Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Опорно-стержневые изоляторы конструкция, эксплуатация, диагностика. Учебное пособие
.pdf
9. Объясните запись условного обозначения изолятора марки ИОС-110-
1000-01 УХЛ1.
10. Какая информация приведена в условном обозначении изолятора марки
ИОС-10-300-01 УХЛ1?
11. В чем основное отличие фарфоровых изоляторов, имеющих в марки-
ровке букву М, от изоляторов без этой буквы?
12. Укажите название характеристики (параметра), которая различна
у изоляторов марок ИОС-35-1000 УХЛ1 и ИОС-35-2000 УХЛ1.
13. Объясните запись условного обозначения изолятора марки С4-195-II
УХЛ1 ГОСТ 25073-81.
14. Укажите название характеристики, которая различна у изоляторов ма-
рок С4-195-I УХЛ1 и С4-195-II УХЛ1.
15. Для чего предназначены опорно-стержневые изоляторы?
16. Укажите дефекты изоляторов, причиной которых являются метеороло-
гические условия.
17. Укажите дефекты фарфоровых опорно-стержневых изоляторов произ-
водственного происхождения.
18. Объясните особенности дефекта типа «открытая микроскопическая по-
ристость»?
19. В чем заключается причина появления у фарфоровых опорно-стержневых
изоляторов дефекта типа «обжиговая макроскопическая пористость»?
21
2. МЕТОДЫ КОСВЕННОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ
ФАРФОРОВЫХ ОПОРНО-СТЕРЖНЕВЫХ ИЗОЛЯТОРОВ
К настоящему времени предложено несколько методов, приборов
и систем для контроля состояния фарфоровых ОСИ. Эффективность
и достоверность результатов контроля и диагностики с использованием конкретного метода различны в зависимости от многих факторов.
Некоторые организации выполняют специальные исследования различных методов контроля и диагностики фарфоровых ОСИ [22, 33].
«В 2019 г. в рамках мероприятий, направленных на снижение
производственного травматизма и повреждения электротехнического
оборудования, в ООО «Башкирэнерго» была подготовлена программа
работ по определению эффективности наиболее распространенных
методов неразрушающего контроля прочности фарфоровых ОСИ
110 кВ» [33, с. 34].
В общем случае существующие методы контроля и диагностики
фарфоровых ОСИ можно разделить на две группы:
– методы косвенной оценки состояния ОСИ;
– методы непосредственной оценки состояния ОСИ.
2.1. Тепловые методы контроля состояния
фарфоровых опорно-стержневых изоляторов
Для выявления отдельных дефектных изоляторов может оказаться полезным тепловой контроль изоляторов, находящихся под рабочим напряжением [6]. Примером успешного применения этого метода
для контроля станционной фарфоровой изоляции может служить
случай выявления ОСИ с сильнейшей ОМИП, заметно (на 2 порядка)
снизившей сопротивления изоляции из-за впитывания влаги, но
при этом не разрушившегося и не растрескивавшегося [6].
Многими специалистами доказана возможность выявления тепловым методом очагов локального нагрева фарфоровых ОСИ, причиной которых является появление (увеличение) токов утечки, возникающих на наружных (магистральных) трещинах и в зонах с ОМИП
без заметного снижения общего сопротивления изоляции изделия.
22
Критерием наличия дефекта в фарфоровых ОСИ является присутствие на его поверхности температурной аномалии в 1 ºС и более
или нагрев (охлаждение) всего изолятора по отношению к соседнему
на 1 °С и более.
Тепловой контроль ОСИ с применением тепловизоров целесообразно выполнять во влажную погоду, во время мягкого моросящего
дождя, когда трещины увлажнены и в этом месте будут наблюдаться
локальные температурные аномалии в виде нагревов.
Достоинством теплового неразрушающего контроля изоляторов
является возможность проведения работ дистанционно под рабочим
напряжением.
В работе [7] приведены термограммы изоляторов с различными
видами дефектов.
На рис. 2.1 показаны 2 фотографии ОСИ с дефектами, выявленными тепловизором [6].
Перспективным направлением при контроле состояния ОСИ является совместное применение тепловизора и ультрафиолетового дефектоскопа. Ультрафиолетовый дефектоскоп применяют в сухую погоду и выявляют при этом коронные и частичные разряды по поверхности загрязненных изоляторов, а также в районе кольцевых и поперечных микротрещин.
а б
Рис. 2.1. Характерные дефекты опорных фарфоровых изоляторов:
а – фрагмент изолятора ИОС-110-600 с выраженной сетью глубоких трещин;
б – изолятор ИО-110-3000 УЗ с продольной трещиной по всей высоте изолятора
и сетью мелких трещин
23
Во влажную погоду целесообразно контроль состояния ОСИ выполнять тепловизором.
Примеры успешного применения тепловизоров для диагностики
ОСИ приведены в работе [7].
Необходимо отметить, что некоторые специалисты в области диагностики ОСИ отмечают: «…не все дефекты изоляторов приводят
к их повышенному нагреву».
2.2. Диагностика фарфоровых опорно-стержневых
изоляторов по характеристикам частичных разрядов
В работе [8] приведены результаты теоретических исследований
причин ухудшения характеристик опорных изоляторов генераторных
токопроводов и указано направление их диагностики. Отмечается, что
одной из причин нарушения первичных свойств таких изоляторов
в условиях эксплуатации являются газовые и твердые включения, которые обусловливают, в конечном счете, возникновение частичных разрядов (ЧР). «В качестве перспективного направления диагностики
опорной изоляции комплектных генераторных токопроводов возможно
использовать частичный разряд в качестве раннего признака развития
дефекта с целью выявления и замены поврежденного изолятора» [8].
О возможности оценки состояния фарфоровых ОСИ по характеристикам ЧР также свидетельствуют исследования, проведенные авторами работы [9]. Они используют метод и устройство, которые
позволяют дистанционно измерять характеристики ЧР.
Для измерения характеристик ЧР использовались две выносные
антенны с усилителями электромагнитных (частота 540 МГц) и акустических (40 кГц) импульсных сигналов ЧР.
В дальнейшем изложение материала по дистанционной диагностике фарфоровых ОСИ приводится по информации, изложенной в [9].
Авторы этой работы доказали, что выявление дефектов в ОСИ и
отбраковку их целесообразно производить по следующим параметрам (характеристикам) ЧР:
24
«– изменение фазовых интервалов генерации ЧР (∆φ), соответствующих наиболее мощным ЧР;
– интенсивность ЧР (g
– частота повторения (N
мощн
мощн
);
);
– распределение цикла ЧР по интенсивности» [9, с. 101].
Указанные характеристики ЧР, по утверждению авторов указанной работы, позволяют разделять изоляторы по степени дефектности
на 4 группы.
«Первая группа – полностью работоспособные ОСИ, у которых
интенсивность (g < 200 nКЛ) и число (N < 500) ЧР, расположенных
в фазовых интервалах вблизи 90 и 270°.
Вторая группа – работоспособные ОСИ и не требующие замены,
у которых g ≤ 300 nКЛ, N ≤ 1000 и ∆φ в интервалах 50–80° и 220–250°.
Третья группа – изоляторы, сохраняющие работоспособность
только в ограниченный интервал времени и требующие особого внимания и даже замены при ближайших регламентных обследованиях.
У изоляторов третьей группы наблюдаются резкое, по сравнению
с первой и второй группами, увеличение интенсивности мощных ЧР
до 2 nКл, циклов в 2–5 раз и сдвигом ∆φ интервалов к началу фазовых периодов» [9, с. 101].
Четвертая группа – неработоспособные изоляторы, требующие
немедленной замены.
Рассмотренный метод диагностики фарфоровых ОСИ применялся авторами работы [9] на двух подстанциях ОАО «Сетевая компания
Казанские электрические сети».
Для диагностики ОСИ по характеристикам ЧР используют различные приборы и системы.
В диссертации [10] приведен пример обнаружения ЧР в фарфоровых ОСИ с использованием устройства, в котором использован
электрический датчик и волоконный световод. Разработанное устройство позволяет получать амплитудно-фазовую и число-фазовую характеристики ЧР для контролируемого ОСИ.
25
2.3. Диагностика опорно-стержневых изоляторов
электронно-оптическими дефектоскопами
В [11] рассматриваются особенности контроля состояния внеш-
ней изоляции ВЛ и РУ классов напряжения 35–1150 кВ переменного
тока с помощью электронно-оптических дефектоскопов серии «Филин» и «Коршун», выпускаемых в РФ.
Это приемники оптического излучения, основными характери-
стиками которыми являются чувствительность, дальность до объекта,
спектральный диапазон.
Электронно-оптический дефектоскоп преобразует ультрафиолетовое излучение разрядных процессов в видимое и формирует
их изображение вместе с изображением контролируемого объекта
на экране. Он позволяет получить и зарегистрировать как мгновенную, так и изменяющуюся в реальном времени картину месторасположения и распределение разрядов по их интенсивности и частоте
появления на поверхности оборудования.
«Электронно-оптический дефектоскоп – портативный регистратор оптического излучения, содержащий электронно-оптический
преобразователь, входной объектив, выходной окуляр, источники питания и другие элементы» [11, с. 22].
К настоящему времени создано несколько модификаций дефектоскопа Филин (Филин-3, Филин-5, Филин-6). В данном пособии рассматриваются особенности диагностики ОСИ дефектоскопом Филин6, который производится ООО «Сибэнергодиагностика» (цена
на 09.2020 г. – 744000 руб.) [12].
В табл. 2.1 приведены основные технические характеристики дефектоскопов Филин-6 и Коршун. Указанные дефектоскопы реализуют метод, относящийся к группе дистанционных бесконтактных методов контроля.
Применительно к внешней изоляции оборудования, работающей
в атмосферных условиях, возникновение короны и разрядов по поверхности изоляционных конструкции – поверхностных частичных
26
разрядов (ПЧР) исключить полностью бывает невозможно. В этих
Характеристики
Филин-6
Коршун
Чувствительность к заряду ПЧР, nКл
1
1
Пороговая освещенность на фотокатоде, мкЛк
до 0,1
1
Коэффициент усиления яркости света ЭОП
20000
20000
Дальность до объекта, м
4–50
5–50
Спектральный диапазон, нм:
– без светофильтра
240–800
240–800
– со светофильтром
300–400
240–400
– с диспергирующим фильтром
360–560,
600–800
Пространственное разрешение
в изображении на экране, мм-1
34
34
Разрешающая способность в поле объекта, см
1 × 1
1 × 1
Фокусное расстояние входного объектива, мм
108
130
Светосила входного объектива
1 : 2
1 : 3
Наличие режима стробирования
+
-
Наличие блока обработки выходного
оптического сигнала
-
-
Напряжение питания, В, не более
3
3
Потребляемый ток, мА, не более:
– в постоянном режиме
30
30
– в режиме стробирования 50 Гц
40
– в режиме стробирования 100 Гц
50
Масса дефектоскопа, кг, не более
2
1,5
случаях интенсивность разрядных процессов увеличивается по мере
снижения изолирующей способности конструкции, а также вследствие появления дефектов или загрязнения и увлажнения поверхности. Таким образом, возникновение или увеличение интенсивности
короны или ПЧР можно использовать для косвенной оценки изолирующей способности и обнаружения дефектов с помощью электронно-оптических дефектоскопов ночного или дневного видения.
Таблица 2.1
Характеристики электронно-оптических дефектоскопов
серии Филин-6 и Коршун
27
Из возможных способов регистрации разрядных процессов
для диагностических целей оптический способ отличается наибольшей чувствительностью, пространственной разрешающей способностью и помехоустойчивостью. Для реализации способа в регистрирующей аппаратуре используют высокочувствительные приемники
оптического излучения, в частности, электронно-оптические преобразователи (ЭОП).
«Электронно-оптический преобразователь (усилитель яркости
света) – электровакуумный прибор, производящий двойное преобразование «входное световое изображение – электронный поток – выходное световое изображение» с усилением яркости и изменением
спектра излучения последнего» [11, с. 22].
Физическая сущность методики контроля фарфоровых ОСИ дефектоскопами «Филин-6» и «Коршун» основана на регистрации разрядных процессов, возникающих в следующих случаях:
в сухую погоду разряды видны в самой микротрещине;
при высокой влажности или осадках разряды горят на поверх-
ности изоляции вблизи микротрещины;
мощная корона наблюдается на нижних фланцах верхних де-
фектных изоляторов в колонке изоляторов разъединителей или шинных опор с классом напряжения 220 кВ и выше.
В первом и во втором случаях разрядные процессы возникают
вследствие усиления напряженности электрического поля внутри
трещины или на ее концах, когда трещина заполняется атмосферной
влагой. Методика в первом и втором случае, по своей физической
сущности, имеет два значительных ограничения:
возможно обнаружение только открытых, имеющих выход на
поверхность изоляторов, микротрещин;
из-за неравномерного распределения напряжения по многоэле-
ментным изоляционным конструкциям обнаружить микротрещину
можно только в тех изоляторах, которые находятся ближе к потенциалу.
В третьем случае в зависимости от класса напряжения и конструкции оборудования вспышки короны приводят к искровым разрядам на близлежащий фланец соседней колонки. Снижение изоли-
28
рующей способности изоляторов и вынос повышенного потенциала
на нижний фланец происходит вследствие ухудшения электрических
свойств фарфора. Как правило, это связано с нарушениями технологии при изготовлении изоляторов на заводе: водонаполненный или
непропеченный фарфор. В некоторых случаях происходит увлажнение фарфора через открытые вертикальные трещины. В ряде случаев
такие дефекты можно обнаружить и тепловизионным способом контроля по нагреву дефектного изолятора [11].
Сроки проведения контроля определяются лицом, ответственным
за эксплуатацию контролируемого оборудования на основе норм,
приведенных в [11], с учетом местных условий и состояния оборудования, а также с учетом ограничений на климатические условия контроля (положительные температуры).
Заключение о пригодности контролируемой изоляции к дальнейшей эксплуатации дается не только на основании сравнения результатов испытания с нормами, но и по совокупности всех проведенных ранее испытаний и осмотров, если таковые выполнялись.
Такая дополнительная функция дефектоскопов «Филин-6»
и «Коршун», как определение степени загрязнения поверхности
опорной изоляции, находится в стадии исследования [11]. Подробно
процесс подготовки к работе (организационные и технические мероприятия) по контролю состояния ОСИ с использованием электроннооптических дефектоскопов серий «Филин» и «Коршун» рассмотрен
в работах [11, 12].
В данном пособии рассмотрим основные вопросы контроля состояния ОСИ электронно-оптическими дефектоскопами, основываясь
на материалах работы [11].
В сухую погоду (влажность меньше 80 %) целесообразно производить поиск слабосветящихся разрядных процессов в микротрещинах. Осмотр конструкции рекомендуется производить, как минимум,
с трех, лучше с четырех сторон и с минимального расстояния.
Опорные конструкции из фарфора в условиях ОРУ, где всегда
есть фоновые подсветки, имеют множество бликов. Поэтому, кроме
29
отстройки от бликов, в данном случае обязательно наличие светофильтра на входном объективе дефектоскопа.
При обнаружении микротрещин по слабосветящимся разрядным
процессам следует убедиться в короткой длительности их горения
(например, показания цифрового индикатора дефектоскопа «Филин5» в режиме работы «Длительность» должны быть порядка 0,1 мс).
Во влажную погоду и при наличии осадков признаком микротрещин являются неподвижные очаги ПЧР. Следует отметить, что
обнаружить их крайне непросто, так как количество бликов (от капель воды) на изоляции возрастает. Кроме того, возможны ПЧР
вследствие загрязнения поверхности, однако они, как правило, перемещаются по поверхности.
При обнаружении трещин дефектоскопом желательно убедиться
в правильности результатов контроля дневным осмотром с помощью
бинокля или подзорной трубы.
При диагностике ОСИ дефектоскопами «Филин» и «Коршун»
необходимо производить поиск очагов короны на нижних металлических фланцах опорных изоляторов, а также поиск развитых трещин
в армировочных швах по разрядным процессам в них.
Дефектоскопы серий «Филин» и «Коршун» являются достаточно
сложными оптическими устройствами. На рис. 2.2 приведена укрупненная функциональная схема этих приборов [11].
Полное техническое описание и инструкция по эксплуатации
ЭОД входят в комплект поставки [12]. Рассмотрим кратко описание
устройств, принципы работы и основные характеристики дефектоскопов «Филин-6» и «Коршун».
Изображение контролируемой изоляции (КО), ПЧР и коронных
разрядов формируется входным объективом (О1) на фотокатоде (ФК)
электронно-оптического преобразователя (ЭОП). Усиленные по яркости более чем в 20 тысяч раз оптические сигналы можно рассматривать на экране (Э) усилителя через окуляр (О2), либо регистрировать
их с помощью фотоприставки (ФП). Перед входным объективом
устанавливается светофильтр (СФ) с полосой пропускания в коротковолновой части оптического спектра, характерной для энергетическо-
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]