Способы выявления дефектных изоляторов
Текущий ремонт контактной сети
Дефектировка изоляторов контактной сети
Наружный осмотр изоляторов не выявляет их внутренних дефектов, могущих привести к разрушениям. Поэтому на участках энергоснабжения проводят периодическую дефектировку изоляторов.
На контактной сети переменного тока дефектировке подвергают изоляторы типа П-4,5, располагаемые в гирляндах по 3 и 4 шт. Их дефектировку проводят с изолированной съемной вышки при помощи универсальной изолированной штанги 35/110 кв, оборудованной специальной головкой. Эта головка, представляющая собой последовательное соединение постоянного и переменного конденсаторов, позволяет при шунтировании ею изолятора определять напряжение (изменением емкости переменного конденсатора), которое приходится на изолятор.
(Конденсатор постоянной емкости необходим для того, чтобы предотвратить глухое короткое замыкание в том случае, когда все изоляторы в гирлянде, кроме дефектируемого, пробиты.)
Измерение напряжения, приходящегося на изолятор, начинают с изолятора, расположенного со стороны заземленных элементов, переходя постепенно к изоляторам, расположенным ближе к токоведущим частям.
Дефектируют изолятор в следующем порядке: 2 вилкообразных захвата головки штанги прикладывают к испытываемому изолятору (рис. 69) и основную часть штанги медленно поворачивают по часовой стрелке, сближая тем самым подвижной и неподвижный
электроды. При некотором расстоянии между электродами, соответствующем определенному напряжению, воздушный промежуток пробивается.
По положению указателя в момент пробоя определяют величину напряжения, которое приходится на изолятор. Отбраковывают изоляторы в соответствии с данными табл. 6.
Напряжение в кв, приходящееся на изолятор, имеющий номер (считая от заземленных элементов)
в гирлягде из трех изоляторов
в гирлянде из четырех изоляторов
Годный (не менее)
Дефектный (менее)
Если в гирлянде обнаружено 2 дефектных изолятора, их заменяют немедленно, если 1 — не позднее чем через сутки.
Дефектировку подвесных изоляторов универсальной штангой ведут с изолированной съемной вышки. Поэтому, несмотря на то, что напряжение в контактной сети не превышает 35 кв, штангу для удобства замеров следует собирать не из двух трубок, что вполне достаточно по условиям изоляции для установок до 35 кв, а из трех. В этом случае монтер свободно достает штангой с рабочей площадки изолированной вышки, установленной на путь, как до верхнего изолятора подвесной гирлянды, так и до анкерных изоляторов (рис. 70). Шунтирующие штанги изолированной вышки придефектировке изоляторов завешивают на контактный провод.
Опыт дефектировки изоляторов типа П-4,5, проводимой одновременно с ревизией цепной подвески, показал, что на проверку одной гирлянды с помощью универсальной штанги затрачивается около 45 сек.
Применяющаяся при дефектировке универсальная изолированная штанга подвергается периодическим электрическим испытаниям. Изолированная часть универсальной штанги, собранной из трех звеньев, испытывается переменным током напряжением 190 кв, прикладываемым в течение 5 мин. Штанга считается выдержавшей испытания, если при этом на ее поверхности не появятся поверхностные разряды, а после снятия напряжения не обнаружится нагрев.
При отсутствии аппаратуры на 190 кв штангу испытывают по частям, поделив изолированную ее часть на 4 равных отрезка и прикладывая к ним напряжение 47,5 кв.
Головка универсальной штанги испытывается переменным током напряжением 40 кв, прикладываемым в течение 5 мин. Емкость конденсатора головки, измеряемая мостом диэлектрических потерь, не должна быть менее 18 ммф.
Периодические испытания универсальных изолированных штанг в условиях эксплуатации производятся 1 раз в 6 месяцев, в случае ежедневного пользования — 1 раз в 2 месяца.
На контактной сети постоянного тока изоляторы типа П-4,5 при одиночном их расположении дефектируют двумя
методами, разработанными ЦНИИ МПС: методом колебательного-разряда и методом разряда конденсатора (волновым методом)т Оба метода требуют снятия рабочего напряжения на испытуемом участке контактной сети и отключения разрядников.
Источник
Выявление дефектных изоляторов
Одним из эффективных способов предупреждения таких поломок является выявление не ранней стадии внутренних и внешних дефектов изоляторов в процессе эксплуатации.
Визуальный контроль, как показывает опыт, позволяет при осмотре с земли (в том числе и под напряжением) выявить около половины наружных трещин ОСИ, смонтированных в аппаратах на классы напряжений до 500 кВ. Эффективность такого контроля может быть повышена за счет сосредоточения внимания на изоляторах «группы риска», выделяемых по результатам обследования другими методами контроля, а также с учетом статистики отказов. Визуальный контроль изоляторов «группы риска» с целью выявления малозаметных трещин фарфора необходимо производить при любой возможности и с особой тщательностью.
При проведении визуального осмотра особое внимание следует уделять изоляторам, статистика отказов которых является неблагоприятной.
Ультразвуковая импульсная дефекто- и структурометрия ОСИ на монтаже и в эксплуатации. Аппаратурное обеспечение ультразвукового неразрушающего контроля (УЗНК) изоляторов базируется на серийном дефектоскопе общего назначения УД2-12 с рядом специально разработанных датчиков и приспособлений.Могут контролироваться изоляторы, смонтированные в аппараты на любые классы напряжений (имеется опыт УЗНК ОСИ в аппаратах на 35, 110, 330, 500, 750 кВ). Могут контролироваться ОСИ, смонтированные в разъединителях, «треногах» выключателей, шинных мостах, стойках.
Наиболее важным дефектом фарфоровых изоляторов, выявляемым с помощью УЗНК, является открытая микроскопическая пористость (ОМИП) фарфорового тела изолятора — дефект, в настоящее время ответственный за основную часть разрушений изоляторов по вине изготовителей. ОМИП имеет чисто производственное происхождение, ввиду чего ультразвуковая структурометрия должна проводиться на заводе-изготовителе изолятора.
УЗНК изоляторов в эксплуатационных условиях позволяет выявлять макроскопические дефекты «опасных» сечений и оконечностей производственного характера и дефекты, возникающие в эксплуатации на их основе из-за впитывания влаги в зоны ОМИП.
Браковочные критерии УЗНК (особенно по дефекту ОМИП) устанавливаются для изоляторов данного «класса» (т.е. данного типа, завода-изготовителя и периода выпуска), с учетом особенностей технологии их изготовления и статистики отказов в эксплуатации.
Эксплуатационный УЗНК изоляторов не рассчитан на выявление околоповерхностных макроскопических дефектов, а при УЗНК ОСИ — на выявление дефектов стволовой части изоляторов (т.е. вне зоны «опасных» сечений и оконечностей); УЗНК не рассчитан такжена выявление усталостных дефектов в качественно изготовленных изоляторах.
Регистрация сигналов акустической эмиссии (АЭ) при силовом нагружении изолятора. Контроль изоляторов методом АЭ позволяет производить:
— выявление опасных (растущих в процессе силового нагружения) дефектов ОСИ и покрышек, вне зависимости от места расположения дефектов) на монтаже и при ремонтах;
— то же в эксплуатации на отключенныхОСИ, смонтированных в одноколонковых разъединителях 35, 110 и 220 кВ.
Существенной особенностью предлагаемого варианта АЭ-контроля является невысокий уровень потребного силового воздействия (не более 40% от величины минимальной разрушающей нагрузки, нормированной для данного типа изоляторов).
Метод АЭ позволяет выявлять в изоляторах усталостные повреждения. Имеется опыт отбраковки большого количества ОСИ методом АЭ, эксплуатировавшихся в условиях сильного обледенения проводов, причем направление «бракующего» силового воздействия коррелировало с направлением нагружения.
МетодАЭ целесообразно регулярно применять на изоляторах, эксплуатируемых в тяжелых режимах, имеющих длительный срок эксплуатации, неблагоприятную статистику отказов. В любом случае следует производить регистрацию сигналов АЭ при любых механических испытаниях ОСИ и гидравлических испытаниях покрышек.
Как показали результаты проведенных обследований ОСИ с помощью УЗНК и АЭ контроля с участием представителей АООТ НИИ ЭК и АО ВНИИЭ эти методы хорошо дополняют друг друга.
Работы по АЭ контролю изоляторов проводятся по технологической карте или ППР с оформлением допуска по наряду.
Для установления и корректировки браковочных критериев по дефекту ОМИП используется метод фуксиновой пробы под давлением (ФПД), на образцах, отобранных из разрушенных изоляторов. Метод ФПД нормирован действующими стандартами на высоковольтный электрофарфор и необходим также для предъявления рекламаций изготовителям изоляторов с ОМИП.
Подтвердивших свою эффективность на практике, следует обратить внимание на следующие методы:
К звуковым и низкочастотным ультразвуковым методам относятся: метод сквозного прозвучивания, свободных колебаний, вибрационный (резонансный). Эти методы принципиально позволяют выявлять лишь достаточно грубые дефекты, размер которых сопоставим с размером поперечного сечения изолятора. Такие дефекты, как правило, «прорастают» на поверхность изолятора и могут быть выявлены визуально.
Указанное обусловлено следующим: частотам 4-10 кГц соответствуют длины звуковых волн в фарфоре 1,4-0,6 м, что при использовании метода сквозного прозвучивания в принципе позволяет выявить дефекты размером около 10 см и более; если же заметно сдвинуть границы частотного диапазон данного метода в сторону увеличения частот, исчезнет возможность возбуждения прозвучивающего импульса в любой произвольно выбранной точке изолятора, что сведет метод к обычному направленному сквозному прозвучиванию, используемому как один из вариантов УЗНК.
Опыт опробования приборов ПАК-2 и «МЕТАКОН» для контроля ОСИ на монтаже и в эксплуатации (в том числе и сотрудниками АО ВНИИЭ и АООТ «НИИЭК») показал, что он позволяет выявлять главным образом видимые малозаметные трещины, и то не во всех случаях.
Контактный метод свободных колебаний реализован в приборах серии «Звук», разработанных ВНИИАШ (г. Санкт-Петербург) и с успехом применяемых для контроля абразивных кругов. Применительно к ОСИ испытания данным методом проводятся на частотах около 20 кГц, что, как показал опыт опробования прибора «Звук-202» на изоляторах ИОС-110-1250, для выявления характерных дефектов фарфоровых изоляторов явно недостаточно.
Оригинальный вариант метода свободных колебаний предложен АО «Волгоградэнергоремналадка»: в отличие от других низкочастотных методов, он может проводиться на изоляторах, находящихся под напряжением. Свободные колебания в контролируемом изделии возбуждают ударом изолированной штангой либо пулей из пневматического ружья; прием колебаний ведется с помощью направленного микрофона, результаты сопоставляются с базой данных с помощью компьютера. Реальная эффективность этого метода должна быть установлена специальным исследованием. В любом случае могут быть выявлены лишь достаточно крупные дефекты. Например, это могут быть малозаметные наружные трещины, не выявляемые при осмотре с земли.
Вибрационный метод является одним из вариантов резонансного метода и сводится к определению резонансной частоты испытуемых конструкций в режиме вынужденных колебаний (а не свободных колебаний). Вибрационный метод успешно применяется для контроля конструкций, имеющих вращающиеся детали. С точки зрения возможности выявления дефектов изоляторов нет существенной разницы между вибрационным методом и методом свободных колебаний.
Ультразвуковой резонансный метод успешно применяется для измерений толщины и выявления расслоений в конструкциях простой формы, имеющих малую толщину (оболочки, пластины и т.п.), для которых резонансная частота ультразвуковых колебаний может достигать сотен килогерц и даже единиц мегагерц, что и обеспечивает высокую чувствительность резонансного метода к дефектам этих конструкций. Для контроля изоляторов ультразвуковой резонансный метод (ультразвуковая толщинометрия) малопригоден в силу их сложной формы и относительно больших размеров.
Помимо методов, позволяющих оценить непосредственно механическое состояние фарфоровой высоковольтной изоляции, существуют методы позволяющие судить об этом как о производной смежных характеристик изоляторов.
В качестве таковых могут быть указаны следующие методы:
— тепловые методы контроля;
— методы, основанные на выявлении коронного и частичных разрядов;
— методы, основанные на определении влагосодержания фарфора.
Рассмотрим эти методы также несколько более подробно.
Для выявления отдельных дефектных изоляторов может оказаться полезным тепловизионный контроль (ТВК) изоляторов, находящихся под рабочим напряжением. Примером известного нам успешного применения ТВК для контроля станционной фарфоровой изоляции может служить случай выявления ОСИ с сильнейшей ОМИП, заметно (на 2 порядка) снизившего сопротивление изоляции из-за впитывания влаги, но при этом не разрушившегося и не растрескивавшегося. Однако, такие случаи достаточно редки. Кроме того, даже для таких изделий трудно рассчитывать на их выявление методами ТВК, если изолятор установлен не в одноэтажной колонке.
Возможность выявления методом ТВК изделий, разогревающихся за счет появления токов утечки, возникающего на наружных (магистральных) трещинах и в зонах с ОМИП без заметного снижения общего сопротивления изоляции изделия, представляется возможным, особенно при погодных условиях с повышенной влажностью воздуха и выпадением осадков.
Малоэффективны, судя по всему, и методы, основанные на попытках выявления электромагнитной (например, прибор «Филин-5») либо акустической (например, прибор «ULTRAPROBE-2000») составляющей коронного разряда (КР), возникающего на наружных трещинах, хотя отдельные случаи выявления дефектных изоляторов могут иметь место (см. материал фирмы «Диагност» по испытанию изолятора СТ-110 с видимой трещиной в верхней части с помощью прибора «ULTRAPROBE-2000»). Видимо, маловероятно само появление КР, по крайней мере, для ОСИ, смонтированных в двух- и многоэтажных колонках. Все же, с учетом высокой производительности этих методов, представляется целесообразным подробнее исследовать их возможности, в том числе путем стендовых испытаний ранее забракованных изоляторов.
В процессе эксплуатации значительный процент повреждений возникает из-за проникновения воды в тело фарфорового изолятора, имеющего технологический производственный дефект типа ОМИП. При понижении температуры вода, попавшая в тело изолятора, замерзает, происходит увеличение объема льда и увеличение размера полости со льдом. Т.е. имеющийся механический дефект будет увеличиваться с нарушением механической целостности фарфора.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Источник
Эксплуатационный контроль изоляторов
Основной причиной выхода из строя изоляторов является образование трещин в диэлектрике под шапкой изолятора, в месте наибольших механических напряжений. Появление в фарфоре (стекле) трещин, постепенно увеличивающихся под действием механических напряжений вплоть до пробоя изолятора при рабочем напряжений, связано главным образом с ударными механическими воздействиями и колебаниями температуры. Своевременное обнаружение дефектных изоляторов значительно сокращает количество аварийных отключений.
Метод контроля изоляторов, основанный на измерении распределения напряжения по гирляндам или колонкам, достаточно эффективен и не требует отключения электроустановки. Сущность метода заключается в сравнении измеренных падений напряжения на каждом элементе с нормальными падениями напряжения, измеренными в отсутствие поврежденных изоляторов. Эксплуатационный опыт энергосистем показывает, что падение напряжения на дефектном изоляторе составляет 50% нормального или меньше.
Распределение напряжения измеряется с помощью специальных устройств (измерительных головок), снабженных изолирующими штангами, рассчитанными на соответствующее напряжение. Простейшая измерительная головка представляет собой шаровой искровой промежуток с указателем расстояния между шарами, отградуированным в киловольтах. Для измерения падения напряжения шаровой промежуток с помощью металлических щупов подключают параллельно изолятору и сближают шары до возникновения между ними пробоя. Расстояние между шарами изменяют с помощью шнура из изоляционного материала или поворотом изолирующей штанги и связанного с ней подвижного измерительного шара.
Контроль состояния изоляции посредством измерения распределения напряжения позволяет обнаружить изоляторы только с достаточно развитыми дефектами. Для обнаружения малых дефектов, например микротрещин, используют метод, основанный на измерении частичных разрядов, возникающих в газе, заполняющем микротрещины. Такие изоляторы, как правило, выдерживают рабочее напряжение, но постепенное развитие микротрещин неминуемо приводит к пробою изолятора. Кроме того, частичные разряды создают радиопомехи.
Для выявления дефектных изоляторов, создающих сильные радиопомехи, применяют измеритель помех. Поскольку помехи создают не только изоляторы, но и корона на проводах, то для выявления дефектного изолятора применяют поочередное шунтирование изоляторов в гирлянде (колонке), пока не будет обнаружено прекращение или резкое ослабление помех.
Наиболее эффективным методом контроля состояния изоляции является испытание повышенным напряжением. Подавая на изоляцию напряжение выше того, что возникает в процессе эксплуатации, можно проверить запас электрической прочности изоляции и выявить в ней слабые места.
Повышенные напряжения рекомендуется применять при Профилактических испытаниях одноэлементных изоляторов, а также при сомнениях в эффективности. других методов. При проверке изоляции одновременно несколькими методами рекомендуется испытание повышенным напряжением проводить в качестве завершающего.
К эксплуатационным мероприятиям, повышающим надежность работы подстанционной изоляции в условиях сильных загрязнений, наряду с рассмотренными выше профилактическими испытаниями относятся обмывка загрязненных изоляторов водой и очистка струёй сжатого воздуха с примесью абразивных веществ. В некоторых случаях производится также ручная очистка. В любом случае это очень трудоемкий процесс.
Для увеличения интервалов между чистками изоляторов применяются гидрофобные покрытия типа вазелина. Такие покрытия помимо водоотталкивания обладают способностью обволакивать осевшие на поверхности изолятора твердые частицы, препятствуя увеличению поверхностной проводимости и снижению разрядного напряжения изоляторов. Гидрофобное покрытие ослабляет также сцепление загрязнения с поверхностью изолятора и облегчает проведение очистки. Замена гидрофобного покрытия производится через каждые 1,5— 2 года.
Следует отметить, Что при эксплуатации перекрытия изоляторов чаще происходят не при дожде, а при утренних туманах и росе, когда вся поверхность изоляторов оказывается полностью увлажненной. Пока нет достаточных данных о разрядных характеристиках изоляторов и гирлянд при тумане и росе. Накопление этих данных позволит конструировать изоляторы и выбирать их число в гирляндах с учетом требований туманостойкости.
1. Техника высоких напряжений. Под ред. М.В. Костенко. Учебное пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1973.
2. Техника высоких напряжений. Под ред. В.П. Ларионова-М.: Энергоиздат, 1982.
Контрольные задания для СРС (тема 3) [1,2,3]
1 Условия эксплуатации изоляторов
2 Возможность восстановления изоляторов после пробоя
Источник
