Аналіз аварійних викидів на шинопроводі підстанцій та їх рішення

1. Методи виявлення розряду шин

1.1 Тест на ізоляційний опір

Тест на ізоляційний опір є простим та поширеним методом у тестуванні електричної ізоляції. Він дуже чутливий до дефектів проходової ізоляції, загального поглинання вологи та поверхневого забруднення — умов, які зазвичай призводять до значного зниження значень опору. Однак, він менш ефективний для виявлення локального старіння або часткових розрядних дефектів.

Залежно від класу ізоляції обладнання та вимог до тестування, типові тестери ізоляційного опору використовують вихідні напруги 500 В, 1000 В, 2500 В або 5000 В.

1.2 Тест на стійкість до напруги промислової частоти

Тест на стійкість до напруги застосовує високовольтажний сигнал АС, більший за номінальну напругу обладнання, до ізоляції протягом визначеного часу (зазвичай 1 хвилина, якщо не вказано інше). Цей тест ефективно виявляє локальні дефекти ізоляції та оцінює здатність ізоляції витримувати перенапруги в реальних умовах роботи. Це найбільш реалістичний та вирішальний тест ізоляції для запобігання аваріям ізоляції.

Однак, це є деструктивним тестом, який може прискорити існуючі дефекти ізоляції та спричинити кумулятивне витратження. Тому рівні тестових напруг повинні бути обрані обережно відповідно до ГОСТ 50150–2006 Правила приймання електроустановок в експлуатацію. Стандарти тестування для фарфорової та твердої органічної ізоляції наведені в таблиці 1.

Таблиця 1: Стандарти стійкості до напруги АС для фарфорової та твердої органічної ізоляції

Існує кілька методів тестування стійкості до напруги АС, включаючи тестування промислової частоти, серійний резонанс, паралельний резонанс та серійно-паралельний резонанс. Для тестування розряду шин достатньо стандартного тестування стійкості до напруги АС промислової частоти. Налаштування тесту повинно бути визначено на основі тестової напруги, ємності та доступного обладнання, зазвичай використовуючи повний набір для високовольтажного тестування АС.

1.3 Інфрачервоне тестування

Всі об'єкти, температура яких вище абсолютного нуля, неперервно виділяють інфрачервоне випромінювання. Кількість інфрачервоної енергії та її розподіл довжин хвиль тісно пов'язані з поверхневою температурою об'єкта. Вимірюючи це випромінювання, інфрачервона термографія може точно визначити поверхневу температуру, що становить наукову основу вимірювання температури інфрачервоним способом.

З точки зору інфрачервоного моніторингу та діагностики, аварії високовольтажного обладнання можна поділити на дві категорії: зовнішні та внутрішні. Зовнішні аварії відбуваються на відкритих частинах та можуть бути безпосередньо виявлені за допомогою інфрачервоних приладів. Внутрішні аварії, однак, приховані всередині твердої ізоляції, олії або корпусів та важко виявити безпосередньо через блокування ізоляційними матеріалами.

Діагностика розряду шин за допомогою інфрачервоного методу включає вимірювання температури, розрахунок відносної різниці температур (з урахуванням оточуючої температури) та порівняння з нормально працюючими шинами. Це дозволяє інтуїтивно визначити місця перегріву та розряду.

2. Застосування нових технологій

2.1 Ультрафіолетова (УФ) технологія зображення

Коли локальний електричний стрес на зарядженому обладнанні перевищує критичний поріг, відбувається іонізація повітря, що призводить до коронного розряду. Високовольтажне обладнання часто досідається через поганий проект, виробництво, встановлення або обслуговування. Залежно від сили електричного поля, це може призвести до коронного розряду, пробою або дуги. Під час розряду електрони в повітрі отримують та віддають енергію, випромінюючи ультрафіолетове (УФ) світло, коли енергія віддається.

Технологія УФ зображення виявляє це УФ випромінювання, обробляє сигнал та накладає його на зображення видимого світла, яке відображається на екрані. Це дозволяє точно визначити місце та інтенсивність коронного розряду, надаючи надійні дані для оцінки стану обладнання.

2.2 Ультразвукове тестування (УЗ)

Ультразвукове тестування (УЗ) є переносним, недеструктивним промисловим методом перевірки. Воно дозволяє швидке, точне та невтручальне виявлення, локалізацію, оцінку та діагностику внутрішніх дефектів, таких як тріщини, пори, пористість та забруднення, як в лабораторних, так і в полевих умовах.

Ультразвукові хвилі є пружними хвиллями, які поширюються через гази, рідини та тверді речовини. Вони класифікуються за частотою: інфразвук (<20 Гц), слуховий діапазон (20–20000 Гц), ультразвук (>20000 Гц) та гіперзвукові хвилі. Ультразвукові хвилі поводяться подібно до світла у відношенні до відбиття та заломлення.

Під час поширення ультразвукових хвиль через матеріал, зміни акустичних властивостей та внутрішньої структури впливають на поширення хвилі. Аналізуючи ці зміни, ультразвукове тестування оцінює властивості матеріалу та цілісність структури. Поширені методи включають пропускання, пульсово-еко-метод та паралельні техніки.

Цифрові ультразвукові детектори дефектів випромінюють ультразвукові хвилі в тестовий об'єкт та аналізують відбиття, ефект Допплера або пропускання, щоб отримати внутрішню інформацію, яка потім обробляється у зображення. Ця технологія дуже ефективна для оцінки стану ізоляції працюючих високовольтажних шин.

3. Специфічні рішення для розряду високовольтажних шин

Якщо аномальний розряд високовольтажних шин не буде вчасно вирішено, це може призвести до перегріву ізоляції, остаточної аварії ізоляції та навіть великих відключень. Тому аварії розряду повинні бути швидко вирішені та запобігані проактивно.

3.1 Суворе введення в експлуатацію та прийняття

Багато аварій розряду шин виникають через погану роботу або відсутність відповідальності під час будівництва. Персонал, що проводить тест, повинен суворо дотримуватися кодів та стандартів під час прийняття нового обладнання, вчасно виявляти потенційні ризики розряду та виправляти їх перед введенням в експлуатацію.

3.2 Заміна старіших ізоляторів шин

Більшість розрядів при роботі шин виникають через старіння підтримуючих ізоляторів. Повинен підтримуватися детальний список, і ізолятори повинні замінятися згідно з терміном служби, щоб забезпечити достатню силу ізоляції.

3.3 Комплексний аналіз за допомогою тестів ізоляції та діагностики

Тести ізоляції можуть ефективно виявити серйозні аварії розряду. Однак, для ранньої стадії або прихованих розрядів, потрібні передові діагностичні методи, такі як інфрачервоне зображення, УФ зображення та ультразвукове тестування, для раннього виявлення та втручання. Тому комплексний аналіз, що поєднує обидва методи тестування ізоляції та діагностики, є необхідним для ефективного запобігання та зменшення аварій розряду шин.