Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

Стенограмма вебинара

0:01

– Добрый день, коллеги! Вся данная серия вебинаров имеет несколько теоретический характер, поскольку я пытался её построить для того, чтобы наполнить понятие «частичный разряд» каким-то смыслом. Потому что многие это словосочетание слышали, знают, но при этом далеко не всегда понимают, что это такое и как с этим работать. Итак, в прошлой лекции мы рассмотрели основные понятия и характеристики частичного разряда. Мы узнали, что это такое и какие есть характеристики. Также было показано, что фактически единственной нормированной величиной является кажущийся заряд. Единственным способом, которым можно измерить именно величину кажущегося заряда, является электрический метод регистрации. Напомню, почему это так. Потому что кажущийся заряд – это тот заряд, который если мы введём в нашу схему регистрации, получим такой же отклик, как у реального частичного разряда. По самому определению можем определить кажущийся заряд только электрическим методом. Для этого нам необходимо собрать схему.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

01:36

Что у нас есть в этой схеме? В этой схеме у нас в первую очередь имеется испытуемый объект,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

01:44

ёмкость, которую мы обозначим Cx. Как я говорил на прошлой лекции, при частичном разряде возникает скачок напряжения, возникает шунтирование части ёмкости этой изоляции и возникает скачок напряжения U. Но напрямую этот скачок напряжения мы измерить практически не имеем возможности, поскольку он очень маленький – это милливольты, вольты. На фоне приложенных десятков сотен киловольт измерить такую величину затруднительно, поэтому мы собираем схему, то есть обеспечиваем путь для протекания импульса тока. Мы вводим дополнительную соединительную ёмкость,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

02:35

при этом подразумевается, что в данной ёмкости нет своих частичных разрядов, это в идеальном случае. На практике, конечно, так далеко не всегда получается сделать, но нам это может как мешать, так и не мешать. В каждом конкретном случае достаточно уникальные вещи. Второе, что нам требуется ввести в схему, – измерительный шунт.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

03:13

Он у нас обозначен буквой Z – некое комплексное сопротивление, то, что в просторечие именуют датчиком. Чаще всего это комплексное сопротивление, этот шунт располагают в цепи заземления нашей соединительной ёмкости. Это не имеет значения, в какой цепи будет находиться это сопротивление: в цепи заземления соединительной ёмкости либо в цепи заземления объекта. В цепи заземления объекта, как правило, достаточно затруднительно в условиях эксплуатации расположить этот самый измерительный шунт. К этому шунту уже дальше и подключается наша схема измерений,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

04:06

которая состоит в общем случае... Совершенно неважно, что мы используем, она всегда состоит из основных блоков. Первый блок – фильтр верхних частот.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

04:20

Для чего он нам нужен? Нам нужно отстроиться от напряжения промышленной частоты. Поскольку оно очень велико и на его фоне вылавливать милливольты в вольты нам достаточно сложно. На практике отсекаем не только напряжение пром. частоты, но и все гармонические составляющие, а также много разнообразных сигналов в диапазоне примерно до 100 кГц. Примерно такой диапазон фильтра верхних частот наиболее типичен. У каких-то производителей может доходить и до мегагерца, у каких-то порядка 80 кГц. Но меньше 80 кГц уже слишком много дополнительных помех проникает в нашу схему регистрации. Вторым обязательным элементом является усилитель.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

05:22

Поскольку сигнал у нас очень маленький, регистрировать его нам надо надёжно, нам его надо усилить. Требования к усилителю весьма жёсткие. У него должна быть полная прозрачность в частотном диапазоне измерителя, но не должно быть искажений в этом же самом диапазоне. И такое не так просто сделать, учитывая, в зависимости от того, какой у нас измеритель.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

06:00

Если у нас широкополосная схема измерений, то у усилителя здесь достаточно серьёзная проблема, чисто инженерная. Третий элемент, это измеритель частичных разрядов, т. е. регистратор.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

06:17

В качестве этого измерителя может выступать весьма широкий класс приборов. Это может быть специальный регистратор. Это может быть осциллограф, цифровой или аналоговый, в зависимости от того, что у вас имеется в наличии. Это может быть даже импульсный вольтметр, если вспоминать совсем старые времена – 50-60-е гг. прошлого века. Этот регистратор достаточно разнообразен в своих проявлениях. Все регистраторы построены по такой схеме: сначала отсекается частота, потом усиливается сигнал и потом этот сигнал регистрируется. Хотя возможны некоторые нюансы. Например, функции фильтра верхних частот могут быть возложены на датчик. Сам датчик по принципу своего действия фильтрует верхние частоты или же пишется абсолютно весь сигнал во всём диапазоне. А фильтрация высоких частот происходит уже цифровым образом при обработке на компьютере. Тут возможны варианты, но в целом такого рода фильтрация достаточно редко используется и всё-таки чисто железное исполнение таких фильтров преобладает. Рассмотрим теперь варианты исполнения нашего шунта.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

08:08

Самый первый вариант, который нам приходит на ум это, конечно, резистивный емкостной шунт. Емкостная составляющая этого шунта будет всегда, поскольку у нас всегда есть входная ёмкость, регистрирующая аппаратуру. Поэтому оно всегда будет резистивно-емкостное, даже если мы используем активное сопротивление и вставляем его непосредственно в цепь. При этом сигнал, который мы будем получать на выходе с этого шунта, это будет сумма экспонент.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

08:49

В идеале, если мы пренебрежём в нашем рассмотрении, а мы можем пренебречь, пока некую теорию изучаем, пренебрегаем в нашей схеме всеми индуктивностями, соответственно, у нас будет чистый униполярный импульс. Никакой колебательной составляющей нет. На практике, конечно же, это не так. Пренебречь паразитными индуктивностями никогда не удаётся, поскольку они у нас наличествуют и избавиться от них мы никак не можем. Каким бы мы ни делали активное сопротивление, всё равно индуктивность на уровне микрогенри, долей микрогенри, оно у нас всё равно будет. И для частотного диапазона частичных разрядов в мегагерцы, десятки сотни мегагерц будет представлять собой достаточно серьёзное сопротивление, которое будет приводить к появлению небольшой, но колебательной составляющей. Достоинства у такой схемы, конечно, огромные. Это очень широкая полоса частот, которая, к тому же почти линейно... Некоторая нелинейность будет в частотном диапазоне, поскольку у нас имеется входная ёмкость. Но тем не менее это очень широкий диапазон частот, в котором можно проводить измерение. Второе достоинство – оно будет показано, почему это достоинство, – очень легко интегрировать силу тока, протекающую через этот шунт. Повторюсь, дальше это будет показано, для чего это необходимо. Недостатки, к сожалению, тоже есть. И недостатки настолько серьёзные, что резистивные шунты используются достаточно редко в настоящее время. Во-первых, самый главный недостаток – шунт при данной схеме измерений имеет прямую гальваническую связь с нашей схемой измерения. При возникновении пробоя изоляции у нас очень большое падение напряжения будет на данном шунте. Это очень небезопасно для персонала. Во-вторых, достаточно проблематично использовать эти шунты в разных температурных условиях, поскольку активное сопротивление имеет достаточно существенную зависимость от температуры. Как я уже говорил, есть чисто инженерные проблемы с устранением индуктивности, потому что всё подключение приходится проводить так, чтобы эти индуктивности снизить и далеко не всегда это возможно сделать в достаточной мере. Кроме того, у этой схемы есть ещё один очень большой недостаток –

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

12:18

данная схема будет совершенно одинаково регистрировать сигналы, которые возникли в нашем оборудовании Cx.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

12:29

по этому контуру проходят и сигналы, которые к нам приходят

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

12:35

со всего остального оборудования, которое тоже подключено к нашей сети.

Вот эта некая паразитная ёмкость,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

12:41

всё остальное оборудование, которое там находится, и сигналы от этого оборудования точно так же будут проходить по нашей схеме регистрации, по нашему контуру и гораздо больше будет уровень помех. В этом случае, в лабораторных условиях эти самые активные сопротивления вполне можно применять. В исследовательских целях это вообще один из самых распространённых и применяемых шунтов. В реальной жизни в эксплуатации приходится использовать другие ухищрения и чаще используется индуктивно-емкостной шунт.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

13:49

Вместо активного сопротивления резистора применяем индуктивность. Она точно так же у нас возникает.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

13:59

В этом случае у нас контур, образованный емкостями объекта соединительной ёмкости и индуктивностью шунта, имеет одну резонансную частоту, а контур, который образован паразитной соединительной ёмкостью и индуктивностью шунта, имеет другую резонансную частоту. Соответственно, колебательный сигнал у нас будет звенеть,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

14:24

т. е. основную свою частоту будет иметь достаточно сильно разную и, соответственно, мы можем настроить наш регистратор именно на ту частоту, которая у нас имеется в полезном контуре. Благодаря этому факту мы можем отличить помеху от полезного сигнала. Однако настройка на эту резонансную частоту полезного сигнала совсем не так проста. Поскольку изначально мы слишком мало знаем о параметрах нашей системы. Кроме того, в случае с резистивным датчиком у нас импульс практически униполярный. Нам его очень легко считать. В случае с колебательным импульсом подсчёт количества таких импульсов уже весьма непрост. Кроме того, униполярный импульс короткий, а колебательный достаточно длинный. Колебание зависит от добротности этих контуров, но они достаточно длинные по сравнению с униполярным. Один сигнал может ещё не закончиться, а на него накладывается уже второй. Это большая проблема. Такие схемы сильно осложняют обработку измерений. Наиболее распространённым типом такого датчика

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

16:09

являются датчики на основе высокочастотных трансформаторов тока. Здесь показаны примеры несколько разных штук. Они могут быть разъёмные

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

16:21

на большие диаметры,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

16:23

на маленькие,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

16:26

неразъёмные на маленькие диаметры.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

16:28

Могут быть вот такие проходные датчики для вращающихся машин.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

16:33

Могут быть стационарные установки.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

16:37

И вот так это выглядит на практике уже установленной на ввод

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

16:43

или же на ввод нейтрали. В данном случае это не совсем стационарная установка, поскольку устанавливать на шину нейтрали не совсем безопасно. Вряд ли конкретно данный датчик имеет соответствующий уровень изоляции. Достоинства у этих датчиков на основе высокочастотных трансформаторов тока очень большие. У них, конечно же, есть недостатки, но в первую очередь это достоинства. Нет прямой гальванической связи, что автоматически делает работу с данными датчиками намного более безопасной. Автоматически фильтруется низкочастотный сигнал. Это и достоинство, потому что тогда нет необходимости делать отдельный фильтр верхних частот, который бы во всём диапазоне работал. Возможно, там достаточно часто применяют дополнительные фильтры верхних частот, когда диапазон помех достаточно большой. Но чаще всего обходится тем, что работает в самом трансформаторе тока. Не зависит от температуры, поэтому данные датчики очень эффективны, можно спокойно ставить в качестве стационарных датчиков, и они будут работать долгое время. У них практически нет своей собственной усталости. Ферриты через какое-то время начинают терять свои свойства, но этого время достаточно длительное – годы, десятки лет. Какие же у них недостатки? Недостатки у них, в первую очередь, это ограниченная полоса частот как сверху, так и снизу. Если резистивный датчик у нас регистрирует сигнал вне зависимости от того, на какой частоте он произошёл, т. е. мы можем регистрировать сигнал как очень короткие сигналы вплоть до единицы пикосекунд, так и очень длинные сигналы вплоть до единицы микросекунд. Мы будем их регистрировать с одинаковой эффективностью. То с данными датчиками так не получится. Мы как очень высокочастотные сигналы будем пропускать, датчик не будет регистрировать, так и низкочастотные. Низкочастотный по своему принципу действия очень сильно дифференцирует и как раз очень медленные разряды, типа ползущего, такими датчиками зарегистрировать почти невозможно. Нас выручает только то, что ползущих разрядов почти не бывает в настоящее время. Кроме того, эти датчики малопригодны или непригодны вообще, в зависимости от исполнения для проводников, на которые мы их устанавливаем, по которым протекает большая сила тока. Сердечник насыщается, соответственно, мы ничего на выходе с данного трансформатора тока уже не увидим. Тем не менее повторюсь, в настоящее время именно за счёт своих плюсов в части вне зависимости от температуры и безопасности для оператора, эти датчики нашли наибольшее применение в эксплуатации. Но что же нам делать, если всё-таки даже с такими резонансными схемами, даже с этими датчиками, не удаётся отделить сигнал из сторонних помех от сигналов из испытуемого объекта? Обычно такого рода проблема возникает в заводских условиях, когда нам требуется очень высокая чувствительность на уровне единицы пикокулон. В этом случае нам может помочь мостовая схема измерений.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

21:30

Вот так выглядит мостовая схема. Мы используем сразу два шунта в обеих ветвях:

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

21:41

и в цепи заземления испытуемого объекта, и в цепи заземления соединительной ёмкости.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

21:46

И добавляется у нас ещё один элемент – суммирующее устройство.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

21:53

Если у нас сигнал от частичного разряда приходит из паразитной ёмкости, т. е. снаружи, то этот сигнал совершенно одинаково протекает по обеим ветвям и на суммирующем устройстве такие сигналы вычитаются. Если у нас сигнал возник в этом контуре,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

22:19

то у нас сигналы имеют разную полярность здесь и здесь, и, соответственно, на суммирующем устройстве данные сигналы (так называются суммирующиеся устройства, но принцип действия другой) складываются, т. е. амплитуда увеличивается. При помощи такого рода схем в заводских условиях можно поднять чувствительность примерно на порядок до уровня 1-3 пКл. Это все схемы, которые мы можем применять для электрического метода измерения частичных разрядов. Остался не раскрытым вопрос только, а что у нас выступает в роли соединительной ёмкости? В заводских, в лабораторных условиях это отдельно стоящий испытательный конденсатор на соответствующий класс напряжения. Он действительно реальный конденсатор. В условиях эксплуатации такой специальный отдельный конденсатор можно применять достаточно редко. Как правило, на вращающихся машинах, изредка на некоторых типах кабеля, на шиновке.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

23:55

Примерно так выглядят эти самые конденсаторы. Мы их можем как в виде отдельных конденсаторов использовать, так и обычно они используются в виде опорных изоляторов. Они точно так же целиком испытаны на механическую прочность, как и опорные изоляторы. Но при этом обладают своей собственной ёмкостью и, соответственно, на выходе с этой ёмкости можно устанавливать один выход, второй выход. Можно устанавливать измерительные шунты и проводить измерения. В общем количестве, конечно, таких объектов у нас много, но в общей номенклатуре наименования объектов мы можем использовать достаточно редко. В этом случае нас выручают разнообразные узлы. Например, для силового трансформатора такой соединительной ёмкостью может выступать высоковольтный ввод с выходом измерительной обкладки. В конденсаторной изоляции это как раз ёмкость последней обкладки, там же, как и выход с измерительной обкладки. Основная ёмкость – наша Cx – ёмкость измерительной обкладки. Это наша соединительная ёмкость. Иногда в качестве такой соединительной ёмкости может выступать даже распределённая ёмкость самого объекта. Например, для кабельных линий. Либо даже поразительная ёмкость, как раз ёмкость ошиновки и всего другого оборудования, которое у нас подключено. На практике мы можем подключиться почти ко всем объектам, какие у нас есть. Если хорошо подумать, то подключиться можно почти ко всему. Очень сложно подключаться к трансформаторам напряжения, поскольку там очень большое внутреннее затухание. Сигнал, который возник в обмотке высокого напряжения, когда он приходит к точке, где мы можем подключиться, он у нас затухнет и уже уменьшится ещё в тысячи, в десятки тысяч раз. А величина итак очень небольшая – милливольты, соответственно, чисто практически мы не можем зарегистрировать сигнал такой величины. Последний серьёзный вопрос, который у нас остался… Мы измеряем в милливольтах падение напряжения на шунте. Это милливольты или вольты в зависимости от амплитуды. Как нам это самое напряжение перевести в термин кажущегося заряда, пикокулоны в кулоны? Для этого проводится процедура градуировки. Возможны два способа проведения градуировки. Что такое процедура градуировки? Напомню, кажущийся заряд – это заряд, который будучи мгновенно введён в схему измерения, вызовет такой же сигнал в схеме измерения, как и реальный частичный разряд. В определении этого кажущегося заряда лежит процедура градуировки. Мы введём в нашу схему измерений заранее известный заряд, сигнал, измерим полученную амплитуду и получим дальше градуировочный коэффициент. Например, мы ввели одну тысячу пикокулон и получили сигнал в один вольт на выходе и, соответственно, 1 мВ равен 10 пКл. Мы получили градуировочный коэффициент.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

28:31

Сама процедура возможна двумя способами. Первый способ – это последовательная схема градуировки. Эта схема наиболее точная, однако, и наиболее сложно организуемая. Почему? Потому что этот самый генератор

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

28:51

мы должны внести в цепь заземления нашего испытуемого объекта, что у нас возможно технически в эксплуатации, но практически никогда. В лабораторных условиях, в заводских условиях проведение такой градуировки более предпочтительно. Далеко не всегда, но тем не менее это возможно почаще. Для объектов с маленькой ёмкостью, у которых Cx

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

29:29

это единицы, десятки пикофарад и данная схема градуировки является единственно возможной. Почему? Потому что я покажу дальше в параллельной схеме градуировки, почему только последовательная схема градуировки возможна для объектов с маленькой ёмкостью. Какие требования к генератору? Требования одинаковы при любой схеме градуировки. Фронт порядка 100 нс, не длиннее. Заряд, который у нас будет внесён при последовательной схеме градуировки, это ёмкость объекта Cx умноженная на амплитуду сигнала, которую мы вносим. Сигнал вносится обычно прямоугольный, единичный. Cx мы более-менее с приличной точностью знаем. В крайнем случае мы его можем посчитать, измерить. Поэтому данный метод градуировки повторюсь, является наиболее точным.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

30:53

Параллельная схема градуировки реализуется на практике намного проще, поскольку представляет собой параллельное соединение генератора с дополнительной градуировочной ёмкостью. Вот эта схема:

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

31:05

И мы её подключаем к нашему объекту, в котором

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

31:11

собираемся проводить измерения частичного разряда. Именно этот способ и прописан у нас в обычных стандартах, поскольку именно в силу его простоты и применимости практически ко всем объектам, а теоретически, вообще ко всем объектам, но тут возникает ограничение. Дело в том, что градуировочная ёмкость должна быть как минимум на порядок, а лучше на полтора порядка, меньше ёмкости объекта. Если ёмкость объекта составляет собой единицы, десяток пикофарад, то в градуировочную ёмкость включается и выходная ёмкость генератора в том числе, она должна составлять доли пикофарад. Мы такого генератора просто не сделаем, мы просто не обеспечим. Второй момент – у нас будут не только проблемы самого генератора и ёмкости, у нас ещё возникнет проблема соединительных проводов. Потому что эти соединительные провода обладают индуктивностью, и эта индуктивность просто «съест» всю нашу градуировочную ёмкость и внесёт помехи, которые сделают эту процедуру градуировки совершенно бесполезной. Повторюсь, это для объектов с маленькой ёмкостью. Когда у нас ёмкость несколько сотен пикофарад, нанофарады, то здесь проблем не возникает. 10-30 пФ градуировочной ёмкости мы обеспечиваем без проблем. Как происходит присоединение? Присоединение при параллельной схеме градуировки происходит максимально короткими проводами для того, чтобы снижать эту самую паразитную индуктивность. Могут использоваться самые разнообразные ухищрения. Могут использоваться широкие медные полосы, которые располагаются вдоль объекта, обеспечивая, как бы превращаясь в дополнительную обкладку конденсатора. Могут использоваться согласованные кабели и ещё ряд других ухищрений происходит. Для чего нам нужно снижать? Мы будем вводить в схему не прямоугольный сигнал, при котором у нас только и будет правильно рассчитываться градуировочный заряд, мы будем вводить некий колебательный сигнал. Дополнительно очень сильно будем брать в градуировочном заряде. Поэтому необходимо принимать некие меры по снижению индуктивности этих самых проводов. Особым вариантом этой параллельной схемы градуировки является так называемая перевёрнутая схема.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

35:08

На примере высоковольтного ввода мы либо делаем накладной электрод,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

35:18

который у нас изолирован от контактной части, и между нашим объектом и электродом включаем градуировочный генератор.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

35:28

Либо подключаем градуировочный генератор к проводу,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

35:31

подходящему к нашему объекту на расстоянии порядка около метра, и ко второму контакту

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

35:43

подключаем некий шарообразный подвесной электрод. В этом случае градуировочной ёмкостью у нас будет являться это самая паразитная ёмкость нашего

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

35:53

накладного или подвесного электрода на землю. Она имеет очень много достоинств. Во-первых, легко считается, во-вторых, нет паразитной индуктивности вообще, в-третьих, нет гальванической связи с землёй. И вот этот способ градуировки – перевёрнутая схема – единственный способ отградуироваться на объектах с достаточно большим уровнем наведённого напряжения. В моей практике типичный уровень наведённого напряжения на трансформаторе тока 330 кВ это порядка 2 кВ. На 500 киловольтных трансформаторах тока мы как-то намеряли 12 кВ. Сами понимаете, что найти градуировочную ёмкость и главный градуировочный генератор, которые бы выдерживали данное напряжение, а не сгорали сразу при подключении, я, честно говоря, таких не знаю. Но недостатки у этого тоже есть. Здесь всё-таки влияет сам объект, не всегда получается правильно рассчитать эту ёмкость, но и достаточно громоздко это всё получается. Этот электрод достаточно большой, порядка полуметра в диаметре, а, может быть, побольше, если большая высота. Чем выше, тем надо больше иметь этот электрод размером для того, чтобы было проще считать эту самую ёмкость. А перевозить такие объекты – не самая простая процедура. Тем не менее повторюсь, для объектов с наведённым напряжением это единственный вариант более-менее правильно и хорошо отградуироваться. Что нам делать, если у нас объект введён, стоят стационарные устройства присоединения, объект выводить не планируют, мы проводим измерения, но что нам с этим делать? Мы получили милливольты. Градуировочный коэффициент зависит от приборов. Мы подключим два разных прибора к нашей схеме регистрации и получим разные милливольты, поскольку это реакция всей схемы, включая и измерения. Когда я произвожу измерения с регистратором и осциллографом, я провожу две процедуры градуировки: одну для осциллографа, вторую – для регистратора и получаю разные коэффициенты, отличающиеся и в пять и семь раз по своей величине. В этом случае для оценки кажущегося заряда, мы его не измерим достаточно точно, но примерный порядок уровня кажущегося заряда можем определить просто... Вернёмся к слайду.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

39:20

Мы можем определить, проинтегрировав, но нам для этого нужен осциллограф,

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

39:26

эту самую первую полуволну. Заряд – это интеграл тока по времени. Всё что нам нужно – знать информацию о датчике тока. Если резистивный датчик, то его величина – сопротивление и дальше вообще всё элементарно пересчитывается. Очень легко на резистивном датчике проводить такую интеграцию, определять кажущийся заряд путём интегрирования тока. Причём, возможно, это будет даже более точно, чем при помощи градуировки. А с колебательными составляющими, с индуктивными датчиками, тут уже посложнее, но тем не менее в среднем по больнице можно считать, что

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

40:28

коэффициент связи примерно 1 Вт – примерно 0,1 А, порядка 100 мА. Большинство высокочастотных трансформаторов тока укладывается в эту величину. В крайнем случае можно взять другой подобный датчик и напрямую провести эти измерения или заранее провести такого рода измерения. Всё это зависит от производителя, но и от конкретного датчика тоже в некоторой степени более или менее зависит. Говоря об измерении частичных разрядов электрическим методом, невозможно не сказать о помехах. Я очень коротко про них скажу, потому что избавиться от помех практически нереально даже в лабораторных условиях, даже в заводских условиях. Мы можем лишь снижать уровень помех до какого-то приемлемого значения. Если нам необходимо измерить, для заводских условий, если у нас уровень браковочный 5 пКл, то уровень помех не должен превышать 1-1,5 пКл. Мы можем только снижать. Достигается это в заводских условиях: экранирование, мостовые схемы. Есть возможности для того, чтобы это сделать. В реальной эксплуатации уровень помех сократить мы возможности не имеем, потому что наше оборудование имеется по факту как есть. Крайне редко, в каких-то исключительных случаях могут ещё предприниматься какие-то действия о сокращении этого уровня помех. Типичный уровень помех порядка 100-500 пКл, иногда даже больше. Что мы делаем в этом случае? Мы изучаем эти помехи. Если взять публикации по измерению частичных разрядов, то мы увидим, что практически каждая вторая публикация посвящена борьбе с помехами. Способы выявления что это такое: частичный разряд или помеха для того, чтобы регистрирующая аппаратура дальше могла отбрасывать и работать с этим. Но полностью, повторюсь, избавиться от этих помех невозможно. В результате этого в практическом смысле мы обнаруживаем частичные разряды только среднего и предаварийного уровня. Частичные разряды начального уровня имеют величину 10-20 пКл, до 100 пКл. Практически в любом случае мы будем иметь уровень полезного сигнала как минимум сопоставимого с уровнем шума, а то и сильно уступающему ему. И только когда у нас уже развитый дефект и уровень кажущегося заряда начинать превышать уровень шума, только тогда мы будем более-менее надёжно его регистрировать. Плюс к помехам у нас добавляется очень большая неопределённость в погрешности измерений.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

44:32

Дело в том, что кажущийся заряд определяем с точностью в лучшем случае плюс минус порядок, т. е. можем наврать совершенно на порядок. Почему? От 10 до 30% – это как минимум мы делаем ошибку при градуировке, потом наши объекты, как правило, достаточно распределённые: силовой трансформатор, кабельная линия. Только конкретно чисто высоковольтные вводы и конденсаторная изоляция типа трансформаторов тока и конденсаторов каких-то, вот там у нас затухание достаточно слабенькое. В остальном как только появляются распределённые параметры, у нас сразу возникает затухание сигнала. Как только у нас возникает затухание сигнала, то мы не знаем, где мы его измерили. Для силового трансформатора в зависимости от зоны, где возник частичный разряд, до места его регистрации, измерительные выводы в высоковольтных вводах и вывод нейтрали, сигнал может затухнуть, а может вообще практически не затухнуть или измениться на 10%, а может затухнуть до 150 раз в зависимости от того, где он возник. Это у нас совершенно нигде и никаким образом не регламентировано и нигде не учитывается. Только по этому поводу мы уже можем, повторюсь, наврать на порядок. Погрешность самих измерений. Регистрирующая аппаратура абсолютно не идеальна и поэтому есть погрешности этих измерений. В сумме мы ошибаемся как минимум на порядок. В стандартах у нас фигурируют цифры в 10-30% погрешности измерений. Но, повторюсь, эти цифры абсолютно не реальны, потому что они съедаются только градуировкой. Если эти 10-30% погрешности измерений относятся к регистрирующей аппаратуре, т. е. насколько точно она измеряет амплитуду сигнала в схеме, это один вопрос. Но там идёт ко всей схеме по нашему стандарту. Данные цифры совершенно нереальны и это нужно хорошо понимать. В эксплуатации поэтому не нужно ожидать какой-то большой точности измерений. Нам интересен факт наличия частичных разрядов, нас интересует тип этих самых частичных разрядов, место возникновения этих самых частичных разрядов и порядок кажущегося заряда с целью определить степень развития этого самого дефекта. Как я уже говорил, во время развития дефекта самые первоначальные частичные разряды имеют уровень единицы пикокулон. А предаварийный уровень – это десятки, а то и сотни нанокулон. Примерно на 5-6 порядков увеличивается уровень кажущегося заряда во время развития дефекта. Поэтому если мы и наврём при измерениях в эксплуатации на порядок, то мы ничего не потеряем. У нас всё равно будут достаточно адекватные результаты измерений. На сегодня это всё, что я хотел рассказать. Задавайте вопросы, если они у вас есть.

– Олег Викторович, спасибо за доклад. У нас поступил один вопрос во вкладке «Вопросы». Есть у вас такая вкладка?

– Вопрос от Тимура: Бывают ли универсальные датчики без привязки к одному конкретному типу диагностического оборудования?

Да, конечно. Если иметь в виду для измерения частичных разрядов, то совершенно без разницы, какой датчик вы будете использовать. Датчики одного производителя совершенно спокойно можно использовать с регистрирующей аппаратурой другого производителя. Как правило, всё равно связь между датчиком и измерительным высокочастотным кабелем RG-58 в подавляющем количестве случаев, иногда RG-218 вплоть до того, что некоторые производители, например, встраивают в датчики своё оборудование сразу. Например, «КРУЭ» выпускает модели со своими встроенными датчиками, к которым можно подключить любую другую систему мониторинга на основе измерения частичных разрядов. Если датчики переносные и абсолютно универсальны ещё ко всем типам оборудования, в которых мы измеряем, то здесь некоторые вопросы есть, потому что наши объекты могут иметь достаточно разнообразные геометрические размеры. И тот же самый трансформатор тока, к примеру, неразъёмный, то тут нам нужно разорвать цепь. Без разрыва цепи для того, чтобы поставить неразъёмный датчик, соответственно, мы его установить не сможем. А разъёмный датчик мы можем. Всё зависит от размера проводника. Если это тонкий провод, небольшая шинка заземления идёт, то мы можем...

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

51:24

Эти датчики поэтому и такие разнообразные.

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

51:30

Этот датчик на маленькие. Его нельзя разорвать. Его можно повесить прямо в эксплуатации, не выводя объект из работы, если, конечно, при установке соблюдаются правила техники безопасности. Такой датчик

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

51:42

уже без разрыва цепи установить нельзя. Это только на отключенное оборудование мы его повесили, включили, проверили оборудование и дальше проводим измерения. Некоторые датчики специально заточены под конкретное оборудование, для которых они предназначены. Этот тип датчиков

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

52:06

для установки в цепи контроля температуры закладных термосопротивлений в пазах, там идёт постоянный ток. На какое-то время мы разрываем, подключаем. Те же самые трансформаторы тока, они просто очень маленькие, сразу встроенные, и мы на них просто повесили, сразу установили. Получается, мы имеем сигнал, у нас остаётся постоянная цепь контроля температур, но плюс, мы снимаем с него высокочастотный сигнал. Если у нас размер, как

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

52:47

в данном случае, достаточно большой, и широкая шина, то мы устанавливаем такой датчик

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

52:56

с большим внутренним диаметром. Если у нас

Практические аспекты регистрации частичных разрядов в электрооборудовании электрическим методом

53:02

измерительный вывод ввода, то лучше устанавливать датчик конкретный, надёжный.

Ещё вопрос от Тимура. Имеются ли у вас видеофильмы о практическом диагностировании оборудования методом измерения частичных разрядов в поиске определения дефекта?

Достаточно сложно снять видеофильм. Во-первых, у меня персонала не так много, чтобы можно было выделить человека, который бы проводил съёмку. Во-вторых, само по себе проведение измерений – один момент, а потом анализ этих измерений, это другой момент. Снять на видео, как я сижу перед компьютером и думаю о том, что бы это могло значить, я не думаю, что это кому-то будет интересно. Чисто процедурно, повторюсь, у меня просто нет персонала для того, чтобы провести такую работу.

– Спасибо, Олег Викторович. Вопросов пока больше нет. Большое вам спасибо за доклад. Участники, большое спасибо, что вы посетили наше мероприятие. Чтобы не пропустить ничего важного, пожалуйста, регистрируйтесь на наше мероприятие разом в один клик по ссылке, которую я отправил в чат. Всем спасибо.

– Тут ещё один вопрос пришёл от Николаева Александра. Я коротко.

Какова максимальная зона чувствительности для датчиков при диагностике километров? Реальная дальность зоны чувствительности порядка 500 м. Что делать, если длина более 5 километров?

Только применять встроенные в муфты датчики и дальше по оптоволокну передавать с каждой муфтой отдельно. Есть такого рода системы. Где-то порядка одного километра ещё можно сделать, применяя систему одновременного измерения с двух концов. Тоже такого рода система есть. Но реально это порядка 500 метров, это в хорошем случае, а так 200-300 метров.

– Вопросы закончились. Уважаемые участники, если у вас будут возникать вопросы по диагностике электрооборудования, в том числе по частичным разрядам, можете прислать их на нашу электронную почту. Я сейчас отправлю её в чат. Адрес почты в чате. Если будут вопросы, пожалуйста, пишите и мы обязательно на них ответим. На этом думаю, мы можем закончить. Олег Викторович, ещё раз большое спасибо. До скорой встречи.


Регистрируйтесь на вебинары проекта Test-energy.ru

Смотрите видеозаписи прошедших вебинаров проекта Test-energy.ru

Если вам нужна профессиональная консультация по вопросам измерения и анализа частичных разрядов или требуется подбор оборудования для вашего конкретного случая, то заполните форму:

 

- Email
- Confirm

* - Обязательное для заполнения
Поделитесь этой страницей с друзьями и коллегами

 


Заказать звонок

- Email
- Confirm
Имя *
Номер телефона *
Комментарий
Согласие на отправку персональных данных *


* - Обязательное для заполнения