Диагностика электроэнергетического оборудования с помощью анализа регистрируемого электромагнитного излучения

Основным принципом современных технологий управления техническим состоянием электроэнергетического оборудования является обеспечение надежности функционирования электроэнергетических объектов, предусматривающее контроль и оценку технического состояния без вмешательства в технологический процесс. Получение информации, как о наличии дефекта, так и о динамике его развития на ранних стадиях этих процессов позволяет повысить эффективность процедуры контроля и технического диагностирования электротехнического оборудования. С учетом результатов такого контроля испытания определенные нормативным документом, можно проводить по мере необходимости. Статистика аварийных ситуаций, а также отказов оборудования указывает на то, что наиболее частой причиной возникновения и развития дефектов являются электрические и термические явления, причем доля дефектов, связанных с электротермическими явлениями, составляет 70-80 %. Для более раннего выявления роста электротермической активности используются современные методы и информационно-измерительные комплексы. За последние годы возрос интерес к электромагнитным способам контроля, основанным на регистрации и обработке данных об электрических сигналах и электромагнитных излучениях (ЭМИ), распространяющихся от оборудования, находящегося под рабочим напряжением. Мощное развитие информационно-измерительной и компьютерной техники позволяет постепенно преодолевать проблемы, связанные с качественной регистрацией сигналов, отстройкой от помех, обработкой и хранением больших объемов информации.

Электромагнитный способ основывается на анализе спектральных характеристик собственного ЭМИ высоковольтного оборудования. Основными преимуществами такого способа являются возможность оперативного контроля под рабочим напряжением, фиксация дефекта на ранней стадии его появления и развития, небольшие финансовые затраты при использовании стандартной аппаратуры. Распространение получает следующая стратегия и тактика организации диагностирования оборудования. На первом этапе выявляется оборудование с признаками наличия дефектов. На втором, на основании целенаправленного комплекса испытаний и измерений уточняется характер дефекта, определяется возможность дальнейшей краткосрочной эксплуатации оборудования или объем неотложного ремонта. Целью третьего этапа является прогнозирование возможного развития дефекта для определения условий работы оборудования при наличии дефектов или составления программы ремонта для продления срока его службы. На четвертом этапе по результатам комплексного обследования (при необходимости) проводится капитальный ремонт оборудования для подтверждения и устранения дефектов. Рассматриваемый в данной статье метод электромагнитного контроля по спектрам собственного электромагнитного импульса целесообразно применять вместе с другими методами мониторинга на первом и втором этапах диагностирования, а после его усовершенствования — на третьем этапе. Оценка технического состояния высоковольтного электроэнергетического оборудования, по спектральным характеристикам излучаемого им электромагнитного поля предусматривает регистрацию и обработку спектров сигналов в определенном диапазоне частот с помощью оборудования, состоящего из стандартного высокочастотного измерительного прибора, направленной антенны общего пользования и компьютера с программным обеспечением. Существенной особенностью является обоснованный выбор информативных частотных диапазонов, а также критериев оценки технического состояния. Спектральный состав собственного ЭМИ вблизи каждого вида оборудования зависит от многих факторов, в первую очередь, от амплитудно-частотных характеристик излучения объектов, их связи с окружающим пространством, скоростей изменения сигналов. С помощью направленных антенн и современной измерительной аппаратуры можно выделить спектры сигналов, излучаемых конкретным видом оборудования. Компьютерная обработка результатов измерения позволяет представлять спектры в двухмерном и трехмерном изображениях, вычислять минимальные, максимальные и средние значения, определять излучаемую мощность и т.д. В слабодефектной изоляции электроэнергетического оборудования присутствую в основном небольшие токи полевой ионизации. Но, с течением времени, дефекты прогрессируют. Возрастающая интенсивность токов приводит к повышению температуры дефектных областей, в результате чего в искровых промежутках возникает сначала умеренная, а затем лавинная тепловая ионизация. Вследствие этого, возрастают токи тепловой лавинной ионизации, увеличивая еще сильнее нагрев дефектных областей. Всё это в конечном итоге приводит к тепловым пробоям в наиболее дефектных областях, которые сопровождаются разложением масляной изоляцией и подплав- лением металлических проводников. Во время развития вышеописанного процесса при перегреве дефектных областей зажимных контактов и изолирующих промежутков проводов в спектре собственного излучения электроэнергетического оборудования неизбежно растет уровень лавинного шума с равномерным спектром излучения. Соответственно, существует возможность регистрации и анализа изменений в спектре собственного излучения электроэнергетического оборудования. В настоящее время для регистрации сравнительно слабого лавинного шума используют эффект усиления сигнала при совпадении частоты лавинного шума и резонансной частоты колебательных систем, характерных для электроэнергетического оборудования. Один из вариантов — в качестве такой колебательной системы рассматривать наружные вертикальные части проводов: «наружные вертикальные части проводов i-x вводов напряжения в электроэнергетическое оборудование, изолированные от его заземленного металлического корпуса, рассматриваются как штыревые вибраторные антенны вертикальной поляризации». Эти антенны излучают электромагнитные колебания на частотах, близких к их резонансным частотам. При этом рассмотренные выше лавинные шумы с равномерными спектрами излучения, попадая в резонансные частотные полосы колебательных систем, излучаются в окружающее пространство в виде квазигармонических электромагнитных колебаний с частотами, близкими к резонансным частотам колебательных систем электроэнергетического оборудования, которые не сложно зафиксировать и подвергнуть математическому анализу. Методика диагно­стического обследования позволяет определить оборудование, требующее к себе внимания, а проведение серии последовательных испытаний — судить о динамике его технического состояния (ТС). Анализ результатов обследований показывает, что обследования разового характера позволяют выявить оборудование с аномальными характеристиками и уверенно ранжировать по уровню ТС. Динамика же развития интенсивности сигналов на отдельных частотах, энергия излучения в определенных диапазонах частот, характерные изменения формы сигналов с ростом числа источников ЭМИ и другие спектральные признаки диагностического мониторинга являются той информационной базой, по которой можно оценивать ТС высоковольтных установок. Принятие реальных решений относительно ТС объектов оборудования должно производиться на основе комплексного анализа информации, полученного с помощью всех доступных методик. Вместе с тем последовательность применения различных методов определяется соотношениями между ожидаемой информативностью метода и затратами на его проведение. Затраты на обследование собственных ЭМИ трансформаторов минимальны. Этот метод дает возможность оперативно под рабочим напряжением получить оперативную информацию об аномалиях в ТС оборудования, а также представлять основу для оценки динамики изменения ТС отдельной единицы оборудования.

Дата публикации: 13.12.2011

Похожие записи:

• О влиянии солнечных бурь на надежность энергосистем
• Надзор за качеством выполнения работ (оказания услуг), включая изготовление оборудования, поставляемого на объекты энергетики — эффективный способ повышения уровня безопасности объектов энергетики
• Макродиагностика как средство планирования оптимальных объемов ремонтов и модернизации оборудования энергопредприятия
• Определение оптимальной компенсации реактивной мощности в системах распределения электрической энергии
• Инновационное развитие энергетики в россии на базе концепции smart grid: оценка возможностей
• Скрытая стоимость энергии