Содержание статьи:
- Что такое частичные разряды
- Типы частичных разрядов
- ЧР, как основной диагностический показатель дефекта
- Как часто надо измерять активность ЧР
- Задачи постоянного мониторинга
- Параметры ЧР
- Сложности измерения
- Нормы отбраковки
- Заключение
Измерение и анализ активности частичных разрядов (ЧР) — это надежный испытанный метод, позволяющий выявить дефекты изоляции в электрическом оборудовании до того, как возникнет серьезное повреждение или пробой.
Пробои изоляции приводят к опасным ситуациям, серьезному ущербу и в конечном счете, к огромным финансовым издержкам. Поэтому крайне важно проверять состояние изоляции на протяжении всего жизненного цикла оборудования.
Частичные разряды (ЧР) считаются одной из главных причин разрушения и пробоя систем изоляции электрического оборудования.
Рис. 1. Диаграмма частоты возникновения ЧР на высоковольтном оборудовании
Что такое частичные разряды
В соответствии со стандартом IEC 60270, частичные разряды – это «локальные электрические разряды, которые шунтируют только часть изоляции между проводниками и могут возникать рядом с проводником. Обычно частичные разряды вызываются увеличением напряженности поля в пустотах или на поверхности изоляционного материала».
Суть ЧР – это краткосрочный пробой в твердой изоляции. Если ЧР появился, то он, пусть и не сразу, а со временем усиливаясь, приведет к пробою кабеля и аварии. Это может произойти как через месяц, так и через год или больше. Именно неизбежность пробоя вследствие ЧР стала основой проведения диагностических мероприятий по контролю ЧР.
Типы частичных разрядов
Есть три разновидности частичных разрядов.
Рис. 2 Распределение частичных разрядов по степени опасности
1. Коронный разряд – это самый безопасный глобальный тип частичного разряда. Слышали на подстанциях потрескивание от шин и изоляторов. так вот – это он. Он представляет собой разряд от токоведущих шин в воздух, и он не опасен.
2. Поверхностный разряд. Происходит на поверхности конструктива электроустановки. Причиной может быть загрязнение, увлажнение или концентрация электромагнитных полей.
3. Внутренний разряд между токоведущей частью и «землей». Происходит в толще изоляции, внутри нее. Это главный враг, он самый разрушительный ЧР, который выявляют и стараются контролировать.
ЧР как основной диагностический показатель
ЧР образуются в пустотах, трещинах или включениях в твердой изоляции, на границах твердых или жидких диэлектриков, в пузырьках газа внутри жидких диэлектриков или вдоль границы других различных изоляционных материалов.
Частичный разряд – это:
● диагностический показатель локальных дефектов;
● фактор старения органических диэлектриков:
● быстрый механизм старения;
● наиболее опасная причина пробоя.
Измерение ЧР — это надежный метод диагностики состояния изоляции электрооборудования. Применять его можно и нужно на всех этапах жизненного цикла оборудования.
Часто ЧР появляются задолго до пробоя изоляции. Периодические измерения позволяют выявлять ЧР на ранних стадиях развития дефекта. Благодаря своевременному обнаружению, можно принимать решения по ремонту или замене оборудования, предотвращая аварии. Поэтому, чтобы обеспечить надежную и долговременную работу электрооборудования, крайне важно измерять активность частичных разрядов.
Как часто надо измерять активность ЧР
Целостность изоляции электрического оборудования СН (среднего) и ВН (высокого напряжения) должна подтверждаться измерениями и анализом активности ЧР на этапе разработки, производства, ввода в эксплуатацию.
Измерение ЧР производят в зависимости от типа оборудования, на протяжении всего его срока службы. Это позволяет гарантировать исправность электроустановки и безопасность.
При изготовлении электрооборудования применяется много ручной работы, из-за чего существует вероятность ошибок, которые могут привести к его преждевременному отказу.
Непропорционально высокий процент пробоев изоляции наблюдается в течение первых трех лет по сравнению с остальной частью срока службы оборудования. Поэтому измерение активности ЧР первоначально выполняются в процессе заводских испытаний после производства, что позволяет выявлять проблемы с качеством.
Рис.3. График отказов оборудования из-за частичных отказов (внизу пояснения к графику)
Пояснения к графику:
1. Ранние отказы связаны:
● с ошибками в производстве электрооборудования.
● с неправильной установкой электрооборудования.
● неправильной прокладке силового кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, когда незначительный задир изоляции может привести к возникновению развивающегося в процессе эксплуатации триинга в полноценный дефект.
2. Интенсивность отказов наблюдается у оборудования со значительным сроком эксплуатации от 25 до 50 лет в результате старения изоляции.
3. В период между ранними и поздними отказами возникновение дефектов в два раза меньше, но тем не менее они происходят.
Задачи постоянного мониторинга
Для отслеживания показателей ЧР, для предупреждения отказов и необходимы измерения, которые производят двумя способами:
● одноразовыми испытаниями оборудования по плану;
● постоянным мониторингом, в результате, которого получают возможность видеть тренд частичных разрядов.
В настоящий момент в этой статье нас интересует именно мониторинг, поскольку он признан наиболее щадящим и неразрушающим изоляцию методом тестирования ЧР.
В чем заключаются функция мониторинга?
Параметры ЧР
Иногда дешевле испытать оборудование, но не в тех случаях, когда разрушающее испытание постоянным напряжением даже в течение 15 минут может расшевелить триинг и способствовать росту ЧР.
Поэтому мониторинг выгоднее и безопаснее.
Постоянный мониторинг нужен для ответственного оборудования. Мониторинг нужно для того, чтобы выявить развитие дефекта, который угрожает целостности изоляции и может привести к аварийной ситуации спустя очень короткое время после начала зарождения неисправности, особенно, если дефект развивается в течение нескольких месяцев, которые как раз попали на период испытаний.
После того, как оборудование покидает завод, ненадлежащее обращение с ним во время транспортировки и установки может привести к внутренним механическим повреждениям. В качестве окончательной проверки качества при вводе оборудования в эксплуатацию также выполняются измерения ЧР.
После ввода оборудования в работу необходимо принять меры по его обслуживанию, которые обеспечили бы максимальную продолжительность эксплуатации.
Периодические измерения и анализ активности ЧР предоставляют необходимые данные, на основе которых можно разработать общий план испытаний объектов, позволяющий сосредоточиться на конкретном оборудовании, а также минимизировать ненужные отключения оборудования и затраты на обслуживание.
Частота измерения активности ЧР в находящемся в эксплуатации оборудовании зависит от:
● типа оборудования;
● значимости в энергосистеме;
● практики обслуживания, основанной на опыте компании.
Рис. 4. Задачи проведения измерений.
Сложности измерения
Высокочувствительное оборудование, которое применяется для наблюдения за развитием ЧР помимо самих ЧР ловит много шума от других источников. Наличие фона мешает отслеживать импульсы ЧР, которые сами по себе очень слабые и теряются из общей массы шумов, искажающих измерение.
Эти условия затрудняют обнаружение импульсов ЧР и определение их источников. Поэтому фильтрация шумов является критически важным для успешного обнаружения ЧР.
Для наглядного изображения ЧР мы пользуемся методом амплитудно-фазового (АФ) распределения ЧР («PRPD» – Phase Resolved Partial Discharges).
Благодаря современным приборам, раскладке на PRPD-диаграмме, мы научились математически выделять ЧР с характеристиками, выделяющими их из общего шума. Теперь мы умеем отфильтровывать разряды и определять интересные нам.
Аналитические программные комплексы которые включены в комплекс системы мониторинга дают рекомендации о том насколько опасен ЧР и его тренд и как поступить в этой ситуации. Благодаря роль человека снижается, поэтому не нужно долго обучать персонал
Нормы отбраковки
Мы не отбраковываем оборудование. Отбраковка работает в области с ЧР по-другому.
Главное – найти ЧР и проанализировать, к чему он приведет. У нас есть объект, который работает, в котором начинает развиваться дефект.
Поэтому, мы определяем стадии развития:
● Ранняя стадия.
● Стадия развития.
● Развитый дефект.
● Предаварийный дефект.
Наша задача увидеть, поймать на каком этапе находится дефект и понять, когда оборудование выйдет из строя, чтобы запланировано вывести его в ремонт и постараться ликвидировать неисправность. Чтобы не было простоя и потерь в результате неожиданной аварии.
Мы не бракуем оборудование, а стараемся понять, сколько оно проработает.
Существуют исключения отбраковка случается, но производится на заводе при приемо-сдаточных испытаниях.
Заключение
Значит, производить мониторинг для измерения ЧР необходимо для того, чтобы получить непрерывный анализ целостности диэлектриков за весь период эксплуатации.
Результат мониторинга частичных разрядов предупреждает об аварии и заставляет оперативно реагировать на возникновение нештатных ситуаций. Другими словами, применение переносных комплектов оборудования для мониторинга ЧР позволяет сэкономить, когда требуется оценить состояние сразу несколько объектов и при этом получить вполне исчерпывающие данные для анализа.
Благодаря мониторингу у вас появится возможность не допустить преждевременный и незапланированный простой и повысить надежность сети.