После включения методик диагностики электротехнического маслонаполненного оборудования без снятия рабочего напряжения в нормативный документ, который вышел в 1998 году, количество организаций, работающих в этом направлении, резко возросло. Причем до этого они такими измерениями не занимались. К сожалению, они часто не имеют опыта практической работы в этой области, несмотря на то, что являются солидными организациями и располагают кадрами заслуженных специалистов.
Опыт эксплуатации ТТ (трансформаторов тока) показывает, что типичными являются местные дефекты, появление и эволюция которых вызывает тепловой пробой изоляции либо к электрическому пробою изоляции вследствие возникновения и разрастания мелких местных разрядов.
На ранней стадии возникновения и эволюции такие дефекты можно обнаружить путем измерения тангенса угла диэлектрических потерь, не снимая рабочего напряжения и с помощью тепловизора. Теоретические основы такого анализа изложены в книге В.С. Полякова «Анализ схем измерений характеристик изоляции высоковольтных вводов и ТТ под рабочим напряжением», Санкт-Петербург.
Дефекты являются местами потерь – утечек электрического тока, которые вызывают повышенный нагрев оборудования. Таким способом предприятия за свои деньги отапливают атмосферу.
Тепловизионная диагностика на предприятиях, эксплуатирующих электросетевое оборудование, применяется с 1966 года. Например, для этой цели применяется тепловизионная ИК-камера Р-60. Ее технические характеристики позволяют диагностировать электротехническое оборудование, не снимая рабочего напряжения.
Тепловизионная диагностика представляет собой сложную техническую задачу. Умения работать с компьютером и инфракрасной камерой достаточно только для рисования красивых картинок. Для диагностирования с помощью тепловизора состояния оборудования электрических подстанций необходимо знать конструктивные особенности любого из агрегатов. Например, надо знать перечень дефектов, которые могут появиться на ТТ-110 и трансформаторе ТТ-330, надо понимать причины их возникновения и продолжительность развития дефекта.
Тепловизор – прибор довольно дорогой. Он стоит от 324 до 1260 тысяч рублей, но, как показывает опыт, окупается за 8-12 месяцев. Главная проблема – заинтересовать руководство и убедить технических специалистов, которые эксплуатируют оборудование, что диагностика с помощью инфракрасной камеры позволит предотвратить аварию задолго до ее возникновения. Практически этот период может составлять 7-8 месяцев. Тогда тепловизионная диагностика займет достойное место среди первоочередных задач.
Тепловизор позволяет определить и даже увидеть, как изображение, распределение тепла по поверхности измерительных трансформаторов тока на напряжение 110-330 кВ. Для этого к трансформатору не нужно прикасаться. ТТ функционирует, когда на него подано напряжение, и он находится под нагрузкой. Трансформатор «здоров», то есть исправен, если его температура не отличается более чем на 0,3 градуса Цельсия от температуры других подобных трансформаторов, имеющихся на станции и в контрольной базе испытателя. Признаком «болезни» могут быть локальные нагревы, которых нет у «здоровых» трансформаторов. Ориентиром здесь служит тот же порог беспокойства – 0,3 градуса Цельсия.
Примеры нагрева и нарушений
Из-за окисления клеммы в распределительном шкафу один из выводов вторичной обмотки трансформатора тока оказался отсоединен. Обмотка оказалась не заземленной. ТТ находился в таком состоянии приблизительно 6 месяцев. Был демонтирован и направлен в ПРП.
На ТТ-330 при плановом обследовании с помощью тепловизора в июне 1998 года выявился перегрев на одной фазе. Между фазами возник перепад температур 2,4 градуса Цельсия. Информация была принята с должным вниманием. Была произведена замена ТТ. Ситуация не переросла в аварию.
На другой ПС-330 в декабре 1997 года при обследовании с помощью тепловизора обнаружился перегрев одной фазы на ТТ-330. Перепад температуры составил 0,5 градуса Цельсия. Администрация и другой персонал, эксплуатирующий подстанцию, на нее не отреагировали. Через 6 месяцев ТТ взорвался.
Эти два примера демонстрируют разные подходы в сходных ситуациях. Затраты на ремонт одной фазы ТТ-330 составляют около 800 тысяч рублей. На ремонт одной фазы ТТ-110 затрачивается приблизительно 120 тысяч рублей. Расходы на обследование с помощью тепловизора всего оборудования подстанции 110 кВ примерно 40-50 тысяч рублей. Подобной обследование транзитной подстанции 330 кВ будет стоить примерно 100-120 тысяч рублей. Таким образом, тепловизионное обследование позволяет избежать огромных убытков.
Для обследования с помощью тепловизора не требуется много времени. Машинное время работы прибора на ПС-110 кВ – примерно 2 часа, на подстанции ПС-330 кВ – примерно 4 часа. Сюда, конечно, нужно добавить время на переезды, доставку и подготовку приборов. Но больше всего – около 90% времени затрачивается на подготовку отчета.
В заключении можно выделить следующие выводы:
Для измерительных трансформаторов ТТ-110кВ критическая разница температур составляет 0,7-0,8 градуса Цельсия.
Опыт работы показывает, что обследование с помощью тепловизора позволяет уверенно обнаруживать дефекты в ТТ в самом начале их развития. Благодаря этому своевременно производится ремонт оборудования, затраты на его проведение сокращаются, удается сократить закупки нового оборудования.
Обследование оборудования с помощью инфракрасных приборов позволяет ремонтировать оборудование по его фактическому состоянию и отказаться от более затратной системы ремонта по графику.
Трансформаторы тока ТТ и другое оборудование могут обследоваться без снятия рабочего напряжения и нагрузки. Такое обследование дает более надежную информацию о состоянии оборудования, чем контроль при снятом напряжении или при испытательном напряжении 10 кВ, которое рекомендуется заводом-изготовителем высоковольтной испытательной лаборатории. Поэтому тепловизионное обследование не мешает выполнению основной производственной задачи – бесперебойному снабжению потребителей электроэнергией.
Благодаря наглядности получаемых результатов и быстроте обследования оборудования с помощью тепловизора дежурный на подстанции и оперативный персонал в кратчайший срок получают информацию о состоянии оборудования и возможности возникновения опасных и аварийных ситуаций на нем. Благодаря этому можно исключить возникновения опасных режимов работы оборудования и своевременно вывести его в ремонт. Таким образом, улучшается охрана труда и повышается безопасность производства.
Тепловизионная камера Р-60 позволяет диагностировать высоковольтное оборудование, удовлетворяя наивысшим профессиональным требованиям к качеству работы.
Тепловизионная приборная диагностика в сочетании с компьютерной обработкой информации позволяет создать рабочую базу данных о техническом состоянии оборудования электроподстанций. Благодаря высокой производительности технологии контроля с помощью инфракрасных приборов в такой базе данных информация может обновляться довольно быстро. Использование этой базы дежурными, эксплуатационным персоналом и руководителями предприятий позволит принимать более надежно обоснованные решения о ремонте или замене оборудования, а также об аварийном отключении.