- Нормативные документы
- Трех- или однофазное исполнение – влияет на распространения ЧР-сигнала, степень затухания, количество вводов.
- Способ соединения модулей, форма конструкции влияют на выбор датчика. Если на корпусе есть выход опорного изолятора, то можно на поверхность поставить электромагнитные высокочастотные (ВЧ) или ультравысокочастотные (УВЧ) датчики определения частичных разрядов. Цельнометаллическая оболочка не позволяет применить ВЧ-датчики.
- Радиопрозрачные окна положительно влияют на установку датчиков ВЧ и УВЧ.
- Наличие вводов «кабель – элегаз», на поводок заземления устанавливается трансформатор тока (ВЧТТ).
- Наличие вводов «воздух – элегаз» с конденсаторной слоисто-масляной изоляцией с проводящими прокладками, на измерительный тест-вывод бумажно-масляной или RIP-изоляции подключают приборы регистрации ЧР.
- Наличие датчиков ЧР, встроенных в корпус КРУЭ.
- Встроенные в корпус емкостные датчики ЧР.
- Трансформаторы тока ВЧТГ на заземлении кабелей присоединения, вводных конусов, тест-выводов/вводов «воздух-элегаз».
- Электромагнитные чувствительные элементы, наложенные на поверхность диэлектрических окон.
- Накладные контактные ВЧ и УВЧ датчики на диэлектрических поясах на соединении модулей.
- Акустические датчики на корпусе оболочки КРУЭ.
Элегазовые распределительные устройства характеризуются высокой степенью надежности, небольшими габаритами, пожаробезопасностью, экологичностью. Однако приемо-сдаточные испытания не выявляют всех производственных дефектов, поэтому часть неисправностей обнаруживается только при эксплуатации. Некоторые возникают при транспортировке или монтаже.
К основным дефектам оборудования – источникам ЧР относятся:
● ошибки производства: неровности и заусенцы на шинах, выступы на деталях конструкции, шероховатости поверхностей.
● последствия переключений: загрязнения в элегазовом наполнении продуктами горения электрической дуги, частицами металла или диэлектрика.
● эксплуатационные, производственные дефекты: сколы опорной изоляции: газовые полости, отслоения, трещины.
Все перечисленные дефекты, кроме утечки элегаза, служат источником возникновения ЧР и выявляются после определения параметров частичных разрядов.
Как на диагностику влияют конструктивные особенности КРУЭ
Перед тем как начать проверку определяются с конструкцией КРУЭ. В первую очередь обращают внимание на следующие факторы:
Выбор типа и места подключения датчиков ЧР
Благодаря, знанию устройства КРУЭ легко определяются места установки датчиков:
Количество измерителей ЧР и схемы установки их выполняют так, чтобы можно было обнаружить активность частичных разрядов в любом месте КРУЭ и любом конструктивном элементе. Однако использование внешних датчиков возможно только в местах размещения герметичных опорных изоляторов и смотровых окон в корпусе оборудования.
Наиболее удобные датчики представляют собой ненаправленные встроенные внутрь, там, где нужно, антенны. Зона действия встроенной антенны относительно небольшой участок внутренней изоляции. Поэтому для получения полных сведений о процессах добавляются акустические датчики, если быть точным, система мониторинга для КРУЭ на акустических датчиках.
Существует третий вариант, приемлемый для КРУЭ – это контактные измерительные элементы. Устанавливаются на магнит в разных местах. В некоторых случаях они удобнее, информативнее, потому что встроенные датчики показывают то, что разрешил производитель.
Акустический датчик перемещают по баку и ставят туда, где это нужно. Поэтому акустические регистраторы контактного типа для КРУЭ очень полезны, так как дают больше информации. К сожалению, далеко не всегда производитель адекватно оценивает места, где надо расположить эти датчики.
Места размещения датчиков ЧР в КРУН в местах их возможного возникновения
Для контроля минимально возможного объёма и точной локации источника ЧР участок КРУЭ ограничивают датчиками ЧР, чтобы не допустить ответвлений, которые усложняет расчёт пути пробега волны от источника ЧР до диагностического датчика. Разделение внутреннего объёма КРУЭ на участки производится установкой высокочастотных электромагнитных датчиков ЧР на изоляторах во всех точках ветвления шинопроводов КРУЭ и установкой ВЧТТ на всех вводах «кабель – элегаз» или «воздух – элегаз».
Конструкция КРУЭ разделяется на набор линейных отрезков шин, каждый из которых ограничен датчиками ЧР с обоих концов. Синхронный сигнал на таких отрезках фиксируется концевыми датчиками данного сегмента КРУЭ. Точная локация сигнала определяется по разности времени прихода сигнала к датчикам. Для того чтобы реализовать подобную схему для одной фазы КРУЭ потребуется:
● Четыре ВЧ-трансформатора тока на заземляющих поводках кабельных вводов.
● Шесть электромагнитных УВЧ датчиков накладного типа в точках ветвления шинопроводов.
Отстройка от внешних и внутренних помех
Одно из основных препятствий для получения достоверного сигнала ЧР – электромагнитные помехи. Для защиты от помех применяют аппаратные методы. Одна из важнейших функций современных цифровых систем тестирования активности ЧР заключается в разделении перекрывающихся источников импульсов ЧР и фильтрации шума. Аппаратные методы помогают выполнять диагностическое тестирование активности ЧР и отличать любые, наносящие ущерб или повышенные уровни ЧР от нормальной активности, без помех.
В число методов защиты от шума входят:
● задействование активных и пассивных фильтров;
● защита от сигналов короны в местах присоединений на открытом распредустройстве (фазовая селекция сигналов ЧР);
● использование помехового канала для селекции сигналов ЧР блокированием измерений на время пока действуют эфирные помехи или корректировкой результатов измерений;
● использование аккумуляторных или других автономных источников питания регистрирующей аппаратуры и для защиты от помех по питающей сети.
● подавление помех от высокочастотной связи по проводам присоединённых линий электропередачи.
● использование оптических каналов передачи сигнала.
Определение локации источника ЧР
Вопрос, где очаг ЧР, пожалуй, самый важный в диагностировании. Нужно определить находится ЧР внутри КРУЭ или снаружи. КРУЭ соединено с подстанционным оборудованием по шинопроводу или кабельными вставками через вводы «воздух – элегаз», рядом могут находиться источники ЧР и короны.
Для локации важно определить источник ЧР внутри оборудования. Он находится сравнением времени прихода сигнала на различные датчики измерительной схемы.
Регистрирующей аппаратурой фиксируется время прихода на первый и второй датчик от источника ЧР, по конструкции КРУЭ рассчитывается расстояние между датчиками, далее определяется расстояние до первого и последующих датчиков, установленных вдоль оборудования.
Формула определения времени прихода импульса от источника ЧР до датчика
где Х – расстояния между датчиком 1 и датчиком 2, Х1 – расстояние от источника ЧР до датчика 1, Х2 – расстояние от источника ЧР до датчика 2, с – скорость распространения электромагнитной волны с=0,3 м/нс, ∆Т – разница времени прихода сигнала на различные датчики.
Именно разница во времени показывает насколько, в каком направлении смещена зона дефекта, относительно средней линии
Схема размещения датчиков измерения ЧР в оборудовании КРУЭ
Определение возможных причин возникновения ЧР
По расположению источника ЧР можно определить его характер и возможные причины.
Таблица зависимости типа дефекта от места размещения источника ЧР в КРУЭ
Интенсивность ЧР ранжирована по параметрам электрического заряда
⮚ Менее 10 пКл – безопасный уровень ЧР. Оборудование находится в стабильном техническом состоянии, работать может без ограничений.
⮚ 10 – 20 пКл – повышенный уровень ЧР. Необходим периодический контроль уровня ЧР, при росте интенсивности ЧР во времени необходимо провести осмотр при ближайшем сервисном обслуживании КРУЭ.
⮚ 20 – 100) пКл – предаварийный уровень ЧР. Необходим непрерывный контроль уровня интенсивности ЧР, требуется провести детальное обследование места возникновения ЧР при ближайшем плановом обслуживании КРУЭ. При быстром росте интенсивности ЧР во времени, необходимо вывести оборудование в ремонт.
⮚ 100 пКл и более – аварийный уровень ЧР. При стабильном уровне интенсивности ЧР необходим непрерывный контроль на протяжении длительного временного периода. При продолжающемся росте интенсивности ЧР необходимо принятие незамедлительных мер по выводу оборудования в ремонт и устранению дефекта
Определение уровня опасности, выявленных частичных разрядов
Например, рассчитанный по осциллограмме кажущийся заряд ЧР равен 4,9 пКл.
На основе измерений кажущегося заряда ЧР делают расчеты, по результатам составляют выводы, например, заряд не превышает 4,9 пКл.
⮚ Источником ЧР является небольшой выступ на токопроводе, возможно присутствие свободных частиц диэлектрика в разрядном промежутке.
⮚ Кажущийся заряд не превышает 5 пКл, т.е. меньше допустимого для оборудования уровня, поэтому обнаруженный дефект не представляет опасности.
⮚ Диагностируемое оборудование находится в хорошем техническом состоянии, дальнейшая эксплуатация возможна без ограничений.
Расчёты кажущегося и истинного зарядов ЧР во вводах с изоляцией конденсаторного типа
В аппаратах со слоистой бумажно-масляной изоляцией измеренный кажущийся заряд ЧР может оказаться разы меньше. Если источник сигнала находится между обкладками, охватывающими этот слой, то лишь небольшое значение тока подзаряжает общую ёмкость изоляции и доступную для регистрации.
Поэтому кажущийся заряд ЧР, небольшой по величине, дополнительно ослабляется, что и приводит к потере чувствительности регистрации ЧР. Это обстоятельство сильно усложняет оценку качества изоляции при высоковольтных испытаниях и диагностировании изоляции по сравнению со случаем, когда очаг ЧР расположен вне слоя изоляции между проводящими обкладками.
Формирование рекомендаций по дальнейшим действиям для эксплуатирующей организации
Этапы определения ЧР и формирование качественной диагностики
Диагностический мониторинг КРУЭ предполагает контроль утечек и давления элегаза, его свойств, а также обнаружение и оценку опасности ряда дефектов на основе регистрации интенсивности ЧР. Более подробно о средствах измерение и регистрации ЧР в КРУЭ в нашем разделе на сайте. На странице дано описание систем мониторинга КРУЭ. Датчики идут в комплекте с диагностическим оборудованием.
Каждому из методов регистрации ЧР присущи недостатки и достоинства:
● Электрический метод обладает низкой защищенностью от помех.
● Электромагнитный метод определения ЧР в ультравысоких частотах регистрирует частичные разряды независимо от помех. Сложно только интерпретировать результаты, поэтому внедрение метода ограничено.
Логично объединить оба метода, компенсируя их индивидуальные особенности. В КРУЭ с кабельными присоединениями совместное применение обеспечивает разделение сигналов ЧР в изоляции кабелей (муфт) и в КРУЭ.
● Акустический метод принципиально непригоден для оценки интенсивности ЧР, но эффективен при поиске места расположения очагов ЧР.
Большинство видов регистрации ЧР проводится в приёмо-сдаточных испытаниях на заводе или на месте установки КРУЭ. Монтаж систем постоянного мониторинга требует материальных вложений.
Для защиты наведенных помех с обеспечением гальванической развязки аппаратуры и объекта разработаны устройства передачи сигнала по ВОЛС.
Алгоритм расчета оптимального числа датчиков регистрации ЧР определит их необходимое количество для диагностики КРУЭ.
Установлено, что ВЧ связь, используемая на примыкающих воздушных линиях, является существенным источником помех при регистрации сигналов ЧР. В связи с этим при проведении диагностики требуется, тщательный выбор места подключения датчиков или использование высокочастотных фильтров.
Установлено, что средняя напряжённость возникновения ЧР приближена к рабочей напряженности в RIP-изоляции, а усиления поля на волнистой поверхности обкладок может способствовать возникновению и развитию ЧР достаточно опасной интенсивности.
Основной причиной повреждений RIP-изоляции являются дефекты в виде газовых пор, которые возникают из-за недостатков технологии. Мнимое отсутствие ЧР в них объясняется «шунтирующим» действием уравнительных обкладок по отношению к электрическим сигналам ЧР.
Для раннего обнаружения дефекта в изоляции ввода мы применяем технологию регистрации ЧР двумя методами электромагнитным и акустическим. На стадии пробоя отдельных слоев изоляции и для того, чтобы не допустить полное разрушение ввода, применяем мониторинг токов утечки.
Нормативные документы
СТО 56947007-29.240.35.270-2019 Автоматизированная система мониторинга и технического диагностирования КРУЭ. Общие технические требования
ГОСТ Р 54828-2022 Устройства распределительные в металлической оболочке с газовой изоляцией (КРУЭ) на номинальное напряжение 110 кв и выше.