БОЙКО Л. Г., ЧЕРНОВ В. Ф., инженеры, Донбассэнергоналадка
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ
Вентильные разрядники, находящиеся в эксплуатации, как правило, остаются включенными в течение всего года. Исключение составляют разрядники, защищающие электрооборудование от грозовых перенапряжений в местах с загрязненной атмосферой, ураганными ветрами и гололедом, которые после грозового сезона (на зимний период) должны отключаться.
В процессе эксплуатации разрядники находятся под систематическим надзором, который состоит в периодическом (плановом) и аварийном осмотрах, профилактических испытаниях, плановых ревизиях и ремонтах.
К основным методам контроля разрядников, имеющих шунтирующие сопротивления, относятся измерения токов проводимости под рабочим напряжением и сопротивлений элементов разрядника.
Измерение токов проводимости связано с включением измерительного прибора в разрыв заземляющего проводника. Для этого каждая фаза разрядника должна быть оборудована специальным приспособлением, которое не поставляется в комплекте с разрядником и изготавливается на месте эксплуатации. Эти измерения производятся на работающем оборудовании с изменением схемы его включения и связаны с повышенной опасностью для персонала.
Для определения сопротивления элементов разрядника необходимы оперативные переключения в распределительных устройствах (РУ) с изменением их схемы. Разрядник на время испытаний выводится из работы и отключается от электрической сети.
Оба метода контроля разрядников требуют выполнения целого ряда организационных и технических мероприятий, что существенно увеличивает продолжительность испытаний.
Предлагаемый тепловизионный контроль разрядников особенно ценен тем, что он проводится при работающем оборудовании без изменения его режима и одновременно с контролем контактных соединений всего электрооборудования РУ. Это происходит на безопасном расстоянии от оборудования, без подсоединения к его рабочим цепям дополнительных приборов и приспособлений и с минимальными затратами труда и времени.
Рис. 1. Теплограмма двух элементов одной фазы неповрежденного разрядника РВС
Тепловизионный контроль разрядников типа РВС основан на выявлении температурных аномалий в тепловом поле элементов разрядника. В процессе работы разрядника ток проводимости, протекающий по сопротивлениям, которые шунтируют искровые промежутки, вызывает их заметный нагрев. По внутренней и внешней поверхностям фарфоровой покрышки разрядника протекают также очень незначительные токи утечки, не оказывающие заметного влияния на тепловую картину.
При тепловизионном контроле сравниваются температуры соответствующих элементов разных фаз разрядника и элементов одной фазы. В разряднике, не имеющем дефектов, нижние части элементов имеют температуру окружающей среды. Их нагрев не обнаруживается тепловизором с чувствительностью 0,1 °С. Верхние части элементов в месте расположения шунтирующих сопротивлений нагреваются одинаково во всех фазах разрядника. Характерная теплограмма двух элементов бездефектного разрядника РВС приведена на рис. 1.
Замкнутые искровые промежутки в элементах разрядников вызывают закорачивание их шунтирующих сопротивлений. При этом сопротивление элемента и всей фазы разрядника уменьшается, а ток проводимости увеличивается и сильнее нагревает незакороченные шунтирующие сопротивления.
Анализ теплограмм элементов разрядника РВС, имеющих замкнутые искровые промежутки, показывает следующее:
распределение температур по поверхности дефектного элемента и их значение зависит от числа и места расположения замкнутых искровых промежутков;
более сильный нагрев в поврежденной фазе целых элементов по сравнению с дефектными;
более сильный нагрев элементов дефектной фазы по сравнению с соответствующими элементами целой фазы разрядника;
возможность выявления (по тепловому состоянию с помощью тепловизора) изменения сопротивления одного элемента разрядника на 20—30 % и более, что согласуется с традиционными нормами отбраковки разрядников.
Характерная теплограмма элемента разрядника РВС с замкнутым искровым промежутком приведена на рис. 2, а.
Рис. 2. Теплограмма двух элементов одной фазы дефектного разрядника РВС с двумя видами повреждений:
а — в верхнем элементе замкнут пятый сверху пакет искровых промежутков; б — в нижнем элементе обрыв пятого сверху шунтирующего сопротивления
В элементах разрядников, имеющих обрыв шунтирующих сопротивлений, активное сопротивление дефектного элемента увеличивается, а ток проводимости всей фазы разрядника уменьшается, что снижает температуру нагрева элементов разрядника.
Анализ теплограмм элементов разрядника РВС, имеющих обрыв шунтирующих сопротивлений, показывает:
более слабый нагрев элементов дефектной фазы по сравнению с соответствующими элементами целой фазы разрядника;
более сильный нагрев целых элементов в дефектной фазе по сравнению с дефектными элементами этой фазы;
уменьшение тока проводимости на 20—30 % и более по тепловому режиму элемента разрядника с помощью тепловизоров;
значительное уменьшение тока проводимости (дефектный элемент может иметь температуру окружающей среды) при обрыве нескольких шунтирующих сопротивлений.
Характерная теплограмма элемента разрядника РВС с обрывом шунтирующего сопротивления приведена на рис. 2, б. Анализ результатов лабораторных исследований и опыт работы в РУ по измерению абсолютных значений перегревов при различных дефектах в элементах разрядника РВС позволяет рекомендовать следующую последовательность сравнений температур и критерии определения дефектов.
- Разрядник подвергается тепловизионному контролю не ранее, чем через 6 ч с момента подачи напряжения на него.
- Производится сравнение температур наиболее нагретых точек элементов разрядника одной фазы. Если разница температур нагрева между элементами не выявлена, то фазу разрядника следует считать бездефектной, при определении разницы в 0,7 °С и более фаза разрядника — дефектная. При этом поврежденный элемент имеет меньшую температуру нагрева.
- Для определения вида дефекта сравниваются температуры нагрева соответствующих элементов с другими двумя фазами разрядника. Если элементы забракованной фазы нагреты сильнее соответствующих элементов других фаз разрядника, то элемент с меньшей температурой в дефектной фазе, бракуется по закорачиванию искровых промежутков. Если наоборот, то элемент с меньшей температурой в дефектной фазе бракуется по обрыву шунтирующих сопротивлений.
Выработанные критерии отбраковки элементов разрядника РВС позволили одной бригаде из двух человек за период с 1982 по 1988 гг. выявить 25 фаз с дефектными элементами из более чем 3 тыс. обследованных фаз разрядников 110—500 кВ.
Выводы
- Для диагностики состояния разрядников РВС могут использоваться тепловизоры с чувствительностью не хуже 0,2 °С.
- Сравнение температур элементов разрядника в одной и разных фазах позволяет находить элементы с обрывом шунтирующих сопротивлений и закороченными искровыми промежутками.
