"Новости Электротехники" «Тепловизионная диагностика высоковольтного оборудования энергосистем и энергопредприятий»

< Предыдущая ] [ Следующая >

Журнал №5(11) 2001

Тепловизионная диагностика высоковольтного оборудования энергосистем и энергопредприятий

В. Поляков, канд. техн. наук, эксперт АОЗТ «ТТМ» Л. Петров, техн. директор АОЗТ «ТТМ»

С 1998 года проведение тепловизионной диагностики включено в шестое издание книги «Объем и нормы испытаний электрооборудования» (РД 34.45-51.300-97). это дает возможность ее массового применения всеми энергосистемами.
Однако опыт работы показал, что требования, содержащиеся в этом документе, не позволяют использовать в полной мере возможности тепловизионного контроля и получать от его применения максимальную отдачу. По нашему мнению, для обеспечения эффективности тепловизионной диагностики необходимо наличие трех составляющих: методической базы, позволяющей надежно и достоверно оценивать состояние оборудования; технического персонала, досконально знающего свое оборудование и освоившего методику проведения обследования и обработки его результатов; технических средств, имеющих необходимые характеристики для проведения диагностики.

Принципы тепловизионной диагностики
Применение тепловизионной диагностики основано на том, что некоторые виды дефектов высоковольтного оборудования вызывают изменение температуры дефектных элементов и, как следствие, изменение интенсивности инфракрасного (ИК) излучения, которое может быть зарегистрировано тепловизионными приборами. Важно, чтобы измерялось собственное излучение обследуемого объекта, которое связано с наличием и степенью развития дефекта.
При проведении диагностики необходимо учитывать коэффициент излучения поверхности обследуемого объекта и угол между осью тепловизионного приемника и нормалью к излучающей поверхности объекта. При проведении измерений однотипных предметов необходимо располагать тепловизионный приемник на одинаковом расстоянии и под одинаковым углом к оптической оси к поверхности объекта.
Обнаруживая более нагретые зоны, необходимо прежде всего оценить, не является ли это следствием разницы в коэффициентах излучения, не связано ли это с наличием отверстий или расположенных под углом плоскостей.
Наличие дефекта выявляется сравнением температуры аналогичных участков поверхности аппаратов, работающих в одинаковых условиях нагрева и охлаждения. Характер и степень развития большинства дефектов могут быть установлены только после дополнительных измерений и анализов, позволяющих оценить состояние каждой из тепловыделяющих конструкционных частей аппарата в отдельности.

Обследованное электрооборудование:

все типы контактных соединений ошиновки открытых распределительных устройств (ОРУ), присоединений к линейным выводам аппаратов, разъемные контактные соединения разъединителей, внутренние контактные соединения камер воздушных и маломасляных выключателей;
изоляторы экранированных токопроводов генераторного напряжения, шинных мостов автотрансформаторов и трансформаторов, опорные металлические конструкции шинных мостов;
подвесные и опорные фарфоровые изоляторы;
баки, вводы и системы охлаждения силовых трансформаторов;
вводы масляных выключателей и проходные вводы;
вентильные разрядники и ограничители перенапряжений (ОПН);
измерительные трансформаторы тока;
измерительные трансформаторы напряжения - электромагнитные и емкостные;
конденсаторы связи;
высокочастотные заградители.

Контактные соединения

ВЧ-заградитель 110 кВ. Дефектный верхний контакт.

Разъединитель 110 кВ. Дефектный контакт «нож-губка».

Из более чем 100 000 обследованных контактных соединений ошиновки ОРУ 35, 110, 220, 330, 500, 750 кВ забраковано около 1500 контактов с различной степенью развития дефектов. Наибольшее число дефектных контактных соединений выявляется в соединении «нож-губка» разъединителей всех классов напряжения и присоединений к ВЧ-заградителям. Отбраковка контактных соединений составляет около 1,5 % от проверенных. При этом отбраковывались все контактные соединения с превышением температуры более 50С, но устанавливались разные сроки устранения дефекта.
Важно отметить, что на тех объектах, где были выполнены рекомендации протоколов обследований контактных соединений, не было повреждений контактных соединений, а при повторном обследовании не было обнаружено ни одного дефектного контактного соединения во всех обследованных распределительных устройствах (РУ).

Экранированные токопроводы генераторного напряжения, шинные мосты
На экранированных токопроводах обнаруживалось следующее:
1. Образование короткозамкнутых контуров из-за неправильной сборки. Выявляется по местным перегревам бака трансформатора или конструкций, на которых укреплен токопровод.
2. Дефекты изоляторов внутри токопровода. Выявляются по нагреву герметизирующей крышки основания изолятора.
При обследовании опорных металлических конструкций обнаруживался их нагрев до 55-600 С, а нагрев некоторых соединительных болтов превышал 1300 С. Это связано как с образованием короткозамкнутых контуров вокруг токоведущих шин, так и с протеканием токов из-за разницы потенциалов на контурах заземления, например, заземления трансформатора и здания станции. При коротких замыканиях (КЗ) возможно выплавление дефектных болтовых соединений, что может привести к возгоранию в РУ. Поэтому необходим тепловизионный контроль опорных механических конструкций РУ электростанций и подстанций.

Подвесные фарфоровые изоляторы
Контроль подвесной фарфоровой изоляции с помощью измерения температуры поверхности изоляторов теоретически и практически возможен при достаточно высокой чувствительности и разрешающей способности тепловизионной аппаратуры, однако в ОРУ подстанций и электростанций контроль затруднен в связи с увеличенным по сравнению с воздушными линиями (ВЛ) числом изоляторов в гирлянде, что снижает величину напряжения на каждом изоляторе, а это снижает в квадратичной зависимости величину температурного перепада между нормальным и дефектным изоляторами.

Проверка 23 700 штук подвесных фарфоровых изоляторов в ОРУ Киришской ГРЭС, Кольской и Смоленской АЭС и др. не выявила ни одного дефектного изолятора, кроме тех, которые разрушены механически и определяются визуально. Это подтверждает, что можно отказаться от контроля подвесной изоляции в ОРУ подстанций и электростанций.
Обосновать этот отказ удалось на основе анализа опыта эксплуатации и исследования причин нарушения электрической прочности изоляторов, а также сопоставления отбраковки и повреждаемости подвесной фарфоровой изоляции ОРУ.
Некоторые предприятия Ленэнерго (Высоковольтная сеть) и предприятия других энергосистем приняли местные решения об отказе от контроля подвесной фарфоровой изоляции в ОРУ электростанций и подстанций, а также кардинально изменили систему контроля изоляции на ВЛ.

Баки, вводы и системы охлаждения силовых трансформаторов
При тепловизионном обследовании четко выявляются дефекты работы охладителей; термосифонных фильтров; местные перегревы баков; перегревы болтов, соединяющих колокол и поддон; работы маслоуказателей по уровню масла и другие. Четко выявляются некоторые дефекты вводов, не связанные, однако, с увеличением тангенса угла диэлектрических потерь. В ряде случаев только тепловизионный контроль позволяет выявить причину роста газосодержания в масле трансформатора. Такими причинами могут быть как образование короткозамкнутых контуров при неправильной сборке экранированных токопроводов, так и любые другие дефекты, приводящие к перегреву отдельных элементов бака от вихревых токов. Например, на блочном трансформаторе Сургутской ГРЭС причиной появления растворенных в масле газов была нарушенная изоляция смотрового лючка. Опыт тепловизионного обследования баков трансформаторов подтверждает, что такое обследование должно обязательно включаться в объем комплексного обследования трансформаторов при переходе на ремонт по состоянию.

Вентильные разрядники
Тепловизионная диагностика позволяет выявлять не только дефектные элементы разрядников и ОПН, но и такой дефект, как перегрузка по величине напряжения на отдельных элементах, а для ОПН — по блокам. Этот дефект не было возможности выявлять до изобретения дистанционного способа измерения распределения напряжения.

Измерительные трансформаторы тока (TT)
Дефекты ТТ, которые обнаруживаются при тепловизионной диагностике, связаны:

с изменением изоляционных характеристик (tg d основной изоляции);
с витковыми замыканиями во вторичных или связующих обмотках;
с остаточной намагниченностью после протекания токов КЗ;
с изменением характеристик изоляционного масла.

Кроме того, измеряя температуру поверхности аппарата и зная аналитическое соотношение между температурой и tg d изоляции, определяемое постоянными табличными факторами, можно достаточно точно оценивать и величину собственного tg d изоляции аппарата. На этом принципе основан способ косвенного измерения tg d изоляции объектов, не нагреваемых иными источниками тепла, кроме тепла от собственных диэлектрических потерь изоляции. Такими аппаратами являются разного рода конденсаторы: конденсаторы связи, элементы конденсаторных батарей, конденсаторы емкостных делителей напряжения воздушных выключателей, изоляторы и т.д.
Трансформаторы тока, в которых определено наличие дефекта, в соответствии с вышеизложенными рекомендациями и в зависимости от степени развития дефекта, необходимо срочно обследовать в минимально возможные сроки или дополнительно обследовать в срок до наступления осенне-зимнего максимума нагрузки (ОЗМ).

Заключение
Тепловизионная диагностика позволила решать такие задачи, которые без нее были бы невозможны:

массовое обследование огромного объема электрооборудования одной бригадой из трех человек с одной тепловизионной камерой за период подготовки энергетических объектов к ОЗМ;
выявление значительного количества аппаратов, находящихся в предаварийном состоянии (дефектные контактные соединения, ТТ, конденсаторы связи, вентильные разрядники и ОПН);
выявление таких дефектов, которые не могут быть выявлены никакими другими методами, например, местный перегрев конструктивных элементов баков силовых трансформаторов, нагрев соединительных болтов в поддерживающих металлических конструкциях шинопроводов или перегрузки отдельных элементов вентильных разрядников 110 кВ и выше.

МПП «Энерготехника»
проводит:

тепловизионный контроль оборудования без отключения его от сети

Объекты тепловизионного контроля - любые виды энергетического оборудования, имеющие открытый визуальный доступ к контролируемым устройствам.

комплексное диагностическое обследование силовых трансформаторов без отключения их от сети

Применение в комплексе методов вибродиагностики, тепловизионного контроля и хроматографического анализа, наряду с диагностикой активной части, позволяет оценить эффективность работы системы охлаждения, увидеть локальные перегревы и переходные сопротивления соединений. Специалисты МПП «Энерготехника» проведут обследование, создадут компьютерную базу данных, передадут Вам методики, программно-математическое обеспечение, аппаратную часть и обучат Ваших сотрудников.

ООО МПП «Энерготехника» Россия, 410040, г. Саратов, ул. Вишневая, 4
для писем: 410040, г. Саратов, а/я 3089
тел./факс: (8452) 33-6645
тел. (Газпром): (750) 3-3086
E:mail : runa@san.ru