Ru En Es De Cn

8 (812) 324-70-72

Оптимизация условий измерений частичных разрядов Помехи при измерениях

Помехи при измерениях

Наличие в изоляции частичных разрядов (ЧР) критической (разрушающей) интенсивности, как правило, свидетельствует о нахождении в ней дефектов. Однако зачатую невозможно инструментально определить все дефектные участки в условиях эксплуатации. Причем возможность их выявления обусловлена не чувствительностью измеряющей аппаратуры, а наличием наводимых на объект и схему измерения помех.

Сегодня создание прибора по выявлению частичных разрядов с достаточной чувствительностью задача уже решенная, так как интенсивность подлежащих обнаружению ЧР достаточно велика. На рынке присутствует большое количество приборов, использующих различные методы измерения, каждый из которых имеет как свои плюсы, так и минусы. В большинстве случаев возможность обнаружения частичных разрядов в изоляции определяется уровнем неустранимых внешних помех. Ведь для того, чтобы измерительная аппаратура зафиксировала частичный разряд, необходимо чтобы его импульс превышал интенсивность помех. То есть отношение сигнал/помеха на выходе измерительного прибора должно быть больше единицы. Следует всегда иметь в виду, что в условиях измерения на эксплуатирующемся объекте для измерения ЧР необходимо, в первую очередь, избавиться от помех или снизить их уровень. Одним из основных факторов неудачного измерения ЧР и определения дефектного места в изоляции является низкая помехоустойчивость применяемой аппаратуры и отсутствие мер по снижению уровня помех и измерительной цепи.

Согласно МЭК-60270, измерения подвергаются воздействию помех, которые должны быть достаточно низки, чтобы дать возможность для чувствительного и точного измерения контролируемых количественных характеристик ЧР. Так как помехи могут совпадать с импульсами ЧР, и поскольку они часто накладываются на измеряемые количественные характеристики, уровень фоновых шумов предпочтительно должен быть меньше чем 50 % нормированной допустимой величины частичных разрядов, если иначе не указанно соответствующим Техническим Комитетом. При приемочных испытаниях и типовых испытаниях на высоковольтном оборудовании, должен быть зарегистрирован уровень фоновых шумов.

Согласно вышесказанному, процесс измерения уровня частичных разрядов делится на два основных этапа. Первый – это определение уровня помех и отстройка измерительного оборудования, второй - непосредственно само измерение и анализ полученных характеристик ЧР.

По сути, оптимизация процесса измерения является приведением отношения сигнал/помеха к максимально возможному значению. Данное отношение можно представить в виде отношения токов поступающих в измеряющую аппаратуру:

12KСЃ/Рї=iСЂ(П‰)iРї(П‰)=qСЂОіСЂKСЂ(П‰)qРїОіРїKРї(П‰)=(KСЃ/Рї)0ОіСЂKСЂ(П‰)ОіРїKРї(П‰)">

Где 12qСЂРё qРї"> - заряды реального сигнала ЧР и помехи соответственно, 12ОіСЂ Рё ОіРї"> - коэффициенты передачи тока, 12KСЂ(П‰) Рё KРї(П‰)"> - коэффициенты, учитывающие частотные спектры тока, 12(KСЃ/Рї)0"> - величина отношения реального сигнала к сигналу помехи в месте их приложения. Отсюда сразу становится видно, что отношение 12ОіСЂ/ОіРї"> можно регулировать выбором схемы измерений и местом установки датчиков измерения, а отношение 12KСЂ(П‰)/KРї(П‰)"> выбором измеряющей аппаратуры с высокой степенью помехоустойчивости. Производители оборудования предлагают различные методы и схемы измерения уровня ЧР, выбирая которые, необходимо отталкиваться от целей измерения. Так для кабельных линий более выигрышным представляется электрический метод, основным недостатком которого является необходимость временного вывода измеряемой линии из работы. Но при этом данный метод позволяет снять наибольшее количество характеристик ЧР, в том числе и производить их локализацию по длине кабельной линии.

Наиболее интенсивными являются помехи от коронных разрядов, т.е. неполные разряды в воздухе, возникающие в местах резкой неравномерности электрического поля. При этом уровень наводимых от них помех тем выше, чем выше класс напряжения оборудования, на котором производятся измерения. Наиболее точно измерить характеристики частичных разрядов возможно в лабораторных условиях, где применено множество мер по ограничению наводимых помех: использование некоронирующей ошиновки, соответствующих экранов, устраняющих возможность стримерной короны, надежное заземление всех элементов испытательной установки. Для исключения радиочастотных помех применяется экранирование помещения, в котором производятся измерения. Но проводить такие мероприятия на эксплуатирующихся объектах зачастую не представляется возможным.

При подготовке к измерениям возможно распознать и избавиться от непериодических помех (помехи от коммутаций) а так же от помех от внешних частичных разрядов, источник которых достаточно удален от объекта измерения. Помехи от высокочастотных источников, которые, как правило, имеют довольно узкий спектр, можно исключить выбором соответствующих полос частот настройки измерительной аппаратуры. Наиболее выгоден тот диапазон, в котором достигается максимально возможное отношение сигнал/помеха. Так при использовании частот свыше 400 кГц в измерительном оборудовании электромагнитного типа сигналы коронных разрядов практически полностью погашаются.

Основные источники неустранимых помех – различные преобразователи, переключатели контактов РПН и выключателей соседних линий, коронные разряды на токоведущих частях и арматуре, дефектные изоляторы и СВЧ-сигналы. На линиях средних напряжений основную роль играет корона на проводах, ошиновке и заостренных элементах оборудования. Арматура и изоляторы не вносят сильных помех, при условии правильного их выбора и монтажа. Однако в оборудовании высших классов напряжения (от 330 кВ и выше) могут создаваться значительные разряды на заостренных краях арматуры и концах ножей разъединителей. Так на оборудовании сверхвысоких классов напряжений практически всегда присутствуют помехи уровня до 10 нКл.

При регистрации снимаемых параметров величина импульса накладывается на импульс фоновых помех, поэтому необходимо откалибровать измеряющую аппаратуру относительно уровня помех. Для этого применяются специальные устройства, калибраторы, которые являются генераторами импульсов заданного значения.

Поскольку параметры схемы измерения ЧР влияют на уровень помех, при каждом изменении этих параметров необходимо производить калибровку. Если в схеме испытаний происходит замена только объекта измерения, то калибровка необходима в том случае, если емкость объекта будет отличаться от ранее испытуемого более, чем на 10%. При замене же в схеме регистрации ЧР соединительного конденсатора, соединительных проводников, устройств преобразования или измерительных средств, калибровка должна производиться обязательно. Калибровка производится на полностью собранной схеме испытаний (рис. 1), при этом объект измерения не должен находиться под напряжением, за исключением использования калибровочных конденсаторов с соответствующей изоляцией.

При проведении калибровки генератором подаются сигналы установленного значения. При этом необходимо отстроить устройство преобразования и измеритель частичных разрядов так, чтобы на выходе получалось значение заряда, которое подается генератором. Погрешность измерения не должна превышать 5%.

Многое современное оборудование в процессе калибровки определяет коэффициент пропорциональности измеряемого сигнала к реальному:

12(KСЃ/Рї)0=qСЂqРї">

Величина реального заряда ( 12qСЂ"> ) всегда известна, ее значение устанавливается на калибраторе. В большинстве современного оборудования для определения искомого коэффициента необходимо указать данную величину на измеряющей аппаратуре, которая автоматически рассчитает нужное отношение сигналов. Стоит отметить, что многие производители измеряемого оборудования для повышения точности измерений советуют уже на стадии калибровки подавать калибратором сигнал находящийся в пределах от 50 до 200 % от ожидаемого уровня ЧР.

Помимо отстройки от помех, применимо к кабельным линиям процесс калибровки позволяет определить необходимые для локализации дефектных мест изоляции величины, а именно длину кабельной линии (рис. 2, 3), расстояние до муфты и скорость распространения в ней импульса. Определяются данные величины методом определения отраженного импульса. Естественно для реализации данная функция должна поддерживаться применяемыми при измерениях приборами или программным обеспечением.

Ряд исследователей при идентификации дефектов в изоляции высоковольтного электроэнергетического оборудования используют различные математические методы для анализа формы индивидуальных импульсов ЧР. Основным назначением этих методов является выделение функциональных признаков из массива зарегистрированных в процессе измерения импульсов ЧР. Для спектрального представления последовательности импульсов ЧР применяются преобразования Фурье, вейвлет, Хаара и Уолша и др. Например, широко используемое при анализе ЧР, вейвлет-преобразование содержит два компонента - эквивалентное время (T) и эквивалентная полоса пропускания (W).

Таким образом, каждый импульс ЧР может быть представлен в виде точки в двумерных координатах (T,W) (так называемая TW-карта классификации, рис. 4) следующим образом. Импульсам ЧР, относящимся к одному дефекту (источнику ЧР), будут соответствовать точки в TW-карте, которые близки друг к другу. Соответственно, импульсы ЧР, относящиеся к другим источникам, будет производить отдельные и отличные группы точек в классификационной карте. Когда несколько таких кластеров отображаются на TW-карте, то каждый кластер представляет группу импульсов ЧР, имеющих одинаковую форму. Обычно, эти группы могут определять происхождение различных ЧР или источников помех, что позволяет разделять эти эффекты, а также эффективно отстраиваться от помех. Подход, основанный на TW декомпозиции импульсов ЧР, является наиболее эффективным инструментом для борьбы с шумовыми и внешними воздействиями при измерениях. Следует, однако, учитывать, что при применении методик идентификации дефектов по параметрам единичных ЧР необходимо иметь в виду, что форма импульса ЧР, в первую очередь, определяется техническими характеристиками измерительных систем, а именно шириной полосы пропускания. Кроме того, такого рода информация зависит от передаточной функции измерительного устройства, а также от взаимного месторасположения дефекта (источника сигнала ЧР) и датчика регистратора. В общем случае, импульсы ЧР подвергаются эффекту затуханию, в зависимости от потерь в среде передачи сигнала, эффекту искажения из-за комплекса емкостных и индуктивных соединительных явлений, и эффекту отражения из-за изменения сопротивления бегущей волны от исследуемого объекта вдоль пути распространения. Таким образом, форма импульса ЧР связана исключительно с измерительной цепью и расположением источников разрядов в испытуемом объекте, поэтому использование различных регистраторов ЧР с различными передаточными функциями измерительных каналов может привести к несопоставимым результатам при идентификации дефектов по параметрам единичных зарегистрированных импульсов ЧР.

Даже при соблюдении множества мер по отстройке от помех, конечный сигнал всегда будет содержать как импульсы от частичных разрядов, так и импульсы от помех. В большинстве случаев заключение о том, что измеряется прибором (частичные разряды или помехи) должен сделать специалист, производящий диагностические испытания электрооборудования. Он оценивает показания прибора, анализирует результаты испытаний и внешние факторы. Таким образом, самым значимым фактором, влияющим на измерение, по-прежнему является квалификация и опыт персонала, проводящего диагностические измерения.

Владимир Подлесный

Использованная литература

1. Аксенов Ю.П., Ляпин А.Г. , «Диагностика изоляции токопроводов и комплексных распределительных устройств по характеристикам частичных разрядов в эксплуатации и при ремонтах»,- Москва: ЦНИИатоминформ

2. Вдовико В.П., «Частичные разряды в диагностике высоковольтного оборудования», - Новосибирск:Наука, 2007.-155 с.

3. Кучинский Г.С. , «Частичные разряды в высоковольтных конструкциях», - Ленинград: Энергия, 1979.-224 с.

4.Сви П.М., «Измерение частичных разрядов в изоляции оборудования высокого напряжения энергосистем», Москва: Энергия., 1977. – 199 с.

5. Вдовико В.П., «Повышение эффективности измерения ЧР в высоковольтном оборудовании трехфазного соединения», «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 32», Санкт-Петербург: ПЭИПК, 2009.-249 с.

6. Соловьев Ю.В., Таджибаев А.И., «Неразрушающие методы оценки технического состояния кабелей из сшитого полиэтилена», «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 32», Санкт-Петербург: ПЭИПК, 2009.-249 с.

7. ГОСТ 20074-83, «Метод измерения характеристик частичных разрядов», 1983 г.

8. МЭК 60270 «Методы высоковольтных испытаний – измерение частичных разрядов», 2000 г.

Как заказать наши услуги? 

 

Направьте запрос по электронной почте: info@q-el.ru

 

По телефону: +7 (812) 324-70-72

 

Лично у нас в офисе. 

МЫ ЗАЙМЕМСЯ ВАШИМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ:

Спасибо!
Ваша заявка принята

Первый освободившийся оператор свяжется c вами
в течении часа