Способ определения наличия источников электроразрядной активности в изоляции электротехнического оборудования (варианты)
METHOD OF DETERMINING AVAILABILITY OF SOURCES OF ELECTRIC DISCHARGE ACTIVITY IN ELECTRICAL EQUIPMENT ISOLATION (OPTIONS)

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для диагностики высоковольтного электротехнического оборудования, установленного на территории электроустановок электросетевых объектов и находящегося под рабочим напряжением.
Известен способ определения наличия источников электроразрядной активности (ЭРА) в изоляции электротехнического оборудования, заключающийся в осуществлении измерения вблизи обследуемого электротехнического оборудования, находящегося под рабочим напряжением, интенсивности электромагнитного излучения (ЭМИ) в диапазоне 50-1000 МГц (Руководство пользователя прибором PDS100 фирмы DobleEngineeringCompany, 2009, с. 30-35).
Однако известный способ не позволяет определить расположение источников электроразрядной активности в изоляции обследуемого электротехнического оборудования при наличии других источников электроразрядной активности, находящихся вблизи обследуемого оборудования. Причем особенно сложно оценить этим способом такое влияние при плотной компоновке высоковольтного электротехнического оборудования на территории электроустановки.
Задачей настоящего изобретения является определение расположения источников электроразрядной активности в изоляции обследуемого электротехнического оборудования, находящегося под рабочим напряжением, при наличии вблизи других источников электроразрядной активности.
Техническим результатом изобретения является возможность определения наличия источников электроразрядной активности в изоляции обследуемого электротехнического оборудования при наличии других источников разрядной активности путем фиксации зон повышенной разрядной активности, что позволяет учитывать влияние на результаты измерений источников разрядов (как частичных, так и искровых), расположенных в элементах другого оборудования, находящихся вблизи обследуемого электротехнического оборудования.
Решение указанной задачи достигается тем, что в способе определения наличия источников электроразрядной активности в изоляции электротехнического оборудования, включающем измерение вблизи обследуемого электротехнического оборудования, находящегося под рабочим напряжением, интенсивности электромагнитного излучения (ЭМИ) в диапазоне 50-1000 МГц, предварительно всю территорию электроустановки, на которой расположено обследуемое электротехническое оборудование под рабочим напряжением, размечают сеткой, размер ячейки которой 1-30 м, измерение интенсивности ЭМИ в диапазоне 50-1000 МГц проводят в узлах сетки, далее осуществляют анализ амплитудно-частотных спектров ЭМИ поочередно в интервалах частот 50-200, 200-400, 400-600, 600-800 и 800-1000 МГц, строят распределение интенсивности ЭМИ по всей территории электроустановки, определяют на ней минимальный уровень интенсивности ЭМИ, находят зоны с локальным увеличением уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального уровня и при превышении уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального менее чем на 5 дБ - диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности небольшой интенсивности, не требующих никаких действий, на 5-10 дБ - диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности небольшой интенсивности, требующих внимания, более чем на 10 дБ, но менее чем на 20 дБ - диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности средней интенсивности, требующих постоянного контроля, на 20 дБ и более - диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности значительной интенсивности, требующих проведения испытаний обследуемого оборудования с их отключением другими методами.
В другом варианте решение указанной задачи достигается тем, что в способе определения наличия источников электроразрядной активности в изоляции электротехнического оборудования, включающем измерение вблизи обследуемого электротехнического оборудования, находящегося под рабочим напряжением, интенсивности электромагнитного излучения (ЭМИ) в диапазоне 50-1000 МГц, предварительно территорию вокруг обследуемого оборудования размечают сеткой на расстоянии до 10 м, размер ячейки сетки равен 0,5-2 м, измерение интенсивности ЭМИ в диапазоне 50-1000 МГц проводят в узлах сетки, далее осуществляют анализ амплитудно-частотных спектров ЭМИ поочередно в интервалах частот 50-200, 200-400, 400-600, 600-800 и 800-1000 МГц, строят распределение интенсивности ЭМИ вокруг обследуемого оборудования, определяют минимальный уровень интенсивности ЭМИ во всех точках измерения и находят зоны с локальным увеличением уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального уровня, примыкающие непосредственно к обследуемому оборудованию, при превышении уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального менее чем на 5 дБ - диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности небольшой интенсивности, не требующих никаких действий, на 5-10 дБ - диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности небольшой интенсивности, требующих внимания, более чем на 10 дБ, но менее чем на 20 дБ - диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности средней интенсивности, требующих постоянного контроля, на 20 дБ и более - диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности значительной интенсивности, требующих проведения испытаний обследуемого оборудования с их отключением другими методами.
Первый вариант предлагаемого способа может быть использован на любом электросетевом объекте при обследовании электроустановки (чаще всего распределительного устройства) целиком с целью поиска в ней электрооборудования, имеющего источники электроразрядной активности, например, при периодических (плановых) профилактических диагностических мероприятиях.
Второй вариант предлагаемого способа может быть использован на любом электросетевом объекте при обследовании конкретного экземпляра электрооборудования с целью решения вопроса, имеются ли в нем источники электроразрядной активности. Также он может быть применен, если ранее по первому варианту предлагаемого способа в электроустановке были обнаружены конкретные экземпляры оборудования с источниками электроразрядной активности и через некоторое время необходимо их контрольное обследование с целью подтверждения наличия источника электроразрядной активности, или повторное (периодическое учащенное) обследование с целью определение динамики развития источника электроразрядной активности.
В предлагаемом способе при определении наличия источников электроразрядной активности в изоляции электротехнического оборудования использовано физическое свойство электромагнитного поля (в частности УВЧ диапазона) - интерференция волн, при которой происходит сложение напряженностей (амплитуд) электромагнитного поля, генерируемого различными источниками электроразрядной активности, и образование постоянного во времени распределения результирующих электромагнитных колебаний, а также свойство электромагнитных волн снижать свою интенсивность пропорционально квадрату расстояния от источника.
Проведенные исследования по патентным и научно-техническим информационным источникам показали, что предлагаемый способ неизвестен и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Предлагаемый способ может быть использован при обследовании высоковольтного электротехнического оборудования, установленного на территории распределительных устройств электросетевых объектов и находящегося под рабочим напряжением, с применением широко известного оборудования, выпускаемого отечественной или зарубежной промышленностью.
Следовательно, заявленный способ является доступным и практически применимым.
Предложенный способ пояснен чертежом.
На фиг. 1 изображено распределение уровня интенсивности ЭМИ по территории подстанция «Ломоносово» открытого распределительного устройства 110 кВ и вокруг трансформаторов в диапазоне частот 50-200 МГц. На фиг. 2 изображено то же в диапазоне частот 200-400 МГц. На фиг. 3 изображено то же в диапазоне частот 400-600 МГц. На фиг. 4 изображено то же в диапазоне частот 600-800 МГц. На фиг. 5 изображено то же в диапазоне частот 800-1000 МГц. На фиг. 6 изображено распределение уровня интенсивности ЭМИ вокруг обследуемого трансформатора (Назаровская ГРЭС, пристанционный узел 500 кВ, трансформатор 5АТ фаза А) в диапазоне частот 50-200 МГц. На фиг. 7 изображено то же в диапазоне частот 200-400 МГц. На фиг. 8 изображено то же в диапазоне частот 400-600 МГц. На фиг. 9 изображено то же в диапазоне частот 600-800 МГц. На фиг. 10 изображено то же в диапазоне частот
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Предварительно всю территорию электроустановки, на которой расположено обследуемое электротехническое оборудование под рабочим напряжением, размечают сеткой. Размер ячейки сетки выбирают в диапазоне 1-30 м в зависимости от класса напряжения электроустановки и плотности расположения оборудования.
Далее в каждом узле сетки проводят измерение интенсивности ЭМИ в диапазоне 50-1000 МГц проводят в узлах сетки и осуществляют статистический анализ амплитудно-частотных спектров ЭМИ поочередно в интервалах частот 50-200, 200-400, 400-600, 600-800 и 800-1000 МГц. В результате получают для каждого узла сетки усредненную интенсивность ЭМИ в каждом диапазоне частот.
После этого строят распределение интенсивности ЭМИ по всей территории электроустановки. Значения интенсивностей ЭМИ в промежуточных точках между узлами сетки получают путем линейной интерполяции.
Затем определяют на ней минимальный уровень интенсивности ЭМИ на всей обследованной территории электроустановки и находят зоны с локальным увеличением интенсивности ЭМИ относительно минимального уровня.
При превышении уровня интенсивности ЭМИ в этих зонах относительно минимального менее чем на 5 дБ диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности небольшой интенсивности, не требующих никаких действий.
При превышении уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального на 5-10 дБ диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности небольшой интенсивности, требующих внимания.
При превышении уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального более чем на 10 дБ, но менее 20 дБ диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности средней интенсивности, требующих постоянного контроля.
При превышении уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального на 20 дБ и более диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности значительной интенсивности, требующих проведения испытаний обследуемого оборудования с их отключением другими методами.
В другом варианте предлагаемого способа предварительно территорию вокруг обследуемого оборудования на расстоянии до 10 м размечают сеткой. Размер ячейки сетки выбирают в зависимости от класса напряжения электроустановки и плотности расположения оборудования в диапазоне 0,5-2 м.
Далее в каждом узле сетки проводят измерение амплитудно-частотного спектра ЭМИ в диапазоне 50-1000 МГц под рабочим напряжением и проводят статистический анализ амплитудно-частотных спектров в интервалах частот 50-200, 200-400, 400-600, 600-800 и 800-1000 МГц. В результате получают для каждого узла сетки усредненную интенсивность ЭМИ в каждом диапазоне частот. Затем строят распределение интенсивности ЭМИ по всей территории электроустановки. Значения интенсивностей ЭМИ в промежуточных точках между узлами сетки получают путем линейной интерполяции.
После этого определяют минимальный уровень интенсивности ЭМИ вокруг обследуемого оборудования и находят зоны с локальным увеличением ЭМИ относительно минимального уровня, примыкающие непосредственно к обследуемому оборудованию.
При превышении уровня интенсивности ЭМИ в этих зонах относительно минимального менее чем на 5 дБ диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности небольшой интенсивности, не требующих никаких действий.
При превышении уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального на 5-10 дБ диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности небольшой интенсивности, требующих внимания.
При превышении уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального более чем на 10 дБ, но менее 20 дБ диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности средней интенсивности, требующих постоянного контроля.
При превышении уровня интенсивности ЭМИ относительно минимального на 20 дБ и более диагностируют наличие одного или нескольких источников электроразрядной активности значительной интенсивности, требующих проведения испытаний обследуемого оборудования с их отключением другими методами.
Пример 1.
Обследована подстанция (ПС) «Ломоносово» - открытое распределительное устройство (ОРУ) 110 кВ
Предварительно всю территорию ОРУ 110 кВ размечают сеткой. Размер ячейки сетки выбран 2 м, поскольку класс напряжения электроустановки 110 кВ, а плотность расположения оборудования высокая.
Далее в каждом узле сетки проведено измерение амплитудно-частотного спектра ЭМИ в диапазоне 50-1000 МГц под рабочим напряжением.
Проведен статистический анализ амплитудно-частотных спектров в интервалах частот 50-200, 200-400, 400-600, 600-800 и 800-1000 МГц.
В результате получена для каждого узла сетки усредненная интенсивность ЭМИ в каждом диапазоне частот.
Затем построено распределение интенсивности ЭМИ по всей территории ОРУ 110 кВ (фиг. 1-5). Значения интенсивностей ЭМИ в промежуточных точках между узлами сетки получены путем линейной интерполяции.
После этого определен минимальный уровень интенсивности ЭМИ -40 дБ в диапазоне 50-200 МГц, -56 дБ в диапазоне 200-400 МГц, -67 дБ в диапазоне 400-600 МГц, -73 дБ в диапазоне 600-800 МГц и -72 дБ в диапазоне 800-1000 МГц, на всей территории ОРУ 110 кВ и найдены зоны с локальным увеличением ЭМИ относительно минимального уровня:
- в районе трансформатора тока КВЛ-110 кВ ТЭЦ-12 Очаково-2 фазы А, см. рис. 1, в, г, выделено красным цветом (12 дБ в диапазоне 50-200 МГц, 16 дБ в диапазоне 200-400 МГц, 25 дБ в диапазоне 400-600 МГц, 23 дБ в диапазоне 600-800 МГц и 12 дБ в диапазоне 800-1000 МГц). Полученный уровень соответствует источникам ЭРА значительной интенсивности и требует отключения трансформатора для измерения изоляционных характеристик обмоток, а также полного физико-химического и хроматографического анализов масла;
- в районе высокочастотного заградителя КВЛ-110 кВ ТЭЦ-12 Очаково-1 фазы С, см. рис. 1, б, в, г, выделено желтым цветом (11 дБ в диапазоне 50-200 МГц, 11 дБ в диапазоне 200-400 МГц, 13 дБ в диапазоне 400-600 МГц, 11 дБ в диапазоне 600-800 МГц и 7 дБ в диапазоне 800-1000 МГц). Полученный уровень соответствует источникам ЭРА средней интенсивности и требует проведения повторного обследования через 3-6 месяцев.
Пример 2.
Назаровская ГРЭС, пристанционный узел 500 кВ, трансформатор 5АТ фаза А Предварительно территория вокруг обследуемого трансформатора на расстоянии до 10 м размечена сеткой. Размер ячейки сетки выбран 2 м, поскольку класс напряжения электроустановки 500 кВ, но плотность расположения оборудования высокая.
Далее в каждом узле сетки проведено измерение амплитудно-частотного спектра ЭМИ в диапазоне 50-1000 МГц и проведен статистический анализ амплитудно-частотных спектров в интервалах частот 50-200, 200-400, 400-600, 600-800 и 800-1000 МГц. В результате получены для каждого узла сетки усредненные интенсивности ЭМИ в каждом диапазоне частот. Затем построены распределения интенсивности ЭМИ вокруг обследуемого трансформатора. Значения интенсивностей ЭМИ в промежуточных точках между узлами сетки получены путем линейной интерполяции.
После этого определен минимальный уровень интенсивности ЭМИ (-43,2 дБ в диапазоне 50-200 МГц, -66,2 дБ в диапазоне 200-400 МГц, -72,9 дБ в диапазоне 400-600 МГц, -76,0 дБ в диапазоне 600-800 МГц и -75,9 дБ в диапазоне 800-1000 МГц) на территории вокруг обследуемого трансформатора и найдены зоны с локальным увеличением ЭМИ относительно минимального уровня (см. рис. 2, выделено красным цветом).
Полученное превышение минимального уровня в районе ввода 500 кВ составляет (9,9 дБ в диапазоне 50-200 МГц, 24,0 дБ в диапазоне 200-400 МГц, 25,1 дБ в диапазоне 400-600 МГц, 24,2 дБ в диапазоне 600-800 МГц и 18,1 дБ в диапазоне 800-1000 МГц) является признаком наличия источника ЭРА высокой интенсивности и требует отключения трансформатора для измерения изоляционных характеристик ввода 500 кВ, а также измерения частичных разрядов электрическим методом.
Таким образом, предложенный способ определения наличия источников электроразрядной активности в изоляции электротехнического оборудования, находящегося под рабочим напряжением, позволяет выявлять наличие источников электроразрядной активности в изоляции обследуемого электротехнического оборудования в присутствии других источников разрядной активности путем фиксации зон повышенной разрядной активности и учитывать влияние на результаты измерений источников разрядов (как частичных, так и искровых), расположенных в элементах другого оборудования, находящихся вблизи обследуемого электротехнического оборудования.
Предлагаемый способ может быть использован в процессе диагностических обследований высоковольтного электротехнического оборудования, установленного на территории распределительных устройств энергетических объектов и находящегося под рабочим напряжением, например, при периодических (плановых) профилактических диагностических мероприятиях.