Тепловизионная диагностика высоковольтного электрооборудования
Тепловизионный контроль и диагностика основаны на том, что наличие дефектов высоковольтного оборудования вызывает температурные колебания поверхности дефектных элементов и изменение интенсивности собственного инфракрасного излучения, которое может быть зарегистрировано тепловизионными камерами.
Обследование тепловизором высоковольтного оборудования
Тепловизионный контроль и тепловизионная диагностика основаны на том, что наличие дефектов высоковольтного оборудования вызывает температурные колебания поверхности дефектных элементов и изменение интенсивности собственного инфракрасного излучения, которое может быть зарегистрировано тепловизионными камерами. Наличие дефекта выявляется сравнением температуры аналогичных участков поверхности аппаратов, работающих в одинаковых условиях нагрева и охлаждения. В большинстве случаев не возможно оценить степень развития дефекта только на основе измерения ИК излучения. Поэтому характер и степень развития дефекта устанавливается только после дополнительных измерений и анализов, позволяющих оценить состояние каждой из тепловыделяющих конструкционных частей аппарата в отдельности.
Основным документом, разрешающим применение тепловизионной диагностики для контроля высоковольтного электрооборудования являются «Нормы испытаний электрооборудования» (РД 34.45-51.300-97). Тепловизионная диагностика высоковольтного электрооборудования энергосистем и промышленных предприятий выполняется по методикам, разработанным в период с 1969 по 2001 год, которые согласованы с Госэнергонадзором и Концерном «Росэнергоатом».
Из опыта тепловизионной диагностики мощных энергетических объектов установлено, что их оборудование должно контролироваться дважды в год: первый раз после прохождения ОЗМ и перед началом основной ремонтной кампании, и второй раз осенью перед наступлением ОЗМ. Остальные объекты должны контролироваться не реже одного раза в год. Проведение диагностики дважды в год особенно необходимо на объектах, оборудование которых работает при интенсивных нагрузках и срок эксплуатации составляет 15-20 лет и более. На таких объектах выявлялись интенсивно развитые дефекты при диагностике через 5-6 месяцев.
На объектах, на которых регулярно выполняется тепловизионная диагностика и выполняются рекомендации, выдаваемые по ее результатам, резко снижается количество дефектных контактных соединений всех типов в ОРУ и ЗРУ напряжением 0,4-750 кВ: ошиновки, присоединений к линейным выводам аппаратов, разъемных контактных соединений разъединителей, внутренних контактных соединения камер воздушных и маломасляных выключателей и других. На некоторых объектах, например, Череповецкая ГРЭС, Калининская АЭС и другие при очередном контроле вообще не было обнаружено ни одного дефектного контактного соединения.
Такое положение связано также и с тем, что отбраковка контактных соединений выполняется тепловизорами и по нормам, разработанным нами на основе статистической обработки большого массива данных измерений и отбраковки КС.
Характеристики обследований
Основные дефекты, выявляемые при тепловизионной диагностике изоляции экранированных токопроводов и опорных изоляторов: это нарушение технологии изготовления, проявляющееся как увеличение нагрева на 1°С и более крышек изоляторов на экранированных токопроводах или отдельных зон на поверхности опорных изоляторов. Такие дефекты за последнее время стали выявляться более часто. Примеры отбраковки опорных изоляторов и изоляторов экранированных токопроводов.
Диагностика подвесных фарфоровых изоляторов сборных и соединительных шин согласно «Норм» необходима только при пусковых испытаниях и после капитального ремонта. Профилактическая диагностика, в том числе и тепловизионная, не требуется.
На воздушных линиях электропередач необходимо согласно «Норм» п.30.6.2 измерять распределение напряжения по подвесным фарфоровым изоляторам штангой или согласно п.30.6.4 «выполнять дистанционную проверку с использованием тепловизоров, электронно-оптического дефектоскопа «Филин» или других приборов». Периодичность таких проверок установлена согласно ТИ по эксплуатации ВЛ 35-800 кВ 1 раз в 6 лет.
Отбраковка вентильных разрядников должна производится не «по признакам исправного состояния вентильного разрядника с шунтирующими резисторами при тепловизионном контроле. Нормы предлагают считать исправным разрядник, «верхние элементы которого в месте расположения шунтирующих резисторов нагреты одинаково», и «распределение температуры по элементам фаз разрядника практически одинаково (в пределах 0,5-5°С в зависимости от количества элементов в разряднике), а для многоэлементных разрядников может наблюдаться плавное снижение температуры нагрева шунтирующих резисторов, начиная с верхнего». Использование таких критериев приведёт к браковке исправных элементов.
Тепловизионная диагностика проходных вводов и вводов масляных выключателей (при отключенном подогреве масла в баке) позволяют выявлять не только дефекты, связанные с разницей в величине tgS их изоляции, а также изменения пробивного напряжения масла и увеличение диэлектрических потерь масла. Кроме того, в последнее время достаточно часто выявляются дефекты заземления измерительного вывода ввода из-за окисления поверхности защитной крышки измерительного вывода. При этом в начальной стадии виден нагрев крышки ввода, а затем видно искрение, связанное с разземлением измерительного вывода, что может привести к повреждению ввода.
На вводах силовых трансформаторов тепловизионный контроль является вспомогательным и позволяет выявлять только грубые дефекты, например, образование короткозамкнутых контуров в расширителе ввода или наличие дефектных контактных соединений. Выявляется также снижение уровня масла в воде или, например, наличие препятствий для нормальной конвекции масла между изоляционным остовом ввода и его фарфоровой покрышкой. Другие измерительные приборы не в полной мере отображают суть дела, в отличие от измерительных тепловизоров.
Из опыта тепловизионной диагностики мощных энергетических объектов установлено, что их оборудование должно контролироваться дважды в год: первый раз после прохождения ОЗМ и перед началом основной ремонтной кампании, и второй раз осенью перед наступлением ОЗМ. Остальные объекты должны контролироваться не реже одного раза в год; Проведение диагностики дважды в год особенно необходимо на объектах, оборудование которых работает при интенсивных нагрузках и срок эксплуатации составляет 15-20 лет и более. На таких объектах выявлялись интенсивно развитые дефекты при диагностике через 5-6 месяцев; На объектах, на которых регулярно выполняется тепловизионная диагностика и выполняются рекомендации, выдаваемые по ее результатам, резко снижается количество дефектных контактных соединений всех типов в ОРУ и ЗРУ напряжением 0,4-750 кВ. Такое положение связано также и с тем, что отбраковка контактных соединений выполняется тепловизорами и по нормам, разработанным нами на основе статистической обработки большого массива данных измерений и отбраковки КС; Диагностика подвесных фарфоровых изоляторов сборных и соединительных шин согласно «Норм» необходима только при пусковых испытаниях и после капитального ремонта.
Профилактическая диагностика, в том числе и тепловизионная, не требуется; Выявление дефектных изоляторов на ВЛ с учётом методических рекомендаций (контроль в тёмное время суток или при сплошной облачности) особенно с летательных аппаратов сопряжён с серьёзными техническими трудностями. Однако как было показано - контроль подвесной фарфоровой изоляции может быть существенно упрощен; При тепловизионной диагностике измерительных трансформаторов тока «Нормы» рекомендуют браковать ТТ, отличающиеся между собой по температуре на 0,3°С. Наличие такой разницы может указывать на начальную стадию развития распределённого дефекта или на сильно развитый местный дефект. А может указывать лишь на наличие остаточной намагниченности магнитопровода ТТ после отключения тока КЗ. Все эти обстоятельства необходимо немедленно выяснить на основе дополнительного обследования.
