ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ КОНТРОЛЕ ОБОРУДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Целесообразно контролировать лишь оборудование с органической изоляцией: вводы, измерительные трансформаторы, конденсаторы, некоторые типы выключателей. Дефектные фарфоровые составные подвесные и опорные изоляторы ввиду особенностей процесса частичных разрядов в них выявляются, как правило, лишь при частом контроле, что экономически неоправданно. Эти изоляторы следует контролировать другими методами. Измерение частичных разрядов следует применять лишь для поиска тех дефектных фарфоровых изоляторов, в которых происходят интенсивные разряды.
Изоляция почти всего оборудования РУ на схеме замещения может быть представлена в виде сосредоточенной емкости. Ток через эту емкость замыкается по шине заземления корпуса объекта или по шине заземления низкопотенциальной его обкладки (во вводах, трансформаторах тока). Поэтому при измерении частичных разрядов в изоляции оборудования РУ основной является схема последовательного включения измерительного устройства в цепь заземления объекта (см. рис. 34,а), которая обеспечивает наибольшее значение коэффициента передачи тока, возникающего при частичном разряде. Возможно применение балансной схемы, состоящей из двух объектов данной фазы, установленных недалеко друг от друга.
В диапазоне до сотни килогерц уровень помех и коэффициент передачи обычно от частоты зависят мало, и выбор оптимальной частоты настройки прибора существенного выигрыша в чувствительности не дает.
Используются две области частот настройки измерительного устройства: нижняя область (от 15 до 70 кГц) и верхняя область (от 0,5 до 2 МГц); настройка на частоты выше 2 МГц применяется лишь для поиска места разрядов. При узкополосном приборе можно использовать всю область частот от 15 кГц до 2 МГц.
Измерения частичных разрядов у трансформаторов тока лучше всего производить в области частот до 70 кГц. При этом низкое входное сопротивление схемы РУ обеспечивает наибольшее возможное значение тока, вызванного частичными разрядами, и, следовательно, наибольшую возможную чувствительность. При выполнении этого условия может быть произведена упрощенная эквивалентная градуировка путем подачи градуировочных импульсов на вход измерительного устройства (датчика), включенного в схему измерений.
При контроле вводов трансформаторов ограничение в выборе частоты настройки отсутствует, ибо достаточное значение тока, вызванного частичными разрядами, обеспечивается входной емкостью трансформатора. В этом случае возможна упрощенная градуировка на вход измерительного устройства.
При измерениях в области высоких частот 0,5—2 МГц уровень разрядов в основном определяется источниками, расположенными вблизи от места установки датчика. Это облегчает поиск места разрядов, но усложняет процесс анализа результатов измерений, ибо помехи от короны, вызванные разными источниками, могут иметь отличающиеся уровни и, следовательно, дадут отличающиеся показания на однотипных объектах.
При выборе полосы частот пропускания измерительного устройства следует учитывать, что с ее расширением повышается стабильность результатов измерений и упрощается измерительное устройство, но при этом возрастают помехи от высокочастотных устройств связи, релейной защиты и телемеханики, а также мощных местных радиостанций.
Наиболее простой метод контроля — дефектоскопия. Измерения ведутся при помощи узкополосного прибора с индуктивным датчиком, который по очереди устанавливается на шинах заземления всех контролируемых объектов РУ. Обычно производятся лишь относительные измерения — сравниваются между собой результаты, полученные на однотипных объектах. Для оценки уровня помех и выявляемой интенсивности разрядов целесообразно провести градуировку одного из однотипных объектов.
При контроле оборудования высших классов напряжения целесообразны измерения с использованием всех возможных способов выявления разрядов, включая компенсацию помех.
На рис. 38 приведена схема измерения частичных разрядов в изоляции трансформаторов тока типа ТРН-330 (C1 и С2). Индуктивные датчики были установлены на шинах заземлений баков. Датчик ТА2 использовался для компенсации помех в цепи датчика ТА1, для чего измерительный прибор был включен между движками регулируемых потенциометров R1 и R2. Резистор r, включенный между выводом для измерения tgδ изоляции и баком трансформатора тока, и коммутатор К обеспечили возможность градуировки под напряжением. Градуировочные импульсы, имитировавшие частичные разряды с интенсивностью =3·10-8 Кл, использовались также для определения отношения сигнал/помеха Kс.п·
Измерения велись как широкополосным (диапазон Ш70, от 10 до 70 кГц), так и узкополосным приборами (диапазон У10—У160, где цифра означает частоту настройки в килогерцах).
Результаты измерений и расчетов приведены в табл. 12; значения уровня помех qп вычислены по (53) относительно q0=10-8 Кл.
Полученные данные показывают, что в области низких частот компенсация помех повышает Кс.п на 15—18 дБ, т. е. увеличивает чувствительность метода в 6—8 раз.
Для выявления разрядов достаточно отношение Кс.п≈10 дБ. Следовательно, опыт показал возможность выявления в балансной схеме разрядов, интенсивность (уровень) которых меньше уровня помех на 5—8 дБ. Это означает, что при уровне помех в пределах 3·10-9—1·10-9 Кл можно выявить разряды в изоляции трансформатора тока с интенсивностью (1,5:5) 10-9 Кл.
Таблица 12. Уровень помех при контроле трансформатора тока
Рис. 38. Схема измерения частичных разрядов в изоляции трансформаторов тока
* Без компенсации помех.
** С компенсацией помех.
Для оценки возможностей непрерывного контроля были обработаны результаты автоматических измерений, проведенных на трансформаторах тока 750 и 330 кВ. За время контроля (четыре измерения в сутки) наблюдались дожди, мокрый снег, туманы (около 60 % периода наблюдений на каждом объекте).
Полученные распределения результатов измерений помех от короны, выраженных в децибелах, близки к нормальному закону. Поэтому прогноз наименьшего и наибольшего уровней помех был сделан исходя из этого закона. В качестве граничных—наибольшего и наименьшего уровней—приняты значения, между которыми находятся 99% результатов измерений помех (табл. 13).
Переход к эквивалентным значениям кажущегося заряда был произведен путем градуировки измерительного устройства совместно с объектом (под рабочим напряжением).
Таблица 13. Усредненные данные об уровне помех от короны
В качестве оценки реальной чувствительности метода при непрерывном контроле следует принять наибольшее значение помех. Это означает, что сигнализатором частичных разрядов могут быть выявлены разряды, превышающие 10-7 Кл. Снижение уставки СЧР приведет к большому количеству ложных сигналов.
Повышение чувствительности СЧР возможно лишь в балансной схеме или при применении устройств с уставками сигнализации, меняющимися с изменением уровня помех.
При применении ЭВМ это можно реализовать при помощи расчетных скользящих браковочных нормативов. Обработка экспериментальных данных показала, что при помехах от короны результат текущего измерения, как правило, не превышает экспоненциальное среднее qi предыдущих измерений более чем на 6 дБ (2 раза) при а=0,75. Рассчитывая для каждого измерения скользящее значение браковочного норматива qн=Кс.пqi, где Кс.п=2, можно отстроиться от помех и, следовательно, от ложных сигналов. При этом чувствительность метода при хорошей погоде будет почти на порядок выше, чем при осадках.
