Высоковольтная диагностика
Высоковольтное оборудование требует особого отношения при эксплуатации, так как оно обычно обеспечивает энергией масштабные низковольтные сети, дорогостоящее промышленное оборудование, объекты критической инфраструктуры. Кроме того, оно работает с высокими уровнями энергии, и неправильная эксплуатация может повлечь серьезные разрушения. Поэтому диагностика является обязательной для обеспечения надежной и безопасной работы высоковольтных электроустановок.
Напряженная работа
В соответствии со стандартом Международной электротехнической комиссии, высоковольтной считается техника с рабочим напряжением 1000 В. Максимальные напряжения, используемые в энергетике, могут превышать 750 кВ. Такое высокое напряжение имеет ряд особенностей при эксплуатации. Прежде всего, оно требует лучшей изоляции, так как легко проникает даже через «идеальные» изоляционные материалы, такие как воздух, вакуум, газ, нефть, сшитый полиэтилен, кабели с освинцованной оболочкой и бумажной изоляцией (PILC), фарфор и т. д. Даже если проектировщики высоковольтной энергосистемы предусмотрели избыточную изоляцию, она будет неизбежно стареть, из-за чего увеличивается вероятность короткого замыкания. Такие происшествия опасны для людей и оборудования, масштабы разрушений могут быть значительными.
Не диагностированный вовремя частичный разряд может превратить элементы электрооборудования в смертельно опасную ловушку. На фото слева вовремя обнаруженное повреждение изоляции кабеля, случай в практике компании Nelson Electricity
Обязательной является и диагностика в процессе ввода в эксплуатацию нового высоковольтного оборудования. Часто оборудование, которое прошло испытания во время приемки, вскоре после начала работы в штатном режиме может выйти из строя, поскольку стандартные приемочные тесты не могут дать надежного прогноза по работе оборудования. Человеческий фактор, сопряженное оборудование, условия окружающей среды и т. д. могут привести к нарушению параметров работы, поэтому необходима регулярная диагностика.
Изоляция — главная проблема
Для высоковольтного оборудования особенно опасны частичные разряды, которые присутствуют практически в любом оборудовании с напряжением выше 3 кВ и связаны с локальными утечками тока через изоляцию. Даже если проектировщики заложили в конструкцию оборудования избыточные параметры защиты, со временем изоляция теряет свои качества. К тому же следует учитывать вероятность повреждения, места прерывания изоляции, человеческие ошибки и т. д. В итоге происходит пробой изоляции, который может привести к серьезным происшествиям с большими убытками.
Примеры незначительных разрушений после высоковольтного пробоя изоляции
Диагностика изоляции высоковольтного оборудования требует особых мер к безопасности сотрудников. Желательно, чтобы процедура диагностики занимала минимум времени или выполнялась дистанционно. Такой концепции в своей продукции придерживается британская компания High Voltage Partial Discharge Ltd. (HVPD) — один из лидеров в области разработки диагностического оборудования для мониторинга частичных разрядов в энергосистемах с напряжением 3,3-750 кВ.
Разработки HVPD — пример современных решений для мониторинга частичных разрядов в режиме реального времени. В частности, линейка устройств для испытания силовых кабелей, измерения и диагностики частичных разрядов.
Системы от HVPD используют передовую технологию Kronos. Это сервер мониторинга, который непрерывно следит за частичными разрядами и состоянием изоляции в энергосистемах с напряжением от 3,3 кВ и выше. Монитор HVPD Kronos использует мультиплексор (устройство высокоскоростной передачи данных Ethernet) для дистанционного мониторинга: операторы следят за показаниями удаленно, могут своевременно обнаружить проблему и не допустить аварии и простоя оборудования. В Kronos реализованы технологии, которые снижают трудозатраты и повышают надежность высоковольтной диагностики, например оповещения через SMS или e-mail, удаленный доступ, визуализация и анализ данных и др. Система предупреждает о повреждении высоковольтной изоляции прежде, чем оно приведет к поломке и незапланированным простоям дорогостоящего оборудования. Одновременно благодаря аналитике снижается вероятность ложных тревог.
Весной 2016 г. HVPD представила прибор PDS Insight — первый в мире ручной сканер для регистрации частичных разрядов на кабелях, распределительных устройствах, трансформаторах, генераторах, электродвигателях и другом оборудовании. Преимущество ручного сканера в том, что в некоторых случаях он может заменить громоздкое стационарное оборудование и позволяет провести диагностику без остановки оборудования.
PDS Insight максимально ускоряет процедуру диагностики: на ключевые точки энергосистемы можно прикрепить наклейки со штрих-кодами. Встроенный в PDS Insight сканер штрих-кодов автоматически распознает ID оборудования, снимает показания и отправляет через Bluetooth на планшет с программным обеспечением OLPD Manager. На планшете можно сохранить статистику, подготовить отчет и отправить его на сервер компании. Таким образом, ручной сканер дает возможность быстро проводить точные локальные измерения, включая диагностику старого оборудования.
Последнее особенно важно для предотвращения аварий, ведь сутки простоя оборудования, например, предприятия нефтегазовой промышленности, обходятся в среднем в $5,28 млн, по подсчетам ABB. Также диагностика может сэкономить средства за счет точной оценки, например, состояния изоляции кабеля. Примером может быть случай с компанией Dunedin Electricity, которой требовалось повысить нагрузку на старый (47 лет) высоковольтный кабель. Были сомнения насчет его способности выдержать высокое напряжение, но диагностика силового кабеля показала, что старая бумажно-свинцовая изоляция в порядке и может работать с возросшей нагрузкой. В итоге удалось отложить планируемые капитальные работы стоимостью $1,1 млн.
В настоящее время также существует большой выбор оборудования, специально созданного для проверки кабелей.
Трансформаторы, выключатели и другие сложности
По разным данным, в России во многих энергосистемах примерно половина трансформаторов имеют возраст 25-30 лет. Это обычная ситуация и для других стран, поскольку при правильной эксплуатации трансформаторы могут работать десятилетия. Однако ненадлежащее отношение к диагностике трансформаторов может привести к аварии даже на объектах критически важной инфраструктуры. Так произошло, например, 9 мая 2015 г. на американской АЭС Indian Point: взрыв трансформатора привел к сильному пожару и остановке всего энергоблока.
Проверка трансформаторов проводится с помощью электроизмерительных приборов, которые оценивают параметры тока. Также все шире используется тепловизионный мониторинг. С помощью тепловизора можно быстро и с безопасного расстояния обнаружить чрезмерный нагрев, который может быть признаком неисправности электрооборудования. Специально для промышленного применения ведущие производители измерительного оборудования, такие как Fluke, создали тепловизоры с разными возможностями и стоимостью.
Утечку тока в масле или изоляции, а также на высоковольтных вводах и масляных выключателях можно определить с помощью детектора частичных разрядов, а также испытаний максимальным напряжением. В то же время, комплексная диагностика высоковольтных трансформаторов является сложной задачей, требующей времени и громоздкого оборудования. В связи с этим применяются мобильные лаборатории, такие как лаборатория для испытания и диагностики трансформаторов Transfo.
Мобильная лаборатория для испытания трансформаторов
Положительные результаты высоковольтной диагностики
Результатами регулярной диагностики высоковольтного оборудования могут быть:
- значительное снижение эксплуатационных расходов;
- возможность определить остаточный ресурс электрооборудования и рассчитать необходимые капиталовложения;
- выявление некачественного электрооборудования и неправильного монтажа;
- выполнение ремонтных работ в зависимости от состояния оборудования, а не графика планового технического обслуживания;
- повышение надежности электроснабжения и сокращение времени простоя оборудования.
Если вам нужна профессиональная консультация по вопросам высоковольтной диагностики, просто отправьте нам сообщение!
Смотрите также:
