СОБЫТИЯ

Россия останется главным поставщиком газа в Европу как минимум до 2040 года

РФ вплоть до 2040 года останется основным поставщиком газа в ЕС, несмотря на значительное снижение спроса на голубое топливо в Европе. Об этом сообщается в прогнозе Международного энергетического агентства (МЭА). По его оценке, спрос на газ в ЕС ...

Доходы России от экспорта нефти в январе-сентябре выросли более чем на треть

Доходы РФ от экспорта нефти в январе-сентябре выросли на 37,7% по сравнению с аналогичным периодом 2017 года, до $94,056 млрд. Об этом свидетельствуют данные Федеральной таможенной службы. Общий объем экспорта нефти за указанный период составил ...

Омский НПЗ и Минприроды подписали соглашение об экологическом партнерстве

В Омской области заключено первое соглашение в сфере экологического партнерства между Минприроды и крупнейшим промышленным предприятием региона. До конца года подобные документы подпишут еще 20 компаний, имеющие выбросы загрязняющих веществ в ...

Россия не готова к освоению арктического шельфа?

В Москве прошел V международный форум «Геологоразведка 2018», участники которого обсудили перспективы освоения континентального шельфа, проблемы финансирования и технологической оснащенности отрасли. Если не принять меры по ...

«Газпром нефть» инвестирует 400 млрд. рублей в развитие Ямала

Около 400 млрд рублей инвестирует «Газпром нефть» в развитие «Нового Порта» и смежных проектов в ближайшие пять лет. Об этом шла речь на совещании с участием губернатора ЯНАО Дмитрия Артюхова и первого заместителя ...

Актуальные аспекты оптической УФ­-дефектоскопии электроэнергетического оборудования

МИЛОВАНОВ С.В., научный руководитель по ОМК (оптическим методам контроля), специалист 3­ уровня по Тепловому и УФ ­ методам НК,

ПЕТРОЧЕНКО И.В., инженер по оптическим методам контроля,

АДАЕВА Р.А., начальник лаборатории метрологии

Актуальные аспекты оптической УФ ­ дефектоскопии электроэнергетического оборудования

Для своевременного прогнозирования выхода из строя элементов электроэнергетического оборудования и контроля его состояния наиболее производительным и эффективным методом является дистанционный оптический контроль в УФ и ИК­спектрах.

85% критических отказов оборудования высокого и среднего напряжения связаны с действием частичных разрядов, наблюдение и измерение интенсивности которых возможно именно в УФ­диапазоне. Следует отметить, что все нормативные акты, ранее ссылавшиеся на эту методику [1], базировались на визуально­интуитивной оценке процесса, не оценивая его количественно и качественно. Приборы отечественного производства, «Филин», на которых предполагалось проводить эту диагностику (в конце 90­х годов), в принципе своего действия не предоставляют возможности выполнять такую оценку, т.к. не имеют в своей комплектации ни фотометрического счетчика, отображающего количественную оценку УФ­сигнала, ни наличия портов коммуникации, обеспечивающих какую­либо документацию и сохранение информации об объекте и результатах инспекций, не работоспособны в дневных условиях при наличии солнечного света. По этой причине развитие метода не нашло подтверждения уже в последующей редакции нормативных актов. [2] Для адекватной работы метода нужна именно высокочувствительная измерительная техника, работающая в дневных условиях с современной коммуникацией, дающая именно количественную оценку процессов (т.е. должна являться сертифицированной ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ) и обеспечивающая комфортную работу оператору на протяжении полного рабочего дня. Сейчас есть ряд разработок, в частности Uvirco (ЮАР), полностью отвечающие этим требованиям.

Чтобы понять необходимость применения этого метода, следует указать последствия, к которым приводят электрофизические процессы, сопровождающие наличие коронных разрядов в оборудовании.

Наличие электрических разрядов указывает на следующее:

– повреждение узлов электрического оборудования;

– загрязнение поверхности;

– неправильную конструкцию узлов.

Электрические разряды приводят к следующим негативным последствиям:

– потере напряжения;

– повреждению изоляции;

– неудобству в связи с низкочастотным шумом и/или радиопомехами.

Электрический разряд представляет собой физическое явление (образование электронов), при котором электроны передаются от одного объекта к другому, когда проводящий канал образуется между двумя объектами, имеющими достаточную разность потенциалов.

Разряды могут иметь различное расположение:

• в пустотах твердых изоляционных материалов – внутренние разряды;

• вдоль границ между различными многослойными твердыми изоляционными материалами – внутренние разряды;

•в газовых пузырьках жидкой изоляции – внутренние разряды;

•вокруг электродов в газовой среде – внешние разряды.

Классификация разрядов

Существуют 3 вида частичных разрядов:

1. Внутренние разряды.

2. Разряды в газовой среде:

       –      коронные разряды;

       –      дуговые разряды.

3. Поверхностные разряды:

         – внутренний разряд.

Данное явление возникает внутри твердых и жидких изоляционных материалов. Пустоты в этих материалах при превышении напряжения пробоя приводят к возникновению разряда, соединяющего их поверхности. Разряд
в пустотах приводит к локальному обгоранию изоляции. При отсутствии ремонта данные пустоты увеличиваются в размере и создают древовидный пробой, который в конечном итоге приводит к разрушению изоляции.

Особое место занимают разряды в газовых средах – коронные и дуговые разряды. Они присутствуют на всех элементах электроизоляции ВЛ, энергетическом оборудовании распределительных устройств и подстанциях.

  • Коронные и дуговые разряды возникают вокруг электродов с острыми концами, находящимися под высоким напряжением. Коронным разрядам можно дать определение частичных разрядов (в воздухе), возникающих в местах образования электрических полей высокой напряженности и ионизации воздуха, который преобразуется в плазму.

• При деионизации плазмы избыточная излучаемая энергия называется коронным разрядом.

• Коронные разряды на изоляторах являются показателем ионизации в данной точке в связи с наличием загрязнений или повреждения, которые могут привести к поверхностному пробою.

Обычно данное явление наблюдается в виде голубоватого свечения (низкой интенсивности, различимое приборами УФ­диагностики или высокой интенсивности, визуально определяемые в состоянии, близком к пробою), сопровождаемого шипением.

Данные разряды создают ионизацию воздуха и образуют озон. Суммарное воздействие ионной бомбардировки и химических веществ, образуемых во время коронного разряда, приводит к разрушению элементов конструкции линии электропередачи.

Выделение тепла является столь незначительным, что практически не выявляется с помощью теплового метода контроля (ИК­термография), однако горячие точки не всегда расположены в местах образования разрядов.

Протекающие разрядные процессы сопровождаются рядом химических реакций, катализатором которых является ионизация газов воздушной среды. В условиях высокой влажности окружающего воздуха окислы азота, образуемые при ионизации, соединяются с H20 и образуют азотную кислоту – сильно коррозирующее вещество, которое растворяет гальваническое покрытие на металлических деталях.

Повреждению подвержены металлические детали, провода и юбки изоляторов. Детали из фарфора и стекла устойчивы к воздействию кислоты. Отложения азотной кислоты выглядят как полосы белой пыли на высоковольтном оборудовании. (Рис.1)

В результате процесса разрушения полимерных изоляторов образуется щавелевая кислота H2C2O4.

Вещество имеет вид бесцветных кристаллов, растворимых в воде.

Щавелевая кислота воздействует на металлические детали, вызывая их постепенное разрушение коррозией.

По степени своего воздействия кислота является достаточно сильной.

В условиях высокой влажности окружающего воздуха ионизированные молекулы H20 могут соединяться с двуокисью углерода и образовывать угольную кислоту.

CO2 + H2O + O2 = H2CO3

Данная кислота является некрепкой.

Коронные и дуговые разряды проявляются следующим образом:

• В диапазоне акустических волн:

       – в виде шума: треск, шипение;

       – в виде ультразвука в частотном диапазоне 37 – 43 кГц.

• В диапазоне радиочастот.

• В видимом спектре частот.

• В УФ­спектре частот, в частотном диапазоне 240 – 400 нм (флуорисценция N2 и O2), оптическое спектральное излучение образуется, когда ионизированный воздух деионизируется, передает свою избыточную энергию и возвращается к своему стабильному уровню энергии.

• В спектре гамма­излучения.

• В виде выделяемого тепла, которое можно обнаружить тепловым методом при достаточной интенсивности процесса. При этом надо учитывать, что горячие точки не всегда расположены в местах образования разрядов.

Поверхностные разряды

Данные разряды возникают вдоль границы между двумя диэлектрическими материалами. Образование поверхностного разряда обычно предваряет значительный поверхностный ток утечки при наличии влаги, загрязненности и дефектов поверхности.

Перечисленный ряд физико­химических процессов создает условия для постепенного разрушения элементов оборудования и электроизоляции и требует мероприятий для контроля его состояния. Идентификацию дефектов выявленных при УФ­диагностике (по большому числу единиц обследуемого оборудования) рекомендуется проводить в рамках специального контроля, предусматривающего использование тепловизионных средств и средств визуального контроля с кратностью увеличения (не менее 12х), при необходимости размещенных на штативе.

Совпадение выявленных дефектов при УФ и ИК­диагностике свидетельствует о более поздних (предаварийных) стадиях их развития, т.к. электроразрядные процессы, инициируемые в дефектах на начальной и средней стадиях их развития, имеют уровень тепловыделения, недостаточный для эффективного применения инфракрасных средств диагностики. УФ­диагностика позволяет производить диагностирование именно на ранних стадия образования дефекта.

Получение УФ­изображений заключается в данном случае в создании записи визуальной информации об УФ­событиях с визуальной привязкой к элементам конструкции и ее координатам, а также оцифровку интенсивности УФ­событий, выраженных в количестве фотонов или импульсов, зафиксированных камерой в единицу времени, и тем самым характеризующим интенсивность наблюдаемого процесса. Число разрядов пропорционально степени критичности дефекта, сопутствующего излучению. Для камер СоroCAM, кроме указанных измерений, возможна запись речевых комментариев на микрофон, которые можно производить в процессе детализированного осмотра объекта с большим оптическим увеличением.

Получение изображений предусматривает правильную настройку устройства регистрации изображений, УФ­фокусировку, правильную работу с ним и последующую обработку данных, записанных в определенном формате, и оценку состояния оборудования.

Перед дефектоскопистами

стоят следующие задачи:

1. Выполнить поиск электрических разрядов.

2. Выявить источник электрических разрядов.

3. Определить степень критичности электрического разряда и причину его образования.

4. Принять решение о дальнейших действиях.

­ Процесс контроля объектов

должен учитывать:

• Время проведения контроля.

• Документацию на объект.

• Технику безопасности во время контроля.

• Планирование обхода объекта.

• Настройку камеры.

• Оптимальный угол обзора.

• Разрядную активность.

Интерпретацию дефектности элементов.

Основной перечень объектов контроля включает:

Изоляторы

•Полимерные

•Фарфоровые / Стеклянные провода

Линейная арматура

Арматура подстанции

•Ошиновка и шинодержатели

•Электрические конденсаторы

Арматура распределительной подстанции

•Концевые устройства

•Связки проводов

•Трещины на штыревых линейных изоляторах

•Незаземленные и ненадежные соединения

Арматура

•Двигатели и генераторы:

     –       обмотка;

       –     изоляция.                                                     

Условия проведения контроля

Время зависит от вида неисправности, которую нужно выявить.

Большую часть арматуры следует контролировать в условиях сухой погоды.

Отдельные виды контроля следует выполнять в условиях тумана или непосредственно после выпадения росы или дождя для поиска определенных проблем:

­ Увлажнение поверхности полимерных изоляторов.

­ Наличие открытых участков стержня у полимерных изоляторов.

­ Наличие трещин в юбках фарфоровых изоляторов.

­ Наличие коронных разрядов на влажных проводах.

­ Наличие загрязнений гирлянд изоляторов.

Процесс интерпретации полученных снимков разрядной активности значительно более сложный, чем просто подсчет интенсивности УФ­ событий, он требует тщательного анализа конкретной ситуации конкретного класса оборудования и его элементов. Например, разрядная активность даже в несколько тысяч фотонов в минуту на концевых заделках кабеля не приведет к серьезным последствиям в виде аварий или отказов, будет вызывать только радиопомехи, а такая же активность на полимерных изоляторах может свидетельствовать о серьезных процессах, приводящих к разрушению элементов электроизоляции и возможности выхода из строя оборудования. На стеклянных и фарфоровых изоляторах она может свидетельствовать о наличии загрязнений и необходимости их промывки или замены. Срок службы полимерных стержневых изоляторов резко сокращается при образовании на поверхности изолятора проводящей науглероженной дорожки – трека или эрозионных трещин. После образования трека или трещины отказ изолятора неизбежен, причем отрезок времени от момента их образования до пробоя изолятора невелик.

Имеется большой положительный опыт использования УФ­диагностики подвесной электроизоляции на российских железных дорогах, с обширной статистикой за период 2005–2010 годы. Сейчас большинство электрифицированных переменным током железных дорог обслуживаются измерительными системами УФ­диагностики.

Используемая в концерне «Росэнергоатом» классификация технического состояния изоляции трансформаторов по результатам контроля ЧР [7] представлена в таблице 1.

Камеры CoroCAM могут обнаруживать и измерять излучение от источника, начиная с 1 пКл с расстояния 15 м,
и сигналы порядка 100­500 пКл будут достоверно определены при диагностике. Практическое подтверждение
данных критериев осуществлено в ООО «ЭнергонефтьТомск», Табл. 2. На рис. 4 фото детализации показывает
наличие скола проходного изолятора, разряд фиксировался камерой CoroCAM­6D.

Результаты диагностики энергетического оборудования с использованием ИК и УФ­средств диагностики оформляются в виде отчетов при полной диагностике объекта или протоколом при единичной диагностике элементов энергетического оборудования в соответствии с с РД 13­04­2006 «Методические рекомендации о порядке проведения теплового контроля технологических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производительных объектах»). На рис. 4 показан типовой отчет, приведенный ЗАО «РН­Энергонефть», полученный при диагностике оборудования подстанции. Критерием для предварительной оценки дефектности как критического состояния было наличие сигналов ­ более 3000 имп. в мин. Что и было подтверждено большим количеством статистического материала.

Рис. 4. Отчет результатов обследования ТП.

Данные опыта применения метода ультрафиолетового обследования электрооборудования
в ООО «Энергонефть Томск» показывают впечатляющую статистику, приведенную далее в таблице № 2, – за 2013 г. На 87 исследованных объектах было выявлено 35 дефектов, требующих устранения!

Кроме предложенных российскими энергетиками количественных критериев оценки УФ­сигнала существует последовательность оценки по важности объекта, которая требует периодического наблюдения за объектом и его состоянием и при этом не исключает количественную оценку интенсивности УФ­излучения от разрядных процессов.

В перспективе требуется иметь более точные количественные оценки дефектности различных элементов оборудования, производя энергетическую оценку детектируемого УФ­сигнала, но это требует значительных по объему исследований в сертифицированных центрах и утверждение соответствующих отраслевых нормативных актов. Внедрение оптоэлектронных приборов инфракрасной и ультрафиолетовой диагностики в энергетику является одним из основных направлений развития высокоэффективной системы технической диагностики, которая обеспечивает возможность контроля состояния электрооборудования и электроустановок без вывода их из работы, выявление дефектов на ранней стадии их развития, сокращает затраты на техническое обслуживание за счет прогнозирования сроков и объемов ремонтных работ.

Литература

1. «Объем и нормы испытаний электрооборудования», РД 34.45­51.300­97, 6­е издание, Москва, ЭНАС, 1998 г.

2. «Объем и нормы испытаний электрооборудования», РД 34.45­51.300­97, 6­е издание, с изменениями и дополнениями по состоянию на 01.03.2001 г., Москва, Издательство НЦ ЭНАС, 2003 г.

3. Мобильная система диагностики изоляторов контактной сети по ультрафиолетовому излучению / В. Г. Лосев, Плотников Ю.И. [и др.] ж. //Локомотив. 2012. № 9. С. 40 – 42.

4. Повышение достоверности ультрафиолетовой диагностики изоляции

контактной сети /Плотников Ю.И., Ф. Д. Железнов [и др.] ж.// Железные дороги мира. 2011. № 4. С. 60 – 68.

5. «Опыт использования портативного УФ­дефектоскопа CoroCAM6D

в хозяйстве электроснабжения железных дорог» // Железные дороги мира. 2013. № 4.

Плотников Ю.И., д.т.н., проф., (ООО «МСД Холдинг»), Демидов С.В. (Горьковская железая дорога) и др.

6. «Опыт применения приборов ультрафиолетового контроля в электросетевой компании» «ЭНЕРГОЭКСПЕРТ», № 4, 2014 г., Ильина Е.В., Растегняев Д.Ю., ОАО «МОЭСК».

7. Методические рекомендации по раннему выявлению дефектов внешней изоляции, токоведущих частей электрооборудования АЭС с использованием средств УФ­контроля. МД 1.3.3.99.041 – 2009. ОАО «Концерн Энергоатом», 2009.

8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ЗАО «РН­ЭНЕРГОНЕФТЬ» «МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ (ИНФРАКРАСНОЙ И УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ) С ПРИМЕНЕНИЕМ ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ». ЗАО «РН­Энергонефть» . МОСКВА. 2014.

NGS3(32) 2018


Категория статьи: Метрология

К содержанию журнала
Яндекс.Метрика