Как показывает практика проведенных тепловизионных обследований, значительное количество дефектов обнаруживается на грозозащитных разрядниках и ОПН. Грозозащитные разрядники представляют собой аппараты защищающие электрооборудование от грозовых и кратковременных (коммутационных) перенапряжений.
Среди применяемых грозозащитных разрядников можно выделить металл-оксидные разрядники. Принцип работы таких разрядников основан на принципе работы нелинейного резистора (варистора). При нормальном оперативном напряжении варистор имеет довольно высокое сопротивление, в случае резкого скачкообразного повышения напряжения, сопротивление варистора резко уменьшается и пропускает потенциал грозового разряда на заземляющий контур.
Одним из качеств разрядников есть их способность к восстановлению после прохождения грозового разряда.
Отказ металл-оксидных разрядников (варисторов), применяемых в открытых распределительных устройствах (фото 1) для защиты оборудования подстанции от резких перенапряжений вызванных грозовым разрядом, может вызвать сбой в работе электрооборудования, и как следствие, прекращение подачи электроэнергии всем потребителям, запитанным от этой подстанции.
На термограмме 1 зафиксировано повышенное значение температуры на одном из разрядников, что есть свидетельством наличия дефекта в нем.
1. Дефекты на разряднике подстанции 35 кВ
Металл-оксидные разрядники также устанавливаются на распределительных подстанциях на трех фазах фидера со стороны распределения (фото 2).
Термограмма 2 зафиксировала перегрев всех трех разрядников, что указывает на наличие дефекта.
2. Дефекты разрядников на распределительных подстанциях
На регуляторах напряжения силовых трансформаторов используются разрядники с шунтирующим резистором. Устанавливаются они последовательно между токоведущим проводом и землей параллельно обмотке для защиты от грозового разряда.
На термограмме 3 показан вентильный разрядник на регуляторе напряжения силового трансформатора после выхода из строя. Отказ разрядника может повлиять на надежность регулятора и /или всей подстанции, что в свою очередь, приведет к незапланированному отключению электроэнергии.
3. Эта проблема разрядника на регуляторе напряжения при сбое могла повлиять на надежность регулятора и подстанции в целом. Это подстанция обслуживает в общей сложности 2120 потребителей.
Этот грозозащитный разрядник на 10 кВ (фото 4) наиболее повлиял на надежность системы распределения. Повышенная влажность внутри корпуса вызвала отказ разрядника, вследствие чего распределительные линии и электрооборудование потребителей оказалось незащищенными от грозовых разрядов.
На термограмме 4 зафиксирована высокая температура на разряднике, что свидетельствует о наличии дефекта вследствие увлажнения элементов разрядника из-за нарушения герметичности корпуса. Перегрев грозозащитных разрядников наблюдается также при обрыве шунтирующего резистора и сваривании электродов искровых промежутков.
4. Дефекты разрядника 10 кВ
По результатам тепловизионного обследования специалисты нашей компании провели исследования девяти грозозащитных разрядников. Для отчета они были пронумерованы.
Исследования показали следующие результаты. В одном из разрядников (№6) был сломан разъединитель (искровой промежуток), но следов дуги не было. Разъединители на остальных разрядниках не были повреждены. На двух разрядниках (№№1, 8) были сломаны кронштейны изоляторов. На корпусах разрядников №№2, 3, 5, 7, 8 был зафиксирован коричневый налет.
После измерения опорного напряжения и потери мощности, (таблица 1) все разъединители были демонтированы для осмотра в лаборатории. Также были измерены верхние и нижние уплотнительные кольца (таблица 1), и параметры каждого изолятора разрядника в верхнем и нижнем уплотняющем диске (таблица 2).
Таблица 1: Единицы измерения. Значения на первом плане вне приемлемых пределов. |
||||||
№ |
Высота "0" |
U (кВ, пиковое) |
Мощность (ватты) |
|||
|
Вершина |
Основание |
Прежде |
После |
Прежде |
После |
1 |
.007 |
.005 |
32.34 |
34.32 |
6.38 |
2.37 |
2 |
.006 |
.008 |
33.06 |
34.66 |
5.55 |
2.18 |
3 |
.010 |
.003 |
31.86 |
33.93 |
6.10 |
2.42 |
4 |
.000 |
.002 |
33.69 |
34.37 |
4.40 |
1.94 |
5 |
.003 |
.003 |
32.92 |
34.42 |
5.87 |
2.25 |
6 |
.010 |
.004 |
33.31 |
34.42 |
4.44 |
1.88 |
7 |
.004 |
.005 |
31.71 |
33.55 |
6.08 |
2.82 |
8 |
.001 |
.004 |
31.61 |
33.80 |
6.50 |
2.50 |
9 |
.002 |
.005 |
33.84 |
34.45 |
3.80 |
1.44 |
Пределы |
|
|
30.9 минимум |
1.29 максимума |
Таблица 2: Результаты испытаний – состояние поверхности изолятора. Весь изолятор был черного цвета. |
||
№. |
Верхний |
Нижний |
1 |
7/16" искровой промежуток |
3/8" искровой промежуток |
2 |
Полностью в корпусе |
Полное покрытие |
3 |
Неоднородный |
Полное покрытие |
4 |
Неоднородный |
Полное покрытие |
5 |
Полное покрытие |
Полное покрытие, но очень тяжелый |
6 |
Неоднородный, возможный 5/16" искровой промежуток |
Полное покрытие |
7 |
Неоднородный |
Полное покрытие |
8 |
Полное покрытие |
Неоднородный, возможный 1/8" искровой промежуток |
9 |
Неоднородный |
Возможный 1/8" искровой промежуток |
Все неповрежденные разрядники прогревались в духовом шкафу при температуре 120 С в течение 36 часов для просушки влаговпитывающего элемента. Измерения параметров разрядников до и после просушки внесены в таблицу 1. Следовательно, можно сделать вывод, что повышенная влажность уменьшает сопротивление разрядников, увеличивая значение тока проводимости. В конечном итоге это вызывает перегрев разрядника, как показано на термограмме 4.
Вывод.
Улучшение параметров грозозащитных разрядников и ОПН после просушки свидетельствует о повышенной их влажности. И хотя показатели потерь мощности еще выше допустимого верхнего предела, при дальнейшей просушке это можно исправить. Возможной причиной попадания влаги вовнутрь корпуса изолятора, является дефект уплотнительных колец на крышках.
Поломка разрядников №№1, 8 не были вызвана грозовым разрядом. Скорее всего, эта поломка является результатом некачественного монтажа или неправильной транспортировки.
Для поддержания надежности линий электропередач и систем распределения электроэнергии, очень важно уметь своевременно идентифицировать дефекты грозозащитных разрядников с помощью тепловизионного оборудования.
Своевременное обнаружение дефектов в разрядниках поможет избежать аварийных ситуаций, приводящих к дорогостоящим, отключениям электричества, как для потребителей, так и для компаний поставляющих электроэнергию.