СОБЫТИЯ

На освоение баженовской свиты направят более 25 млрд. рублей

«Газпром нефть» в ближайшие три года планирует направить на программу освоения баженовской свиты более 25 млрд. рублей. Об этом заявил генеральный директор технологического центра «Бажен» Кирилл Стрижнев. «Одним из ...

ПОЛЕМА представила материалы для 3D-печати изделий, используемых в нефтегазовой отрасли

В ходе мероприятия «DigitalStandUp трек «Аддитивные технологии» (организатор ПАО «Газпром нефть», г. Санкт-Петербург) «ПОЛЕМА» представила традиционные материалы для нефтегазовой отрасли, а также такие ...

Омский НПЗ поставил первую партию игольчатого кокса отечественным производителям

На Омском нефтеперерабатывающем заводе «Газпром нефти» получена партия игольчатого кокса — ценного сырья для металлургической, атомной, химической и космической отраслей. Новая опытно-промышленная партия прошла предварительное ...

В апреле представят дорожную карту по освоению месторождений Мирового океана

Минпромторг представит в Минприроды дорожную карту мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность к освоению месторождений в акватории Мирового океана. Об этом сообщил министр промышленности и торговли РФ Денис Мантуров. «У нас уже ...

В России хотят ввести штрафы за недолив бензина

Росстандарт и Минпромторг планируют в 2019 году внести в Госдуму законопроект об оборотных штрафах за недолив бензина на АЗС. Об этом сообщил глава Росстандарта Алексей Абрамов. По его словам, текст законопроекта уже готов, сейчас он проходит ...

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