СКИ-2 контроль изоляции вводов и трансформаторов тока при рабочем напряжении по характеристикам частичных разрядов системой

Цена: по запросу

В условиях современной российской энергетики, когда 40-50 % основного силового оборудования достигло проектного срока службы, основной задачей диагностики (кроме предотвращения аварий) становится продление срока службы оборудования вплоть до полной выработки его реального ресурса. При этом на первый план выходят методы контроля состояния оборудования на месте его установки, под рабочим напряжением. Измерение сигналов от частичных разрядов (ЧР) является одним из наиболее перспективных методов контроля состояния высоковольтной изоляции, который необходимо как можно шире внедрять в практику. Во всех высоковольтных лабораториях мира измерение ЧР при испытаниях высоковольтного оборудования является основным методом контроля состояния изоляции. Однако, для контроля оборудования в эксплуатации, измерение ЧР пока применяется сравнительно редко, особенно в нашей стране. Проблемы при измерении ЧР в реальных условиях эксплуатации связаны с различного рода помехами на работающих подстанциях. У приборов старого поколения нижний порог регистрируемых сигналов, определяемый уровнем помех, оказывается недопустимо большим и не обеспечивает надежное обнаружение дефектов изоляции в полевых условиях. Кроме того, они не измеряют амплитудно-фазовых распределений сигналов ЧР, без чего практически невозможна идентификация дефектов изоляции. Как правило, в них используется только электрический канал регистрации сигналов ЧР (без акустического и электромагнитного), что делает невозможным точную локализацию дефектов и, соответственно, определение степени их опасности. Это, в основном, и ограничивает применение данного метода в эксплуатации. Система СКИ-2 предназначена для контроля состояния высоковольтной изоляции трансформаторов, вводов, ТН и ТТ, КРУЭ и т.д. при рабочем напряжении в реальных эксплуатационных условиях подстанции. Система позволяет обнаруживать дефекты изоляции на самой ранней стадии их развития, определять тип, место расположения дефекта и степень его опасности. СКИ-2 - это компьютерная система сбора и обработки информации поступающей от электрических, акустических и электромагнитных датчиков ЧР размещенных на контролируемом объекте. Длина соединительных кабелей (датчик - компьютер) - до 100 м. В минимальном комплекте поставки количество подключаемых датчиков электрического и электромагнитного каналов - до 12 (параллельная регистрация), акустических датчиков - до 7 (мультиплексор). Система работает в реальном времени и обеспечивает оперативный вывод получаемой информации на экран компьютера, накопление информации и запись ее на жесткие диски. Она может подключаться к компьютерной сети. Система обеспечивает периодический контроль или непрерывный мониторинг (для ответственных или предаварийных объектов) оборудования. Наличие трех каналов регистрации сигналов ЧР (электрического, электромагнитного и акустического) обеспечивает надежное обнаружение дефектов изоляции независимо от их локализации и типа.

Состав системы. Датчики электрических сигналов ЧР - это высокочастотные трансформаторы тока, надеваются на провода заземления контролируемых объектов (заземление ПИНов вводов, баков, экранов и т.д.). Они имеют расширенный диапазон частот: 1-50 МГц и сменный помехозащитный фильтр. Это обеспечивает существенно лучшее, по сравнению со стандартными измерителями ЧР (полоса частот до 1 МГц), подавление промышленных помех и измерение ЧР с малыми зарядами в реальных действующих РУ. Высокая чувствительность этих датчиков позволяет работать с емкостью связи от нескольких пикофарад. Это дает возможность использовать в качестве конденсаторов связи паразитные емкости элементов оборудования и обойтись без стандартных конденсаторов связи. Так, например, для контроля изоляции КРУЭ используется датчик, надетый на провод заземления экрана измерительного трансформатора напряжения. При этом минимальный регистрируемый заряд ЧР - менее 1 пКл. Датчики электрических сигналов ЧР имеют дополнительный вход для подключения датчиков электромагнитных сигналов ЧР любого диапазона частот вплоть до СВЧ (несколько ГГц). Наличие трансформатора тока на входе датчика обеспечивает возможность одновременно с электрическими датчиками подключать любые контрольные приборы и датчики других измерительных схем (таких, как КИН, КИВ) и, параллельно с регистрацией ЧР, проводить измерения tg и токов комплексной проводимости изоляции объекта под рабочим напряжением.

" Акустические датчики: Пьезоэлектрические датчики П-113 с полосой частот 20-200 кГц, основные резонансные частоты 110 и 200 кГц. Можно использовать акустические датчики практически любых типов (РЧР, датчики, применяемые СКТБ ВКТ Мосэнерго, и т.д.) и диапазонов частот (10 - 300 кГц).

" Электромагнитные датчики - это отдельные блоки, подключаемые к дополнительному входу датчиков электрических сигналов ЧР. Входной частотный диапазон определяется типом блока (сейчас есть блок 400-800 МГц, планируется 900-2200 МГц), выходная полоса частот - до 50 МГц.

При работе с узконаправленными антеннами (СВЧ зонд) эти датчики позволяют проводить дистанционный контроль высоковольтных вводов, изоляторов и т. д.

" В состав системы входят калибровочные генераторы электрического и акустического сигналов, обеспечивающие контроль работоспособности и градуировку датчиков.

Метод накопления информации. В отличие от стандартных измерителей сигналов ЧР (МТЕ-3 и т.д.), работающих с одиночными выборками, СКИ-2 обеспечивает статистическое накопление данных в течение заданного интервала времени синхронно с сетевым напряжением. Система способна работать в режиме непрерывного, полностью автоматического мониторинга с периодической записью получаемой информации на диск или передачей ее в линию связи.

Основные возможности, предоставляемые системой:

- измерение амплитудно-фазовых распределений (АФД) небольших сигналов ЧР (порядка 100 пКл) на фоне мощных сигналов короны достигающей в реальных условиях нескольких нанокулон;

- регистрация очень слабых акустических сигналов, амплитуда которых в несколько раз меньше собственных шумов предусилителя;

- измерение редких сигналов ЧР, возникающих один раз в течение нескольких сотен периодов сетевого напряжения;

- вычитание сигналов внешних помех и наводок;

- определение наличия и локализация дефекта изоляции за счет одновременной регистрации акустических, электрических и электромагнитных сигналов;

- накопление, индикация и запоминание получаемой информации и работы, как в ручном, так и в автоматическом режиме с передачей получаемой информации по телефонной сети;

- представление полученной информации различными способами, в том числе в виде амплитудно-фазовых диаграмм и трехмерных графиков, наиболее полно отражающих амплитудно-фазовое распределение сигналов ЧР.

Внешний вид СКИ-2 с тремя электрическими датчиками приведен на рисунке.

При разработке прибора СКИ-2 были применены технологии, позволяющие установить отпускную цену значительно меньше зарубежных аналогов. Прибор прошел испытания по утверждению типа измерения в Госстандарте России и в настоящий момент является единственным измерителем частичных разрядов, разрешенный к применению на территории Российской Федерации.

Опыт применения СКИ-2. К настоящему времени работают три системы этого класса. Первая - работает на КРУЭ 34-ой подстанции Ленэнерго в режиме непрерывного автоматического мониторинга около двух лет, вторая - на испытательном стенде завода Электроаппарат (электрогазовое оборудование - ТГФ-110), третья - около года используется в НПО "Электрум" как переносное устройство для контроля ЧР в силовом оборудовании. Проведены измерения на ПС "Ленэнерго", "Владимирэнерго", МЭС "Северо-Запада", заводах "ТЭРЗ" и "Электроаппарат", на испытательных стендах НИИПТ и т.д. В НИИПТе устройство СКИ-2 использовалось на стенде длительных испытаний, как в режиме непрерывного мониторинга, так и при периодических испытаниях ТФРМ-330 кВ рымовидной конструкции. На ТТ №1356, находящемся на длительных испытаниях (более 15000 часов), (хороший, нет газов, tgб = 0,4 %) при 1,2 U наиб.раб. и температуре изоляции 80 °С были зарегистрированы ЧР с уровнем 10-12 пКл.

На рисунке показаны их амплитудно-фазовые диаграммы (АФД), полученные с использованием трех типов датчиков. На верхней диаграмме приведены данные, полученные с разъемного датчика надетого на заземление корпуса ТТ, на средней - данные, полученные с обычного датчика электрического канала, надетого на заземление нулевой обкладки, на нижней - с СВЧ зонда, размещенного на расстоянии около 10 метров от ТТ. В самой нижней части рисунка приведена осциллограмма питающего напряжения. Измерения проводились при наличии сильной положительной короны с уровнем, значительно превышающим уровень собственных ЧР ТТ. По горизонтали отложен момент (фаза) появления сигналов ЧР, по вертикали амплитуда (заряд импульсов). Цвет закраски (от зеленого к красному) или зачернения (в черно-белом варианте) в каждой точке диаграммы пропорциональны количеству зарегистрированных импульсов ЧР с соответствующими амплитудой и фазой. На рисунках отмечены сигналы положительной и отрицательной корон и импульсы ЧР от дефекта. Верхний и средний рисунки отличаются только чувствительностью. Хорошо видно, что СВЧ зонд четко регистрирует сигналы от дефекта и практически не регистрирует сигналы от короны. Это обусловлено тем, что сигналы ЧР от дефектов бумажно-масляной изоляции имеют гораздо более высокочастотный спектр (до нескольких ГГц), чем корона в воздухе (до 400 МГц). Поэтому СВЧ зонд, работающий на частотах 700-800 МГц, надежно регистрируя сигналы ЧР от дефектов изоляции, практически не чувствителен к короне, что делает его применение очень удобным в условиях реальной эксплуатации. Он позволяет проводить дистанционный контроль высоковольтных вводов и трансформаторов тока.

ТТ №1757 был снят с эксплуатации по результатам тепловизионного контроля. Испытания показали tgб = 0,4 % и малое количество газов в масле. После 200 час. испытаний при температуре изоляции 40 °С был зафиксирован рост tgб до 2 %, большое содержание водорода и метана и уровень ЧР до 15000 пКл. Измеренные на этом ТТ АФД сигналов ЧР при напряжениях 50 и 180 кВ и сигналы акустического датчика при различных напряжениях приведены на рис. 3 (А, В, С соответственно).

На рисунке А и В хорошо наблюдается изменение АФД при повышении напряжения. Из данных рис. 3 видно, что акустический сигнал достигает обнаружимого уровня уже при напряжении 50 кВ. По задержке акустического сигнала относительно электрического определяется расстояние от места установки акустического датчика до источника сигналов ЧР. В данном случае по данным измерений источник располагался в верхней части головы ТТ. Последующая разборка полностью подтвердила эти результаты. Проведенные на стендах НИИПТ измерения подтвердили удобство в эксплуатации и высокие чувствительность и помехозащищенность СКИ-2. При контроле таких объектов как силовые трансформаторы в условиях эксплуатации под рабочим напряжением невозможно полностью разделить сигналы ЧР, возникающие во вводах и самих объектах. Для разделения этих сигналов необходима локализация источников ЧР, которая проводится с применением всех трех каналов регистрации - электрического, акустического и электромагнитного.

На рисунке показаны АФД трех фаз группы трансформаторов типа ОДТГ50000/220/110/11 ("Владимирэнерго"), полученные с электрических датчиков, подключенных вводам 110 кВ. На них четко видны несколько типичных "образов" сигналов ЧР, возникающих от нескольких различных дефектов. Анализ показал, что только один из них расположен во вводе (активность 2 на фазе А). В данном случае локализация была проведена по данным СВЧ зонда, зарегистрировавшего сигналы, совпадающие с сигналами активности 2. Измерения проводились узконаправленной антенной с расстояния около 10 м. Накопление данных за достаточно длительный период времени имеет очень большое значение. Так сигналы активности 1 на фазе С (рис. 4) проявлялись в среднем раз в час при длительности вспышек в несколько минут (общее время накопления составляло около 15 часов) и при кратковременном измерении могли бы быть пропущены, хотя их заряд превышает 9000 пКл, а интенсивность во время вспышки достигала 300 импульсов за период сети. Нестабильность сигналов ЧР во времени весьма характерна для дефектов в бумажно-масляной изоляции. Следует также отметить, что при малом количестве накопленных данных (недостаточной статистике) "образ" дефекта оказывается размытым и его идентификация затруднена.

На рисунке приведены АФД сигналов АТДЦТН-200000/330/110 №107445 (ТЭРЗ), полученные при времени накопления около 5 минут на испытаниях после капитального ремонта. Хорошо видно, что сигналы положительной короны на фазе В (фазовый угол 330 °), имеющие невысокую интенсивность (и, соответственно, небольшое количество импульсов ЧР, зарегистрированных за время накопления) имеют трудно различимый "образ" по сравнению с аналогичными сигналами фаз А и С (фазовые углы 90 и 210 °), имеющими более высокую интенсивность. При увеличении времени накопления до 15 минут все эти сигналы приобретают очень четкий "образ" и легко идентифицируются как сигналы положительной короны. Само по себе использование амплитудно-временного анализа сигналов (регистрация АФД) является очень существенным преимуществом по сравнению с системами, регистрирующими только заряд ЧР. На том же трансформаторе проводились параллельные измерения ЧР при помощи системы разработанной в СГПТУ и измеряющей только заряд ЧР. При этом, естественно, зарегистрированный ею уровень ЧР оказался равен максимальному сигналу от короны, т.е. более 5000 пКл и трансформатор следовало бы признать дефектным. При использовании аппаратуры, измеряющей не только амплитуду, но и фазу каждого импульса ЧР (т.е. при измерении АФД сигналов) можно четко определить, что источником этих сигналов является положительная корона (естественно не представляющая опасности), а собственный уровень ЧР этого трансформатора не превышает 300 пКл, что не является опасным для трансформаторов этого типа и возраста. Таким образом, использование АФД позволяет проводить измерения сигналов ЧР с уровнем, значительно меньшим, чем сигналы от короны. В условиях эксплуатации сигналы короны присутствуют практически при всех измерениях. Поэтому измерители ЧР, не регистрирующие амплитудно-фазовые распределения сигналов, приводят к большой погрешности измерений, т.к. невозможно определить, что является источником сигналов - дефект или корона (и, как показывает наш опыт, чаще всего это именно корона). Таким образом, в условиях эксплуатации нижний уровень сигналов ЧР, регистрируемых этими приборами, определяется сигналами короны и составляет 1000-7000 пКл (обычный уровень короны без применения специальных экранов). Это не позволяет выявлять дефекты изоляции на ранней стадии их развития, когда их уровень ЧР ниже этой величины.

Заключение. Измерение сигналов ЧР в реальных условиях эксплуатации хотя и сталкивается с определенными трудностями, однако, является вполне разрешимой задачей. Система СКИ-2 была испытана на силовом оборудовании подстанций практически всех классов напряжений. Аппаратура надежно регистрирует сигналы ЧР с уровнями 50-500 пКл даже в условиях очень сильных помех высокой интенсивности с амплитудой достигающей 15 нКл (в лабораторных условиях порог регистрации составляет менее 0,5 пКл). Она использовалась как при однократных измерениях, так и в режиме непрерывного автоматического мониторинга. Время обследования составляло от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от требований, условий работы и состояния контролируемого оборудования. При грубом оперативном контроле время, необходимое для обследования составляет около двух часов и, при отсутствии устройств подключения, для установки и снятия датчиков требуется кратковременное отключение оборудования. При наличии этих устройств, контроль изоляции оборудования можно проводить без снятия напряжения. По мере работы с СКИ-2 расширяется база данных по сигналам ЧР, накапливается опыт идентификации дефектов при разборке оборудования после обследования, определяются характерные для конкретного оборудования типы дефектов. Использование электромагнитного канала дает хорошие результаты, позволяет проводить оперативный дистанционный контроль вводов, изоляторов и трансформаторов тока, в частности ТФРМ-330. Метод контроля состояния изоляции по характеристикам сигналов ЧР необходимо как можно шире внедрять в практику для проведения периодических обследований оборудования подстанций. При периодическом контроле резко возрастает надежность обнаружения дефектов изоляции и точность оценки степени их опасности. Не хватает серьезной поддержки отрасли, хотя энергетики оказывают посильную помощь при организации работ и проведении исследований. Отсутствует целевое финансирование этого направления, хотя экономический эффект от внедрения систем оперативного контроля и диагностики изоляции с обеспечением периодического контроля оборудования подстанций без его отключения несомненно окупит затраты на производство аппаратуры и подготовку технического персонала.

Поставляемые приборы комплектуются пакетом необходимой документации: паспорт производителя, инструкция по эксплуатации, схема подключения, протокол поверки. Отдельно документы не высылаются.

Задать вопрос о СКИ-2 контроль изоляции вводов и трансформаторов тока при рабочем напряжении по характеристикам частичных разрядов системой

Другое оборудование:

Постоянный адрес страницы - СКИ-2 контроль изоляции вводов и трансформаторов тока при рабочем напряжении по характеристикам частичных разрядов системой - https://www.postavka-kip.ru/items/006307.html