УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

Устройство относится к электроэнергетике и может быть использовано для дистанционного контроля высоковольтного оборудования, находящегося под напряжением.
Известно, что на высоковольтном оборудовании, находящемся под напряжением, могут возникать коронные разряды, а на дефектах оборудования, например, трещинах в высоковольтных изоляторах, - частичные разряды. Возникновение и коронных и частичных разрядов сопровождается генерацией колебаний в широком диапазоне частот, включая ультразвуковой. Поэтому измерение ультразвуковых сигналов, связанных с частичными разрядами, является одним из методов контроля состояния изоляции при диагностике высоковольтного оборудования.
К приборам, работающим по принципу обнаружения ультразвукового сигнала, содержащегося в спектре излучения высоковольтного разряда, относятся, например, ультразвуковой детектор УД-8М [1] (Паспорт и инструкция по эксплуатации на ультразвуковой детектор для обнаружения мест искровых и коронных разрядов УД-8М, Нижний Новгород, 1992, ТОО «Сигнал») и «Ультрапроб» [2] (Энергетика, №2, 2000). Прибор УД-8М обнаруживает ультразвуковые сигналы, имеющие частоту около 40 кгц. Прибор «Ультрапроб» позволяет производить прием ультразвуковых сигналов в частотном диапазоне от 20 до 100 кгц.
Основной недостаток приборов, работающих в указанных выше частотных диапазонах, заключается в том, что в реальных условиях эксплуатации на работающих подстанциях амплитуда сигналов от коронных разрядов при этих частотах в несколько раз превышает амплитуды сигналов от частичных разрядов. Высокий уровень помех на работающих подстанциях чрезвычайно затрудняет или вообще делает невозможной регистрацию сигналов от частичных разрядов, а, следовательно, и диагностику дефектов (невозможно определить, что является источником сигналов - дефект или корона).
Известно устройство для дистанционного ультразвукового контроля высоковольтных изоляторов под напряжением [3] (Прибор дистанционного контроля высоковольтных изоляторов «Ультраскан 2004». Техническое описание, инструкция по эксплуатации и паспорт прибора, ООО НПП «Метакон», г.Томск; RU №2262100 G01 №29/04) наиболее близкое к предлагаемому устройству и принятое за прототип. Устройство [3] работает на двух основных частотах - 70 кгц и 200 кгц. Это устройство эффективно работает при контроле состояния изоляции линий электроснабжения и оборудования распределительных устройств на напряжение 6-35 кв. Однако при контроле открытых распределительных устройств на напряжение 110 кв эффективность его использования существенно снижается за счет высокого уровня помех от коронных и поверхностных разрядов. Высокий уровень помех в используемом диапазоне частот до 200 кгц в полевых условиях фактически не дает возможности надежного обнаружения частичных разрядов и, соответственно, мест дефектов в высоковольтном оборудовании.
Для снижения уровня помех и повышения надежности фиксации сигналов от частичных разрядов предлагается устройство, содержащее приемник сигналов от частичных разрядов, оптический визир, блок лазерной наводки, световой линейный индикатор, цифровой диктофон, блок автоматической регулировки чувствительности приемника сигналов от частичных разрядов, соединенный с входом блока обработки сигналов, выполненного с возможностью передачи результатов обработки вместе с диктофонными записями в блок долговременной памяти для их передачи с помощью интерфейса связи на компьютер. Устройство отличается тем, что в качестве приемника сигналов от частичных разрядов использован детектор электромагнитных сигналов с входным частотным диапазоном 800-1000 Мгц с узкой диаграммой направленности.
Известно, что верхняя граница частот электромагнитных сигналов от коронных разрядов различного высоковольтного оборудования находится в области от 10 Мгц до 400 Мгц. В то же время сигналы от частичных разрядов
на дефектах имеют гораздо более высокочастотный спектр (до нескольких Ггц), чем коронный разряд в воздухе. Поэтому детектор электромагнитных сигналов работающий на частотах 800-1000 Мгц регистрирует сигналы частичных разрядов от дефектов и практически нечувствителен к коронным разрядам. Таким образом предлагаемое устройство позволяет вести дистанционный контроль высоковольтного оборудования под напряжением в реальных условиях работы подстанций.
На фиг. представлена блок-схема устройства.
Здесь 1 - детектор электромагнитных сигналов с входным частотным диапазоном 800-1000 Мгц
2. оптический визир
3. блок лазерной наводки
4. блок автоматической регулировки чувствительности
5. блок обработки электромагнитных сигналов
6. световой линейный индикатор
7. цифровой диктофон
8. блок долговременной памяти
9. интерфейс связи с компьютером
10. обследуемый объект.
Устройство работает следующим образом. Включив цифровой диктофон 7, идентифицируют обследуемый объект 10. Детектор электромагнитных сигналов 1 с помощью оптического визира 2 и блока лазерной наводки 3 наводят на обследуемый объект 10. Если в обследуемом объекте имеется дефект, то начнет светиться световой линейный индикатор, что свидетельствует о наличии искровых частичных разрядов.
Наводя устройство на разные участки обследуемого объекта, определяют место источника частичных разрядов, соответствующее максимальному числу светящихся фрагментов светового линейного индикатора. Сигнал от детектора электромагнитных сигналов попадает в блок автоматической регулировки чувствительности 4, выход которого соединен с входом блока
обработки электромагнитных сигналов 5. Результаты обработки вместе с диктофонными записями поступают в блок долговременной памяти 8. Результаты обследования с помощью интерфейса связи 9 могут быть переданы на компьютер.
Пример:
На Предтеченской подстанции Томской дистанции электроснабжения Западно-Сибирской железной дороги были проведены сравнительные испытания предлагаемым устройством и прибором «Ультраскан-2004». Всего было обследовано 16 высоковольтных разъединителей и два силовых трансформатора, находящихся под напряжением 110 кв. При испытании высоковольтных разъединителей предлагаемым устройством (рассчитанным на прием электромагнитных сигналов в диапазоне 800-100 Мгц) источников частичных разрядов обнаружено не было. В то же время прибор «Ультраскан 2004» показал наличие разрядов на большинстве обследованных разъединителей, очевидно относящихся к коронным разрядам, возникающим при напряжении 110 кв. Источник частичных разрядов был обнаружен на одном из двух силовых трансформаторах и приближенно определено место его расположения.
Таким образом проведенные испытания свидетельствуют о работоспособности предлагаемого устройства и эффективности его применения. Устройство не реагирует на коронные разряды и фиксирует только частичные разряды, связанные с наличием дефектов в высоковольтном оборудовании.