Прогнозирование остаточного ресурса силовых кабелей

В условиях эксплуатации происходит старение кабелей и, в первую очередь, их электрической изоляции. Ресурс электрической изоляции определяет фактическую наработку кабеля, а срок службы характеризует календарное время с момента ввода кабеля в эксплуатацию независимо от наработки и коэффициента нагрузки. У многих кабельных линий (КЛ) истек срок службы, но они продолжают работать, так как они не выработали своего ресурса. Поэтому на практике необходимо знать наработку кабеля и его остаточный ресурс.

В настоящее время ведутся исследования, направленные на поиски неразрушающих методов испытаний, во время которых кабели не подвергаются старению и не выходят из строя, а результаты диагностики дают информацию о наработке и остаточном ресурсе. Работы ведутся непрерывно, однако таких методов выявлено очень мало. Рассмотрим их.

Метод отклика напряжения в изоляции кабеля. По этому методу измеряются зависимости напряжения саморазряда U _d(t) – спадающего напряжения и восстанавливающегося напряжения U _r(t) (рисунок 5.1 а, б). Напряжение U _d(t) измеряется после длительного “заряда” изоляции кабеля, т.е. после возбуждения поляризационных процессов полей постоянного напряжения U ₀ = 1 кВ за период t _c = 60 мин. Восстанавливающееся напряжение U _r(t) измеряется после “заряда” постоянным напряжением U ₀ = 1 кВ за период t _c = 60 мин. Затем следует отключение от источника напряжения, закорачивание на t _dc = 3 - 5 с и снятие напряжения U _r(t). Снимать зависимости U _d(t) и U _r(t) необходимо через 1, 10, 15 с и 60 мин. Первоначальные участки зависимостей U _d(t) и U _r(t) и наклоны касательных S _d и S _r можно использовать как параметры, характеризующие состояние изоляции кабелей, так как имеем

 

S _d = g × E / e ₀; (5.2)

S _r = b × E / e ₀, (5.3)

 

где g - удельная электропроводность изоляции кабеля;

b - величина интенсивности поляризации.

 

_n

b = S a _к / Т _к , (5.4)

^{к = 1}

 

т.е. b прямо пропорционально интенсивностям a элементарных поляризационных процессов с постоянными времени Т ₁… Т _n, которые определяются измеренными параметрами t _c и временем разряда. Этот метод не зависит от размеров и форм образцов, т.е. параметры являются “удельными”.

Количественной характеристикой являются первоначальные наклоны касательных S _d (прямо пропорционально проводимости) и S _r (прямо пропорционально интенсивности поляризации). По величинам параметров можно определить степени увлажнения (S _d) и старения (S _r). Параметр S _d является более характерным для диагностики кабелей с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката (ПВХП), т.к. при деградации молекул выделяется водород Н и хлор Cl, которые взаимодействуют между собой, образуя НCl. При увлажнении изоляции НCl растворяется в воде, существенно увеличивая электропроводность изоляции и ее старение. Параметр S _r является более характерным для диагностики кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ), т.к. термическое старение изоляции увеличивает интенсивность поляризации. Параметры S _d и S _r характеризуют ресурс (наработку) изоляции, а не срок службы. При накоплении опыта проведения испытаний этим методом и правильной трактовке полученных результатов можно предсказать остаточный ресурс кабельных линий.

 

а) спадающее напряжение U _d;

б) восстанавливающееся напряжение U _r

Рисунок 5.1 - Изменение напряжения саморазряда

Метод оценки ресурса кабелей с полиэтиленовой изоляцией. Данный метод основан на определении корреляционной зависимости между характеристиками изоляции кабеля и характеристиками, прямо связанными с ресурсом кабелей. Основной причиной выхода из строя кабелей с полиэтиленовой (ПЭ) изоляцией, находящихся под длительным воздействием повышенных температур и механических нагрузок (термомеханическое старение) при рабочих напряжениях, является растрескивание оболочек и изоляции кабелей. Стойкость к растрескиванию количественно определяется температурой холодостойкости Т _х. Разными исследователями было установлено, что уменьшение ресурса кабелей с ПЭ изоляцией в условиях эксплуатации обусловлено структурными изменениями в процессе термического старения, при этом температура Т _х ПЭ изоляции повышается. Тепловое движение структурных элементов в полимерах и их подвижность обуславливает релаксационные переходы, которые изучаются методами релаксационной спектроскопии. Спектры механических потерь отражают те же процессы молекулярного движения, что и диэлектрические потери. По мере старения в области a-релаксации происходит увеличение тангенса угла диэлектрических потерь tqd _м в максимуме температурной и частотной зависимости и, что самое главное, происходит смещение местоположения максимума tqd _м на температурных зависимостях в область более высоких температур Δ Τ _м примерно на 35 ˚ С от исходного состояния до полного расходования ресурса, а на частотных характеристиках - в область низких частот Δ f _м примерно на 750 Гц. Отклонение местоположения tqd _м от исходного состояния Δ Τ _м или Δ f _м является количественной мерой оценки процесса старения. Данный метод неразрушающего определения ресурса может быть применен и для других видов изоляции.

 

Технические средства диагностики кабельных линий

В настоящее время отечественные и зарубежные производители выпускают широкий спектр приборов и комплексов для диагностики кабельных линий, отличающихся конкретным назначением, техническими характеристиками и стоимостью. Применение микропроцессорной техники в этих устройствах позволило повысить точность измерений, и соответственно, достоверность диагноза.

Прибор "ИРК-ПРО версия 5.10.00 " предназначен для определения расстояния до участка с пониженным сопротивлением изоляции всех типов симметричных кабелей, измерения сопротивления изоляции и сопротивления шлейфа, омической асимметрии, измерения электрической емкости кабеля (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 - Прибор "ИРК-ПРО версия5.10.00"

В приборе используется микропроцессорное управление, расчет производится автоматически. В память прибора занесены параметры большинства используемых электрических кабелей. Результаты выводятся на многострочный алфавитно-цифровой дисплей.

Технические характеристики:

- определение расстояния до дефектного участка с сопротивлением изоляции от 0 до 20 МОм с точностью до 1 м;

- прямые показания расстояния в метрах до 60 км;

- определение расстояния при одновременном повреждении всех жил кабеля;

- измерение сопротивления шлейфа до 10 кОм с точностью до 0,1 Ом, определение омической асимметрии. Прибор может рассчитать по шлейфу длину кабеля любой марки;

- измерение электрической емкости кабеля. По измеренной емкости прибор рассчитывает расстояние до обрыва жилы кабеля.

Диапазоны измеряемых параметров:

- переходное сопротивление - 0 – 20 Мом;

- сопротивление шлейфа - 0 – 10 кОм;

- сопротивление изоляции - 1 кОм - 30 000 Мом;

- электрическая емкость - 1 – 2000 нФ;

Рисунок 5.3 - Прибор "ИРК-ПРО версия7"

- испытательное напряжение - не менее 350 В.

Кабельный прибор "ИРК-ПРО версия 7" (рисунок 5.3). Имеет такие же технические характеристики, как и прибор "ИРК-ПРО версия 5.10.00 ", но в отличие от него имеет следующие особенности:

Рисунок 5.4 - Портативный кабельный мост ПКМ-105

- позволяет автоматизировать процесс измерения, записи и чтения плановых измерений сопротивления изоляции и емкости;

- возможна совместная работа с компьютером (сохранение и обработка результатов измерений);

- предусмотрена функция самонастройки;

- предусмотрена защита от напряжения на измеряемых кабелях;

- управление прибором осуществляется с помощью микрокнопок. Отсутствуют механические переключатели;

- в условиях помех производит усреднение результатов измерений.

Портативный кабельный мост ПКМ-105 предназначен для измерения параметров кабельных линий и определения мест повреждения телекоммуникационных и силовых кабелей на постоянном и переменном токе. Прибор реализует мостовые методы измерения сопротивления шлейфа, омической асимметрии, емкости кабеля, сопротивления изоляции и расстояния до обрыва или места понижения изоляции кабельной линии (рисунок 5.4).

Особенности изделия:

- высокая точность измерений;

- простота и удобство пользования;

- наглядность измерений за счет отображения на экране измерительных схем (текстовый, графический и символьный вид отображения информации);

- упрощение процесса измерения расстояния до места понижения изоляции;

- сохранение в памяти до 200 результатов измерений;

- возможность сравнения параметров кабельной линии с ранее измеренными;

- обмен информацией с компьютером по последовательному интерфейсу RS232.

Технические характеристики:

- диапазон измерения сопротивления шлейфа: (0,1…10000) Ом;

- диапазон измерения омической асимметрии при сопротивлении шлейфа 2 кОм: (0,1...100) Ом;

- диапазон измерения расстояния до места утечки при погонном сопротивлении 50 Ом/км: (0…40) км.

Рефлектометр цифровой Рейс-205 разработан специально для определения различных видов повреждений кабелей, а также воздушных линий связи и электропередачи (рисунок 5.5). Реализует мостовой метод и метод импульсной рефлектометрии.

Выполняемые функции:

- обнаружение и точное определение расстояния до места повреждения (короткое замыкание, обрыв, понижение изоляции) линий локационным методом (методом импульсной рефлектометрии) и мостовым методом;

Рисунок 5.5 - Рефлектометр цифровой Рейс-205

- диагностика состояния линии за счет сравнения рефлектограмм, сопротивления изоляции и других параметров линии с ранее измеренными значениями (с паспортными данными);

- фиксирование результатов измерения в энергонезависимой памяти прибора и на внешнем компьютере;

- измерение длины линии (в том числе на бухте или барабане);

- определение волнового сопротивления линии;

- измерение сопротивления изоляции;

- измерение сопротивления шлейфа (петли);

- измерение омической асимметрии (разности сопротивлений жил);

- измерение емкости линии.

Прибор обеспечивает наглядность измерений за счет отображения рефлектограмм, режимов измерения, измерительных схем, измеренных параметров, комментариев и подсказок оператору на большом ЖК экране с высоким разрешением. Обеспечивается два режима отображения рефлектограммы измеряемой линии: однооконный режим, при котором на экране прибора отображается одна рефлектограмма измеряемой линии, и двухоконный, при котором на экране прибора отображается две рефлектограммы одной линии. Двухоконный режим позволяет одновременно наблюдать как всю рефлектограмму, так и выбранный для детального анализа растянутый и усиленный участок этой рефлектограммы. Прибор имеет три входа для одновременного подключения трех линий и выход на компьютер.

Трассопоисковый комплект "Успех АГ-5" предназначен для определения трассы кабелей и трубопроводов различного назначения, определения глубины их залегания, а также диагностики мест повреждения силовых кабелей.

Особенности изделия:

- эффективное выделение полезного сигнала в условиях сильных промышленных помех за счет использования фильтров 8-го порядка;

Технические характеристики:

- точность определения трассы: 0,2 м;

- глубина залегания трубопровода, кабеля: до 5 м.

Трассоискатель ТИ-01 предназначен для определения трассы и глубины залегания электрических кабелей, находящихся под напряжением (0,4 - 10) кВ частотой 50 Гц и трубопроводов, находящихся под напряжением катодной защиты частотой 100 Гц. Трассоискатель позволяет определить трассу силовых кабельных линий, находящихся в непосредственной близости от трубопроводов и трассу трубопроводов, находящихся в непосредственной близости от силовых кабельных линий. Высокая избирательность трассоискателя достигается за счет применения узкополосных фильтров.

Комплекс ИСКРА предназначен для определения места повреждения подземных кабелей электроснабжения 6 - 10 кВ длиной до 6 км. Определение расстояния до места повреждения производится импульсным методом при всех видах повреждений без предварительного полного прожига изоляции, что позволяет непосредственно после замера применить акустический метод нахождения места повреждения. Комплекс используется совместно с дополнительным регулируемым источником постоянного напряжения 0 - 50 кВ, 15 мА и может комплектоваться дополнительной поисковой аппаратурой обнаружения трассы кабеля и места его повреждения.

Состав комплекса:

- рефлектометр цифровой комбинированный РК-2М;

- генератор высоковольтных зондирующих импульсов ГВИ;

- делитель высоковольтного импульсного напряжения ДН;

- резистор зарядный.

Мощность установки 5 кВт.

Рисунок 5.6– Термограмма дефектного котактного соединения

Диагностика изоляторов. Важное место в обеспечении надежной эксплуатации устройств электроснабжения занимает современная и качественная диагностика изоляции сетей. На сегодняшний день не существует достаточно надежных методик дистанционного обнаружения дефектных изоляторов и технических средств, позволяющих эти методики реализовать. Фарфоровые тарельчатые изоляторы перед установкой испытываются напряжением 50 кВ промышленной частоты в течение 1 мин, далее мегаомметром на напряжение 2,5 кВ измеряется их сопротивление, которое должно быть не менее 300 МОм. Диагностирование изоляторов, находящихся в эксплуатации, производится приборами дистанционного контроля или измерительными штангами (рисунки 5.6 – 5.7). Рассмотрим, какие физические эффекты возникают в результате приложения к изолятору высокого напряжения. Из теории известно, что если к двум электродам, разделенным изолятором, приложить электрическое поле достаточной напряженности, то на поверхности или в теле изолятора образуется электропроводный слой, в котором возникает и развивается электрический разряд - стример. Возникновение и

Рисунок 5.7 - Визуальный контроль изоляторов

развитие разряда сопровождается генерацией колебаний в широком диапазоне частот (в инфракрасном, т.е. тепловом, звуковом, ультразвуковом диапазонах частот, в видимом спектре и в широком диапазоне радиочастот). Отсюда очевидно, что приемная часть устройства диагностики должна обнаруживать то или иное из перечисленных следствий образования и развития стримера. Полимерные изоляторы выходят из строя иными способами, чем фарфоровые или стеклянные изоляторы, и трудно определить состояние таких изоляторов в отсутствии каких-либо наблюдаемых физических дефектов типа трещин или почернения.

Комплекс ЭТКЛ - 10 – 2 предназначен для:

- испытания изоляции силовых кабелей, твердых диэлектриков, устройств и электрооборудования выпрямленным высоким напряжением;

- прожига дефектной изоляции кабелей с последующим дожигом;

- определения зоны повреждения силовых кабелей методами - импульсным и колебательного разряда;

- определения повреждения кабелей индукционным и акустическим методами;

- определения трасс и глубины залегания кабельных линий;

- определение наличия муфт и неоднородностей в кабелях;

- измерение сопротивления изоляции электрических цепей.

Диагностика воздушных линий

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) - устройство для передачи и распределения электрической энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях при помощи изоляторов и арматуры. Ответвления к вводам в здания относятся к ВЛ.

Рисунок 5.8 - Ультрафиолетовая диагностика ВЛ с целью обнаружения коронных разрядов

На ВЛ 110 кВ применяются только подвесные изоляторы; на ВЛ 35 кВ и ниже могут применяться как подвесные, так и штыревые изоляторы. При пробое изолятора в гирлянде, его диэлектрическая "юбка" разрушается и падает на землю в случае выполнения юбки из стекла, а при пробое фарфорового изолятора юбка остается целой. Поэтому неисправные стеклянные изоляторы видны невооруженным глазом, тогда как диагностика вышедших из строя фарфоровых изоляторов возможна только с помощью специальных приборов, например, прибора ультрафиолетовая диагностика "Филин".

Воздушные линии (ВЛ) электропередачи напряжением 35 кВ и выше являются основными в системах передачи электроэнергии. И поэтому дефекты и неисправности, происходящие на них, требуют немедленной локализации и устранения. Анализ аварий воздушных линий показывает, что ежегодно происходят многочисленные отказы ВЛ в результате изменения свойств материала проводов и их контактных соединений (КС): разрушение проводов из-за коррозии и вибрационных воздействий, истирание, износ, усталостные явления, окисление и др. Кроме того, с каждым годом растет число повреждений фарфоровых, стеклянных и полимерных изоляторов. Существует множество методов и систем для диагностики вышеперечисленных элементов, однако они, как правило, являются трудоемкими, обладают повышенной опасностью и, кроме того, требуют отключения оборудования от напряжения. Высокой производительностью характеризуется метод обследование ВЛ вертолетным патрулированием. За день работы (5 - 6 ч) осматриваются до 200 км линий. При вертолетном патрулировании проводятся следующие виды работ:

- тепловизионная диагностика ВЛ, изоляторов, контактных соединений и арматуры с целью выявления элементов, подвергающихся температурному нагреву вследствие возникающих дефектов (рисунок 5.6);

- ультрафиолетовая диагностика ВЛ, изоляторов, контактных соединений с целью обнаружения коронных разрядов на них (рисунок 5.8);

- визуальный контроль опор, изоляторов, контактных соединений (рисунок 5.8, используется видеокамера с высоким разрешением).

Применение тепловизоров позволяет намного упростить процесс контроля состояния разрядников, установленных на воздушных линиях 35, 110 кВ. На основе термограммы можно определять не только фазу разрядника с повышенным током проводимости, но и конкретный дефектный элемент, повлиявший на рост этого тока. Своевременная замена и ремонт дефектных элементов позволяет продолжить дальнейшую эксплуатацию разрядников.

Использование авиационных инспекций по мере развития технологий обследования увеличивается и в зарубежных странах. Например, фирма TVA работает над применением при авиационных инспекциях инфракрасных камер с высокой разрешающей способностью на стабилизированной подвеске и камеры DayCor для обнаружения короны на элементах ВЛ в дневное время, радара для

выявления гниющих деревянных опор и т.д. Образование короны на элементах ВЛ свидетельствует о замыканиях, трещинах или загрязнении керамических изоляторов или обрывах прядей проводов. При короне возникает слабое ультрафиолетовое излучение, которое нельзя увидеть в дневное время. Камера DayCor благодаря фильтру, пропускающему только ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 240 - 280 нм, позволяет обнаружить корону в дневное время.

Для оперативной диагностики состояния опорно-стержневых изоляторов и керамики высоковольтных вводов используется малогабаритный переносный вибродиагностический прибор «Аякс-М». Для получения диагностической информации на башмак опорного изолятора оказывается ударное воздействие, после чего в нем возбуждаются резонансные колебания. Параметры этих колебаний связаны с техническим состоянием изолятора. Появление дефектов любого типа приводит к снижению частоты резонансных колебаний и увеличению скорости их затухания. Для устранения влияния резонансных колебаний конструкций, связанных с изолятором, регистрация вибраций производится после двух ударов – по верхнему и нижнему башмакам изолятора. На основании сравнения спектров резонансных колебаний при ударе по верхней и нижней частям изолятора производится оценка технического состояния и поиск дефектов.

При помощи прибора «Аякс-М» можно проводить диагностику состояния опорной изоляции и поиск дефектов следующих типов: наличие трещин в керамике изолятора или местах заделки керамики в опорные башмаки; наличие пористости в керамике изолятора; определение коэффициента технического состояния изолятора. По итогам диагностики определяются категории состояния изолятора – «требует замены», «требует дополнительного контроля» или «может эксплуатироваться». Зарегистрированные параметры состояния изолятора могут быть записаны в долговременную память прибора и, в дальнейшем, в память компьютера для хранения и обработки. При помощи дополнительной программы, можно проводить оценку изменения параметров изолятора от измерения до измерения. При помощи прибора может производиться диагностика состояния изоляторов практически любого типа и марки.

Для оценки состояния вентильных разрядников используются следующие испытания:

измерение сопротивления;

измерение тока проводимости при выпрямленном напряжении;

измерение пробивного напряжения;

тепловизионный контроль.

Для оценки состояния ограничителей перенапряжений используются следующие испытания:

измерение сопротивления;

измерение тока проводимости;

тепловизионный контроль.

Диагностика проводов. Для определения возможных проблемных мест на линиях электропередачи, возникающих из-за вибрации, используется прибор для контроля и анализа вибрации проводов линий электропередачи. Прибор позволяет оценивать на месте в реальных погодных условиях характеристики вибрации линий электропередачи с различной конструкцией, натяжением проводов и техническим обеспечением, определять номинальный срок службы проводов, подвергающихся вибрации. Чувствительный элемент в коПрибор представляет собой вибрационный инструмент, использующийся на месте для контроля и анализа вибрации проводов воздушных линий электропередачи под действием ветра. Он измеряет частоты и амплитуды всех циклов вибрации, сохраняет данные в матрице с высокой четкостью и обрабатывает результаты для обеспечения оценки средней продолжительности срока службы исследуемых проводов. Методы измерения и оценки основываются на международном стандарте IEEE и процедуре CIGRE. Устройство может быть установлено непосредственно на провод около любого типа зажимов.

Прибор состоит из калиброванного кронштейна лучевого сенсора, пристегивающегося к зажиму провода, который поддерживает короткий корпус цилиндрической формы.

Рисунок 5.9 - Прибор для контроля и анализа вибрации проводов

Внутри корпуса располагаются микропроцессор, электронная цепь, источник питания, дисплей и температурный сенсор. Использование амплитуды изгиба (Yb) в качестве параметра измерения для оценки жесткости вибрации провода является хорошо признанной практикой. Измерение дифференциального смещения на 89 мм от последней точки контакта между проводом и металлическим подвесным зажимом является исходным положением стандартизации IEEE измерений вибрации проводов. Сенсор - консольная балка, чувствует изгиб провода вблизи подвесных или аппаратных зажимов. Для каждого цикла вибрации датчики деформации генерируют выходной сигнал, пропорциональный амплитуде изгиба провода. Данные о частоте и амплитуде вибрации сохраняются в матрице амплитуда/частота в соответствии с количеством событий. В конце каждого периода контроля встроенный микропроцессор рассчитывает индекс номинального срока службы провода. Это значение сохраняется в памяти, после чего микропроцессор возвращается в режим ожидания следующего запуска. Доступ к микропроцессору может быть напрямую получен с любого терминала ввода-вывода или компьютера через линию связи RS-232.

Дефектоскопия проводов и грозозащитных тросов воздушных линий электропередачи. Надежность ВЛ зависит от прочности стальных канатов, используемых в качестве токоведущих, несущих элементов в комбинированных проводах, грозозащитных тросов, оттяжек. Контроль технического состояния ВЛ и ее элементов основывается на сравнении выявленных дефектов с требованиями норм и допусками, приведенными в проектных материалах обследуемой ВЛ, в государственных стандартах, ПУЭ, СНиП, ТУ и других нормативных документах. Состояние проводов и тросов обычно оценивается при визуальном осмотре. Однако такой метод не позволяет выявлять обрывы внутри проводов. Для достоверной оценки состояния проводов и тросов ВЛ необходимо применять неразрушающий инструментальный метод с помощью дефектоскопа, который позволяет определить как потерю их сечения, так и внутренние обрывы проволок.

Тепловой метод диагностики ВЛ. Обнаружить утечку тепла и предотвратить аварию, связанную с перегревом на воздушных линиях, можно на самых ранних этапах его появления. Для этой цели используются тепловизоры или пирометры.

Оценка теплового состояния токоведущих частей и изоляции ВЛ в зависимости от условий их работы и конструкции осуществляется:

- по нормированным температурам нагрева (превышениям температуры);

- избыточной температуре;

- динамике изменения температуры во времени;

- с изменением нагрузки;

- путем сравнения измеренных значений температуры в пределах фазы, между фазами, с заведомо исправными участками.

Предельные значения температуры нагрева и ее превышения приводятся в регламентирующих директивах РД 153-34.0-20363-99 "Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ", а также в "Инструкции по инфракрасной диагностике воздушных линий электропередач".

Для контактов и контактных соединений расчёты ведут при токах нагрузки (0,6 - 1,0) I _ном после соответствующего пересчета. Пересчет превышения измеренного значения температуры к нормированному осуществляется исходя из соотношения:

, (5.5)

 

где Δ Т _ном - превышение температуры при I _ном;

Δ Т _раб - превышение температуры при I _раб;

Для контактов при токах нагрузки (0,3 - 0,6) I _ном оценка их состояния проводится по избыточной температуре. В качестве норматива используется значение температуры, пересчитанное на 0,5 I _ном. Для пересчета используется соотношение:

, (5.6)

 

где: Δ Т _0,5 - избыточная температура при токе нагрузки 0,5 I _ном.

Тепловизионный контроль оборудования и токоведущих частей при токах нагрузки ниже 0,3 I _ном не эффективен для выявления дефектов на ранней стадии их развития. Дефекты, выявленные при указанных нагрузках, следует относить к дефектам при аварийной степени неисправности. И незначительную часть дефектов следует относить к дефектам с развивающейся степенью неисправности. Следует отметить, что не существует оценки степени неисправности дефектов на косвенно перегреваемых поверхностях оборудования. Косвенные перегревы могут быть вызваны скрытыми дефектами, например трещинами, внутри изоляторов разъединителя, температура которых измеряется снаружи, при этом часто дефектные части внутри объекта бывают очень горячими и сильно обгоревшими. Оборудование с косвенными перегревами следует относить ко второй или третьей степени перегрева. Оценку состояния соединений, сварных и выполненных обжатием, следует производить по избыточной температуре.

Проверка всех видов проводов воздушных линий электропередачи тепловизионным методом проводится:

- вновь вводимых в эксплуатацию ВЛ - в первый год ввода их в эксплуатацию при токовой нагрузке не менее 80 %;

- ВЛ, работающих с предельными токовыми нагрузками, или питающих ответственных потребителей, или работающих в условиях повышенных загрязнений атмосферы, больших ветровых и гололедных нагрузках - ежегодно;

- ВЛ, находящихся в эксплуатации 25 лет и более, при отбраковке 5 % контактных соединений - не реже 1 раза в 3 года;

- остальных ВЛ - не реже 1 раза в 6 лет.

Ультразвуковая диагностика опор ВЛ. Оценка состояния железобетонных опор ультразвуковым прибором поверхностного прозвучивания. Постоянное наблюдение за состоянием опор ВЛ позволяет не только предотвратить аварии, но и существенно повысить рентабельность эксплуатации электрических сетей, выполняя ремонт лишь тех опор, которые действительно нуждаются в ремонте или замене. Значительная доля опор ВЛ в нашей стране и за рубежом выполнено из железобетона. Распространенным видом железобетонной опоры является стойка в виде толстостенной трубы, изготовленная методом центрифугирования. Под воздействием климатических факторов, вибрации и рабочей нагрузки бетон стойки меняет структуру, растрескивается, получает различные повреждения и в результате стойка постепенно теряет свою несущую способность. Поэтому для определения необходимости замены стойки требуются регулярные обследования всех стоек электрических сетей. Такие обследования предотвращают также излишнюю отбраковку опор.

Возможность объективной оценки несущей способности центрифугированных железобетонных стоек опор основана на том, что с изменением структуры бетона и появлением в нём дефектов происходит ухудшение прочности бетона, которое проявляется в уменьшении скорости распространения ультразвуковых колебаний. Причём, в силу конструктивных особенностей стоек и характера нагрузок на них, изменения свойств бетона в направлениях вдоль и поперёк стойки оказываются неодинаковыми: скорость ультразвука в поперечном направлении со временем снижается быстрее, что, по-видимому, можно объяснить повышением концентрации микротрещин с преимущественно продольной ориентацией. По изменению величин скоростей распространения ультразвука вдоль и поперёк стойки в процессе её эксплуатации, а также по их отношению можно судить о степени потери несущей способности стойки и принимать решение о её замене.

 

5.5 Технические средства и системы диагностики
воздушных линий

В качестве основного измерительного средства при контроле опор ВЛ используется ультразвуковой тестер УК 1401, предназначенный для измерений времени и скорости распространения продольных ультразвуковых волн в твёрдых материалах при поверхностном прозвучивании на постоянной базе 150 мм. Ультразвуковой тестер (рисунок 5.10) представляет собой малогабаритный электронный блок с цифровым индикатором результатов измерений и двумя ультразвуковыми преобразователями с сухим акустическим контактом. Согласно контроль опор проводят при поверхностном прозвучивании материала стойки в двух взаимно перпендикулярных направлениях (поперёк и вдоль оси стойки) в одном или нескольких её местах, в зависимости от типа и степени её повреждения. Способ поверхностного прозвучивания позволяет вести контроль в любых местах стоек. При контроле выполняют по три измерения времени распространения ультразвука между преобразователями тестера в каждом направлении и определяют средние значения этих измерений. По полученному среднему значению времени распространения ультразвука в поперечном направлении ("показателю П1") и по его отношению к времени распространения ультразвука в продольном направлении ("показателю П2") оценивают фактическую несущую способность опоры. На основе накопленного опыта оценки состояния стоек опор различных типов установлены предельные значения показателей П1 и П2, при достижении которых опоры необходимо заменять. Ультразвуковые приборы применяются также для определения состояния деревянных опор.

Электромагнитный дефектоскоп для контроля проводов и тросов «Интрос». Проблем неразрушающего контроля проводов и тросов ВЛ решается применением разработанного и выпускаемого ООО «Интрон Плюс» (г. Москва) двухканального электромагнитного дефектоскопа «Интрос». Дефектоскоп «Интрос» предназначен для контроля канатов круглого сечения диаметром 6 – 64 мм и плоских канатов шириной до 233 мм и толщиной до 38 мм. Прибор применяется в двух режимах: при контроле в реальном времени и с запоминанием и обработкой данных контроля.

Рисунок 5.11 - Прибор для поиска места однофазных замыканий на землю "Квант"

Переносной прибор для поиска места однофазных замыканий на землю в сетях напряжением 6 - 35 кВ "Квант". Прибор предназначен для определения места однофазного замыкания на землю в сетях 6 - 35 кВ с изолированной и компенсированной нейтралью, но может использоваться также для поиска обрывов, повреждения изоляции опор и дистанционного контроля тока нагрузки и напряжения в сетях 0,4 кВ. Кроме того, прибор позволяет обнаружить хищение электроэнергии в быту бесконтактным способом (рисунок 5.11).

Прибор "Квант" обеспечивает:

- контроль тока нагрузки на воздушных линиях электропередач (ВЛ) 0,4 - 35 кВ;

- контроль наличия напряжения на ВЛ 6 - 35 кВ;

- определение места однофазного замыкания на землю в сетях 6 - 35 кВ;

- определение места обрыва провода в сетях 6 - 35 кВ;

- определение опоры, находящейся под напряжением 6 - 35 кВ;

Рисунок 5. 12 -Ультрафиолетовый дефектоскоп "Филин - 6"

- световую проверку исправности обесточенных предохранителей или целостности электрической цепи.

Контроль наличия напряжения 6 - 35 кВ осуществляется с помощью встроенной электрической антенны. Электрической антенной служит металлическая пластина, расположенная в передней части прибора.

Контроль тока нагрузки ВЛ осуществляется с помощью магнитного датчика. Магнитным датчиком служит катушка индуктивности с разомкнутым стержневым ферритовым сердечником, которая расположена в правой части прибора. Определение места замыкания на землю в сетях 6 - 35 кВ основано на измерении вблизи ВЛ уровня высших гармонических составляющих магнитного поля тока нулевой последовательности с помощью магнитного датчика, настроенного, в этом режиме, на частоту 550 Гц.

Ультрафиолетовый дефектоскоп "Филин - 6".

Электронно-оптический дефектоскоп "Филин - 6" преобразует ультрафиолетовое излучение разрядных процессов в видимое и совмещает его на экране с изображением объекта контроля в видимом спектре. Выявляет такие дефекты, как:

-·нарушение заделки опорных изоляторов и наличие поверхностных микротрещин фарфора;

-·наличие и оценка степени з