Распределение температуры по элементам разрядников РВМГ-220 (1) и РВС-110 (2), по фазам с дефектными элементами, РВС-110 (3) с исправными элементами

 

 

Термограмма трех фаз разрядника РВС-35

 

 

Термограмма фазы разрядника со средним дефектным элементом

Температура в точках: 1 - 18,6 °С;

2 - 14,2 °C;

3 - 18,7 °С

 

 

Фрагмент термограммы вентильного разрядника РВМК-330

Температура в точках: 1 - исправный элемент; 2 - дефектный элемент

 

При обрыве шунтирующего резистора в элементе последний имеет более низкую температуру по сравнению с соответствующими элементами остальных фаз разрядника.

При наличии в фазе разрядника элемента, имеющего обрыв шунтирующего резистора, наблюдается более интенсивный нагрев других элементов этой фазы разрядника.

В настоящее время при проведении инфракрасного контроля вентильных разрядников с шунтирующими резисторами и оценки их состояния исходят из следующих соображений:

- контроль осуществляется не ранее чем через 6-8 ч после постановки разрядника под напряжение;

- измерения температуры на поверхности элементов должны сравниваться как пофазно, так и в пределах одной фазы.

Если разница температур нагрева элементов одной фазы не превышает 0,5-5 °С в зависимости от количества элементов в разряднике, то его можно считать исправным.

Инфракрасный контроль вентильных разрядников следует производить при положительной температуре окружающего воздуха, после дождя, при повышенной влажности воздуха.

Измерение температуры на поверхности фарфоровой покрышки элемента разрядника необходимо осуществлять в местах размещения блоков с искровыми промежутками и шунтирующими резисторами, для чего следует учитывать конструктивные особенности разрядников.

При ИК-контроле разрядников серии РВМК измерение температур на поверхности фарфоровых покрышек производится у основного элемента, в зоне между рабочими резисторами и у искрового элемента по всей его высоте.

В тех случаях, когда по результатам ИК-контроля вентильных разрядников 35 кВ и выше с шунтирующими резисторами делается вывод о наличии у них дефекта, рекомендуется дополнительная проверка его состояния путем измерения тока проводимости под рабочим напряжением или традиционными способами. Если тепловизор обеспечивает получение термограммы, то последняя прикладывается к протоколу ИК-контроля вентильного разрядника. Абсолютные значения температур шунтирующих резисторов элементов разрядника зависят от температуры окружающего воздуха, причем зависимость эта нелинейная.

 

Ограничители перенапряжений

Ограничители перенапряжений серий ОПН и ОПНИ изготовляются на номинальное, напряжение 110-500 кВ Корниловским фарфоровым заводом (бывший завод "Пролетарий"), Великолукским заводом ВВА, в небольших количествах московским Всесоюзным энергетическим институтом (ВЭИ) и другими фирмами.

В зависимости от изготовителя ОПН имеют разное конструктивное исполнение и технологию производства.

Так, ОПН-110 кВ Корниловского фарфорового завода состоят из большого количества (около 500 штук) последовательно-параллельно соединенных высоконелинейных варисторов диаметром 28 мм, помещенных в фарфоровую покрышку, засыпанную кварцевым песком (рис.3-44).

 

 

I - нормальное распределение температуры по высоте покрышки ОПН;

II - примерный характер изменения температуры по высоте покрышки ОПН при общем увлажнении кварцевого наполнителя;

III - локальное увлажнение кварцевого наполнителя при нарушении герметизации ОПН;

IV - примерный характер изменения температуры по высоте покрышки ОПН при общем увлажнении кварцевого наполнителя и пробое варистора

 

Рис.3-44. Конструктивное исполнение ограничителя перенапряжений 110 кВ Корниловского фарфорового завода:

1 - верхний металлический фланец; 2 - покрышка; 3 - металлическая перемычка между ярусами варисторов; 4 - столб варисторов; 5 - кварцевый заполнитель

 

 

Схема протекания токов утечки в элементе ОПН:

1 - фланец; 2 - изоляционная покрышка; 3 - кварцевый песок; 4 - варисторы;

I₁ - ток, протекающий по наружной поверхности покрышки;

I₂ - ток, протекающий через кварцевый песок;

I₃ - ток, протекающий через варисторы;

I₄ - ток, протекающий по внутренней поверхности покрышки;

I₅ - ток, протекающий в локальном объеме, при нарушении герметизации фланцевого соединения и местном увлажнении кварцевого песка

 

Оценка состояния элемента ОПН при тепловизионном контроле:

1. Исправное состояние элемента ОПН.

Токи I₁, I₂, I₄, I₅ отсутствуют или практически малы. Нагрев по высоте элемента ОПН в результате протекания тока I₃ небольшой и равномерен (рис.3-44, кривая I).

2. Увлажнение элемента ОПН:

а) увлажнение кварцевого песка.

В этом случае нагрев определяется током утечки I₂ (рис.3-44-II). Распределение температуры по высоте элемента при общем увлажнении песка (заполнение элемента ОПН на заводе непросушенным песком) повторяет кривую I, но имеет более высокие температурные градиенты.

При увлажнении песка в эксплуатации в результате нарушения герметичности фланцев в местах "подсосов" влажного воздуха могут наблюдаться "всплески" температуры;

б) в начальной стадии нарушения герметичности фланца ОПН в этом месте будет наблюдаться аномальное повышение температуры (рис.3-44, кривая III);

в) в элементе ОПН без наполнителя (кварцевого песка) при нарушении герметичности будет оказывать влияние на значение температуры нагрева величина тока I₄.

3. Пробой варисторов элемента ОПН.

При пробое варисторов равномерность распределения температуры по высоте ОПН нарушается, имеет место резкий "провал" температуры в месте пробитого варистора (рис.3-44, кривая IV).

 

 

Нормальное распределение температуры по высоте элементов двух фаз ОПН-220 кВ (термопрофили 1 и 2 фаз "К" и "З")

 

 

Нормальное распределение температуры по высоте элемента ОПН-110 кВ фазы "К" и увлажнение кварцевого песка в элементе фазы "З" (термопрофили 2 и 1)

 

 

Нормальное распределение температуры по высоте элемента фазы "З" ОПН-110 кВ и увлажнение кварцевого песка с пробоем варисторов фазы "Ж" (термопрофили соответственно 2 и 1)

 

ОПН-110 кВ производства ВЭИ выполнены на варисторах диаметром 60 мм. ОПН состоят из шести заключенных в полимерную оболочку блоков варисторов, соединенных последовательно и установленных в изоляционной трубе. Последняя размещается в покрышке из силикона.

Как известно, традиционный контроль ОПН осуществляется перед их включением путем измерения сопротивления мегаомметром и токов проводимости.

В процессе эксплуатации производится измерение под рабочим напряжением тока проводимости с помощью переносного прибора. В качестве браковочных параметров заводами-изготовителями установлены граничные допустимые значения изменений тока проводимости.

Неисправностями ОПН могут быть:

нарушения герметичности, увлажнение кварцевого песка, увлажнение поверхности или пробой отдельных варисторов, их смещение и т.п.

Не все из указанных дефектов могут быть выявлены путем измерения в эксплуатации тока проводимости, которое требует нахождения вблизи ОПН, что не всегда безопасно для персонала.

С помощью тепловизора, если указанные выше явления связаны с тепловыми процессами, они достаточно надежно фиксируются по появлению температурных аномалий на поверхности покрышки ОПН.

При ИК-контроле ОПН рекомендуется фиксировать значения температуры по высоте и периметру покрышки, выявлять и оценивать температурные аномалии. Так, при отсыревании кварцевого песка теплопроводность его будет лучше, нежели у сухого, температурная аномалия в наибольшей степени проявится в нижней части покрышки ОПН. Выход из строя отдельных варисторов приведет к более интенсивному нагреву других варисторов в этом столбе, что проявится в виде "теплового" пятна на поверхности покрышки.