СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЛИНИЙ СРЕДНЕГО КЛАССА НАПРЯЖЕНИЙ НА ОПЫТЕ ПРИМЕНЕНЯ СИСТЕМ УФ ДИАГНОСТИКИ ООО «ЭНЕРГОНЕФТЬ ТОМСК»

Кинаш О. А. Гл. инж, Смирнов С. И., Харисов Р. Ф. ООО «Энергонефть Томск», Завидей В.И. д.т.н., ФГУП ВЭИ, Крупенин Н.В. к.т.н. ЗАО НПО ВЭИ «Электроизоляция».

Отключение и повреждение и линий высокого напряжения вызывается различными причинами среди которых не последнее место занимают как природные факторы - воздействие молний и птиц, ветровые нагрузки, обледенение и загрязнение изоляторов в регионах с неблагоприятными погодными условиями, так и случайные действия охотников по повреждению подвесной изоляции. Для северных территорий России с ее протяженными линиями электропередач, в значительной части исчерпавших свой ресурс, проходящих в труднодоступных районах, устранение аварийных ситуаций вызванных подобными случаями наносит ощутимый экономический урон.

В этой связи, исключительное значение приобретают методы ранней оперативной диагностики технического состояния высоковольтных линий, в частности состояния проводников и изоляции в линиях электропередач с напряжением 6-110 кВ.

Как правило, техническое состояние подвесной стеклянной изоляции определяется визуально. Тепловизионные системы обнаружения дефектов на линиях, как и регистраторы коронного разряда типа «Филин» работоспособны в темное время суток [1, 2], что затрудняет их применение в труднодоступных районах. Тепловизионные системы эффективно обнаруживают дефекты контактных соединений на линиях, открытых и закрытых РУ. В определенных условиях (повышенной влажности и загрязнении изоляторов) тепловизионные системы позволяют обнаружить дефекты, возникшие на фарфоровой и полимерной изоляции. При нормальной влажности обнаружение дефектов изоляторов тепловизионными методами, особенно при отрицательных температурах затруднено в силу незначительного уровня тепловыделения и резкого снижения чувствительности тепловизионных систем.

Наличие дефектов на гирляндах подвесных изоляторах из стекла традиционно определяются визуально в видимой области спектра с применением оптических приборов с длиннофокусными объективами, обеспечивающими 10-15 кратное увеличение. При повреждении 3-4 изоляторов (критическое значение) в гирлянде увеличивается общее тепловыделение в элементах гирлянды, что при определенных условиях дает возможность дистанционно обнаружить дефект гирлянды тепловизионной системой.

Распределение потенциала по длине изолятора концентрируется на высоковольтной стороне гирлянды изоляторов в зонах с максимальной напряженностью электрического поля, и плавно спадает до нуля на заземленном конце. При наличии повреждений в изоляторах максимум напряженности поля смещается к заземленной стороне гирлянды и концентрируется в областях повреждения изолятора. При загрязнении и увлажнении изоляторов, а также повреждениях армировочного слоя электроразрядная активность наблюдались и на армировке заземленного конца изолятора. В этом случае создаются благоприятные условия развития поверхностных разрядов, особенно при увлажнении и загрязнении поверхности. Процесс разрушения изоляторов гирлянды переходит в лавинообразную стадию. Дефектные стеклянные изоляторы, как правило, разрушаются. Для полимерных изоляторов процесс разрушения носит относительно длительный характер и связано с развитием ползущих разрядов в силовом стекловолоконном стержне.

На рис.1 приведена фотография фрагмента гирлянды стеклянных изоляторов в предпробойной стадии, где отчетливо фиксируется поверхностная разрядная активность дефектного изолятора с излучением в коротковолновой части видимого излучения в окрестности 400нм («мягкий» ультрафиолет).

Рис. 1. Фотография развития электроразрядной активности на загрязненном стеклянном изоляторе (снято с большой экспозицией).

Дефекты фарфоровых изоляторов обнаруживаются по тепловым аномалиям при наличии развитой продольной трещины также в условиях повышенного увлажнения или загрязнении поверхности изолятора, а также дефектах цементной заделки (рис.2), а также по образованию коронного разряда в зонах с превышенным уровнем напряженности поля при пробое отдельных секций (рис.3).

Рис. 2. Термограмма дефектных фарфоровых опорных изоляторов при повышенном увлажнении.

Как показывают опыт при отсутствии увлажнения термический эффект вызываемый коронной активностью на линиях среднего класса напряжений незначителен и практически не выявляется без использования специальных методов обработки термографических данных [1]. Система контроля коронной активности типа «Филин» не выявляет дефектов на изоляторах линий со средним классом напряженя 6-35 кВ из-за низкой чувствительности. Современные средства контроля ультрафиолетового излучения, например, системы CoroCam 504 и MultiCam, имеют на порядки более высокую чувствительность и позволяют обнаружить развитие рассматриваемых дефектов (рис.3) задолго до перехода изоляторов в состояние пробоя.

Ниже представлены результаты полученные с применением системы CoroCam 504 на подстанциях №: ПС-35/6кВ «Энергонефть Томск».

Обнаружена повышенная электроразрядная активность на верхней части проходного изолятора МВ-35кВ фазы «А» в сторону трансформатора Т-2 (рис.3а). Квалификация технического состояния, основанная на методических рекомендациях концерна «Росэнергоатом» [3], при числе электроразрядных событий N - 136 имп./2 сек состояние оценено, как «ухудшенное». При ближнем осмотре обнаружено повреждение на проходном изоляторе МВ-35кВ (скол нижней юбки (рис.3б)), рекомендовано провести замену изолятора

а)	б)
Рис. 3. а - Комбинированное изображение разряда в верхней части проходного изолятора трансформатора МВ-35кВ, б - скол нижней юбки по окружности проходного изолятора.

На штыревых изоляторах опоры ВЛ-35 кВ обнаружена интенсивная поверхностная разрядная активность под верхней чашкой изолятора 35 кВ с 124 имп/2сек.

а)	б)
Рис. 4. а - Изображение разряда под верхней чашкой изолятора линии 35кВ, б – КРУН-6 кВ проходные изоляторы.

Обнаружена повышенная поверхностная электроразрядная активность в месте концевой разделки кабеля-6кВ ПС-35/6кВ в отходящий фидер 6кВ. Техническое состояние разделки кабеля – «норма с отклонениями» (N - 218 имп/10сек). Диагностируется дефект на концевой разделке кабеля-6кВ.

а)	б)
Рис. 5. Поверхностная электроразрядная активность в месте концевой разделки кабеля-6кВ (а) и в области крепления кабеля к траверсе (б).

Установлена повышенная поверхностная электроразрядная активность ВЛ-6кВ, опора №1 на отходящем фидере 6кВ в месте крепления проводом кабеля к траверсе опоры. Техническое состояние – «норма с отклонениями» (N - 230 имп/10сек). Диагностируется наличие дефекта изоляции кабеля -6кВ (Рис.5. б). Рекомендовано провести вывод фидера из работы и провести электрические измерения сопротивления изоляции.

Особую роль метод дистанционного контроля занимает при определении локальных повреждений элементарных проводников линий при наличии коррозии и механических повреждений ошиновки (рис.6).

Рис. 6. Изображение интенсивной короны на поврежденной гибкой ошиновке 100кВ ПС -110/10 кВ «Новый Васюган».

Повышенная коронная активность и стримеры регистрировались на также на высокорослых кустарниках и верхушках деревьев при провисании линии 110 кВ при снижении проектного воздушного промежутка, что может привести к их возгоранию.

Приведенные примеры свидетельствуют о достаточно эффективной оптической методологии дистанционного раннего обнаружения дефектов на линиях среднего класса напряжения по ультрафиолетовому излучению.

Выводы

1. Рассмотрены возможности полиспектрального метода диагностики линий и изоляторов среднего класса напряжений в ультрафиолетовой, видимой и ИК-области спектра, обладающего высокой чувствительностью к обнаружению распространенных дефектов.
2. На примере оборудования линий с напряжением 6-110 кВ продемонстрирована возможность дистанционного обнаружения и оценки технического состояния изоляторов ошиновки и кабельных линий.
3. Существующие средства контроля позволяют в короткие сроки определить объем и глубину необходимых ремонтных операций и обеспечить надежность электроснабжения потребителей.

Литература

1. Аксенов Ю.П., Голубев А.В., Завидей В.И. Новые подходы к контролю технического состояния трансформаторов тока типа ТФРМ на рабочем напряжении. - М.: Энергетик, 2004, №3, №4.
2. Завидей В.И., Крупенин Н.В., Вихров М.А., Голубев А.В. Электронно-оптическое оборудование при контроле технического состояния элементов сетей и подстанций на рабочем напряжении ТРУДЫ ВЭИ. М.: 2006г.
3. CIGRE Study Committee 22, "Insulators – review of in-service diagnostic testing of composite insulators".
4. Плотников Ю.И,. Скороходов Д.А, .Герасимов В.П, Федоришин Ю.М., Грачев В.Ф. Перспективы создания компютеризированной системы диагностирования изоляторов контактной сети по ультрафиолетовому излучению. М.:Железные дороги мира №7 2004г.
5. МР 1.3.3.99.041-2009 концерн «Росэнергоатом» «Методические рекомендации по раннему выявлению дефектов внешней изоляции токоведущих частей электрооборудования, с использованием средств ультрафиолетового контроля», Разраб. Завидей В.И. и др.