Измеретели частичных разрядов.

• Ждущий генератор для измерения частичных разрядов PGW-150
• Система анализа частичных разрядов акустическая СТЭЛЛ-301А

Ждущий генератор для измерения частичных разрядов PGW-150

Назначение

PGW-150 разработан специально для упрощения измерения частичных разрядов (ЧР) в высоковольтных силовых кабельных линиях при диагностике состояния изоляции.

Методика определения местонахождения ЧР

Нахождение места ЧР осуществляется пассивным локационным методом.

Для этого на кабельную линию подают напряжение промышленной частоты и при помощи высокоскоростного осциллографа через специальный фильтр производят измерения импульсов ЧР. Эти импульсы порождаются электромагнитными волнами, распространяющимися по кабелю от места ЧР в обе стороны (прямая - к началу линии, обратная - к концу линии).

Для определения местонахождения ЧР сначала измеряют временную задержку между моментами прихода к началу кабеля прямого и обратного импульсов ЧР, а затем вычисляют расстояние от конца линии до места ЧР.

Проблема

Импульсы ЧР имеют малую длительность (несколько десятков наносекунд) и сильно затухают при распространении в кабельной линии. Обратный импульс ЧР отражается от конца линии и проходит до начала линии большее расстояние чем прямой импульс ЧР. Поэтому амплитуда обратного импульса в начале линии может быть значительно меньше амплитуды прямого импульса. Разность амплитуд тем больше, чем длиннее кабельная линия и чем ближе место ЧР к началу линии.

Большое затухание импульсов ЧР и наличие в кабельной линии помех (наводки от посторонних источников и т.п.) затрудняют, а зачастую не позволяют вообще обнаружить обратный импульс ЧР, что делает невозможным определение местонахождения ЧР.

Использование PGW-150 упрощает определение местоположения ЧР

PGW-150 подключается к концу кабельной линии посредством трансформаторной связи. В момент прихода к концу линии обратного сигнала ЧР генератор автоматически запускается и выдает в линию мощный импульс, хорошо различимый на фоне помех в начале линии.

Для исключения повторной выработки импульса, например из-за воздействия импульсной помехи, генератор блокируется на время около 10 микросекунд.

Технические характеристики

Система анализа частичных разрядов акустическая СТЭЛЛ-301А
(Acoustical partial discharges analyzer STELL-301A)

Назначение

Система СТЭЛЛ-301A предназначена для регистрации акустических сигналов от частичных разрядов различного оборудования высокого напряжения класса 110 кВ и выше - электрических станций, подстанций и т.д., в том числе:

• силовых трансформаторов и вводов высокого напряжения,
• концевых и других муфт кабелей с полиэтиленовой и масляной изоляцией,
• элементов распределительных устройств, в том числе элегазовых (КРУЭ).

Система СТЭЛЛ-301A может использоваться как при эксплуатации оборудования под рабочим напряжением, так и при заводских испытаниях.

Измерительный комплекс с системой СТЭЛЛ-301А включает:

  1. акустические датчики.
  2. устройство сбора и обработки информации.
  3. переносной компьютер со специализированным программным    
      обеспечением.
  4. соединительные кабели.
  5. руководство по эксплуатации.

Примечания:

• В зависимости от решаемых задач число используемых датчиков может быть от 1 до 32-х штук (для системы - до модернизации) и от 1 до 4-х штук (для системы - после модернизации).
• При использовании системы для контроля изоляции силовых трансформаторов с решением задачи определения места положения дефекта по глубине используется специальное устройство установки четырех акустических датчиков (антенна)

Принцип действия системы

Принцип действия системы СТЭЛЛ-301А основан на регистрации сигналов частичных разрядов, сопровождающих дефекты изоляции оборудования высокого напряжения. Частичные разряды регистрируются акустическими датчиками, устанавливаемыми на контролируемом оборудовании.

Электрические сигналы с акустических датчиков анализируются в устройстве сбора и обработки информации по программе, установленной в переносном компьютере. На экране компьютера отображается временная и спектральная формы сигналов с акустических датчиков (параллельно по четырем каналам), с указанием всех основных параметров сигналов и их спектров.

	На рисунке приведен пример сигналов частичных разрядов с акустических датчиков, установленных на концевой муфте кабеля 110 кВ с полиэтиленовой изоляцией - (Луч 1, красный) и на участке этого кабеля - (Луч 2, зеленый). Запись сделана за время около 30 дней до пробоя этой муфты.
	На рисунке показана форма сигнала на концевой муфте другого типа (Луч 1, красный - на опорной муфте, Луч 2, зеленый - на "хвостовике"). По результатам диагностики муфта была заменена.
	На рисунке представлен спектр сигнала частичного разряда.

По отображаемым сигналам и их параметрам можно сделать вывод о наличии сигналов частичных разрядов, степени их опасности, и выдать соответствующие рекомендации, например: о возможности эксплуатации при периодическом контроле изоляции, необходимости проведения ремонта или срочного отключения.

Преимущества системы

В отличие от систем измерения частичных разрядов электрическими методами данная акустическая система свободна от влияния индустриальных и естественных электромагнитных полей, часто затрудняющих проведение регистрации частичных разрядов в процессе эксплуатации оборудования.

Кроме того, в отличие от систем контроля электрическими методами система позволяет проводить локализацию места положения дефекта изоляции.

Акустические помехи звукового диапазона устраняются использованием акустических датчиков, работающих в диапазоне ультразвуковых частот - порядка 100 кГц.

Особенным преимуществом системы является возможность устранения влияния помех за счет использования заложенных в систему алгоритмов анализа спектра.

Зарегистрированные сигналы от частичных разрядов сохраняются в памяти компьютера, что позволяет, при необходимости, выявлять тенденцию развития дефекта изоляции во времени.

Способ применения

Применение системы в большинстве случаев достаточно простое. Оно заключается в установке акустического датчика на заземленную часть оборудования высокого напряжения, подключении к датчику устройства сбора и обработки информации и переносного компьютера, включении программы обработки и анализа формы сигнала (а при необходимости и спектра) на экране компьютера.

В отдельных случаях (например при контроле вводов силовых трансформаторов) установка датчиков и вывод от них кабелей должна проводиться при отключении оборудования. А контроль частичных разрядов осуществляется при последующем включении.

Для определения места положения дефекта изоляции силового трансформатора целесообразно осуществлять последовательную установку датчика с магнитным креплением по поверхности трансформатора. Этим определяются точки с максимальным акустическим сигналом.

По алгоритмам анализа спектра сигналы частичных разрядов отделяются от помех, вызванных магнитопроводом в ультразвуковом диапазоне частот (в звуковой области сигналы не воспринимаются используемыми акустическими датчиками).

В ряде случаев возможно определение места положения дефекта и по глубине. Для этого используется специальное устройство установки четырех датчиков (антенна), которое размещается на баке трансформатора в точках максимального акустического сигнала, и запускается специальная программа автоматического вычисления координат расположения дефекта изоляции.

Использования систем СТЭЛЛ-301А на практике

Несколько партий систем СТЭЛЛ-301А были поставлены и эффективно используется на протяжении более 10 лет - сначала в СКТБ ВКТ - подразделении МОСЭНЕРГО (г. Москва), а затем, после реорганизации МОСЭНЕРГО - на предприятиях-правоприемниках, при контроле изоляции силовых трансформаторов класса напряжения 110-500 кВ, элементов КРУЭ, концевых муфт кабелей с полиэтиленовой изоляцией 110 кВ и др.

Применение данной системы позволило обнаружить целый ряд дефектов изоляции концевых муфт, элементов КРУЭ, силовых трансформаторов на предприятиях МОСЭНЕРГО и МОЭСК, предотвратив тем самым возможность появления аварийных ситуаций.