Инфракрасное диагностирование ТН выше 1000В

Инфракрасное диагностирование измерительных электромагнитных и емкостных трансформаторов напряжения с номинальным напряжение выше 1000В.

Измерительные ТН можно разделить на следующие категории:

1. по способу подключения к силовой цепи: с непосредственным подключением (электромагнитные ТН) и с подключением через емкостной делитель напряжения (емкостные ТН);
2. по числу ступеней трансформации: одноступенчатые, с одной ступенью трансформации (в основном, это ТН с номинальным напряжением до 110 кВ) и многоступенчатые (каскадные), с несколькими ступенями трансформации (ТН с номинальным напряжением 220 кВ и выше);
3. по способу охлаждения и виду используемой изоляции: сухие (с естественным воздушным охлаждением и изоляцией в виде кабельной бумаги и залитые битумной массой или выполненные в виде литого блока из эпоксидной смолы) и масляные (обмотки выполнены из кабельной бумаги, залиты изоляционным маслом и имеют естественное масляное охлаждение);
4. по числу обмоток: двух- и трехобмоточные;
5. по числу фаз: однофазные и трехфазные (трехфазные ТН выполняются на напряжения до 35 кВ);
6. по роду установки: внутренней и наружной установки. Конструктивные особенности позволяют выявить средствами инфракрасной техники следующие дефекты ТН:
7. контактных соединений (в основном, наружных).

Тепловизионная диагностика открытых контактных соединений выводов трансформаторов напряжения выполняются в соответствии с действующими указаниями. В основном наблюдаются температурные дефекты обмоток ТН и изоляционных стоек, поддерживающих активную часть ТН серии НКФ (перегревы отдельных катушек, витковые замыкания, увлажнение и загрязнение изоляции обмоток и изоляционных стоек — в масляных ТН с большим сроком службы).

Известны случаи, когда намотка катушек обмотки ВН осуществлялась проводом ПЭВ с диаметром не 0,25 мм, как это предусмотрено технологической документацией, а диаметром 0,20 мм. В этом случае, при размещении на одном магнитопроводе фазы с катушками, намотанными проводом разного диаметра, могут наблюдаться локальные нагревы фарфоровой покрышки ТН в зоне установки катушки, намотанной проводом меньшего диаметра.
Витковые замыкания возникают в основном, в обмотках ВН из-за заводских дефектов, старения эмалевой изоляции провода обмотки и ее разрушения (обугливания) при протекании по обмотке ВН повышенных токов (достигающих 7—10А) из-за феррорезонансных процессов, которые могут возникать как в сетях с изолированной, так и в сетях с глухозаземленной нейтралью, содержащих электромагнитные ТН. Витковые замыкания вызывают на поверхности фарфоровой покрышки ТН локальные температурные аномалии, они неоднократно приводили в эксплуатации к взрывам ТН с повреждением соседнего оборудования, поэтому к появлению на покрышке ТН выраженных температурных аномалий следует относиться весьма серьезно.
Маслонаполненные ТН являются негерметичными и эффективной защиты от влияния окружающего воздуха не имеют, поэтому в процессе их эксплуатации (а также в процессе длительного хранения перед включением в эксплуатацию) возможно увлажнение их обмоток и трансформаторного масла и ухудшение их диэлектрических характеристик. Вследствие этого возможен повышенный нагрев всей покрышки увлажненного ТН (элемента ТН). Такой же эффект будет наблюдаться в маслонаполненных ТН с длительными сроками эксплуатации при загрязнении обмотки и внутренних изоляционных конструкций (стоек крепления активной части) продуктами разложения масла. Со временем в увлажненных или загрязненных обмотках произойдет деградация (разложение) бумажно-масляной изоляции и повреждение ТН. Существующие методы испытаний в соответствии с ГКД 34.20.302-2002 не позволяют достоверно оценить состояние ни главной, ни витковой изоляции ТН.

1. обмоток сухих ТН и ТН с литой изоляцией — им присущи те же дефекты, что и маслонаполненным ТН, кроме того, в ТН с литой изоляцией, длительно работающих в помещениях с повышенной влажностью или образованием конденсата, могут развиться процессы трекингообразования, проявлениями которых также будут температурные аномалии на их поверхности.
2. магнитопровода (местные перегревы отдельных частей за счет нарушения изоляции элементов магнитопровода и применения листов трансформаторной стали, нарезанных поперек проката листа, что приводит к увеличению тока холостого хода ТН);
3. снижение уровня масла в маслонаполненных ТН;
4. конденсаторов делителя напряжения ТН типа НДЕ;
5. вспомогательных электрических аппаратов (разъединителей, разрядников и т. п.), присутствующих в электрической схеме ТН типа НДЕ. При выполнении обследований следует выполнять нормативные указания .

Температуры нагрева и превышения температуры над температурой окружающего воздуха открытых контактных соединений и токоведущих частей измерительных ТН, других элементов электромагнитных и емкостных ТН, предназначенных для применения в электрических цепях переменного тока с номинальными напряжениями от 0,38 до 750 кВ включительно и исполнения У, УХЛ ХЛ, над температурой окружающей среды не должно превышать превышать нормативных значений.
Поверхности фарфоровых покрышек не должны иметь локальных нагревов, а значения температур, измеренных в аналогичных зонах покрышек трех фаз, не должны отличаться между собой более, чем на 2°С, в противном случае считается, что ТН имеет внутренний дефект.
Следует отметить, что этот критерий не может служить основанием для немедленной отбраковки ТН, а является основанием для безотлагательного выполнения диагностики традиционными методами (например, выполнения измерений, рекомендуемых ГКД 34.20.302-2002, анализа диэлектрических и других характеристик трансформаторного масла, выполнения ХАРГ).
Электрическая схема емкостного трансформатора напряжения типа НДЕ изображена на рис. 1.
Как видно из рисунка, схема ТН типа НДЕ содержит элементы, техническое диагностирование средствами инфракрасной техники которых освещена в соответствующих подразделах данного УМП, поэтому останавливаться на этом вопросе здесь нет необходимости.
Характерные термограммы дефектов ТН с номинальным напряжением выше 1000В приведены на рис. 2.
Рекомендуемые сроки локализации и/или устранения дефектов трансформаторов напряжения приведены в таблице 20.

Таблица 1. Превышение температуры элементов электромагнитных и емкостных трансформаторов напряжения (по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70)

Примечание:
Элементы поз. 1 и 8 имеются только на линейных трансформаторах напряжения.

1 — заземляющий рубильник; 2 — конденсатор отбора мощности; 3 — элементы емкостного делителя напряжения; 4 — разъединитель; 5 — высокочастотный заградитель; б — электромагнитное устройство; 7 — разрядник; 8 — фильтр присоединения.

Таблица 2. Рекомендуемые сроки локализации и/или устранения дефектов ТН