CC BY
55УДК 621.315.6.
А.С. Орлюк, А.Н. Козлов
ЧАСТИЧНЫЕ РАЗРЯДЫ: ОБОБЩЕННЫЕ МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
В статье приведены общие сведения о частичныхразрядах и обобщенные
методы их диагностики.
Ключевые слова: частичный разряд, изоляция, кажущийся заряд.
PARTIAL DISCHARGE. GENERAL INFORMATION, DIAGNOSTIC METHODS
AND NORMATIVE DOCUMENTS
In presented article the author gives general information on partial discharges
and generalized methods for their diagnostics.
Key words: partial discharge, insulation, apparent charge.
Частичный разряд (ЧР) - искровой разряд малой мощности, возникающий внутри изоляции установок среднего и высокого напряжения.
Частичные разряды обычно не приводят сразу к пробою изоляционных промежутков. Образование ЧР в локальных объемах изоляции вызывает снижение диэлектрических характеристик и частичную деструкцию. Эти процессы очень медленные. Поскольку размеры локальных объемов изоляции с ЧР по сравнению с толщиной изоляционных промежутков относительно малы, скорость разрушения изоляции зависит от энергетических характеристик ЧР (или их интенсивности). Практически в любом высоковольтном оборудовании в эксплуатационных условиях существуют ЧР. Однако разрушающая способность ЧР может быть различной. В связи с этим при малой интенсивности частичных разрядов электроизоляционные системы оборудования сохраняют свои функции при наличии эксплуатационного ресурса оборудования, а при большой интенсивности подвергаются разрушению, приводя к отказу оборудования до истечения установленного срока эксплуатации [1].
Частичный разряд сопровождается: протеканием импульсного тока в цепях, созданных объектами с ЧР; электромагнитным излучением, включая световое; созданием характерного звукового эффекта; разрушением диэлектрика в зоне действия ЧР; локальным нагревом изоляции.
В настоящее время известны следующие методы обнаружения ЧР: электрический; электромагнитный, или дистанционный, СВЧ-метод; акустический; химический; оптический, или оптоэлек-тронный; термический.
Электрический метод позволяет снимать наибольшее количество параметров и дает возможность всесторонне изучить объект исследования. Но данный способ требует прямого контакта измерительных приборов с объектом измерения, что делает его не самым удобным. Большинство остальных методов не требует подачи напряжения, превышающего номинальное, что характеризует их как щадящие для изоляции электрооборудования.
СВЧ-метод позволяет обнаружить ЧР с помощью направленного приемного антенного аппарата средних волновых частот. Плюсом этого метода является бесконтактный способ получения ин-
88
Вестник АмГУ
Выпуск 81, 2018
формации о частичном разряде. Однако электромагнитное излучение прочего оборудования препятствует получению объективной оценки ЧР.
Наиболее неприятные источники помех - сигналы, возникающие от ЧР в оборудовании ПС, не являющемся объектом исследования. Поскольку их источники - сигналы ЧР, они также имеют широкий спектр частот, близкий к спектру сигналов от ЧР в бумажно-масляной изоляции, и от них практически нельзя отстроиться по частоте. При этом амплитудно-фазовые диаграммы (АФД) этих сигналов часто соответствуют сигналам ЧР в изоляции, их практически нельзя отличить от АФД сигналов ЧР в контролируемом оборудовании. Источниками подобных сигналов, кроме ЧР в изоляции окружающего оборудования, являются и такие «неопасные» (и поэтому подолгу не устраняемые) источники как: дефектные стеклянные и фарфоровые изоляторы в гирляндах; дефектные низковольтные штыревые изоляторы; небольшие воздушные зазоры и прослойки краски между токоведущей шиной и опорным изолятором; дефектные ВЧ-заградители [2].
Н. В. Киншт, М.А. Кац, Н.Н. Петрунько в статье «Собственные электромагнитные излучения трансформатора при оценке его технического состояния» [3] указывают, что фиксировать направленное излучение ЧР в изоляции обмоток трансформатора СВЧ-методом нецелесообразно. Причина этого - заземленный бак трансформатора, препятствующий распространению электромагнитной волны за пределы трансформатора. Опытным путем установлено, что при возникновении ЧР в изоляции обмоток возникают высокочастотные наводки в высоковольтном вводе. Поэтому имеет смысл развивать данную методику диагностики путем установки датчиков на высоковольтных вводах, с последующей отстройкой по конкретным типам изоляции.
Акустическим методом можно определить не только место дефекта, но и примерно оценить его опасность. Важно, что этим методом диагностики обследование можно провести оперативно, так как не требуется отключать оборудование [4]. Недостаток метода - слабая чувствительность при регистрации ЧР малой интенсивности.
Из-за низкой точности и сложности использования в реальных условиях химический, термический и оптические методы не получили достаточного распространения.
На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 55191-2012 «Методы испытаний высоким напряжением. Измерения частичных разрядов», модифицированный по отношению к международному стандарту IEC 60270: 2000 «Методы испытаний высоким напряжением. Измерения частичных разрядов» (1ЕС 60270:2000 «High-voltage test techniques partial discharge measurements») [5].
В дополнение IEC 60270:2000 в странах - членах Международной электротехнической комиссии (МЭК) приняты следующие стандарты и руководства:
IEC 61934:2006 «Электроизоляционные материалы и системы - Электрические измерения частичных разрядов при кратковременном и повторяющимся импульсном напряжении» (IEC 61934:2006 «Electrical insulating materials and systems - Electrical measurement of PD under short rise time and repetitive voltage impulses»);
IEC 60034-27:2007 «Вращающиеся электрические машины - Измерения частичного разряда в автономном режиме на изоляции обмотки статора вращающихся электрических машин» (IEC 60034-27:2007 «Rotating electrical machines - Off-line partial discharge measurements on the stator winding insulation of rotating electrical machines»);
IEEE Std 436™-1991 (R2007) «Руководство IEEE по проведению измерения короны (частичного разряда) в трансформаторах» (IEEE Std 436™-1991 (R2007) «IEEE Guide for Making Corona (Partial Discharge) Measurements on Electronics Transformers»);
IEEE 1434-2000 «Руководство IEEE по проведению испытаний по измерению частичных разрядов во вращающихся машинах» (IEEE 1434-2000 «IEEE Trial-Use Guide to the Measurement of Partial Discharges in Rotating Machinery»).
Все стандарты по ЧР базируются на понятии «кажущийся заряд». Под ним понимают такой заряд, который необходимо дополнительно и мгновенно «впрыснуть» в контролируемое оборудование, чтобы восстановить равновесие, нарушенное возникновением импульса ЧР. В этом определении очень важно то, что мы не знаем параметров реального заряда, - например, внутри газового включения, а измеряем (замеряем) реакцию контролируемого высоковольтного объекта схемы на возникший ЧР. Заряд потому и назван «кажущимся», что мы не знаем истинного значения реального ЧР. Измеряется кажущийся заряд ЧР в пКл (пикоКулонах). Если сложить все заряды, зарегистрированные в оборудовании за одну секунду, то получится ток ЧР - это ток, который протекает в цепи, контролируемой датчиком, дополнительно за счет возникновения ЧР. В среднем этот ток является емкостным и характеризует потери в изоляции из-за возникновения ЧР [6].
1. Вдовико, В.П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования. - Новосибирск: Наука, 2007. -155 с.
2. Беляевский, О.А Применение СВЧ-зонда для обнаружения частичных разрядов в изоляции высоковольтного оборудования в условиях эксплуатации / О.А. Беляевский, Р.М. Идиатуллов, А.Ф. Курбатова - СПб., 2003.
3. Киншт, Н.В Собственные электромагнитные излучения трансформатора при оценке его технического состояния / Н.В. Киншт, М.А. Кац, Н.Н. Петрунько // Электроэнергетика: сегодня и завтра. - 2012. - № 3.
4. Рощупкин, М.Д. Акустические сигналы от частичных разрядов в изоляции силовых трансформаторов / М.Д. Рощупкин, Е.Г. Ермаков, С.И. Хренов // Электричество. - 2011. - № 11.
5. ГОСТ Р 55191-2012. Методы испытаний высоким напряжением. Измерения частичных разрядов.
6. Русов, В.А. Измерение частичных разрядов в изоляции высоковольтного оборудования. - Екатеринбург: УрГУПС, 2011. - 370 с.
УДК 621.315.6
А.Н. Николаев
ДИАГНОСТИКА КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Статья посвящена применению методов диагностики в электроэнергетике, позволяющих оптимизировать работу оборудования и повысить его энергетическую эффективность.
Ключевые слова: диагностика, испытания, надежность, мониторинг.
DIAGNOSTICS AS A FACTOR OF INCREASING ELECTRICAL EQUIPMENT RELIABILITY
The article is devoted to the application of diagnostic methods in the electric power industry, allowing to optimize the operation of equipment and to increase its energy efficiency.
Key words:diagnostics, testing, reliability, monitoring.
В настоящее время экономическое ситуация в энергетике России заставляет увеличивать сроки эксплуатации оборудования. Решать данную проблему приходится за счет внедрения различных методов диагностики оборудования, а также его постоянного мониторинга. Это дает возможность
