logo logo

Инфракрасное диагностирование ОПН

Ограничители перенапряжений типа ОПН предназначены для глубокого ограничения внутренних и грозовых перенапряжений, воздействующих на электроустановки и выпускаются на напряжения 110—750 кВ.

Конструктивное исполнение ОПН позволяет выявлять в них следующие дефекты, следствием которых являются температурные аномалии:

  1. нарушение герметичности фарфоровой или силиконовой покрышки с увлажнением внутренних элементов конструкции ОПН (например, стеклопластиковых деталей, полимерной оболочки блоков варисторов и т. п.);
  2. увлажнение кварцевого наполнителя (общее и локальное);
  3. пробой варисторов.

Конструктивно ОПН представляет собой один или ряд параллельных столбов, набранных из дисков высоконелинейных варисторов из двуокиси цинка диаметром 28—60мм, помещенных в фарфоровую покрышку, засыпанную для улучшения теплоотвода от резисторов кварцевым песком, либо заключенных в полимерную оболочку и размещенных в силиконовой покрышке. (см. рис. 1—2).
схема протекания токов утечки в элементе ОПН
Рис. 1. Упрощенная схема протекания токов утечки в элементе ОПН:

  1. — фланец;
  2. — изоляционная покрышка;
  3. — кварцевый песок;
  4. — столб варисторов.

Условные обозначения:
I1 — ток утечки по наружной поверхности фарфоровой покрышки;
I2 — ток утечки через кварцевый песок;
I3 — ток, протекающий через столб варисторов;
I4  — ток утечки по внутренней поверхности фарфоровой
покрышки;
I5  — ток, протекающий в локальном объеме элемента при нарушении герметизации его фланцевого соединения и локальном увлажнении кварцевого песка.
конструктивная схема элемента ОПН
1 — исправный элемент:

Токи I1( I2, I4, I5 практически отсутствуют. Нагрев по высоте элемента ОПН в результате протекания тока
I3       небольшой, температурный профиль равномерен (здесь и далее на этом рисунке обозначения токов соответствуют рис. 8).

2 — общее увлажнение кварцевого наполнителя:

Нагрев определяется током I2. Температурный профиль повторяет кривую I, с более высокими температурами. В начальной стадии нарушения герметичности фланца в этом месте может наблюдаться повышение температуры (кривая III).

3 — локальное увлажнение кварцевого наполнителя:

Нагрев определяется током I5. Повышение ("всплеск") температуры в месте локального увлажнения.

4 — общее увлажнение кварцевого наполнителя и пробой варисгора:

Нагрев определяется суммой токов I1, I2, I3.
"Провал" температуры — в месте пробитого варистора.
Рис. 2. Упрощенная конструктивная схема элемента ОПН и огибающие температурных профилей по его высоте при различных дефектах:

1 — верхний металлический фланец; 2 — покрышка; 3 — металлическая прокладка между ярусами варисторов; 4 — столб варисторов; 5 — кварцевый заполнитель.

На рис. 3 приведены примеры и интерпретации дефектов ОПН в виде огибающих температурных профилей по высоте элемента.
При обследовании ограничителей перенапряжений следует сравнивать температуру элементов между фазами. Если обнаружено, что температурное поле одного из элементов ОПН равномерно и он имеет температуру, отличающуюся на 2°С и более, чем такие же элементы других фаз, то этот элемент считается дефектным. Вероятной причиной этого является общее увлажнение кварцевого наполнителя или внутренней поверхности силиконовой покрышки. При этом, в одноэлементных ОПН будет наблюдаться повышение температуры элемента из-за увеличения тока утечки, а в многоэлементных ОПН может наблюдаться ее уменьшение (ток утечки практически не меняется т. к. он определяется сопротивлением "здоровых" элементов, а сопротивление дефектного элемента снижено).
Если при тепловизионной диагностике обнаружено наличие локальных температурных аномалий на поверхности элемента с температурой, отличающейся от средней на 2°С и более, то в этом элементе также возможно наличие дефекта. Возможной причиной аномалии может быть локальное увлажнение кварцевого наполнителя (в ОПН с фарфоровой покрышкой) или внутренней поверхности силиконовой покрышки (в ОПН с силиконовой покрышкой), а также пробой варисторов.
В ОПН с фарфоровой покрышкой в местах "подсосов" влажного воздуха наполнитель будет увлажняться, это вызовет изменение тока утечки через эти области и температурные аномалии на поверхности покрышки. Заполнение элемента ОПН на заводе непросушенным песком существенно расширит размер этих аномальных зон.
В ОПН с силиконовой покрышкой, конденсация влаги на внутренней поверхности покрышки (соседствующих с местами разгерметизации) также вызовет изменение тока утечки и температуры в этих областях.
Следует отметить, что температура увлажненных зон может быть как выше, так и ниже средней температуры дефектного элемента. В многоэлементных ОПН она будет ниже (ток утечки практически не меняется т. к. он определяется сопротивлением "здоровых" элементов, а сопротивление увлажненной зоны дефектного элемента снижено). В одноэлементных ОПН температура зависит от величины, конфигурации, месторасположения увлажненных зон в теле элемента и степени их увлажнения. Например, при небольшом объеме увлажненной зоны, по сравнению с общим объемом ОПН и ее радиальной ориентации, температура в этой зоне будет ниже средней (ток утечки практически не меняется т. к. он определяется сопротивлением "здоровой" зоны, а сопротивление увлажненной зоны снижено); при большом объеме увлажненной зоны или ее расположением практически по всей высоте в виде полосы, ее температура может быть выше средней из-за увеличения общего тока утечки элемента.

Характерные термограммы ОПН, встречающиеся в эксплуатации, приведены на рис. 3.
термограмма  ОПН
б) фаза с общим внутренним увлажнением ограничителя перенапряжений ОПН-110.
термограмма дефектов ОПН
а) фаза без дефекта (слева) и с дефектом (справа) ограничителя перенапряжений ОПН-110 (локальное внутреннее увлажнение).
Рис. 3 (а—б). Характерные термограммы дефектов ОПН

Для ОПН, в которых по результатам тепловизионной диагностики подозревается наличие дефекта, необходимо провести их внеочередные испытания в соответствии с ГКД 34.20.302-2002 и с учетом рекомендаций заводов-изготовителей. По результатам испытаний принимается решение о возможности дальнейшей эксплуатации ОПН.

Для оценки состояния ОПН, в которых, по результатам тепловизионной диагностики подозреваются дефекты, выполнения испытаний и измерений, локализации дефектов и принятия решения о дальнейшей эксплуатации, рекомендуются следующие сроки:

  1. для одноэлементных ОПН — до начала грозового сезона, но не более 5 дней (с учащенным контролем токов утечки в течение этого срока);
  2. для многоэлементных ОПН — до начала грозового сезона, но не более 30 дней.
Метки материала: , ,

Похожие материалы:

bottom