Метод частичных разрядов

Одним из методов диагностики, которые обеспечивают контроль текущего состояния электрооборудования на месте его установки под рабочим напряжением в процессе нормальной эксплуатации, является метод контроля состояния высоковольтной изоляции оборудования по характеристикам частичных разрядов (ЧР). Этот метод позволяет выявлять дефекты изоляции на самых ранних стадиях их возникновения, отслеживать их развитие, оценивать текущее состояние изоляции и возможность дальнейшей эксплуатации оборудования.

Серьезные дефекты изоляции обычно обнаруживаются на стадии приемо-сдаточных высоковольтных испытаний и испытаний на месте монтажа. Если оборудование прошло эти испытания, то необнаруженные (или не проявившиеся) при их проведении дефекты изоляции (которые практически всегда имеются), не приводят к полному пробою изоляции в нормальных рабочих условиях. Однако, при дальнейшей эксплуатации оборудования, эти дефекты развиваются и растут. Их рост обусловлен появлением сравнительно небольших электрических разрядов в зоне повышенной напряженности поля вблизи дефекта, которые называют частичными разрядами. Под действием ЧР начинается разрушение изоляции, размер дефектной области и интенсивность разрядов увеличиваются. По мере развития дефекта энерговыделение в его зоне растет, и разрушение изоляции ускоряется за счет термических процессов. Увеличение дефектной области приводит к росту напряженности поля в оставшейся части изоляционного промежутка, и, когда дефектная зона достигает достаточно больших размеров, становится возможным сквозной пробой изоляции. Как правило, при отсутствии экстремальных воздействий (типа перенапряжений), процесс развития дефекта от зародышевой стадии до полного пробоя длится от нескольких месяцев до нескольких лет. Таким образом, появление частичных разрядов свидетельствует о наличии дефекта изоляции, причем ЧР достигают обнаружимого уровня уже на самой ранней стадии развития дефекта. Измерение ЧР может проводиться в процессе нормальной работы оборудования без вывода его из эксплуатации.

Возникновение электрического разряда вызывает сигналы трех типов: электрического, электромагнитного и акустического.

Наиболее чувствительными к сигналам ЧР являются электрические датчики, подключенные к высоковольтной шине контролируемого оборудования через конденсатор связи. Обычно электрические датчики способны дать лишь очень грубую локализацию источника сигналов ЧР, основанную только на сравнении интенсивностей сигналов в различных точках оборудования. Локализация источника путем анализа временных задержек электрических сигналов требует весьма дорогостоящего оборудования и дает результаты только в распределенных системах с коаксиальной структурой, таких, как элегазовые КРУ. Поэтому для локализации дефекта обычно используют акустические датчики, которые имеют значительно меньшую чувствительность, но, благодаря сравнительно низкой скорости распространения акустических сигналов, позволяют провести довольно точную локализацию источника сигналов внутри объекта. Акустические датчики практически не подвержены внешним помехам на силовом оборудовании подстанций (исключая двигатели и генераторы).

Электромагнитные датчики регистрируют электромагнитные сигналы ЧР с помощью антенны. Этот метод является одним из самых первых и наиболее удобных методов регистрации ЧР, т.к. обеспечивает дистанционные измерения без подключения к объекту. В последние годы происходит переход к использованию диапазона частот от нескольких сотен мегагерц до нескольких гигагерц.