УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ СИГНАЛА ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ И ОБНАРУЖЕНИЯ ИХ ОЧАГА НА СИЛОВОЙ ПОДСТАНЦИИ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Техническое решение относится к области измерения и может быть использовано для измерения сигналов частичных разрядов в электрической изоляции трехфазных высоковольтных аппаратов под рабочим напряжением с целью диагностики возникновения дефектов с возможностью контроля, как системы высоковольтных аппаратов в целом, так единичных ее элементов.
В настоящий момент уровень частичных разрядов, возможно контролировать следующими устройствами:
1) Акустические датчики (например, заявка РФ №2000109808 оп. 18.04.02). Акустические датчики работают следующим образом. На контролируемый объект устанавливают микрофоны этих датчиков или наводят параболическое зеркало с акустическим приемником, преобразующим акустические колебания в электрические, отфильтровывают низкочастотные колебания и регистрируют частичные разряды по наличию высокочастотных колебаний. В современной системе контроля изоляции по характеристикам частичных разрядов СКИ-3 используются датчики акустических сигналов ДАК-2, работающие практически с любыми типами акустических преобразователей, в том числе с имеющими встроенные предусилители. Имея расширенный частотный диапазон с возможностью программного переключения, эти датчики могут использоваться для решения широкого круга задач, в том числе для проведения вибродиагностики силовых трансформаторов. В системе СКИ-3 имеется три акустических канала, датчики которых устанавливаются на поверхности испытуемых высоковольтных аппаратов на расстоянии до 50 м от пульта управления (Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. / Выпуск 27. - С-Пб, 2004 г, с. 99-107). Акустические датчики регистрируют ультразвуковые колебания, сопровождающие частичный разряд в изоляции. Как правило, электрическая изоляция высоковольтных аппаратов представляет собой многослойную конструкцию на основе изоляционной бумаги, электротехнического картона, помещенную в изоляционное масло и пропитанное им.
Недостатком данного устройства является то, что прохождение звукового сигнала через такую среду сопровождается интенсивным затуханием, многократными отражениями, что существенно снижает уровень регистрируемого сигнала. Кроме того, сам высоковольтный аппарат, находящийся под напряжением и нагрузкой издает ультразвуковые колебания, уровень которых существенно выше ультразвуковых колебаний от частичного разряда. Поэтому появление частичных разрядов внутри такой конструкции под рабочим напряжением с помощью ультразвукового сигнала не может быть надежно зарегистрировано.
Наиболее близким техническим решением для заявляемого устройства непрерывного контроля частичных разрядов электрическим способом можно считать устройство, предложенное, например, в патенте РФ №2393494, опубликованном 27.06.2010 г.
Устройство для непрерывного контроля частичных разрядов в изоляции трехфазных высоковольтных аппаратов в условиях эксплуатации, состоящих, по меньшей мере, из активной части в виде системы проводящих электрически связанных между собой элементов, находящихся под высоким напряжением и окруженных слоями изоляции, содержащее схемы обработки и регистрации сигнала частичных разрядов и по меньшей один датчик-приемник сигнала частичных разрядов, в качестве датчика-приемника сигналов частичных разрядов использована активная часть трехфазного высоковольтного аппарата, а измерение сигналов частичных разрядов производится одновременно на всех трех фазах высоковольтного аппарата в общей точке активной части этого аппарата с использованием низковольтных измерительных трансформаторов напряжения, соединенных по схеме разомкнутого треугольника.
Недостатком заявленного прототипа является отсутствие возможности оперативного переключения от контроля системы элементов подстанции, к контролю единичных высоковольтных аппаратов входящих в эту систему.
А так же невозможность оперативного изменения конфигурации схемы регистрации частичных разрядов: для работы с высоковольтными аппаратами без емкостных делителей и для работы с аппаратами, в которых емкостные делители предусмотрены конструкцией.
Следствием этих недостатков является довольно низкая скорость диагностики электротехнических устройств силовой подстанции.
Задачей, которую предлагается разрешить данным техническим решением является увеличение скорости диагностики высоковольтных аппаратов и снижение трудоемкости подключения систем диагностики.
Сущностью предлагаемого технического решения заключается в том, что устройство непрерывного контроля сигнала частичных разрядов и обнаружения их очага на силовой подстанции в условиях эксплуатации, состоящее, по меньшей мере, из активной части в виде системы проводящих электрически связанных между собой элементов, находящихся под высоким напряжением и окруженных слоями изоляции, содержащее схемы обработки и регистрации сигнала частичных разрядов и по меньшей один датчик-приемник сигнала частичных разрядов, причем дополнительно введены коммутатор, и щупы подключаемые к контролируемым аппаратам и на входы коммутатора, а так же щупы соединяющие коммутатор напрямую с измерительными трансформаторами, в обход емкостных делителей.
На Фиг. изображена схема устройства непрерывного контроля сигнала частичных разрядов и обнаружения их очага на силовой подстанции в условиях эксплуатации.
1,2 активная часть высоковольтного аппарата, 3 щупы, подключенные к активной части высоковольтного аппарата и к входу коммутатора 4. Щупы 5 подключены к высоковольтным аппаратам без встроенных емкостных делителей и к входу коммутатора 4. Щупы 6 подключены к высоковольтным аппаратам с встроенным емкостным делителем и к входу коммутатора 4. Выходы коммутатора 4 соединены с входами измерительных трансформаторов 8 напрямую, в обход емкостных делителей 7. Выход регистратора частичных разрядов 9 соединен с входом коммутатора 4.
Предложенное устройство непрерывного контроля сигнала частичных разрядов и обнаружения их очага на силовой подстанции в условиях эксплуатации работает следующим образом. В локальной части очага частичных разрядов в области изоляции, окружающей активную часть высоковольтных аппаратов, под действием высокого напряжения возникают импульсы тока частичных разрядов. Эти импульсы индуцируют импульсные токи частичных разрядов в активной части высоковольтных аппаратов 1 и, следовательно, в шинах 2, через щупы 3 сигнал поступает на вход коммутатора 4, затем через коммутатор 4 поступает на емкостные делители 7, а с них в измерительные трансформаторы 8, обмотки которых соединены по схеме «разомкнутого треугольника». Включенный в разрыв «треугольника» регистратор частичных разрядов 9 измеряет уровень сигнала этих частичных разрядов на фоне шумов и помех. Выделение собственных сигналов частичных разрядов среди шумов и помех производят стандартными методами. Затем сигнал от регистратора частичных разрядов 9 подают на вход коммутатора 4 и в зависимости от уровня частичных разрядов коммутатор 4 либо оставляет схему в первоначальном виде, либо при отличие уровня частичных сигналов от нормы для данной подстанции, отключает от схемы общую точку контроля подстанции и начинает поочередный контроль аппаратов входящих в структуру подстанции. При переключении между контролируемыми аппаратами учитывают их конструктивные особенности: для аппаратов без встроенных емкостных делителей в конструкции, применяют соответствующую схему - для контроля используются щупы 5 и сигналы подаются на соответствующий вход коммутатора 4, а для аппаратов с встроенными емкостными делителями применяется схема в которой, используют щупы 6 и сигналы подаются на вход регистратора частичных разрядов в обход емкостных делителей 7 данного устройства.
Результатом использования данного технического решения, станет снижение трудоемкости и времени подключения диагностического оборудования, а следовательно и времени диагностики электротехнических аппаратов подстанции в 2 раза, и как следствие повышение безаварийной работы на 50%.