Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Контроль изоляции оборудования высокого напряжения

Система технической диагностики состояния изоляции - Контроль изоляции оборудования высокого напряжения

Оглавление
Контроль изоляции оборудования высокого напряжения
Система технической диагностики состояния изоляции
Контроль изоляции без отключения оборудования
Точность контроля
Экономическая эффективность контроля
Частичные разряды в изоляции
Продукты разложения изоляции
Диагностические параметры и браковочные критерии
Объем испытаний
Основные методы измерения диэлектрических характеристик
Мостовой метод измерения диэлектрических характеристик
Ваттметровый метод измерения диэлектрических характеристик
Основные методы измерения частичных разрядов
Схемы включения измерительных устройств при электрических методах измерения частичных разрядов
Градуировка измерительных устройств при электрических методах измерения частичных разрядов
Способы повышения чувствительности методов контроля частичных разрядов
Измерения частичных разрядов при контроле оборудования РУ
Измерения частичных разрядов при контроле силовых трансформаторов
Акустические методы контроля частичных разрядов
Анализ газов
Газовая хроматография
Обеспечение безопасности
Защита от помех
Устройства присоединения и датчики
Устройства для измерений диэлектрических характеристик
Устройства для измерений частичных разрядов
Диагностический комплекс КИН-750

ГЛАВА ПЕРВАЯ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ИЗОЛЯЦИИ
СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ
Надежность современного оборудования высокого напряжения во многом определяется надежностью его изоляции. Известны два подхода к проблеме обеспечения требуемой надежности изделия. Первый основан на том, что необходимая надежность изделия на весь период эксплуатации обеспечивается при его конструировании и изготовлении. Второй предусматривает проведение в ходе эксплуатации работ профилактического характера, входящих в систему технического обслуживания и ремонтов изделия.
Создание изоляционной конструкции, обладающей необходимой надежностью на весь срок эксплуатации, — весьма сложная техническая задача, особенно для оборудования высших классов напряжения. Нередко это оказывается и экономически нецелесообразным. Поэтому, хотя качество и надежность оборудования определяются, главным образом, на стадии проектирования и изготовления, задача обеспечения необходимой надежности изоляции высокого напряжения возлагается, кроме того, на систему технического обслуживания и ремонтов, в которую входят контроль и работы по поддержанию или восстановлению исправности (работоспособности) .
В книге будут рассмотрены проблемы, связанные лишь с контролем изоляции в периоде эксплуатации оборудования (эксплуатационный контроль).
Процессы, протекающие в изоляции под воздействием различных эксплуатационных факторов, приводят к ее старению. Следствием старения изоляции являются ее отказы, которые выражаются в снижении электрической прочности, в неспособности выдерживать приложенное напряжение (длительно — рабочее, кратковременно — перенапряжения).
Старение представляет собой широкий класс процессов, развивающихся во времени и приводящих к изменению состояния объекта, которое отражается в ухудшении его свойств. Возможность контроля появляется лишь в том случае, если испытатель получает информацию об ухудшении соответствующих свойств объекта. При контроле оборудования высокого напряжения это требование в общем случае выполняется, ибо процессы старения (разрушения) его изоляции приводят к изменению ряда физических свойств или признаков, которые могут наблюдаться.

Эффективная с точки зрения обеспечения надежности оборудования система контроля является по сути дела комплексом способов и технических средств, обеспечивающих своевременное выявление упомянутых изменений свойств объекта.
Снижение электрической прочности изоляции определяется большим числом различных воздействий и является случайным процессом. Поэтому основной задачей эксплуатационного контроля является выявление объектов, вероятность отказа изоляции которых в период времени до последующего контроля выше значения, установленного исходя из определенных критериев. Выбор критериев контроля зависит от условий и задач эксплуатации, наличия резервов или экономических возможностей. Могут ставиться задачи обеспечения определенных показателей надежности электроснабжения, минимума затрат на эксплуатацию электрооборудования и т. п.
Процесс эксплуатационного контроля изоляции электрооборудования содержит три основных этапа: испытания, оценку состояния изоляции и принятие решения о дальнейшей его эксплуатации.
Испытания служат для получения информации о свойствах изоляции путем экспериментального определения количественных или качественных ее характеристик.
Одним из методов испытаний является периодическое приложение напряжения, имеющего такой же характер, как и эксплуатационные воздействия, но превышающего их по уровню. Такие испытания называются разрушающими. Они не получили широкого развития и применяются лишь для оборудования с номинальным напряжением не более 35 кВ. Это вызвано громоздкостью испытательных установок высокого напряжения и возможностью дополнительных разрушений изоляции, приводящих оборудование в негодность. Кроме того, не всегда можно выбрать уровень испытательных воздействий, обеспечивающий достаточную эффективность выявления дефектов без опасности накопления повреждений в остальном объеме изоляции.
Наибольшее развитие получили методы контроля, основанные па неразрушающих испытаниях изоляции. Этими испытаниями определяется не электрическая прочность изоляции, а один или несколько параметров, отображающих процессы в изоляции и характеризующих ее свойства в момент контроля.
Основным содержанием этапа испытаний изоляции является измерение текущих значений контролируемых параметров. Эксплуатационный контроль производится при наличии значительных помех, поэтому, как правило, необходимо принять меры для исключения их влияния. Это достигается соответствующей методикой испытаний, а также путем использования специальных помехозащищенных измерительных устройств.
Оценка состояния изоляции при эксплуатационном контроле должна производиться с целью прогнозирования надежности оборудования.

В наибольшей степени эксплуатационным требованиям соответствует контроль по прогнозирующему параметру [1]. Предполагается, что имеется такой наблюдаемый параметр контролируемого объекта x(t), который прогнозирует его отказ, т. е. между вероятностью наступления отказа в интервале (t, t+Δt) и значениями параметра x(t) имеется стохастическая связь.
Наличие прогнозирующего параметра всегда предполагается в ситуациях, когда отказу объекта предшествует процесс накопления повреждений, а отказ связан со скачкообразным изменением его состояния, происходящим под влиянием этого процесса. Процесс отказа изоляции высокого напряжения обычно развивается именно таким образом.
Достоверность прогнозирования зависит от того, насколько тесна связь между изменениями контролируемого параметра и вероятностью отказа.
Наличие корреляционной связи между значениями tg δ изоляции и оставшимся временем до отказа объекта выявлено для вводов и трансформаторов тока с бумажно-масляной изоляцией [2]. Этот параметр может быть принят в качестве прогнозирующего, что подтверждается снижением повреждаемости после отбраковки по результатам контроля. Однако путем измерения tg δ выявляются не все дефекты, приводящие к отказу, т. е. точность оценки надежности недостаточна.
Создание системы контроля оборудования, основанной на прогнозе надежности изоляции, возможно лишь в случае, если тля каждого вида оборудования будут выявлены прогнозирующие параметры, определены области их нормальных и предельно допустимых значений, а также разработаны методы измерения указанных параметров в условиях эксплуатации.
Работа по установлению степени связи наблюдаемых параметров изоляции с ее надежностью еще только начинается, причем проведенные исследования не свидетельствуют о возможности быстрого решения проблемы [3, 4]. В ряде случаев нет достаточных данных о том, какие параметры изоляции наилучшим образом отражают процессы ее ухудшения (разрушения).
Достоверность оценки надежности изоляции по результатам ее испытаний в настоящее время еще низка. Прогнозировать вероятность отказа и остаточное время работоспособности таким способом невозможно. Реально реализуемая система эксплуатационного контроля обеспечивает поддержание неизменного (в определенных пределах) состояния изоляции. Предполагается, что допускаемое ухудшение состояния изоляции обеспечивает сравнительно малое снижение надежности объекта.
Оценка состояния изоляции производится методами технической диагностики. Основная задача диагностики — определение текущего состояния контролируемого объекта и, как следствие, раннее выявление дефектов (неисправностей).
Методами диагностики производится разбиение (классификация) всей совокупности контролируемых объектов на группы в соответствии с принятыми градациями состояния. Для целей контроля изоляции достаточно разбиение на три группы: исправных работоспособных объектов, работоспособных объектов с повреждениями (дефектами) и неработоспособных объектов.

Если состояние изоляции представить неким обобщенным показателем X, то верхняя граница первой группы будет определяться значением Хн, а граница второй — значением Хд. Очевидно, что предельно допускаемые (браковочные) значения показателя состояния должны лежать между упомянутыми границами.
Следует уточнить, что в общем случае браковочное значение показателя состояния отличается от предельно допустимого. Вне области состояний, определяемых значением Хд обобщенного показателя, объект неработоспособен. Поэтому при периодическом контроле браковочный норматив Хн должен назначаться таким, чтобы за время между испытаниями текущее значение показателя не вышло бы за допустимые пределы. При непрерывном контроле браковочный норматив практически совпадает с предельно допустимым.
Состояние изоляции и отображающие его характеристики объекта зависят от большого количества трудно учитываемых факторов (воздействий), причем не все характеристики в достаточной мере изучены. Поэтому обобщенный показатель состояния в настоящее время не может быть достоверно определен. Для суждения о состоянии изоляции могут быть использованы лишь отдельные характеристики (параметры), отражающие ее свойства в момент контроля. Их значения определяются процессами, происходящими в диэлектриках (поляризация, абсорбция, ионизация, проводимость и т. п.).
Оценка состояния изоляции заключается в определении степени ее ухудшения в ходе эксплуатации (по сравнению с исходными данными, полученными при приемо-сдаточных испытаниях). Под степенью ухудшения состояния изоляции понимается оценка, основанная на предположении о характере возникающего дефекта и учете изменений значений контролируемых параметров. Оценка ухудшения состояния изоляции производится путем сравнения результатов испытаний с нормами, а также с результатами предыдущих испытаний. Оценка общего состояния изоляционной конструкции с точки зрения ее работоспособности проводится с учетом всей полученной информации (по результатам комплекса испытаний).
Решение о возможности дальнейшей эксплуатации или необходимости восстановительного ремонта и его срочности принимается исходя из оценки состояния изоляции с учетом условий эксплуатации данного объекта.
Строго говоря, этап принятия решения на основе полученной информации о состоянии изоляции не является частью собственно контроля. Это уже действия по управлению эксплуатацией.
Следует учесть, что для принятия решения необходимы не только оценка опасности последствий отказа, но и прогноз изменения состояния изоляции, который является составной частью контроля. Поэтому этап решения рассматривается нами в совокупности с другими этапами, относящимися к собственно контролю изоляции.

В простейших случаях возможна однозначная процедура решения: объект бракуется при выходе значения параметра за пределы, ограниченные нормой. Такая норма должна быть установлена исходя из опыта эксплуатации с учетом (если это возможно) требуемой надежности изоляции. При этом этап решения практически совпадает с этапом оценки состояния изоляции.
В случаях контроля по нескольким параметрам, особенно при недостаточной информации о связи значений этих параметров с надежностью изоляции, правила принятия решения могут быть более сложными. Решение должно приниматься для каждого конкретного объекта с учетом опыта эксплуатации изделий данного типа, полученной оценки состояния и опасности предполагаемого дефекта. При этом необходим также учет и ряда дополнительных факторов: места объекта в сети, его влияния на надежность электроснабжения, возможного ущерба от аварии, графика ремонтов установки и т. п.



 
« Конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности   Линейные и трансформаторные элегазовые вводы »
электрические сети