Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика оборудования систем электроснабжения. Учебное пособие
.pdf
42
экономически целесообразно при диагностике большого числа однотипных
сложных ЭУ.
В составе электроэнергетического оборудования ответственного
назначения предусматриваются штатные устройства диагностирования.
Особенность последовательных методов - проверки производятся
последовательно одна за другой с анализом результатов каждой из них. При
этом можно выделить две разновидности метода - последовательных
поэлементных проверок и последовательных групповых проверок ЭУ.
2.1 Метод поиска дефектов по частичным разрядам
Внешними проявлениями процесса частичного разряда (ЧР) в
изоляции являются вызванные им импульсы напряжения на объекте
диагноза (ОД) и регистрируются вызванные им быстрые изменения
электромагнитного поля, а не ток переходного процесса в цепи, который
из-за недостаточной чувствительности современных приборов измерить
сложно.
В основу методов обнаружения ЧР в изоляции положено измерение
импульса напряжения на ОД, импульса тока переходного процесса в цепи
или излучения от тока ЧР. Импульс тока ЧР создает импульс давления в
окружающей среде, который регистрируют акустическим методом (АМ).
Область применения АМ - определение места возникновения ЧР в
силовом трансформаторе. Широкое распространение получил также метод
измерения тока переходного процесса во внешней цепи ОД.
Изоляция всего оборудования распределительного устройства (РУ)
совместно с отходящими воздушными линиями (ВЛ) электропередач
представляют в виде сосредоточенной емкости.
43
Ток через эту емкость замыкается по шине заземления корпуса ОД
или через заземление его обкладки (вводы, трансформаторы тока).
В результате, возникают трудности в селекции ЧР в системе «ВЛтрансформатор», которые могут генерироваться в изоляции ВЛ, РУ,
силовых и измерительных трансформаторах подстанции, как ОД.
На практике применяется трудоемкий метод индикации дефектов,
связанный с ЧР, с применением дефектоскопов. Измерение с
использованием дефектоскопа (узкополосный прибор с индуктивным
датчиком) производится посредством поочередной установки на шинах
заземления всех диагностируемых структурных единиц.
На ВЛ индикацию дефектов производят обход линии электропередач
с дефектным изолятором и по максимальному (амплитудному) значению
показания прибора определяют источник ЧР.
Необходимо отметить, что современными измерительными
приборами можно регистрировать интенсивность разрядов только в некоронирующей ВЛ, так как в коронирующей линии уровень помех на
порядок больше уровня сигналов от ЧР в дефектных изоляторах.
Источниками ВЧ колебаний (дефектов) в изоляторах ВЛ являются
трещины, раковины, импульсные или заплывающие пробои, сильные
загрязнения с последующим увлажнением, следы перекрытий при
атмосферных перенапряжениях.
В результате, возникают разряды в газовых включениях, которые
сопровождаются разрядными импульсами. На возникновение разрядов в
газовых включениях значительное влияние оказывают такие внешние
воздействия как температура, влажность.
Поэтому параметры «газоразрядных элементов» непрерывно
меняются, а амплитуда импульсов, их длительность, формы и моменты
возникновения должны рассматриваться как случайные величины,
44
распределенные около некоторых средних значений, а анализ структуры
составляющих необходимо проводить методом случайных процессов.
Дефектные фарфоровые составные, подвесные и опорные изоляторы,
ввиду особенностей процесса ЧР в них, выявляются лишь при непрерывном
контроле ЧР, который обеспечивает возможность выявления
предаварийного состояния изоляции, если интенсивность ЧР существенно
превысит уровень помех.
Перед началом индикации дефектов по параметрам ЧР необходимо
определить источники сигналов, которые могут быть внешними от ВЛ и
внутренними в изоляции трансформаторов, спектральный состав которых
в некоторых случаях идентичен.
Разработаны методы отыскания дефектных изоляторов ВЛ,
основанные на том, что в колебательном контуре, имеющем емкостную
связь с проверяемым образцом, возбуждаются колебания высокой частоты,
характер которых позволяет судить о возникновении дефекта в ОД
(рисунок 2.1).
На рисунке 2.1, а приведены данные исследований напряжения помех
от напряжения, приложенного к гирлянде при имитации дефекта
соответственно на 1-ом, 2-ом и на 3-ем изоляторе гирлянды (для ВЛ-35кВ),
считая сверху.
Нижняя кривая 4 выражает зависимость напряжения помех от
напряжения на гирлянде при отсутствии дефектного изолятора.
На рисунке 2.1, б приведена зависимость напряжения помех от
положения дефектного изолятора в диагностируемой гирлянде при
неизменном напряжении 28кВ. Данная зависимость напряжения помех от
положения дефектного изолятора аналогична распределению напряжения
по элементам гирлянды.
45
а) б)
Рисунок 2.1 – Зависимость напряжения помех от:
а – напряжения приложенного к гирлянде при имитации дефекта
соответственно на 1-ом, 2-ом и на 3-ем изоляторе гирлянды;
б - положения дефектного изолятора в гирлянде при неизменном
напряжении 28кВ
После появления ЧР в дефектном изоляторе ход кривых делается
скачкообразным, характер изменения которого можно объяснить с
помощью осциллограмм немодулированных помех, обусловленных
разрядами в цепи с гирляндой, имеющей дефектный изолятор (рисунок 2.2).
На рисунке 2.2, а показаны осциллограммы помех, в искровом
разрядником по модели дефектного изолятора при разных напряжениях на
гирлянде для симметричного разрядника, а на рисунке 2.2, б для
несимметричного разрядника.
Помехи от разряда представляют собой отдельные импульсы,
возникающие в течение каждого полупериода. Число импульсов за
положительный и отрицательный полупериоды при симметричном
46
разряднике одинаковы и возрастают с ростом напряжения на гирлянде,
амплитуда импульсов при этом увеличивается незначительно.
а) б)
Рисунок 2.2 - Осциллограммы помех:
а - возбуждающихся искровым разрядником в модели дефектного
изолятора при различных напряжениях на гирлянде для разрядника;
б - для несимметричного разрядника
Таким образом, с ростом напряжения на гирлянде амплитуда напряжения помех от искрового разряда в гирлянде, будет оставаться
практически неизменной, а эффективное значение помех из-за возрастания
числа импульсов за период растет.
В случае несимметричного разрядника (гирлянда с дефектным
изолятором) условия возникновения разряда при положительном
полупериоде будут иными, чем при отрицательном полупериоде. В
результате число и амплитуда импульсов в течение каждого полупериода
неодинакова, что и характеризует наличие дефектного изолятора в
гирлянде.
47
Способы амплитудной селекции применяют в переносных приборах.
В стационарных приборах для регистрации ЧР, также при сложных случаях
селекции целесообразно временное разделение сигналов.
Для ВЛ напряжением 6-35кВ в отличие от линий 110-75кВ, которым
свойственны гладкие непрерывные помехи, высокочастотные помехи
имеют импульсный характер, серии импульсов следуют периодически.
Частота всплесков колебаний определяется не только емкостью, но и
активным сопротивлением изолятора, при уменьшении которого частота
увеличивается. Экспериментальные замеры с использованием измерителя
уровня радиопомех показали, что при наличии дефектных изоляторов в
сетях 35кВ преобладают частоты (частотная структура составляющих
напряжения на выходе) 12-95МГц, в сетях 10кВ - 10-70МГц (рисунок 2.3).
а) б)
Рисунок 2.3 – Осциллограммы напряжений помех ВЛ напряжением
10кВ для схемы измерения «фаза-земля» при:
а – отсутствии источника ЧР; б – наличии интенсивных ЧР
Для обоснования использования параметров высокочастотных
сигналов как диагностических признаков дефектной изоляции на рисунке
2.3, а показаны осциллограммы высокочастотных излучений в начальной
стадии формирования пробоя, а на рисунке 2.3, б в период
предшествующий пробою изоляции ВЛ.
Спектральная структура колебаний позволяет достоверно и надежно
определить очаг ЧР по интенсивности излучений (рисунок 2.4).
48
а) б)
Рисунок 2.4 – Осциллограммы спектра колебаний гирлянды
изоляторов:
а – без дефектов (нормальных); б – с дефектами (аварийных)
При этом амплитудные значения не достаточно надежны для
выявления дефектных изоляторов линии из-за их зависимости от
увлажнения атмосферными осадками.
Для обнаружения дефекта в трансформаторе, вызывающего ЧР,
используются электрические и акустические методы измерений. При
методе запаздывания волны напряжения измерения находят расстояние от
начала обмотки до источника ЧР, определяют осциллографом
запаздывание бегущей вдоль провода обмотки волны напряжения.
Сравнивают сигнал с первоначальным импульсом ЧР, передающимся
через продольную емкость обмотки трансформатора и находят дефект
дисковой обмотки.
Недостаток метода. Он применим только к нормальным дисковым
обмоткам и не может быть использован ни для многослойной обмотки, ни
для обмоток с переплетением витков, где составляющая бегущей волны в
импульсном напряжении выражена очень слабо.
На практике применяют способ определения расстояния до зоны ЧР –
метод измерения напряжения, созданного ЧР на концах обмотки.
Расстояние от концов обмотки до зоны ЧР определяют по соотношению
импульсных напряжений, измеряемых на обоих концах обмотки (рисунок
2.5).
49
а) б)
Рисунок 2.5 – Осциллограммы спектральной структуры колебаний
напряжения гирлянды изоляторов:
а – без дефектов; б – С дефектами
Обмотка трансформатора без дефектов перед началом диагностики
градуируют путем подачи импульсов на различные точки (рисунок 2.6).
а) б)
Рисунок 2.6 – Градуировочная кривая зависимости отношения
напряжений на концах обмотки от ЧР (а) и схема измерений
дефектов изолятора (б):
Г – генератор прямоугольных импульсов; С0 – градуировочная
емкость; N – между катушечный переход;
А, Х – концы обмотки; B, Y – точки измерения
50
При эксплуатации ЭУ используют метод градуировочной матрицы
для определения дефекта в месте возникновения ЧР. Тестовый стандартный
сигнал подается на заданные методикой точки трансформатора, а
измеряется - в точках за возможными дефектами обмотки.
В результате определяют коэффициенты пересчета кажущегося
заряда ЧР. Сравнение результатов измерений ЧР в тех же точках на
возбужденном трансформаторе с полученными коэффициентами пересчета
позволяют определить место ЧР обмотки.
Метод градуировочной матрицы дает возможность сначала выявить
дефектную фазу трансформатора, а затем место повреждения обмотки.
При ЧР в обмотках трансформатора от источника разряда начинают
распространяться волны, которые обнаруживают на ультразвуковых
частотах. Создаваемые волнами давления на поверхности бака
трансформатора регистрируют с помощью пьезометрических датчиков.
Давление на фронте ударной волны при ЧР прямо пропорционально
скорости поступления энергии в канал разряда, что определяется крутизной
тока ЧР, несущего энергию в канал разряда.
2.2 Электроакустический метод диагностики изоляции
При электроакустическом методе диагностирования состояния
изоляции объекта диагноза необходимо установить связь между выходным
напряжением средства диагностирования U
вых
и энергией частичного
разряда Wчр, которая описывается зависимостью:
(2.1)
51
где S - расстояние между источником ЧР и приемником (дефектом);
η - электроакустический КПД частичных разрядов;
р
ср
, С
ср
- акустические сопротивления среды, нс/м3;
tэф - эффективное время разряда, с;
Кс - коэффициент связи между давлением акустической волны и выходным
напряжением средств диагностирования;
К
зат.т
- общий коэффициент затухания на твердых барьерах.
Напряжение U
вых
зависит от коэффициента передачи средства
диагностирования К
пер
, чувствительности датчика δ, долей принимаемой
им энергии W от общей энергии акустической волны при данном удалении
от места ЧР, общего коэффициента затухания акустической волны при
распространении от источника до датчика N, электроакустический К.П.Д.
превращения электрической энергии разряда в акустическую и от
величины Wчр.
Величины К
пер
, δ, известны, а параметры W, N оцениваются после
определения местонахождения источника волн. Поэтому для определения
энергии Wчр необходимо оценить электроакустический КПД частичных
разрядов.
Недостатки метода - малая чувствительность, восприимчивость к
внешним шумам и колебаниям, вызванных колебаниями механических
частей и вне бака трансформатора, которые сходны с волнами давления,
вызванными ЧР.
Определение времени распространения сигнала при низком
отношении амплитуды полезных и фоновых сигналов сложно, трудоемко и
не достаточно достоверно.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]