Контроль изоляции трансформаторов, вводов и измерительных трансформаторов при рабочем напряжении по характеристикам частичных разрядов

Измерение частичных разрядов (ЧР) используется для контроля состояния высоковольтной изоляции трансформаторов, вводов, ТН и ТТ при рабочем напряжении в реальных эксплуатационных условиях подстанции. Системы диагностики на основании измерения ЧР позволяют обнаруживать дефекты изоляции на самой ранней стадии их развития, определять тип, место расположения дефекта и степень его опасности. Рассмотрим систему диагностики высоковольтной изоляции на примере системы СКИ-2 - компьютерной системы сбора и обработки информации, поступающей от электрических, акустических и электромагнитных датчиков ЧР, размещенных на контролируемом объекте. Длина соединительных кабелей (датчик - компьютер) - до 100 м. В минимальном комплекте поставки количество подключаемых датчиков электрического и электромагнитного каналов - до 12 (параллельная регистрация), акустических датчиков - до 7 (мультиплексор). Система работает в реальном масштабе времени и обеспечивает оперативный вывод получаемой информации на экран компьютера, накопление информации и запись ее на жесткие диски. Она может подключаться к компьютерной сети. Система обеспечивает периодический контроль или непрерывный мониторинг (для ответственных или предаварийных объектов) оборудования. Наличие трех каналов регистрации сигналов ЧР (электрического, электромагнитного и акустического) обеспечивает надежное обнаружение дефектов изоляции независимо от их локализации и типа.

Датчики электрических сигналов ЧР - это высокочастотные трансформаторы тока, надеваемые на провода заземления контролируемых объектов (заземление ПИНов вводов, баков, экранов и т.д.). Они имеют расширенный диапазон частот: 1 - 50 МГц и сменный помехозащитный фильтр. Высокая чувствительность этих датчиков позволяет работать с емкостью связи от нескольких пикофарад. При этом минимальный регистрируемый заряд ЧР - менее 1 пКл. Датчики электрических сигналов ЧР имеют дополнительный вход для подключения датчиков электромагнитных сигналов ЧР любого диапазона частот вплоть до СВЧ (несколько ГГц). Наличие трансформатора тока на входе датчика обеспечивает возможность одновременно с электрическими датчиками подключать любые контрольные приборы и датчики других измерительных схем и, параллельно с регистрацией ЧР, проводить измерения tga диэлектрических потерь и токов комплексной проводимости изоляции объекта под рабочим напряжением. Пьезоэлектрические акустические датчики П-113 с полосой частот 20 - 200 кГц имеют основные резонансные частоты 110 и 200 кГц. Можно использовать акустические датчики практически любых типов в диапазоне частот 10 - 300 кГц. Электромагнитные датчики - это отдельные блоки, подключаемые к дополнительному входу датчиков электрических сигналов ЧР. Входной частотный диапазон определяется типом блока (от 400 до 2200 МГц), выходная полоса частот - до 50 МГц. При работе с узконаправленными антеннами (СВЧ зонд) эти датчики позволяют проводить дистанционный контроль высоковольтных вводов, изоляторов и т.д. В состав системы входят калибровочные генераторы электрического и акустического сигналов, обеспечивающие контроль работоспособности и градуировку датчиков.

В отличие от стандартных измерителей сигналов ЧР, работающих с одиночными выборками, СКИ-2 обеспечивает статистическое накопление данных в течение заданного интервала времени синхронно с сетевым напряжением. Система способна работать в режиме непрерывного, полностью автоматического мониторинга с периодической записью получаемой информации на диск или передачей ее в линию связи.

Рисунок 7.9 – Синхронный регистратор-анализатор частичных разрядов R2000/N

В качестве примера стационарного промышленного прибора диагностики изоляции трансформаторов на основе измерения уровня частичных разрядов рассмотрим многоканальный синхронный регистратор-анализатор R2000/N (рисунок 7.9). Прибор R2000/N в максимальной степени предназначен для эффективного использования в условиях эксплуатации. Эти особенности прибора позволяют эффективно отстраиваться от помех, которые всегда присутствуют в высоковольтном оборудовании (корона, синхронные помехи, наводки ЧР с фазы на фазу и т.д.). Достоинствами прибора R2000/N являются возможность одновременного использования высокочастотных (сотни мегагерц) и низкочастотных (сотни килогерц) датчиков ЧР, использование синхронной регистрации по всем каналам, применение методов цифровой фильтрации и разделения импульсов, "разборка импульсов" на основании физических признаков ЧР и матриц взаимного влияния сигналов между различными фазами и элементами контролируемого оборудования. Прибор имеет 4 (8) входных каналов регистрации. Частота опроса каждого канала при регистрации сигналов составляет 100 МГц.

Прибор контроля состояния контактов и соединений РПН масляных трансформаторов Ганимед. Прибор предназначен для проведения диагностики технического состояния и настройки устройств регулирования напряжения трансформаторов (РПН). Прибор позволяет проводить регистрацию и анализ стандартных характеристик РПН, указываемых в нормативных документах. К таким характеристикам относятся временная диаграмма работы контактора и круговая диаграмма работы избирателя РПН. Дополнительно, прибор позволяет при помощи встроенного миллиомметра измерять и анализировать переходное сопротивление контактов, а также анализировать состояние механического привода РПН на основе анализа графика потребляемой электродвигателем мощности, зарегистрированной за один цикл

Рисунок 7.10 - Прибор Ганимед

коммутации.

Для удобства пользователей в приборе Ганимед реализована возможность практического применения новых методов контроля состояния РПН, разработанных различными фирмами в последние годы. Одним из таких методов является анализ вибрационных колебаний корпуса РПН в процессе одной коммутации, позволяющий оценивать динамические процессы в конструкции. Общий диагноз состояния РПН хорошо дополняет анализ частичных разрядов, зарегистрированных при помощи акустического датчика, устанавливаемого на корпусе при помощи магнита. Сравнение интенсивности разрядов в разных положениях РПН позволяет выявить дефекты изоляции и контактных элементов.

Все эти методы измерения параметров РПН реализованы в одном комбинированном приборе. В конечном итоге это дает возможность пользователю самостоятельно выбирать необходимые методы диагностики, которые следует применить для анализа конкретного переключающего устройства.

Рисунок 7.11 - Датчик DBT-1

Прибор "Ганимед" имеет внутренний высокопроизводительный процессор, графический экран, пленочную клавиатуру и комбинированное питание - от питающей сети и встроенного аккумулятора. Наличие в приборе принтера позволяет получать необходимые графики непосредственно на месте или же сохранять и распечатывать их на компьютере, для чего в состав поставки входит необходимое программное обеспечение.

Датчик DBT-1 – датчик, предназначенный для регистрации импульсов от частичных разрядов в высоковольтных вводах маслонаполненных трансформаторов. Представляет собой емкостный делитель тока проводимости ввода, защищенный двумя уровнями блокировки от перенапряжений - при помощи разрядника и варистора. На выходе датчика располагается стандартный коаксиальный разъем.

Конструкция датчика выполнена таким образом, что с него поступают два сигнала - низкочастотный ток проводимости изоляции ввода и высокочастотный сигнал частичных разрядов. Такая конструкция позволяет проводить не только измерение частичных разрядов, но и контролировать состояние ввода по току проводимости.

 

Рисунок 7.12 - Датчик DB-1

Датчик DB-1 - стационарный датчик для контроля параметров изоляции под рабочим напряжением. Датчик предназначен для монтажа на измерительном выводе маслонаполненного ввода. Отличительной особенностью датчика является то, что он одновременно служит источником сигналов комплексной проводимости ввода и сигналов частичных разрядов. Это существенно повышает общую информативность систем контроля состояния изоляции под рабочим напряжением. В качестве нагрузочного элемента в датчике используется конденсатор, что, по сравнению с нагрузочным резистором, снижает перенапряжения. Особенностью датчиков данного типа является установка элементов защиты от перенапряжений - варисторов и разрядника непосредственно в корпусе датчика.