ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ, СЕТЕЙ И СИСТЕМ
Общие положения
Каждое электрооборудование имеет техническую характеристику, в которой производитель указывает срок его службы. Кроме того, оговариваются климатические условия эксплуатации (диапазон рабочих температур, влажность, высота над уровнем моря и др.), при которых это электрооборудование должно работать, чтобы «оправдать» свой срок службы. Однако, как показывает опыт, на практике могут иметь место не только другие условия работы электрооборудования, но и нарушаться по каким-либо причинам такие показатели режима, как ток (например, повышение тока, связанного с перегрузкой), напряжение (например, повышение напряжения в сети за счет возникновения резонанса на высшей гармонике), качество электроэнергии (например, повышение несинусоидальности тока при подключении новых нелинейных приемников электроэнергии) и т.д.
Все эти изменения влияют на срок службы электрооборудования, сокращая его в зависимости от количественных характеристик изменений. Поэтому, как бы хорошо ни было изготовлено электрооборудование, срок его службы может значительно уменьшиться. Вот почему необходимо учитывать возможные изменения режима и условий его работы.
Самым простейшим способом диагностики электрооборудования является визуальный осмотр. Прежде чем приступить к более глубоким и сложным проверкам, необходимо осмотреть наиболее вероятные места возникновения неисправностей: монтажные блоки предохранителей, изоляторы высоковольтных выключателей, состояние воздушных и кабельных линий электропередач и др.
Если, например, в процессе осмотра электрооборудования найдена неисправность, то восстановление ее требует, как правило, отключения электрооборудования от системы электроснабжения с целью проведения аварийного ремонта или замены электрооборудования.
Большинство электрооборудования (трансформаторов, разъединителей, выключателей, линий) относится к восстанавливаемым после отказа элементам, т.е. к ремонтопригодным.
Для электрооборудования электрических станций, сетей и систем наиболее распространенным и тяжелым нарушением нормального электроснабжения является перерыв в подаче электроэнергии. В таких случаях единственный способ уменьшения последствий это быстрое восстановление питания или немедленный перевод электрооборудования на другой источник электроэнергии.
Перерыв в электроснабжении может быть внезапным и предусмотренным (например, для производства ремонта). Для того чтобы последствия ремонта были минимальными, ремонт электрического и технологического оборудования обычно совмещают, и питание электрооборудования переводят на резервный источник.
Внезапные перерывы могут приводить к нарушению технологического процесса, к поломке и отказу оборудования и к другим последствиям. Отказы электрооборудования при неблагоприятных обстоятельствах могут развиться в тяжелые аварии. На причину отказа могут указывать сопутствующие признаки (трещины в изоляторах, сильное окисление контактных поверхностей, обрыв цепи и т.д.).
Общие причины отказов состоят в следующем. В процессе эксплуатации электрооборудования в материалах, из которых оно сделано, вследствие механических воздействий, воздействия электромагнитных полей и агрессивной среды, а также снижения показателей качества электроэнергии накапливаются необратимые изменения, снижающие прочность электрооборудования и могущие привести к его отказу.
Причиной отказов электрооборудования является также старение материалов и износ отдельных частей электрооборудования, т.е. с течением времени материалы претерпевают необратимые изменения, возникающие вследствие нагрева и вибраций, старения изоляции (трансформаторы, кабельные линии, генераторы и др.), коррозии металлических частей (проводов, опор, оболочек кабелей), износа дугогасительных камер и коммутационных аппаратов при отключении токов КЗ, деформации материалов, диффузии одного материала в другой, и многие другие.
По мере эксплуатации электрооборудования в изоляции, вследствие влияния процессов нагревания, обусловленных протеканием токов нагрузки, изменения условий внешней среды и электродинамических сил, возникающих при резком изменении тока, вибрации, повышения влажности и вредных примесей в среде, окружающей изоляцию, воздействий электрического поля, происходят сложные физико-химические процессы старения. Уменьшается электрическая прочность изоляции и при случайном превышении напряжения сверх допустимого уровня, происходит отказ электрооборудования.
Из всего многообразия факторов, влияющих на срок службы изоляции, можно выделить два наиболее важных фактора:
- • тепловое старение, характеризующееся «градусными правилами», смысл которых заключается в том, что в зависимости от класса применяемой изоляции используется шести-, восьми-, десяти- и двенадцатиградусное правила. Например, МЭК рекомендует для изоляции класса А применять шестиградусное правило старения изоляции, которое гласит: срок службы изоляции изменяется вдвое при изменении ее температуры на шесть градусов сверх допустимой;
- • механическая нагрузка, обусловленная электродинамическими процессами при резких изменениях тока; предел механической прочности изоляции снижается по мере ее нагревания.
Для диагностики состояния электрооборудования (силовых трансформаторов, кабельных и воздушных линий, высоковольтных выключателей и др.) используют специальные диагностические устройства и системы.
Необходимость диагностирования электрооборудования возникла в первую очередь в связи с тем, что ежедневно в России, по данным МЧС, происходит большое число возгораний (пожаров) по причине неисправности электрооборудования и неправильной его эксплуатации.
Обеспечение надежной работы и безопасной эксплуатации электрооборудования, предупреждение наступления аварийных ситуаций регламентируется Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей [19J.
Диагностика электрооборудования осуществляется как на основе непосредственных электрических измерений, так и путем измерения косвенных характеристик работы электрооборудования, в частности, температуры поверхности установки или ее элементов. В последнем случае наибольший приоритет имеет бесконтактный тепловой неразрушающий контроль.
Традиционные методы контроля электрооборудования, как правило, ориентированы на временный вывод его из работы. Теплови- зионная диагностика позволяет выполнять контроль состояния электрооборудования в процессе его работы, выявлять многие дефекты на ранней стадии их развития, а также определять остаточный ресурс электрооборудования на последующие годы.
Тепловизионная диагностика обеспечивает выявление и оценку опасности дефектов, на основе которых разрабатываются рекомендации по предотвращению их развития, а также созданию компьютерного архива результатов контроля для последующего анализа и прогнозирования технического состояния и планирования эксплуатационных мероприятий.
В последнее время увеличилась тенденция проведения ремонтов электрооборудования по результатам профилактического контроля и мониторинга на основе использования неразрушающих методов и средств, а не в зависимости от продолжительности эксплуатации электрооборудования.
Тепловизионная диагностика становится основой для организации надежного наблюдения за техническим состоянием электрооборудования, так как позволяет производить оценку работоспособности электрооборудования в процессе его эксплуатации без снятия напряжения.
Применение тепловизионной диагностики обеспечивает выявление проблем конструктивного и технологического характера на ранней стадии с опережающим принятием необходимых мер и позволяет переходить от планово-предупредительного ремонта (ППР) к ремонту по состоянию (ПС).
