Направления развития метода электромагнитного контроля высоковольтного электротехнического оборудования

Электроника, электрика / Электромонтаж / Строительство электростанций
Administrator
1 128
15-03-2017, 22:33
0

Современное высоковольтное электротехническое оборудование требует уделения повышенного внимания обеспечению его надёжной и безаварийной работы. С этой целью используются и разрабатываются разнообразные методы и средства контроля и диагностики. Наиболее перспективными являются методы текущего контроля технического состояния оборудования. Одним из таких методов является метод электромагнитного контроля. Метод позволяет оценивать состояние оборудования в целом и его конструктивных элементов в частности на основе анализа спектров его собственного электромагнитного излучения. В настоящее время предлагается несколько способов и методик оценки технического состояния высоковольтного электротехнического оборудования методом электромагнитного контроля. В статье рассмотрены основные из них и выделены направления развития метода. Результаты исследования направлены на расширение возможностей и улучшение достоверности метода электромагнитного контроля.

I. Введение

Важность надежного функционирования высоковольтного электроэнергетического оборудования (ВВЭО) в энергосистемах трудно переоценить: большие

экономические издержки, связанные с недоотпуском энергии и срочной заменой дорогостоящего оборудования, опасность развития техногенных катастроф заставляют энергетические компании уделять большое внимание предупреждению развития дефектов в ВВЭО.

В последние годы наблюдается интенсивное развитие методов оценки состояния без отключения оборудования от сети. На данный момент имеются достаточно развитые системы опНие-диагностики, аппаратных и программнотехнических средств, различающихся списком контроли-

руемых параметров, алгоритмами управления и прогнозирования.

С помощью систем мониторинга возможно в режиме реального времени наблюдать за изменением параметров, используемых при тепловизионной диагностике, интро- диагностике, физико-химическом анализе и анализе растворенных в масле газов, электромагнитном контроле, а также контролировать положение переключающих элементов.

В настоящее время контроль технического состояния какой-либо единицы трансформаторного оборудования осуществляется определенным набором методов, каждый их которых имеет свою специфику и определяет только часть списка возможных дефектов оцениваемого оборудования. В связи с этим некоторые виды дефектов могут

быть определены сразу несколькими методами, иные - только одним или вообще могут остаться незамеченными до определенных пор.

Актуально использовать такое сочетание методов контроля, которое даст наиболее полную информацию о дефектности оборудования на самой ранней стадии ее развития. Внедрение в существующие комплексы диагностики трансформаторного оборудования новых методов позволит отказаться от ряда устаревших и малоэффективных процедур и существенно повысить качество диагностики. К таким методам относятся методы контроля, основанные на регистрации и анализе высокочастотных электромагнитных полей, сопровождающих работу трансформаторного оборудования. Для регистрации электромагнитных возмущений датчики и сенсоры могут быть установлены внутри, на поверхности и на расстоянии от трансформаторного оборудования. Одним из наиболее удобных и оперативных можно считать способ контроля, предусматривающий использование направленных антенн, расположенных на некотором удалении от оборудования, называемый в ходе дальнейшего изложения методом электромагнитного контроля. Он позволяет оценивать техническое состояние внутренних и внешних конструктивных элементов трансформаторного оборудования по спектрам его собственного электромагнитного излучения (ЭМИ) и имеет следующие достоинства :

• обследование оборудования производится дистанционно, под рабочим напряжением, без вмешательства в технологический процесс;

• собственное ЭМИ передает информацию о состоянии оборудования непрерывно, его регистрацию можно осуществлять в любое время года;

• высокая чувствительность метода позволяет обнаружить дефект на ранней стадии его появления;

• используется стандартная информационноизмерительная аппаратура.

II. Материалы и методы

Оценка технического состояния ВВЭО с помощью метода электромагнитного контроля состоит в анализе спектров собственного ЭМИ оцениваемого оборудования. Регистрация спектров осуществляется с помощью логопериодической антенны и анализатора спектра. Полученная информация вносится и обрабатывается на персональном компьютере, на основе чего делается заключение о техническом состоянии обследуемого ВВЭО. Функционально процесс регистрации и обработки информации изображен на рис. 1.

Саму процедуру оценки можно разбить на пять этапов.

На первом этапе с помощью известных соотношений рассчитываются резонансные частоты наружных частей вводов, рассматриваемых как антенны вертикальной поляризации. Информативные частотные полосы излучений этих антенн определяются как полоса пропускания контура. Далее вычисляются добротности и резонансные частоты внутренних (в ряде случаев и внешне-внутренних) колебательных цепей, включающих в себя конструктивные элементы, расположенные внутри металлического корпуса оборудования, и сам металлический корпус (внутренние конструктивные элементы).

На втором этапе во всех спектрах ЭМИ обследуемого ВВЭО выделяются наиболее информативные частотные полосы для внешних конструктивных элементов, каковыми являются частотные полосы основной (первой) гармоники, и информативные частотные полосы для внутренних конструктивных элементов.

На третьем этапе оценивается уровень дефектности внешних конструктивных элементов.

Определяются интегральные мощности колебаний в каждой из наиболее информативных частотных полос излучений внешних конструктивных элементов (вводов). Расчет их значений может проводиться путем подсчета в пределах информативных частотных полос числа пиков излучений с интенсивностями, равными или выше граничного уровня у_а1, определение которого рассмотрено в. Информация о числе пиков, превышающих граничный уровень у_а1, позволяет определить степень дефектности каждого ввода (внешнего конструктивного элемента) ВВЭО.

На четвертом этапе определяются дефектности внутренних конструктивных элементов. Для этого сравниваются максимальные интенсивности пиков ЭМИ, зарегистрированных вблизи обследуемого оборудования, с пиками вблизи эталонного образца в пределах отдельных информативных частотных полос. Под эталонным образцом понимается ВВЭО, дефектность обмоток которого имеет минимальный уровень.

На пятом этапе определяются полные дефектности обследуемого ВВЭО в соответствии с ранее определенными уровнями дефектности его внешних и внутренних конструктивных элементов.

III. Направления развития метода электромагнитного КОНТРОЛЯ

Среди вариантов развития метода электромагнитного контроля можно выделить следующее.

• Анализ спектра ЭМИ не только в пределах частотной области, но и в зависимости от характера его изменения во времени. Суть данной идеи в том, чтобы по форме изменения зарегистрированного на конкретной частоте ЭМИ определить тип его источника, что позволяет исключить распознанные и не относящиесяк обследуемому ВВЭО частоты. Недостатком такого подхода является требование к возможности записи значительного количества дискретной информации в секунду, что при качественном выполнении этого требования пропорционально сказывается на стоимости используемой аппара-

туры. В противном случае сохраняется вероятность необнаружения кратковременного разрядного процесса с длительностью протекания ниже длительности одного кадра регистрирующего оборудования.

• Использование многоканальной системы регистрации сигналов разрядных процессов, протекающих в изоляции электрооборудования. Несколько антенн, направленных каждая на свою единицу оборудования и одновременно передающих регистрируемый сигнал ЭМИ на сравнивающее устройство, позволяют отстроиться от внешних электромагнитных помех, присутствующих на каждой единице оборудования в равной мере. Это позволяет также за счет возникающей задержки сигнала во времени от одного и того же элемента оборудования до разных антенн более точно локализовать место появления дефекта. Данное направление больше подходит стационарному комплексу регистрации ЭМИ и требует разработки специального устройства, обрабатывающего и сравнивающего поступающие сигналы сразу с нескольких антенн.

• Сравнение интенсивностей пиков импульсов. В этом случае осуществляется определение зависимости средней интенсивности потока импульсных сигналов от порога обнаружения, а также наблюдение динамики ее изменения при проведении периодических измерений.

• Выделение белого шума в спектрах ЭМИ ВВЭО и сравнение его уровня интенсивности для разных единиц оборудования в различные моменты времени. При регистрации ЭМИ в широком диапазоне частот данный подход достаточно удобно реализуется и не требует применения специального оборудования.

• Выделение в спектре ЭМИ параметров, характеризующих вид дефекта или уточняющих место его обнаружения. Авторам неизвестны наработки в этом направлении, однако сама его идея требует упоминания в данной статье.

IV. Спектры электромагнитного излучения

СИЛОВОГО АВТОТРАНСФОРМАТОРА

На рис. 2 представлены полученные авторами спектры ЭМИ силового автотрансформатора, установленного на одной из подстанций Приморского края, для трех дней обследования, промежутки между которыми составляли 1-2 месяца.

Как видно из рисунка, спектры ЭМИ автотрансформатора имеют схожий характер. Пики и спады амплитуды находятся в основном в одних и тех же частотных диапазонах. Отличаются спектры в основном интенсивностью ЭМИ в разные дни обследований. На рисунке выделены пять частотных полос, характеризующих состояние внутренних конструктивных элементов обследуемых автотрансформаторов: ₁,

А/₈₂, ₃, А/₈₄, А/₈₅. В данном случае это пять обмоток

высокого напряжения, имеющих разные геометрические размеры.

В результате сравнения спектров ЭМИ в день I и III обследований можно заключить, что они имеют схожий характер с мало отличающимися уровнями пиков и спадов излучения. В диапазоне 3 - 30 МГц наблюдается увеличение интенсивности одного пика и уменьшение интенсивности двух пиков ЭМИ. Интенсивность излучения остальных шести пиков ЭМИ осталась на прежнем уровне. Это свидетельствует о стабильном состоянии упомянутых конструктивных элементов за промежуток времени с I по III обследование.

Из всех перечисленных путей развития метода электромагнитного контроля наиболее целесообразно применить вариант выделения белого шума. В данном случае для всех трех дней обследования уровень белого шума не поднимается выше значения в -152 дБ (Вт)/Гц, что также соответствует стабильному состоянию упомянутых конструктивных элементов.

V. Выводы

1. На настоящий момент времени метод электромагнитного контроля позволяет оценивать техническое состояние основных внутренних и внешних конструктивных элементов, а также самого ВВЭО в целом.

2. Большинство направлений развития метода электромагнитного контроля направлено на повышение избирательности сигналов, исходящих именно от обследуемого оборудования, с целью отстройки от внешних помех.

3. Внедрение метода электромагнитного контроля в системы диагностики будет способствовать разработке

критериев определения вида обнаруживаемого дефекта, уточнению его локализации.

4. Выделение шумов в спектре ЭМИ может использоваться для уточнения полученной информации и подтверждения заключения о техническом состоянии обследуемого ВВЭО.

Проблемы коммутации компенсированных кабельных линий высокого напряжения на примере КЛ 330 кВ Южная - Пулковская

Источник: не определен.

Обсудить на форуме

Направления развития метода электромагнитного контроля высоковольтного электротехнического оборудования

Комментарии

Методика выявления дефектов оборудования для тепловизионной системы онлайн-мониторинга электрической подстанции

Совершенствование экспертных систем диагностики технического состояния электромеханических преобразователей энергии при управлении развитием дефектов

Экспериментальное исследование феррорезонансных процессов в синтетических схемах

Увеличение производительности системы охлаждения трансформаторов в жаркий период

Устройство оптической индикации дефекта высоковольтной изолирующей конструкции

Burny 1250 Чертежи и схемы

Направления развития метода электромагнитного контроля высоковольтного электротехнического оборудования

Комментарии

Похожие статьи:

Методика выявления дефектов оборудования для тепловизионной системы онлайн-мониторинга электрической подстанции

Совершенствование экспертных систем диагностики технического состояния электромеханических преобразователей энергии при управлении развитием дефектов

Экспериментальное исследование феррорезонансных процессов в синтетических схемах

Увеличение производительности системы охлаждения трансформаторов в жаркий период

Устройство оптической индикации дефекта высоковольтной изолирующей конструкции

Burny 1250 Чертежи и схемы