Metody diagnostiky elektrických zařízení – Studopedie

Vlastnosti, metodické a informační základy metod diagnostiky elektrických zařízení jsou značně různorodé a jsou podrobně popsány v odborné literatuře. Níže je proto uveden pouze obecný přehled nejběžnějších kontrolních metod vyvíjených v Rusku. Některé používané a nejslibnější oblasti vývoje pro diagnostiku elektrických zařízení jsou uvedeny v tabulce. 5.2.

Metoda infračervené termografie. Změny teplot součástí a prvků elektrického zařízení během provozu jsou důležitým informativním znakem jejich technického stavu. Dálkové sledování teploty ohřevu částí pod proudem, kontaktních spojů, skříní elektrických zařízení, závěsných a nosných izolací je realizováno pomocí termovizního řízení. Tato diagnostická metoda je založena na záznamu infračerveného záření.

Rozlišení termovizního řízení je 0,2 o C. V ruské elektroenergetice jsou nejpoužívanější domácí termokamery TV-03 a termokamery švédské firmy AGEMA, například AGEMA-782.

Posouzení technického stavu kontaktních spojů se provádí porovnáním teploty kontaktů stejného typu, které jsou za stejných podmínek zatížení a chlazení, dále teploty kontaktního spojení a spojitých úseků proudových vodičů. Posouzení technického stavu izolátorů je založeno na rozboru teplotního rozdílu mezi vadným a neporušeným izolantem. Tento rozdíl je určen napětím na izolátoru a dielektrickou ztrátou porcelánového izolátoru.

Teplota rozbitého izolátoru se rovná teplotě okolí, protože napětí na něm je nulové. Teplota nepropíchnutého izolantu je dána průměrnými parametry kapacity, velikosti a napětí a přesahuje teplotu okolí o 0,4–0,5 oC.

Pokyny pro diagnostiku elektrických zařízení

Metoda termovizního monitorování je nejrozšířenější v otevřených a uzavřených rozvaděčích s napětím 35 kV a vyšším a také na elektrických vedeních.

Metoda chromatografické kontroly zařízení s olejovou náplní. Jedná se o nejrozvinutější a nejrozšířenější diagnostickou metodu v elektroenergetice. Je použitelný pro včasnou detekci vznikajících defektů uvnitř olejových výkonových transformátorů, autotransformátorů, bočníkových reaktorů, velkých elektrických strojů s vodním olejovým chlazením, přístrojových transformátorů, vysokonapěťových průchodek a vysokonapěťových kabelů. Chromatografie je dělení směsí. Myšlenka metody je založena na předpokladu, že poškození v olejovém zařízení je doprovázeno uvolňováním různých plynů, které se v oleji při běžném provozu nevyskytují. Tyto plyny jsou rozpuštěny v oleji. Jejich izolací z oleje a provedením chromatografické analýzy je možné detekovat defekty v rané fázi výskytu. V současné době je studováno složení plynů obsažených v oleji nezávadného, ​​běžně fungujícího zařízení, plyny charakteristické pro různá poškození a byly identifikovány jejich mezní koncentrace. Současně se zjišťují koncentrace vodíku, metanu, etylenu, ethanu, acetylenu, oxidu uhelnatého a kysličníku a dalších plynů.

Olej se odebírá z provozního transformátoru pomocí speciálních odlučovačů oleje pístového typu. To eliminuje kontakt oleje s okolním vzduchem a zabraňuje ztrátě plynů rozpuštěných v oleji během procesu výběru. Olej se umístí do uzavřeného prostoru a analyzuje se plyn nad povrchem oleje. Chromatografy se používají k analýze složení, dynamiky změn a koncentrace plynů ve vzorcích ropy. Kromě toho jsou k dispozici vestavěné prostředky pro analýzu plynů rozpuštěných v ropě a uvolněných plynů, jakož i zařízení pro nepřetržité monitorování založené na stanovení CO₂a H₂, rozpuštěné v oleji. Charakter a přibližné místo poškození je určeno kvantitativním složením plynů. Potřeba identifikovat defekt v raných fázích jeho vývoje vyžaduje zpracování dat chromatografické analýzy. Hodnocení stavu zařízení naplněného olejem se provádí zpravidla na základě čtyř kritérií: mezní koncentrace, rychlost nárůstu koncentrace plynu, poměry koncentrací plynu a kritérium rovnováhy.

První kritérium umožňuje posoudit povahu vnitřních defektů podle hodnoty překročení limitních koncentrací. Závažné poškození izolace je tedy charakterizováno vysokou koncentrací vodíku a acetylenu a je obvykle doprovázeno přítomností oxidu uhličitého. Poměrně vysoká koncentrace nasycených a nenasycených uhlovodíků v kombinaci s malým procentem svědčí o tepelném rozkladu oleje v důsledku přehřátí kovových částí. Pokud je přítomno znatelné množství CO, znamená to, že se celulóza rozkládá. Prudký nárůst ukazuje na silné lokální přehřátí, doprovázené zuhelnatěním oleje. Pokud je obsah 10–20krát vyšší než CO za nepřítomnosti jiných plynných produktů rozkladu, pak je příčinou tepelný rozklad celulózy. Při vysokých teplotách jsou detekována malá množství a obsah kyslíku je znatelně snížen. Přítomnost vodíku a malý obsah ethylenu svědčí o částečných výbojích. V případě slabého jiskření je detekováno malé množství. Přítomnost indikuje rozvíjející se závadu uvnitř transformátoru, kterou je třeba vyřadit z provozu a zkontrolovat.

Druhým kritériem je řízena rychlost nárůstu koncentrace plynu. Pokud je nárůst obsahu plynu o více než 10 % za měsíc, je transformátor často monitorován. Spolehlivost posouzení stavu pomocí tohoto kritéria je mnohem vyšší pro uhlovodíkové plyny a CO než pro vodík a oxid uhelnatý, jejichž ztráty ve vzorku ropy jsou někdy úměrné číselným hodnotám tohoto kritéria.

Třetí kritérium umožňuje použít tři poměry plynných par. Nejčastějšími příčinami uvedených vztahů je výskyt vad izolace transformátorového železa, zahřívání a vyhoření kontaktů přepínače odboček pod zatížením, porušení izolace táhel a třmenů se vznikem zkratu, ohřev kontaktů nízkonapěťových odbočných spojů.

Čtvrté kritérium je založeno na porovnání výsledků analýzy oleje z plynového relé a ze vzorku. Používá se v případech aktivace plynové ochrany. Na základě tohoto kritéria je učiněn závěr o možnosti uvedení transformátoru do provozu a identifikována elektrická závada, kdy by opakované zapínání transformátoru mohlo vést ke zvýšení zdroje poškození.

Slibnou oblastí aplikace těchto kritérií je vývoj algoritmů pro implementaci automatizovaných systémů pro hodnocení stavu zařízení plněných olejem. Je třeba poznamenat všestrannost metody a zvyšující se účinnost jejího použití s ​​rostoucím napětím.

Metoda monitorování dielektrických charakteristik izolace. Je založeno na měření dielektrických charakteristik, které zahrnují svodové proudy, hodnoty kapacity, tangens dielektrických ztrát (tgd) atd. Monitorování unikajícího proudu je založeno na měření proudu procházejícího pevnou izolací za přítomnosti napětí. Jsou známy dva způsoby ovládání. V první, přímé metodě se měří komplexní modul vodivosti izolace nebo její kapacita. Metoda vyžaduje registraci zlomků procenta ve změně řízeného parametru, použití různých schémat pro zvýšení citlivosti a odolnosti proti šumu, což je její nevýhoda. Při druhé metodě se porovnává kapacita a tgd stejného typu elektrického zařízení pomocí Scheringova obvodu. Metoda vyžaduje speciální měřicí vedení konstrukce izolované od země. Může být použit pro monitorování vysokonapěťových přístrojových transformátorů a vazebních kondenzátorů.

Způsob řízení výboje. Používání výbojů jako indikátoru izolačního stavu elektrických zařízení je stále rozšířenější. Známé metody měření výbojových charakteristik lze rozdělit na měření částečného, ​​štěrbinového a povrchového výboje a na elektrické a neelektrické metody. Metody se používají při napětích 110 kV a vyšších v transformátorech a elektrických strojích.

Studuje se závislost úrovně intenzity částečných výbojů v izolaci elektrických strojů na tepelných a mechanických vlivech. Data jsou analyzována pro identifikaci vztahů mezi charakteristikami částečného výboje a životností izolace. Měření částečných výbojů umožňuje sledovat stav izolace během testování a identifikovat její stav před poruchou. Přítomnost částečných výbojů je určena objevujícími se napěťovými impulsy a změnami elektromagnetického pole ve vnějším obvodu pomocí elektromagnetického senzoru. Jsou známá zařízení, která řídí amplitudu a rychlost opakování pulzů v určitých frekvenčních rozsazích.

Hlavní potíže při použití metody částečného výboje jsou spojeny s přítomností rušení způsobeného spínacími a přechodnými procesy v primárních okruzích instalace, přítomností korónových výbojů, rádiového rušení atd. Problém měření signálu a jeho oddělení od šumu není vždy řešitelný. Efektivita použití monitorování částečného výboje se zvyšuje s rostoucím provozním napětím, protože na jedné straně se zvyšuje intenzita elektrického pole a pravděpodobnost defektů, na druhé straně je možné upustit od vysokonapěťových zkoušek.

Je také vhodné detekovat štěrbinové výboje, jiskření a oblouky ve vinutí velkých elektrických strojů pod zátěží. Příčiny vzniku výbojů: zeslabení klínů štěrbin, otěr a smrštění klínových těsnění mezi tyčemi vinutí statoru, přetržení elementárních vodičů, vibrace pružných olověných desek atd. Jiskrové, doutnavé a obloukové výboje lze detekovat pomocí například indukční snímače. Výboje lze také detekovat pomocí vodivých elektrod aplikovaných na izolaci, kapacitních senzorů připojených k nulovému a linkovému výstupu nebo antény namontované na rotoru stroje, vysokofrekvenčního transformátoru umístěného v neutrálním zemnicím obvodu a rádiového rušení. metr.

Zdrojem povrchových výbojů jsou defekty v tyčových izolátorech, jako jsou praskliny a místní vodivé znečištění. Vznik povrchových výbojů je doprovázen zářením v audio, optické a rádiové oblasti. Je známý způsob optického monitorování záření z povrchových výbojů pomocí elektronově optického defektoskopu. Je založen na zaznamenávání časoprostorového rozložení jasu záře a identifikaci vadných izolátorů podle jejich povahy. Ke stejným účelům se s různou účinností používají radiotechnické a ultrazvukové metody a také metoda sledování ultrafialového záření pomocí elektronově optického defektoskopu Filin. Tento princip lze také použít pro detekci závad, jako jsou zlomené tyče rotoru asynchronního elektromotoru, tvorba oblouku v rozváděčích atd.

Popsané metody neposkytují jednoznačnou souvislost mezi úrovní a povahou sledovaných parametrů a povahou a lokalizací poškození. Jsou v zásadě univerzální a vyžadují individuální přístup ke každému objektu a speciální experimentální studie.

Vibrační diagnostická metoda. Pro sledování technického stavu mechanických součástí má velký význam spojení parametrů objektu s tak integrální vlastností, jako je spektrum vibračních frekvencí. Jakékoli parametrické buzení posouvá spektrum. Toto se používá jako znak. Odhad stavu na základě posunu složek nízkofrekvenčního spektra je méně efektivní.

Elektrofyzikální metoda řízení. Slibnou oblastí diagnostiky elektrických zařízení je využití metod elektrofyzikálního řízení. Výhodou takových metod je rychlé získání primární informace, pohodlí jejího přenosu a prezentace ve formě signálu odezvy. Senzory jsou snadno integrovatelné do objektu, hardwarová implementace je relativně jednoduchá, existují dobré možnosti pro vyladění různých elektrofyzikálních efektů a efektivita detekce defektů je vysoká. Snadno přístupné automatizaci a implementaci na počítači.

Metodologickým základem pro použití elektrofyzikálních metod je princip pozorovatelnosti a nosiči informace jsou elektrofyzikální efekty, které vznikají při aktivaci fyzikálních procesů. Podle způsobů projevu, výstupu a zpracování informace lze efekty tohoto typu rozdělit na integrální efekty a související přechodné procesy, nelineární efekty, fluktuační efekty a šum.

Využití elektrofyzikálních jevů se uskutečňuje na základě stanovení způsobu projevu defektu nebo defektotvorného faktoru v podobě konkrétního fyzikálního procesu a možnosti pozorování tohoto procesu vnějšími prostředky. Tato možnost je dána silou účinku a rozlišením použitých měřicích přístrojů.

Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli:

Naše elektrotechnická laboratoř, která se nachází v Moskvě, má osvědčení o registraci elektrotechnické laboratoře a osvědčení o způsobilosti pro následující typy zkoušek a měření:

• izolační odpor,
• fázově-nulová smyčka,
• lepení kovů,
• zemní smyčka,
• kontrolní stroje,
• Kontrola proudového chrániče (RCD).

Elektrická měření a zkoušky elektrických zařízení se provádějí v elektrických instalacích do 1000 V.

Veškerá elektrická měření provádí elektrotechnická laboratoř s využitím moderních přístrojů, což zaručuje maximální přesnost diagnostiky zařízení, spolehlivost výsledků a jistotu v jejich autenticitu.

Elektrická měření se provádějí za účelem kontroly souladu parametrů elektrické instalace s projektem, platnými regulačními dokumenty (PUE a PTEE elektrických sítí a elektrických zařízení), jakož i za účelem včasného odhalení závad, které mohou vést k nouzovým a požárně nebezpečným situacím, k zastavení výrobního procesu nebo kancelářské práce. Výsledky zkoušek a měření se zaznamenávají do protokolů, které jsou součástí technické zprávy.

Jaké testy provádí elektrotechnická laboratoř?

Přejímací zkoušky se provádějí po dokončení všech elektroinstalačních prací. Technická zpráva sestavená na základě výsledků zkoušek je součástí dokumentace potřebné pro uvedení elektroinstalace do provozu.

Pravidelné (provozní) zkoušky se provádějí v souladu s požadavky regulační a technické dokumentace a inspekčních orgánů. Četnost zkoušek a měření je určena charakteristikami zařízení, jeho provozními podmínkami a také platnými pravidly a předpisy.

Preventivní (kontrolní) testy se provádějí za účelem zjištění vadných nebo nevyhovujících elektrických sítí a elektrických zařízení normám a pravidlům pro elektroinstalaci (PUE, PTEEP, PB), aby se předešlo nehodám, nouzovým situacím a požárům elektrického vedení.

Složení technické zprávy

• Titulní strana s údaji o elektroměřicí laboratoři, názvem organizace, úplnou adresou zákazníka a datem měření;
• Kopie osvědčení o registraci laboratoře;
• Kopie osvědčení o způsobilosti;
• Vysvětlující poznámka popisující metodu a průběh měření.

Protokoly elektrolaboratoře společnosti PJSC European Electrical Engineering

• Protokol č. 1 – Vizuální kontrola: kontrola souladu elektrických instalací s regulační a projektovou dokumentací.
• Protokol č. 2 – Protokol pro kontrolu přítomnosti obvodu mezi uzemněnými instalacemi a prvky uzemněné instalace.
• Protokol č. 3 – Měření izolačního odporu vodičů a kabelů s napětím do 1000 V.
• Protokol č. 4 – Kontrola souladu parametrů obvodu fáze-nula s charakteristikami ochranných zařízení a kontinuity ochranných vodičů.
• Protokol č. 5 – Kontrola automatického vypnutí přímým měřením jednofázového zkratového proudu.
• Protokol č. 6 – Protokol pro kontrolu a testování automatických jističů (RCD).
• Protokol č. 7 – Měření odporu zemnících zařízení.

Typy měření

1. Měření izolačního odporu

Měří se izolační odpor vodičů, žil kabelového vedení mezi sebou a vzhledem k uzemněným vodičům. Izolační odpor musí být alespoň 0,5 MΩ.

Odpor uzemňovacích zařízení (uzemňovací smyčka) se měří podle regulačních dokumentů PUE, PTEEP atd. 3, 3.1 v elektrických instalacích s pevně uzemněným neutrálem s napětím do 1000 V. Odpor uzemňovacího zařízení by v žádném ročním období neměl být větší než 2, 4 a 8 Ohmů při síťovém napětí 660, 380 a 220 V třífázového zdroje proudu nebo 380, 220 a 127 V jednofázového zdroje proudu.

2. Kontrola přítomnosti obvodu mezi uzemněnou elektrickou instalací a uzemněnými prvky

Taková měření se provádějí za účelem stanovení integrity a kontinuity ochranných vodičů od měřeného objektu k uzemňovacímu vodiči nebo k hlavnímu uzemňovacímu a potenciálovému vyrovnávacímu vodiči, jakož i za účelem stanovení odporu měřené části ochranného obvodu. Tímto způsobem se také diagnostikuje napětí a jeho absence na uzemněných pouzdrech testovaného zařízení v provozním režimu.

Měření odporu se provádí mezi jakoukoli exponovanou vodivou částí a nejbližším bodem hlavního vodiče systému řízení potenciálu. Ochranné vodiče jsou primárně kovové elektrické trubky, kovové pláště kabelů.

Přechodový odpor uzemňovacích vodičů nesmí překročit 0,05 Ohmu. Naměřený odpor obvodu ochranného vodiče nesmí překročit vypočítanou hodnotu o více než 1.2krát.

3. Měření fázově-nulové smyčky

Měření odporu fázově-nulové smyčky se provádí za účelem ověření shody charakteristik odezvy ochranných zařízení během zkratu. Pro otestování spolehlivosti a rychlosti odpojení poškozeného úseku sítě se měří zkratový proud do pouzdra Ikz (zkratový proud Ikz je poměr jmenovitého napětí sítě k celkovému odporu fázově-nulové smyčky). Poté se porovná s vypočítaným odezvou ochrany testovaného úseku sítě. Spolehlivost odpojení se považuje za zajištěnou v případě, že možný proud v nouzovém režimu v tomto úseku sítě dostatečně mnohonásobně překročí odezvou ochrany. Ikz se porovnává s normami PTEEP.

4. Kontrola funkce proudových chráničů (RCD)

Proudové chrániče reagující na diferenciální proud, spolu s nadproudovými ochranami, jsou dalšími typy ochrany člověka před nepřímým kontaktem, což je zajištěno automatickým vypnutím napájení. Požadavky elektroinstalačního řádu a řada norem a norem (GOST R 50669-94, soubor norem GOST R 50571, NBP 243-97, MGSN 3.01-96 atd.) dnes předepisují povinné použití proudových chráničů v elektrických rozvaděčích domů ve výstavbě a rekonstrukci, mobilních budov z kovu nebo s kovovým rámem, chat atd.

Při provádění kontroly se provádějí následující operace:

1. Stanovení prahové hodnoty odezvy proudového chrániče.
2. Měření svodového proudu v ochranné zóně proudového chrániče.
3. Pro kontrolu celkové funkčnosti proudového chrániče je k dispozici testovací obvod, pomocí kterého se uměle vytváří vypínací diferenciální proud. Fungování proudového chrániče znamená, že pracuje normálně.

5. Testování jističů

Automatické spínače se používají k vedení, zapínání a automatickému rozpojování elektrických obvodů během abnormálních událostí (například přetížení, zkraty, nepřijatelné poklesy napětí), jakož i k občasnému ručnímu zapínání obvodů.

Zkoušky vypínacích jednotek jističů se provádějí za účelem ověření souladu jejich vypínacích limitů s údaji deklarovanými výrobcem, požadavky GOST R 50345-99, GOST R 50030.2-99. Vypínací parametry jističů musí odpovídat údajům výrobce a zajišťovat: ochranu před úrazem elektrickým proudem při zkratech (pokud jiná ochranná opatření nejsou dostatečná); ochranu sítí před přetížením a požáry v důsledku procesního přetížení nebo poškození izolace. Při kontrole ochrany sítí před přetížením jističů se přípustná vypínací doba v závislosti na násobku jmenovitého proudu a okolní teplotě stanoví podle údajů z pasu.

Automatické jističe se vyrábějí s inverzním časovým zpožděním (tepelné), nezávislým časovým zpožděním a okamžitým (elektromagnetickým a elektronickým) způsobem. Tepelné spouště pracují s časovým zpožděním v závislosti na hodnotě proudu: čím vyšší proud, tím kratší je časové zpoždění. Elektromagnetické spouště (vypínací) pracují bez časového zpoždění. Domácí a podobné spínače se podle GOST R 50345-99 klasifikují podle rozsahů okamžitého vypínacího proudu a dělí se na typy vypínacího proudu B, C, D.