2. Частичные разряды

Все виды развивающихся повреждений изоляции начинаются с частичных разрядов (ЧР).

Цели измерения ЧР в эксплуатации:

• выявление разрядов и искрения в масле, определенных по результатам хроматографического анализа растворенных в масле газов;

• уточнение состояния оборудования, имеющего симптомы снижения электрической прочности изоляции (увлажнение, загрязнение и пр.);

• оценка качества изоляции после ремонта, реконструкции, модернизации;

• определение необходимости проведения ремонта после длительной эксплуатации;

• оценка состояния особо ответственного оборудования.

Характеристиками ЧР являются: значение кажущегося заряда, частота следования ЧР, средний ток ЧР, средняя мощность ЧР, квадратичный параметр.

Опыт эксплуатации показывает, что большая часть отказов трансформаторов из-за ЧР связана с нарушениями в изоляции обмоток, и во многих случаях эксплуатация трансформатора может быть продолжена, если идентифицирован источник ЧР.

Критерием нормальной изоляции при испытании на заводе является отсутствие ЧР интенсивностью 300—500 пКл.

Очевидно, что для разрушения материала требуется достаточная энергия. Если энергия разрядов составляет микроджоули, можно ожидать образование Х-воска и газов (водород, метан, ацетилен). Энергия разрядов порядка миллиджоулей может разрушать бумагу с выделением ненасыщенных углеводородов.

При нормальном уровне интенсивности ЧР загрязнение изоляционных промежутков характеризуется увеличением частоты повторения импульсов и мощности ЧР.

Для обнаружения ЧР и измерения их характеристик используется электрический метод.

При эффективном устранении внешних помех метод позволяет измерять непосредственно параметры внутренних ЧР с высокой чувствительностью, определять зону возникновения ЧР, а также природу ЧР. Измерения могут проводиться одновременно по нескольким схемам (в разных точках трансформатора), что облегчает определение места ЧР.

Универсальный Анализатор частичных разрядов UPDA (CutlerHammer, США) измеряет и одновременно анализирует спектры сигналов от восьми датчиков. Измеряется амплитуда разрядов, частота повторения и мощность. Анализатор обеспечивает возможность выявления полезных сигналов на уровне до 50 пКл на новых подстанциях и до 100—150 пКл на старых подстанциях (с высоких уровнем помех).

Универсальный Анализатор ЧР - UPDA (UniversalPartialDischargeAnalyzer) включает в себя:

• Мощный портативный компьютер для управления процессом измерений, сбора данных, обработки, документирования и хранения информации;

• Два цифровых четырёхканальных осциллографа для визуальной оценки явлений ЧР и передачи данных в компьютер;

• Комплекта датчиков, индуктивных (высокочастотные трансформаторы тока) и ёмкостных;

• Измерительные радиочастотные кабели связи;

• Фильтры верхних частот.

Применяется метод регистрации ЧР, основанный на измерении параметров импульсов тока, возникающих в изоляции трансформатора и передающихся во внешнюю цепь заземления.

При измерении регистрируются следующие параметры:

1. Осциллограммы импульсов ЧР;

2. Амплитуды импульсов ЧР;

3. Значения кажущегося заряда;

4. Частота следования импульсов;

5. амплитудно-фазовое распределение импульсов;

6. мощность разрядов.

В процессе измерений производится идентификация импульсов ЧР и помех, отстройка от помех и выделение ЧР, статистическая обработка сигналов. Обработка результатов выполняется модулем MS EXCEL 7.0, в котором генерируется отчет со всеми выходными данными.

Протокол с заключением по результатам испытаний и рекомендациями передается заказчику.

Измерительная система ВА РТРТ ABB PowerTransformers, Швейцария выполняет амплитудно-фазовый анализ, спектральный анализ (в полосе от 1 кГц до 20 МГц) и регистрацию на многоканальном цифровом осциллографе.

Для регистрации ЧР применяются широкополосные акустические датчики от 30 до 150 или даже 500 кГц, а также резонансные датчики 125—150 кГц. До 8—24 датчиков устанавливаются вокруг бака на разной высоте. В некоторых случаях датчики устанавливаются внутри бака трансформатора, что может обеспечить чувствительность 100 пКл на уровне помех до 10,0 пКл.

В странах СНГ нашли широкое применение индикаторные акустические приборы типа АИР, которые обеспечивают чувствительность не менее 10 дел/мВ в полосе частот 40—500 кГц.

Электромагнитный метод основан на дистанционной регистрации электромагнитного излучения ЧР в СВЧ-диапазоне с помощью антенны. Метод позволяет выявить только разряды очень высокого уровня и подвержен сильному влиянию со стороны соседнего оборудования. Эффективность метода может быть значительно повышена при установке антенны СВЧ внутри бака.

Локация и определение уровня ЧР в трансформаторе направленно на выявление местных очагов ЧР в изоляции и магнитопроводе. Позволяет оценить состояние как главной, так и витковой изоляции трансформатора в условиях реальных напряжённостей на объекте и в сочетании с другими методами, существенно повышает достоверность оценки состояния изоляции, особенно, в начальных стадиях ее старения. Позволяет указать место расположения источника ЧР.

Рисунок 1

Методика регистрации ЧР электрическим методом состоит в исследовании измеренных сигналов с датчиков всех фаз с помощью регистратора. При использовании регистратора используется сложный алгоритм селекции импульсов ЧР на основе физических признаков ЧР и матриц взаимного влияния сигналов между различными фазами и элементами контролируемого оборудования. Эти особенности регистратора позволяют эффективно отстраиваться практически от всех помех, присутствующих в высоковольтном оборудовании (корона, синхронные помехи, перенаводки ЧР с фазы на фазу и т. д.). Для оценки результатов проводится градуировка схемы регистрации. Градуировка проводилась по параллельной схеме в соответствии с требованиями ГОСТ 20074-83.

Регистрация сигналов ЧР акустическим методом позволят локализовать место дефекта в баке трансформатора. Для проведения измерений датчики крепятся на стенке бака при помощи магнита. Полученный сигнал обрабатывается при помощи фильтров на ПК.

Рисунок 2

Рисунок 3