книги из ГПНТБ / Сви П.М. Контроль высоковольтной изоляции методом частичных разрядов

Рис. 3-15. Зависимость амплитуд импульсов, из­ меренных дефектоскопом у анкерной опоры ли­ нии 220 кв, от места дефектного изолятора

вгирлянде.

/—гирлянда № 2; 2—гирлянда Лв 3; 3— гирлянда № 9.

тора может частично замыкаться, не іпротекая через за­ земление. Следовательно, при одном и том же разряд­ ном «апряжении дефектного изолятора величина тока в заземлении опоры будет зависеть от места этого изо­ лятора в гирлянде. На рис. 3-15 приведены кривые зави­ симости амплитуд импульсов, измеряемых дефектоско­ пом у основания опор, от места изолятора в гирлянде, снятые экспериментально на линии электропередачи 220 кв. Кривые снимались путем поочередного шунти­ рования каждого изолятора гирлянды постоянным искровым промежутком (0,6 мм).

Сравнение кривых 1, 2 и 3 показывает, что есть раз­ личие у разных гирлянд одной и той же опоры.

50

д. Импульсы напряжения на линии

Из схемы рис. 3-10 следует, что значительная часть напряжения импульса частичного разряда падает на волновом сопротивлении линии ZB.n, т. е. при каждом частичном разряде к линии оказывается приложенным импульс напряжения е амплитудой, равной:

иЛ ^М^п.л — и. 2d. : + £ . + «. 'S '10)

Этот импульс распространяется вдоль линии. Разные частотные составляющие импульса при распространении вдоль линии имеют различное затухание, причем состав­ ляющие высоких частот (выше 10 Мгц) практически за­ тухают на первых же километрах пути. Однако состав­ ляющие более низких частот могут распространяться на значительные расстояния. Рассчитаем амплитуду им­ пульса напряжения в области этих частот.

Поскольку для рассматриваемых низких частот то выражение (3-5) для частотного спектра

импульса тока в линии примет вид

G = h

С учетом (3-4) и (3-10) можемзаписать выражение для частотного спектра импульса напряжения на линии

Прибором производится измерение в некоторой полосе частот Доз, следовательно, измеряемая амплитуда напря­ жения импульса будет равна:

Таким образом, дефектный изолятор на линии электро­ передачи, в котором происходят разряды, для расчетов может быть заменен генератором импульсного высоко­ частотного напряжения с амплитудой, определяемой вы­ ражением (3-12) и внутренним сопротивлением

Rr = Zn — 400 -г- 500 ом.

вен — 2 неп (для амплитудного значения). Следователь­ но, если затухание на линии и подстанции не будет пре­ вышать РГ—Рп=1>11 неп, то путем измерений на под­ станции может быть обнаружено наличие разрядов в де­ фектных изоляторах.

Однако для надежного обнаружения наличия раз­ рядов в условиях помех необходимо, чтобы амплитуды импульсов разрядов превышали уровень помех по край­ ней мере в 1,5 раза, что соответствует уровню 0,4 неп. Поэтому в рассматриваемом случае максимально допу­ стимое затухание составит 0,71 неп (10—20 км)', на ли­ ниях с деревянными опорами это расстояние в 3—4 раза меньше. Ток эквивалентного генератора замыкается не только через схему подстанции, но и через заземления опор линии (через емкость гирлянд). Однако практиче­ ски (для линий ПО кв и выше) это не может привести к ложным замерам дефектоскопом, ибо емкость гирлян­ ды сравнительно мала, и поэтому измеряемый импульс тока в заземлении опоры, вызванный импульсом напря­ жения, распространяющегося по линии, будет очень мал.

е. Стоячие волны на линии

Импульсы напряжения, возникающие при частичных разрядах в изоляторе на линии, распространяясь вдоль нее и претерпевая отражения, могут стать причиной воз­ никновения стоячих волн. Наилучшие условия возник­ новения стоячих воли будут на частотах настойки загра­ дителей высокочастотной связи.

На рис. 3-16 приведены результаты измерения высо­ кочастотного поля вдоль участка линии с дефектным

52

Рис. 3-16. Высокочастотное поле вдоль линии [Л. 32].

1— без дефектного изолятора; 2—с дефектным изолятором; а—место установки заградитель­ ного дросселя; б —опора с дефектным изолятором.

Рис. 3-17. Амплитуды импульсов, измеренных на параллельных цепях линии 220 кв.

1— восточная цепь; 2—западная цепь.

53

изолятором, ограниченного с двух сторон высокочастот­ ными дросселями. На участке были измерены стоячие волны с длиной волны 274 м (1090 кгц). Стоячие волны были обнаружены и во время измерений на действую­ щей линии электропередачи на частоте 45 Мгц.

Наличие стоячих .волн на линии может быть причиной ложных замеров в случае, если измеряется высокоча­ стотное поле вдоль линии. Как показано выше, на вели­ чину импульсов тока в заземлении опоры волны на ли­ нии существенного влияния в большинстве случаев оказать не могут.

ж. Влияние на соседние линии

Импульсы напряжения, распространяясь вдоль ли­ нии, могут индуктировать импульсы в параллельно иду­ щих линиях. Индуктированные импульсы, хотя и имеют значительно меньшую амплитуду, могут быть обнаруже­ ны дефектоскопом и в некоторых случаях дать ложный результат измерений. На рис. 3-17 приведены результа­ ты измерений частичных разрядов на участке с двумя па­ раллельно идущими цепями линии 220 кв. Дефектный изолятор на опоре № 347 восточной цепи является при­ чиной увеличения показаний дефектоскопа при измере­ ниях на западной цепи.

3-3. ИСТОЧНИКИ ПОМЕХ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ НА ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

При измерении частичных разрядов, как уже указы­ валось выше, основным источником помех являются ко­ ронные разряды на проводах и арматуре.

В практике измерений принято помехи соответствен­ но их источникам делить на две группы. К первой груп­ пе относятся помехи, имеющие место на большинстве линий электропередачи в нормальных условиях при от­ сутствии дефектов (основной уровень помех).

Ко второй группе относятся помехи, возникающие на элементах линий электропередачи старой конструкции (так называемый дополнительный уровень помех). Эти элементы (изоляторы с бесцементной заделкой стержня, некоторые виды защитной арматуры) не будучи де­ фектными являются источниками коронных разрядов, значительно превышающих основной уровень помех.

54

Величина основного уровня помех зависит от диамет­ ра провода, величины напряжения, метеорологических условий, загрязнений и т. п. Так, например, основной уровень может увеличиться вдвое при повышении на­ пряжения на линии на 10%.

'На вновь введенных в эксплуатацию линиях потери на корону из-за заусенец на поверхности нового прово­ да значительно выше, чем на ста­ рых линиях. Поэтому на новых ли­ ниях в первые 1,5—2 года работы будет иметь место повышенный ос­ новной уровень помех.

В ряде случаев в зонах повы­ шенного загрязнения уровень помех от поверхностных разрядов по изо­ ляторам может'быть столь высоким, что не даст .возможности проводить контроль изоляции методом высоко­ частотной 'Дефектоскопии.

Дополнительный уровень, вы­ званный конструктивными недостат­

тивность обнаружения дефектных изоляторов или будет допущена большая отбраковка опор, не имеющих де­ фектных изоляторов.

На рис. 3-18 приведены кривые зависимости основ­ ного и дополнительного уровней помех от номинального напряжения линии и нанесена область разброса резуль­ татов измерений в случае наличия дефектных изолято­ ров. Из этих кривых видно, что основной уровень помех меньше нижней границы величин, измеренных при раз­ рядах в дефектных изоляторах. В области высоких на­

55

пряжений эта разница уменьшается, что понижает на­ дежность выявления дефектного изолятора. Наличие дополнительного уровня помех уже на линии ПО кв мо­ жет существенно затруднить поиск дефектного изоля­ тора.

Данные рис. З-Ш приведены для случая настройки дефектоскопа конструкции инж. Б. 'Коске на частоту 1,9 Мгц. При измерениях на частотах 6—8 Мгц положе­ ние значительно улучшается, ибо уровень помех от ко­ роны снижается. Однако и в этом случае следует иметь в виду возможность наличия дополнительных помех, которые могут затруднить производство измерений.

3-4. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ НА ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Обнаружение частичных разрядов в изоляторах ли­ нии практически возможно производить тремя способа­ ми: измерением излучения от тока частичного разряда индикатором радиоизлучений, измерением тока в зазем­ лении опоры высокочастотным дефектоскопом и изме­ рением на подстанции импульсов напряжения, распро­ страняющихся по линии от опоры с дефектным изолято­ ром. Наивысшую помехоустойчивость и однозначность

этого необходимо, чтобы разряд в дефектном изолято­ ре давал бы излучение в области сверхвысоких частот (ультракороткие и сантиметровые волны). Как показали опыты, не все виды разрядов в дефектных изоляторах являются источниками такихизлучений. В частности, поверхностный (безэлектродный) разряд достаточно ин­ тенсивного излучения в области сверхвысоких частот не дает. Поэтому индикатор радиоизлучений не может быть рекомендован в качестве основного прибора для измерений на линиях. Ввиду перспективности этого при­ бора следует проводить экспериментальные работы по определению области его применения.

Возможен метод контроля изоляции линий, основан­ ный на предположении, что путем измерения импульсов напряжения, приходящих на подстанцию с линии, могут

56

источник разрядов должен быть обнаружен высокоча­ стотным дефектоскопом. Однако ввиду значительного затухания импульсов этот метод может найти лишь ограниченное применение на коротких линиях с метал­ лическими опорами и низким уровнем помех.

Методом в ы с о к о ч а с т о т н о й д е ф е к т о с к о ­ пии выявляются опоры с различными видами разрядов в дефектных изоляторах (поверхностные разряды по трещине, искровые разряды), причем амплитуды этих разрядов могут быть значительно ниже, чем в случае, например, дистанционного метода. Поэтому, несмотря на некоторую сложность производства измерений и оценки их результатов, для контроля изоляции линий следует применять метод высокочастотной дефектоско­ пии.

3-5. ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Основная задача высокочастотной дефектоскопии за­ ключается в контроле за состоянием изоляции. В этом случае у каждой из опор линии производятся регуляр­ ные измерения при помощи дефектоскопа, а поиск де- ■фектного изолятора в гирлянде (с подъемом на опору) производят лишь на опорах, забракованных по показа­ ниям дефектоскопа. Эффективность применяемого в на­ стоящее время метода контроля линейной изоляции при помощи измерительных штанг удовлетворяет требова­ ниям эксплуатации. Поэтому задачей внедрения метода высокочастотной дефектоскопии в практику эксплуата­ ции линий является снижение трудоемкости контроля изоляции при сохранении его эффективности.

Контроль линейной изоляции методом высокочастот­ ной дефектоскопии возможен на линиях электропереда­ чи напряжением 6-н10 кв и выше. При более низких на­ пряжениях вероятность возникновения частичных разря­ дов очень резко снижается.

Другой задачей высокочастотной дефектоскопии яв­ ляется поиск источников высокочастотных помех радио­ вещанию, телевидению и высокочастотной связи.

Как правило, источниками мощных высокочастотных помех являются дефектные изоляторы с интенсивными частичными разрядами, плохо выявляемые линейными

57

штангами. С ростом сети радиовещания, телевидения И радиосвязи длительное нахождение таких изоляторов в эксплуатации становится все более недопустимым.

а. Периодичность контроля изоляции

Периодичность контроля изоляции при измерениях дефектоскопом определяется продолжительностью 'пе­ риода протекания разрядов в дефектном изоляторе.

Поскольку характер повреждения изоляторов, а так­ же сам ‘процесс возникновения в них разрядов зависят

участке линии электропередачи 220 кв. Измерения око­ ло каждой опоры производились 9 раз в течение месяца. Кривые показывают, какой процент всех измеренных величин превышает значение, указанное абсциссой. Из кривой 1 для опор без дефектных изоляторов следует, что большинство измеренных значений не превышает 125 мкв. Поэтому можно принять, что в данном случае

58

основной-уровень помех ране« 125 мкв. Из кривой 2 для опор с дефектными изоляторами следует, что 83% изме­ ренных значений превышают основной уровень помех. Можно считать, что вероятность выявления опоры с де­ фектным изолятором в условиях опыта была равна 83%.

10 мес. В настоящее время нет еще достаточного количе­ ства данных для установления таким образом техниче­ ски обоснованной периодичности измерений.

Б. Коске, накопивший большой опыт измерений высо­ кочастотными дефектоскопами, рекомендует период кон­ троля, равный 1 году. Основываясь на его опыте можно считать, что такая периодичность контроля обеспечивает достаточную эффективность отбраковки дефектных изо­ ляторов. Пока еще нет достаточных данных для коррек­ тировки этого срока. Однако совершенно ясно, что пе­ риодичность, установленная для контроля штангой (3— 6 лет) для высокочастотной дефектоскопии неприемлема из-за возможности пропуска значительного количества дефектных изоляторов, ставших за это время полностью нулевыми. Как показали данные неоднократных сравни­ тельных испытаний дефектоскопа и штанги от 10 до ■40 %! дефектных изоляторов, выявляемых штангой как «нулевые», дефектоскопом не-обнаруживались.

Однако ежегодные измерения дефектоскопом тре­ буют значительных трудозатрат, из-за которых высоко­ частотная дефектоскопия линий электропередачи может оказаться экономически невыгодной. Поэтому задачей дальнейшей работы в области высокочастотной дефекто­ скопии является установление вероятности пропуска «ну­ левого» изолятора при периодичности измерений 1 раз в 2 года.

б. Обнаружение опоры с дефектным изолятором

Для обнаружения опоры с дефектным' изолятором у каждой из опор линии дефектоскопом измеряется уро­ вень разрядов. На линиях с металлическими, железобе­ тонными и имеющими заземление деревянными опорами измерение должно производиться при помощи антенны— щупа, обеспечивающего хорошую электромагнитную связь дефектоскопа с проводом заземления ороры.

59