реферат. Диссертация содержит 108 страниц, 29 рисунков, 12 таб лиц, 10 формул, 43 источника
 Скачать 2.17 Mb.
|
Методы диагностики изоляторов, находящихся в эксплуатацииАктуальные способы выявления дефектов полимерных изоляторов условно разделяют на: контактные и бесконтактные, электрические и неэлек- трические, звуковые, визуальные, комбинированные. Контактные способы подразумевают непосредственный контакт кон- трольного устройства с диагностируемым элементом, что подвергает персо- нал серьёзной опасности при диагностике оборудования на высоте. Все кон- тактные способы диагностики позволяют определить технические характери- стики для электрооборудования промышленной частоты, измерить сопротив- ление изоляции, определить коэффициент поглощения, прирост ёмкости, из- мерить тангенс угла диэлектрических потерь. Контактные методы контроля не являются эффективными для текущего ремонта или диагностики ЛЭП. Испытания данным способом осуществляют для выборочного числа изолято- ров, которые составляют 10% от суммарного числа исследуемой ЛЭП. Неэлектрическими называют способы: акустической эмиссии, сквозно- го прозвучивания, виброакустический, метод возбуждения свободных коле- баний. Диагностика ёмкостно-частотным методом основана на свойстве увлажнения изоляции диэлектрика. При таком способе к исследуемому эле- менту прикладывают напряжение с частотой поля 8-10 Гц. Напряжение такой частоты приводит к изменению ориентирования диполей воды, измеряют ём- кость элемента. При снятии напряжения ориентирования диполей выравни- вается. После к диэлектрику прикладывают напряжение промышленной ча- стоты, при которой изолятор не проявляет абсорбционных свойств, опреде- ляют ёмкость элемента. Отношение ёмкостей при различных частотах при- ложенного напряжения позволяет определить влажность элемента. Измене- ние ёмкости изолятора обусловлено явлением абсорбции за счёт наличия ём- кости у диполей воды. К бесконтактным методам относят методы косвенной диагностики, способные давать оценку технического состояния изоляторов, находящихся под нагрузкой. Способами такого метода могут быть: визуальный метод, уль- трафиолетовый, инфракрасный. Комбинированными называют методы, которые используют данные оптического, акустического, светового, теплового, ультразвукового анализа. Такие методы применяют при топографическом поиске дефектов, требуют значительного количества времени для анализа. Наиболее распространённым способом контроля полимерных изолято- ров является визуальный осмотр. Наблюдатель определяет дефекты корпуса исследуемого объекта, такие как: эрозия, дендриты, растрескивание, раска- лывание, пулевые отверстия, увлажнения концевых заделок. Ввиду малых размеров повреждений наблюдателю рекомендуют использовать бинокль или высокомощный телескоп. Для достоверной оценки повреждений эксперту необходимо находиться поблизости испытуемого объекта - подняться на опору, использовать ковшовый грузовик, дрон. Визуальный контроль Визуальный осмотр в преобладающем большинстве случаев позволяет определить внешние неисправности объекта, однако в исключительных слу- чаях помогает выявить и внутренние неисправности изолятора. При индика- ции повреждения торцевых уплотнений, или наличии развитых дендритов, изолятор определяют непригодным для эксплуатации и проводят его замену. Для получения достоверных результатов оценки внутреннего состояния ис- пытуемого объекта наблюдатель должен обладать знаниями о конструкции изолятора, быть знаком с технологией его изготовления, конструкцией, свой- ствами материала. Опыт проведения визуального осмотра показывает, что применения та- кого подхода позволяет выявить более половины возможных наружных по- вреждений полимерных изоляторов для аппаратов класса напряжения до 500 кВ. Эффективность такого способа можно повысить за счёт применения дру- гих способов контроля технического состояния. Ультрафиолетовый контроль Ультрафиолетовый контроль технического состояния производят для обнаружения поверхностного разряда на поверхности испытуемого элемента. Их наличие является индикатором начала эрозионных повреждений или дендритов на поверхности материала корпуса. В тёмное время суток поверх- ностные разряды могут быть обнаружены визуальным осмотром или с по- мощью прибора ночного видения. Однако большинство световых волн, излу- чаемых поверхностным разрядом, имеют длину волны порядка 300-400 нм, что выходит из области обнаружения при визуальном контроле или приборов ночного видения. Применение приборов ультрафиолетового контроля позво- ляет расширить диапазон индикации наличия поверхностных разрядов и, как следствие, своевременно выявить повреждение элемента. Современные при- боры ультрафиолетового контроля имеют оптические фильтры, которые про- пускают диапазон волн, включая солнечные блики. Наличие таких фильтров делает невозможным проведение ультрафиолетовой диагностики в светлое время суток ввиду преобладания солнечного излучения над поверхностными разрядами, что является главным недостатком подобного вида контроля. Менее подвержены попаданию солнечных бликов приборы, фильтры которых имеют полосу пропускания 240-280 нм, что является слепой зоной для солнечного излучения. Ввиду уменьшения полосы пропускания волн оп- тическим фильтром интенсивность света искрового разряда так же будет снижена, но снижение фона, обусловленного солнечным излучением, позво- лит сделать индикацию контрастной. Применение ультрафиолетового способа диагностики показано на при- мере использовании дефектоскопа ФИЛИН-6. Данный прибор предназначен для дистанционного контроля технического состояния энергетического обо- рудования или электрических аппаратов, находящихся под нагрузкой (1). Прибор успешно применяют для эксплуатации в ряде энергосистем России (ОАО "МОСЭНЕРГО", ОАО "СВЕРДЛОВЭНЕРГО", ОАО "КУЗБАССЭНЕРГО", ОАО "НИЖНЕВАРТОСКНЕФТЕГАЗ"), а так же за рубежом (Австралия, Бразилия, Польша, Китай). Метод диагностики заключается в определении наличия коронных или поверхностно-частичных зарядов, а так же их зависимости от приложенного напряжения и степени загрязнения поверхности диагностируемого элемента. ЭОД позволяет выявить: "нулевые" изоляторы в подвесной фарфоровой изоляции; источники короны и поверхностных частичных разрядов; микротрещины в опорно-стержневой изоляции; оценить поверхностную проводимость на изоляции. Внешний вид устройства приведён на рисунке 14.  Рисунок 14 − ЭОД ФИЛИН-6 Преимущества данного типа дефектоскопа по сравнению с аналогич- ными моделями предыдущего поколения: увеличение устойчивости к фоновым засветкам; снижено влияние бликов на интенсивность излучения искровых разрядов; применение кварцевого объектива, прозрачного для ультрафио- летового излучения. Принцип работы прибора проиллюстрирован на рисунке 15.  Рисунок 15 − Блок-схема работы ЭОД ФИЛИН-6 Оптические изображения изоляции (И), ПЧР и КР, проходя через све- тофильтр (СФ) с полосой пропускания в коротковолновой части оптического спектра, формируются входным объективом (01) на фотокатоде (ФК) элек- тронно-оптического усилителя света (ЭОП) с микроканальной пластиной (МКП). Оптические сигналы усиливаются более чем в 20000 раз. Их можно наблюдать на экране (Э) через окуляр (O2) или записывать каким-либо из подходящих устройств (УЗ). Перед входным объективом можно также устанавливать специальный диспергирующий фильтр, для оценки степени загрязнения изоляции. Высокий коэффициент усиления яркости света позволяет производить диагностику с расстояния в десятки метров, что особенно важно для профи- лактического контроля оборудования под высоким напряжением. Разрабо- танные методики дистанционного профилактического контроля внешней изоляции различных видов высоковольтного энергетического оборудования, основанные на регистрации характеристик оптического излучения разрядных процессов, обеспечивают высокую производительность и безопасность кон- троля. Эопограммы с коронными или поверхностными частичными разрядами фиксируются с экрана дефектоскопа с помощью фотоприставки на цифровую фотокамеру, рисунок 16.  Рисунок 16 − Эопограма с поверхностным разрядом Технические характеристики прибора сведены в таблицу 8. Таблица 8 − Технические характеристики ЭОД ФИЛИН-6
При проведении диагностики с помощью данного вида ЭОД девяти ПС, объектами которых выступили электрические шины, фарфоровые вводы аппаратов, подвесные и опорные изоляторы, экспертами были выявлены 59 дефектов, в том числе: микротрещины опорно-стержневых изоляторов и колонок разъ- единителей - 41% от общего числа повреждений; "нулевые" фарфоровые изоляторы в подвесной изоляции шин - 29%; набросы проволоки на токоведущие части аппаратов - 10%; заниженное сечение шлейфа - 8%; дефекты конструкции и монтажа - 12%. Разработанные методики дистанционного профилактического контроля внешней изоляции различных видов высоковольтного энергетического обо- рудования, основанные на регистрации характеристик оптического излуче- ния разрядных процессов, обеспечивают высокую производительность и без- опасность контроля с приемлемой степенью достоверности. Эопограммы с коронными или поверхностными частичными разрядами фик- сируются с экрана дефектоскопа с помощью фотоприставки, на видеокамеру или цифровую камеру. ЭОД "ФИЛИН-6" аналогов в России не имеет. За ру- бежом освоен выпуск аналогичного прибора фирмой Coro-Cam (ЮАР), цена которого составляет 70000.00 $ США. Инфракрасный контроль Инфракрасный способ контроля так же нашёл применения для оценки технического состояния полимерных изоляторов. Причиной отклика поли- мерных изоляторов на инфракрасный контроль является выделение тепла, обусловленное снижением технических характеристик материала в процессе эксплуатации аппарата. Применение инфракрасной диагностики позволяет выявить поверхностные разряды исследуемого элемента. Индикатором нали- чия повреждений является светлое пятно на экране прибора. Возникновение пятна обусловлено протеканием тока в интерфейсе между материалами кор- пуса и стержня. Однако для проведения диагностики приведённым способом особое влияние на точность измерений могут оказать условия проведения ис- следований, что является главным недостатком метода. Климатические ха- рактеристики, оказывающие влияние на точность измерений: ветер, роса, дождь, температура. Ввиду выше обозначенных причин проведение диагно- стики аппаратов с помощью инфракрасного контроля рекомендуют прово- дить в тёмное время суток. Исследования инфракрасного способа показали, что не всегда разряды испускают достаточное количество тепла, необходимого для регистрации разряда. Однако процесс снижения гидрофобности поверхности изолятора, обусловленный возникновением короны, приводит к возникновению дугово- го разряда в сухой хоне, что в свою очередь приводит к увеличению темпера- туры поверхности, позволяя обнаружить дефект с земли. Было отмечено, что результаты измерений частично зависят от солнечной радиации, но в боль- шей степени привязаны к относительной влажности воздуха. Нормальная эксплуатация электрических аппаратов подразумевает нагрев всех проводящих элементов, в том числе жёстких и гибких проводни- ков. Поэтому использование тепловозоров позволяет обнаружить как некаче- ственное контактное соединение, так и пробой поверхности изолятора за счёт индикации спектра излучения тепла. Применение в эксплуатации приборов инфракрасной индикации позволяет косвенным способом выявить дефекты в изоляционных конструкциях. К недостаткам тепловизоров, как и переносных дефектоскопов, следует отнести незнание исследователя, какие параметры тепловизора следует по- добрать для диагностики, необходим строгий учёт условий окружающей сре- ды, территориальное расположения объекта исследования относительно дру- гих электрических аппаратов, соответствующие угловые коэффициенты из- лучения криволинейных поверхностей и выступов, возможность проведения контроля только для аппаратов, находящихся под напряжением. При отключении аппаратов от напряжения время возможного проведе- ния диагностики сокращается до двух часов, что недостаточно ввиду протя- жённости исследуемой зоны. Так же к методу инфракрасной диагностики следует отнести: длитель- ность поиска дефектного аппарата, высокую стоимость инфракрасных при- боров, длительность регистрации и записи сигналов, вес, малый диапазон ра- бочих температур. Неверный учёт условий окружающей среды нередко при- водит к ошибкам при обработке результатов исследования, поэтому необхо- димо заблаговременно собрать информацию о местности, плане размещения аппаратов и исследуемых объектах в них, составить план-схему маршрута, учесть время проведения диагностики. Использование контролирующих приборов запрещено при надвигаю- щейся грозе. Так же запрещено приближаться к токоведущим элементам на расстояние ближе, чем закреплено в РД 153-34.0-03.150-00. Требование учёта множества факторов при инфракрасной диагностики обязывает обучать опе- раторов навыкам работы с переносными приборами. На практике широко применяют устройство инфракрасного контроля. Например, внешний вид тепловизора Guide B256V приведён на рисунке 17. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||