Перспективы развития ультрафиолетового контроля в энергетике

Современные условия эксплуатации требуют применения новых бесконтактных методов диагностирования оборудования под рабочим напряжением, простых, недорогих и оперативных. Метод ультрафиолетового контроля (УФК) почти 10 лет применяется в России на отдельных энергообъектах. Однако у многих специалистов отношение к УФК всё ещё довольно скептическое, ввиду отсутствия чётких критериев проведения этого вида диагностики.

Наибольшую распространённость ультрафиолетовый контроль получил в области эксплуатации воздушных линий (ВЛ) [1-3]. Актуальными условиями для проведения УФК ВЛ являются: подверженность изоляции ВЛ загрязнениям от выбросов промышленных предприятий и в зонах автодорог; сложные погодные условия, оказывающие постоянное воздействие на изоляцию; наличие выработавшей свой ресурс подвесной изоляции; применение современных полимерных подвесных изоляторов, дефекты которых сложно определить визуально.

Методы УФК показывают хорошие результаты и при выявлении дефектов провода: повреждённых при монтаже или неправильно смонтированных соединений, следов дуговых перекрытий, набросов проволоки.

Существенным достоинством применения УФК является то, что при обследовании не требуется наличие токовой нагрузки токоведущих частей, чтобы выявить дефект. Для проведения контроля достаточно, чтобы оборудование находилось под рабочим напряжением.

Перспективой развития этого метода для контроля ВЛ может стать инспекция энергообъектов УФ-камерой (дефектоскопом), установленной на летательных аппаратах, таких как вертолёты и беспилотники. Подоб-ный подход успешно реализуется за рубежом, например, в Израиле. Основные вопросы, которые предстоит решить для развития УФ-инспекции ВЛ в России, - сложность и дороговизна организации полётов малой авиации, а также отсутствие у специалистов опыта контроля ВЛ с большой высоты и на высокой скорости, поскольку при таких условиях очень трудно обнаруживать и различать дефекты.

Применение УФК для оценки состояния оборудования ПС распространено в меньшей степени, поскольку специалисты зачастую не знают, на какие элементы обратить внимание и как интерпретировать полученный результат. Хотя экономический эффект от своевременного выявления дефекта на подстанционном оборудовании может быть значительным.

В открытом распределительном устройстве (ОРУ) обследованию подлежат аппараты и оборудование:

опорные фарфоровые и полимерные изоляторы разъединителей и выключателей;
ограничители перенапряжений, разрядники;
фарфоровая внешняя изоляция выключателей, трансформаторов напряжения, трансформаторов тока, конденсаторов связи;
подвесные изоляторы;
места соединения гибкой и жёсткой ошиновки;
концевые муфты кабельных перемычек 6-35 кВ. Выявляемые характерные дефекты:
фарфоровые изоляторы - повреждение армировочного слоя изоляторов, трещины по фарфору изоляторов, загрязнение поверхности изоляторов;
полимерные изоляторы - потеря гидрофобных свойств поверхности изоляторов и как следствие увлажнение, загрязнение;
арматура, ошиновка - порывы элементарных проводников в проводах и местах раскрепления, крепления ошиновки.
На рис. 1 показан пример обнаружения дефекта на элегазовом выключателе ВГБ-35. Контроль проводился в сухую погоду в марте 2015 года. У основания изолятора зафиксировано мощное электрическое поле. Имеет место разрушение глазури, акустический шум и радиопомехи могут оказывать влияние на работу встроенного трансформатора тока (ТТ). Рекомендовано продолжить наблюдение за оборудованием для выявления признаков влияния коронного разряда на работоспособность встроенного ТТ.

Для повышения эффективности выявления дефектов по результатам ультрафиолетового контроля целесообразно проводить обследование одновременно с тепловизионным контролем элек-трооборудования. В случае если ТВК подтверждает наличие дефекта, выявленного УФ-контролем, то это означает, что дефект существенно развился. Эти два метода удачно дополняют друг друга, что позволяет существенно повысить вероятность обнаружения дефектов практически любого оборудования.

При проведении обследования оборудования ПС оператору следует хорошо знать конструкцию обследуемого оборудования и уметь оценить степень опасности выявленного дефекта.

В эксплуатации, особенно в условиях повышенной влажности, часто наблюдается корона на токоведущих частях. Это явление не вызвано дефектами, а свидетельствует о некачественной сборке или изготовлении оборудования (выступающие острые края, фланцы, недостатки монтажа и т.п.) и подробно описано, например, в [3]. Основной негативный эффект в этом случае составляют потери и радиопомехи. Чтобы определять действительно серьёзные дефекты, свидетельствующие о наличии опасных трещин, сколов, разгерметизации, нужно накапливать опыт, обучаться и применять наработки компаний, работающих в данной сфере.

Так, компания UViRCO Technologies, которая много лет занимается вопросом ультрафиолетовой диагностики оборудования, выпустила справочник дефектов для пользователей ультрафиолетовых камер CoroCAM [4]. На основании опыта эксплуатации, всё контролируемое оборудование распределяется по уровню разрядной активности (количество фотонов, зарегистрированных ультрафиолетовой камерой в единицу времени) на четыре группы: A, B, C и D, где А - умеренная разрядная активность или её отсутствие, то есть нормальное состояние оборудования, a D - сильное загрязнение изоляции или серьёзные дефекты, требующие вывода оборудования из работы. Аналогичный подход предлагается и в разрабатываемых российских методических рекомендациях [5].

На рис. 2 и 3 приводятся и выявленные методом УФК дефекты оборудования, относящиеся к категории C и D [4].

Также метод УФК позволяет определять дефекты не только на изоляторах, но и на концевых кабельных муфтах, находящихся на ОРУ (рис. 4) [4].

Помимо инспекции оборудования ОРУ, УФ-контроль позволяет выявлять дефекты и на оборудовании ЗРУ 6-20 кВ, например выключательных ячеек: выявление недостатков конструкции или дефектов монтажа, ослабленных соединений. Однако такой контроль возможен только для тех ячеек и элементов, конструкция которых позволяет провести визуальный осмотр под рабочим напряжением.

Кроме оборудования ВЛ и РУ ПС, ультрафиолетовые камеры (дефектоскопы) применяют для обследования и других видов оборудования. В частности, с помощью УФ-камер за рубежом успешно проводится диагностика вращающихся машин: электродвигателей и генераторов.

Одним из вариантов применения метода УФ-диагностики может быть локализация мест с повышенным уровнем частичных разрядов (ЧР) в изоляции при испытаниях напряжением от постороннего источника статора генератора с открытыми лобовыми частями. Основные контрольные точки для проведения УФ-инспекции - выходы пазов, обвязки обмоток, между витками, лобовая часть обмотки, между соединительными кольцами, над местами пересечений.

Преимущества использования метода - локализация ЧР при дневном освещении, скорость, простота обследования, как результат - снижение временных и денежных затрат на ремонт.

Также с помощью УФ-камеры можно обследовать состояние освещения, например на постоянных рабочих местах, с целью определения допустимой интенсивности ультрафиолетового облучения работающих, в соответствии с требованиями Санитарных норм ультрафиолетового излучения в производственных помещениях.

На рис. 5 приводятся снимки, сделанные камерой OFIL DayCor при обследовании освещённости рабочих мест на энергопредприятии [6].

По результатам обследования даны рекомендации по замене ламп дневного освещения на лампы с более высоким качеством стекла колб, исключающие их неправильную установку и предотвращающие превышение допустимых уровней облучения работающего персонала [6].

При проведении обследования методом УФК любого вида оборудования отмечается важность высокого уровня технической подготовки и квалификации персонала, выполняющего диагностику.

Хотя специалисты подрядных организаций имеют высокую квалификацию и значительный опыт, необходимо обучение собственного персонала электросетевых компаний для проведения обследования хозяйственным способом, с целью развития метода диагностирования и снижения эксплуатационных затрат в дальнейшем.

Обучение осуществляют следующие организации:

производители и/или официальные поставщики оборудования (для организации обучения необ-ходимо включать в техническое задание на приобретение УФ-камеры требование по обучению персонала);
специализированные учебные центры.
В 2015 году разработаны и утверждены требования к квалификации и организации аттестации персонала в области ультрафиолетового (УФ) неразрушающего контроля (НК) высоковольтного оборудования (6 кВ и выше), применяемого на объектах электроэнергетики [7].

Представитель учебного центра, заместитель генерального директора по учебной работе ООО «НУЦ Качество» Георгий Батов отмечает, что специалисты по УФК должны иметь подготовку в области проведения тепловизионного (инфракрасного) контроля оборудования. Также специалист II уровня квалификации (работающий самостоятельно и выдающий заключение по результатам контроля) должен знать конструкцию обследуемого оборудования и виды возможных дефектов, виды и причины появления разрядных процессов, климатические факторы, влияющие на интенсивность разрядов, возможные источники помех.

Ведётся работа по методическому обеспечению ультрафиолетового контроля. Впервые в новую редакцию документа «Объём и нормы испытаний электрооборудования» включён раздел (приложение) по УФ-контролю [5]. В документе регламентируются критерии определения технического состояния оборудования, периодичность контроля и требования к диагностическим приборам. Также продолжается разработка отдельных методических указаний, соответствующих российским и международным нормам.

По словам Георгия Батова, для развития направления УФ-контроля в диагностике электрооборудования необходимы три основные составляющие: приборы, методическое обеспечение и подготовленный персонал. Только при этих условиях будут использоваться все возможности метода, и он получит распространение в электроэнергетике.

Метод ультрафиолетового контроля электрооборудования имеет свои преимущества, не только дополняя существующие методы диагностирования, но и являясь самостоятельным перспективным направлением неразрушающего контроля. Для его развития в ближайшей перспективе требуется методологическое обеспечение. Совместное проведение ультрафиолетового и тепловизионного контроля позволит существенно повысить вероятность обнаружения дефектов практически любого оборудования на рабочем напряжении и под нагрузкой. Кроме традиционных сфер применения (контроль ВЛ, ПС), ультрафиолетовый контроль может быть использован для диагностики и в других отраслях.

Мы поставляем камеры CoroCAM, обучаем персонал, разрабатываем методики и помогаем внедрить технологии в действующие регламенты.