Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Опорно-стержневые изоляторы конструкция, эксплуатация, диагностика. Учебное пособие
.pdf
го максимума излучения разрядных процессов. «Благодаря использованию светофильтров снижается интенсивность фоновых бликов
на наблюдаемых объектах, а повышается контраст изображения ПЧР
на экране усилителя яркости. Дополнительное ослабление бликов,
обусловленных действием посторонних источников света (луна,
осветительные приборы), достигается за счет импульсного режима
питания микроканальной пластины (МКП)» [11, с. 26].
Рис. 2.2. Обобщенная функциональная схема дефектоскопов
«Филин» и «Коршун»:
КО – контролируемый объект; 1, 1* – ПЧР и их изображение; 2* – изображение реперного
сигнала; СФ – светофильтр; О1 – входной объектив; ОИС – светодиод реперного сигнала;
О2 – окуляр; ФП – фотоприставка; ФК – фотокатод; МКП – микроканальная пластина;
А – анод; Э – экран; ФД – фотодиод; БООИ – блок обработки оптической информации;
ИП1 – источник питания ФК и А; ИП2 – источник постоянного питания МКП;
ИП3 – источник импульсного питания МКП
Оценка интенсивности свечения разрядов производится сравнением с интенсивностью свечения опорного источника света (ОИС),
изображение которого находится в верхней части экрана усилителя
яркости. Вращая ручку регулировки силы света ОИС, находящуюся
на передней панели корпуса дефектоскопа, устанавливают одинаковую яркость изображения ПЧР и опорного источника света. Значение
силы света в этом случае фиксируют по показаниям лимба на регулировочном сопротивлении. По полученным значениям яркости поверхностных разрядов, используя нормы дистанционного профилактического контроля ВЛ и ОРУ, определяют дефектность изоляции.
31
Принцип работы дефектоскопа «Коршун» аналогичен принципу
работы «Филин-3», но в нем применен кварцевый объектив. Кроме
того, предусмотрены три возможных варианта записи: фотоаппаратом, видео- или цифровой камерой.
Перед входным объективом могут устанавливаться специальные
светофильтры (СФ). Один имеет полосу пропускания в коротковолновой части оптического спектра, который соответствует максимуму
излучаемой разрядами световой энергии. С другой стороны, эти
фильтры подавляют фоновое излучение, что облегчает выделение
разрядов в изображении.
Третий фильтр представляет собой спектродиспергирующую
насадку. Этот фильтр применяется для оценки степени загрязнения
изоляции.
Внешний вид дефектоскопа «Филин-6» приведен на рис. 2.3 [11].
Рис. 2.3. Внешний вид дефектоскопа «Филин-6»:
1 – входной объектив с регулировочной шкалой
расстояния; 2 – бленда; 3 – электронно-оптический блок ЭОД «Филин-6»;
4 – выходной объектив (окуляр)
В работе [11] также приведен внешний вид органов управления
дефектоскопа, расположенных, соответственно, со стороны окуляра и
со стороны входного объектива.
Конструкция прибора обеспечивает возможность проведения поле-
вых работ по выявлению дефектов и оценки степени загрязнения высо-
32
ковольтных конструкций, при визуальной оценке и их фиксации при
помощи съемных фотоаппаратов, видеокамер или цифровых камер.
«Принцип работы ЭОД иллюстрируется блок-схемой, приведенной на рис. 2.2. Для повышения метрологических характеристик прибора «Филин-6» и расширения его функциональных возможностей
по сравнению с приборами «Филин-3» и «Филин-5» используется оптическая схема прибора с кварцевым объективом. Импульсное питание МКП с частотой, близкой к 50 или 100 Гц, соответствующей частоте появления ПЧР на высоковольтном оборудовании, и длительностью импульсов 1–3 мс, определяемой временем существования
ПЧР в полупериоде напряжения, позволяет ослабить фоновые засветки и блики в То/Тс раз (То – полупериод переменного напряжения,
10 мс; Тс – длительность управляющего импульса).
На экране усилителя яркости будут наблюдаться пульсации свечения ПЧР в соответствии с биениями (разностью) частоты сети и частоты открывания электронно-оптического преобразователя. По этим
пульсациям можно уверенно отделить свечение ПЧР от ослабленного
и не пульсирующего свечения бликов. Перед входным объективом
дефектоскопа «Филин-6» как и у ЭОД «Коршун» можно также устанавливать специальный диспергирующий фильтр для оценки степени
загрязнения изоляции» [11, с. 26].
Основной недостаток дефектоскопов «Филин» и «Коршун» –
обеспечение достаточного четкого выявления конкретного дефекта
ОСИ только в темное время суток.
Среди отечественных приборов следует отметить также ультрафиолетовый дефектоскоп серии «КАЙМАН». Этот оптический, одноканальный прибор с кварцевым объективом и полосовом фильтром,
позволяет выполнять поиск дефектов в электрооборудовании путем
визуализации изображения коронных разрядов совместно с изображением контролируемого объекта.
Однако работы по диагностики необходимо выполнять в ночное
и сумеречное время суток.
33
Основные характеристики дефектоскопа «КАЙМАН»:
– спектральный диапазон 350–450 нм;
– разрешение 57 л/мм;
– масса не более 0,6 кг.
Значительная номенклатура качественных ультрафиолетовых дефектоскопов производится зарубежными фирмами и компаниями.
Например, большими функциональными возможностями обладает
ультрафиолетовый дефектоскоп CoroCAM 8 – трехспектральное
устройство, состоящее из оптического ультрафиолетового дефектоскопа, тепловизора и видеокамеры, позволяет выполнять визуализацию коронного разряда.
Оснащение дефектоскопа CoroCAM 8 тремя видами позволяет
проводить диагностику с одновременным использованием инфракрасных и ультрафиолетовых методов. Одним из преимуществ этого
устройства является возможность выполнения диагностики ОСИ
в дневное время суток.
Следует отметить высокую чувствительность дефектоскопа
CoroCAM 8:
– для ультрафиолетового излучения – 2,05 ∙10
-18
Вт/см2;
– для инфракрасного излучения – < 50 мк при F 1,0; < 62,5 мк
при F 1,25;
– для оптического канала – 1,7 лк; 0,3 лк.
Масса прибора – 2,5 кг.
Меньшими функциональными возможностями обладает, но также позволяет выполнять визуализацию коронных разрядов при дневном свете ультрафиолетовая камера CoroCAM 7.
Для более полного ознакомления с методикой контроля состояния фарфоровых ОСИ приборами ультрафиолетового контроля целесообразно обратиться к работам [13, 14].
34
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какой критерий отбраковки используется при диагностике фарфоровых
опорно-стержневых изоляторов приборами инфракрасной техники?
2. При каких метеорологических условиях целесообразно выполнять кон-
троль состояния фарфоровых изоляторов приборами инфракрасной техники?
3. Какие характеристики (параметры) частичных разрядов целесообразно
применять при контроле состояния фарфоровых изоляторов?
4. Укажите основное назначение электронно-оптических дефектоскопов.
5. Какие основные характеристики имеют приемники оптического излучения?
6. Какой способ регистрации разрядных процессов применяется в элек-
тронно-оптических преобразователях?
7. Какие элементы входят в функциональную схему дефектоскопа «Филин-6»?
8. Объясните процесс оценки интенсивности свечения поверхностных
разрядов.
9. При каких значениях интенсивности и силе частичных разрядах изоля-
торы относятся к группе – «полностью работоспособен»?
10. Укажите основные элементы дефектоскопа «Филин-6».
11. Укажите основной недостаток дефектоскопов «Коршун» и «КАЙМАН».
12. Какие достоинства имеют дефектоскопы серии СоrоСАМ 8?
13. Укажите чувствительность дефектоскопа СоrоСАМ 8 для ультрафиоле-
тового излучения.
14. Укажите чувствительность оптического канала дефектоскопа Соrо-САМ 8.
15. Какой вывод можно сделать о состоянии фарфорового ОСИ, у которого
интенсивность ЧР – 180 пКЛ, частота повторения ЧР – 470, расположенных
в фазовом интервале вблизи 90°?
16. Какой вывод можно сделать о состоянии фарфорового ОСИ, у которого
интенсивность ЧР – 250°пКЛ, частота повторения ЧР – 910, расположенных
в фазовом интервале 50–80°?
35
3. МЕТОДЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ
ФАРФОРОВЫХ ОПОРНО-СТЕРЖНЕВЫХ ИЗОЛЯТОРОВ
3.1. Диагностика фарфоровых опорно-стержневых изоляторов
резонансным методом акустического неразрушающего контроля
Установлено, что контроль механической жесткости фарфорового
ОСИ изолятора, которая является важным диагностическим параметром
(характеристикой), может быть выполнен виброакустическими методами [15, 16, 17]. При контроле анализируются либо частоты свободных
колебаний, либо резонансные частоты колебаний изолятора. Оценка
прочности изолятора производится по частотному спектру колебаний.
Отметим, что в последние годы в соответствии с ГОСТ [18] вместо термина «виброакустический» метод рекомендовано использовать термин «резонансный метод акустического неразрушающего
контроля механической прочности» (РА-метод).
Прежнее наименование «виброакустический» метод больше не
может быть использовано в связи с изменениями в терминологии,
установленной современной нормативной документацией. Наименование используемого метода неразрушающего контроля приведено
в соответствии с ГОСТ Р 56542-2015 «Контроль неразрушающий.
Классификация видов и методов» и ГОСТ 23829-85 «Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения».
Применение РА-метода основано на прямой взаимосвязи между
механической прочностью и жёсткостью стержневой системы, отображением которой являются частотные характеристики резонансной
вибрации системы (ЧХВР) под воздействием вынужденной случайной вибрации с плоским спектром.
Целью обследования изоляторов РА-методом является определе-
ние текущего вида состояния механической прочности изолятора.
При обследовании изоляторов РА-методом выполняют следующие задачи:
1) мониторинг ЧХВР изолятора;
2) анализ ЧХВР изолятора и постановка диагноза.
36
При оценке технического состояния механической жесткости
фарфорового OCИ по поведению его собственных частот во времени
фиксируется его амплитудно-частотная характеристика (АЧХ).
Основным критерием сохранения работоспособности изолятора
является неизменность во времени его АЧХ.
В работах [15, 16] приведены следующие показатели оценки состояния изолятора при первом измерении:
– удовлетворительное состояние – при наличии одного максимума на АЧХ в диапазоне частот 3000–8000 Гц;
– неудовлетворительное состояние (однозначная отбраковка) –
при наличии двух соизмеримых по интенсивности максимумов
на АЧХ в диапазоне частот: 1000–2000 Гц – первый и 3000–8000 Гц –
второй.
Специалистами НПО «Логотех» [15] разработана методика
виброакустического контроля механической прочности ОСИ, основанная на методе резонансных колебаний. Одно из достоинств методики – проведение работ без отключения контролируемого электрооборудования.
Поэтому используются относительные характеристики, в частности
сравнение между собой частот собственных колебаний изолятора
в различные промежутки времени. Если по истечении некоторого времени частоты собственных колебаний изолятора не изменились, то изолятор сохранил исходный уровень прочности. Наиболее удобной характеристикой, по мнению авторов работы [15], является амплитудночастотная характеристика (АЧХ). Таким образом, основным критерием
сохранения прочности опорно-стержневого изолятора является неизменность во времени его амплитудно-частотных характеристик.
Общеизвестно, что реакция системы на воздействие возмущения,
имеющего плоский спектр («белый шум») повторяет форму амплитудно-частотной характеристики данной системы. Поэтому при диагностике механического состояния фарфоровых опорно-стержневых
изоляторов возбуждение колебаний осуществляется вибрацией, имеющей плоский спектр.
37
«При проведении анализа результатов измерений необходимо
знать зависимость между контролируемым параметром (в нашем случае оценка спектральной плотности мощности) и степенью повреждения изолятора. Такая зависимость получена при проведении
ускоренных испытаний изоляторов на заводе ОАО «ЭЛИЗ» г. Пермь.
На рис. 3.1 показаны оценки спектральной плотности мощности
(СПМ) вибрации изолятора после получения повреждения различных
степеней в районе нижнего фланца» [15].
Рис. 3.1. Оценки спектральной плотности мощности реакции изолятора
после получения повреждения различных степеней
в районе нижнего фланца. Масштаб – линейный
38
Комментарии к рис. 3.1:
СПМ 1 – исходное состояние;
СПМ 2, СПМ 3, СПМ 4, СПМ 5 – незначительные повреждения,
появление дополнительных пиков, изолятор в удовлетворительном
состоянии;
СПМ 6 – появление повреждения в районе нижнего фланца изолятора, рост интенсивности спектра в диапазоне частот ниже 3000 Гц,
изолятор в удовлетворительном состоянии;
СПМ 7, СПМ 8, СПМ 9 – развитие повреждения в районе ниж-
него фланца, рост интенсивности спектра в диапазоне частот ниже
3000 Гц, появление дополнительного пика на частоте 5000 Гц, снижение интенсивности спектра на частоте стоячей волны, изолятор
в неудовлетворительном состоянии;
СПМ 10 – существенное повреждение в районе нижнего фланца,
предаварийное состояние, значительный рост интенсивности спектра
в диапазоне частот ниже 1500 Гц, наличие дополнительного пика
на частоте 5000 Гц, значительное снижение интенсивности спектра
на частоте стоячей волны, изолятор в предаварийном состоянии;
СПМ 11 – критическое повреждение в районе нижнего фланца,
аварийное состояние изолятора с потерей несущей способности более
чем в 20 раз по отношению к исходному состоянию, значительное
снижение интенсивности спектра на частоте стоячей волны, значительный рост интенсивности спектра на частоте 5000 Гц, наличие пиков в недиагностируемом диапазоне частот ниже 1000 Гц, изолятор
в аварийном состоянии перед его полным разрушением.
«В общем случае диаграммы (см. рис. 3.1) характеризуют «жизненный цикл» изолятора от исходного состояния до полного разрушения в результате повреждения в районе нижнего фланца. В процессе эксплуатации развитие последних фаз повреждения в изоляторе
может происходить достаточно интенсивно, поэтому отследить полный цикл разрушения изолятора не всегда представляется возможным. Опыт проведения обследований опорно-стержневой изоляции
показал, что изоляторы, имеющие предаварийное состояние, способ-
39
ны как сохранять прочность более двух лет, так и разрушиться в течение двух недель» [15].
В случае повреждения изолятора в районе верхнего фланца характерными особенностями являются дополнительные пики в диапазоне частот выше 8000 Гц, интенсивность которых повышается
по мере развития повреждения при снижении интенсивности спектра
на частоте стоячей волны.
«Для колонки изоляторов характерно наложение «уникальных»
частот каждого изолятора в колонке, что приводит к наличию нескольких пиков в диапазоне частоты стоячей волны. При этом
на оценке СПМ сложно точно идентифицировать соответствие какойлибо частоты спектра вибрации колонки изоляторов частотных характеристикам конкретного изолятора в этой колонке. Тем не менее
наличие даже одного неисправного изолятора в колонке приводит
к разрушению всей колонки изоляторов. Более точно локализовать
дефект возможно после демонтажа и разборки колонки» [15].
Приборы для виброакустического контроля
механического состояния ОСИ
Мобильный индикаторный комплекс.
Модели МИК-1 и МИК-2
Для реализации виброакустического контроля РА-метода механического состояния фарфоровой опорно-стержневой изоляции и покрышек маломасляных выключателей в НПО «Логотех» разработан и
внедрен в эксплуатацию мобильный индикаторный комплекс серии
МИК [16, 19]. Комплекс серии МИК эксплуатируется с 2003 года.
Использование комплекса серии МИК позволяет в короткие сроки
выполнять диагностику большого количества изоляторов без отключения рабочего напряжения.
В работах [16, 19] приведено описание резонансного метода акустического неразрушающего контроля состояния механической
прочности изоляторов керамических опорных (РА-метод), который
используется в мобильном индикаторном комплексе.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]