Детекторы частичных разрядов
Более половины случаев недопоставки электроэнергии потребителям — аварии в энергосетях, вызванные повреждением изоляции из-за её старения или брака при производстве. Это приводит к появлению разрядов (частичных) внутри неё или на поверхности. Такие разряды могут появляться и на корпусе установки высокого или среднего класса напряжения. Если одиночный частичный разряд не несёт в себе опасности, то их регулярное возникновение приводит к разрушению изоляции и, как последствие, к короткому замыканию.
Такие разряды сопровождаются возникновением импульсного тока, светового и электромагнитного излучения. Из-за их кратковременности и трудности определения параметров реальных зарядов вводится понятие «кажущегося заряда», который и определяется измерителями частичных разрядов.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ
Датчики этих приборов фиксируют и анализируют электромагнитные и (или) акустические возмущения в низко-, высоко- и сверхвысокочастотном диапазонах. Для этого в них используются чувствительные микрофоны и (или) трансформаторы высокой частоты (HFCT), устанавливаемые в цепи заземления, а также конденсаторные датчики, встраиваемые в токоведущие цепи. Такие элементы из-за своих малых габаритов могут быть размещены внутри энергоустановки.
Измерители частичных разрядов позволяют:
- контролировать текущее состояние электрооборудования: трансформаторов, распределительных устройства, разрядников, изоляторов, компрессоров и т.д.;
- контролировать состояния изоляции кабелей (в том числе подземных), их муфт, коленей и т.д.;
- диагностировать устройств, находящихся под напряжением перед началом работ;
- выполнить диагностику внутреннего оборудования распределительных шкафов;
- обследовать кабельных линий на коронарные и дуговые разряды, а также классифицировать тип разряда: поверхностный, скользящий, воздушный разряд;
- локализовать утечки, определить их скорость и рассчитать ежегодных потери энергии от них;
- провести профилактику оборудования и свести к минимуму его отказы и простои, возникающие в результате разрядов и коронирования.
Одна из главных особенностей измерителей частичных разрядов — возможность проведения измерения без обесточивания электрического оборудования или кабельной линии. Это позволяет снизить расходы и ущерб от простоя. Обследование в режиме реального времени позволит исключить возникновение аварийных ситуаций, и получить параметры оценки текущего состояния линий и оборудования.
Приборы не измеряют каждый разряд по отдельности, а фиксируют суммарный разряд за единицу времени — они фиксируют максимальные из них, повторяющиеся не реже 10 раз в 1 секунду. Это позволяет достоверно оценить потери от разрядов.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Существует несколько методов определения и измерения параметров частичных разрядов.
- оптические методы основываются на фиксации световых вспышек от разрядов и изменениях оптического потока;
- приборы акустического типа улавливают ультразвуковые колебания, вызванные разрядами, определяя тем самым их силу и место их возникновения;
- радиоволновые методы выявляют радиовозмущения вызванные разрядами, отличающимися от фоновых.
Выбор метода фиксации разрядов обуславливается параметрами электроустановки и поставленной задачей.
У ультразвуковых измерителей микрофон настроен на частотные диапазоны, которые охватывают звуковые и ультразвуковые сигналы (до 31 кГц). Так фильтруется фоновый шум промышленных сред, и получаются акустические изображения разрядов достаточной точности. Оно в реальном времени накладывается на изображение, получаемое с цифровой камеры.
Для обнаружения разрядов в оборудовании среднего напряжения измеритель через прямой контакт с проводниками (которые могут быть под напряжением) анализирует сверхширокий диапазон радиоволн. Уровень частичных разрядов отображается либо на дисплее прибора или на выносном пульте. Прибор анализирует данные, полученные по акустическим и электромагнитным каналам, с помощью построения векторов направления сигналов и точной локализации по точкам пересечения векторов.
Технология обследования трансформаторов базируется на ультразвуковом и электромагнитном методе контроля изоляции. Ультразвуковые волны, генерируемые разрядами, проникают через изоляторное масло и корпус, а затем улавливаются чувствительными датчиками прибора. В тот же момент приборы измеряют возвращённую волну по электромагнитному каналу на заземляющей шине через высокочастотные клещи.
УСТРОЙСТВО
Выносной измерительный модуль с датчиками может быть закреплён непосредственно на металлическую поверхность распределительного устройства, размещён на гибком рукаве или изолирующей штанге. Он имеет функцию самодиагностики перед использованием, автокалибровку и возможность локализации по нескольким каналам.
Данные с него передаются по беспроводному или проводному каналу на автономную удалённую станцию (модуль) обработки результатов. На нем параметры частичных разрядов отображается как визуально, так и в виде звукового сигнала. Модуль может иметь интерфейс RS485, модем сотовой связи, порты Ethernet и USB. Данные с него могут передаваться в облачный архив. Здесь данные обрабатываются с помощью аналитического программного обеспечения.
