Испытания полимерных изоляторов при передающем напряжении

Задача защиты сети и поддержания надежности системы зависит от надлежащего осмотра и испытаний изоляторов, особенно по мере увеличения напряжения в системе и критичности линий. Это тем более верно, учитывая, что растущее признание полимерных (композитных) изоляторов во всем мире привело к появлению в этом бизнесе многих новых производителей.Однако необходимо сохранить надлежащие методы проектирования и производства, чтобы обеспечить ожидаемые характеристики изоляторов, поставляемых операторам энергосистем.В попытке ответить на основные вопросы о состоянии полимерных изоляторов, находящихся в эксплуатации на линиях электропередач, был разработан новый тестер.Его функции и принципы описаны в этой статье, написанной Джеффри Батлером из Hubbell Power Systems.

Исторический обзор

В 1960-х годах, когда эффективность выполнения работ под напряжением получила широкое признание, в технологии все еще не было разработано надежного способа подтверждения целостности колоколов (дисков) фарфоровых изоляторов.Помимо грубых методов визуального осмотра или испытаний на удар, потребовалось еще несколько лет, чтобы были внедрены первые испытатели колоколов.С тех пор общепризнано, что для обеспечения безопасности работников необходимо подтверждать электрическую целостность установленных изоляторов перед выполнением работ на линиях, находящихся под напряжением.Благодаря модульной конструкции практика использования тестера на каждом раструбе гирлянды изоляторов оказалась успешной.При таком методе, если процесс определяет, что минимально необходимое количество звонков достаточно, рабочий может безопасно продолжить работу.

Напротив, преимущество цельной конструкции полимерного изолятора оказалось препятствием при попытке использовать аналогичный модульный подход к испытаниям.Более того, учитывая увеличенную длину гирлянд для сверхвысокого и сверхвысокого напряжения, было невозможно оценить состояние полимерного изолятора с помощью методов проверки гирлянд фарфоровых изоляторов.До недавнего времени практические методы испытаний, разработанные промышленностью, основывались на визуальном или электронном осмотре.Однако каждый из них требует учета влияния внешних факторов при интерпретации данных, тем самым вводя возможную субъективность пользователя и риск несоответствия.Ощутимое отсутствие надежного процесса тестирования полимерных изоляторов заставило некоторые коммунальные предприятия сделать вывод, что, поскольку полимерные изоляторы не могут быть легко проверены на исправность, их следует считать деградировавшими.По этой причине использование этих изоляторов обычно ограничивается приложениями, в которых не выполняются работы на линии под напряжением.Поэтому возникла потребность в процессе тестирования, который мог бы обеспечить такой же высокий уровень уверенности для коммунального предприятия и его работников, независимо от того, проверяют ли они фарфоровые или полимерные изоляторы.

Разработка метода испытаний

В 2003 году Исследовательский институт электроэнергетики (EPRI) инициировал проект по разработке тестера для оценки электрической целостности полимерных изоляторов.Основные цели заключались в том, что он должен быть легким, надежным и способным обнаруживать дефекты как при включенном, так и при обесточенном состоянии.На основе легкого источника питания был разработан такой испытательный прибор, который использует алгоритм сравнения резонансной частоты излучаемого сигнала с определенными параметрами известного звукового полимерного изолятора.Поскольку этот тестер измеряет определенную длину изолятора, если резонансная частота или частота сигнала выходит за пределы определенных параметров, считается, что этот участок имеет низкую электрическую целостность.Напротив, если резонансная частота и сигнал находятся в пределах параметров, секция имеет подходящую электрическую целостность.Этот метод измерения одинаково эффективно выявляет как внутренние, так и внешние дефекты.Таким образом, тестер работает так же, как тестер звонков, поскольку каждый блок или секция должны быть проверены, чтобы определить состояние всего блока.Тестер также может тестировать обесточенный изолятор, что дает преимущество тестирования изоляторов перед установкой или после вывода из эксплуатации.

Реализация дизайна

Тестер, разработанный EPRI, предлагает метод испытаний полимерных изоляторов, который в основном подобен методу, используемому для фарфоровых колоколов, с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что он может также тестироваться в обесточенных условиях.

Рис. 1: Компоненты тестера полимерных изоляторов.

Рисунок 2: Индикаторы и выключатель питания, вид сзади

Тестер показан на рис.1 и 2. Оператор использует «горячее крепление», чтобы прикрепить устройство к изолированной универсальной опоре достаточной длины, чтобы обеспечить надлежащий безопасный рабочий зазор от всех потенциально находящихся под напряжением частей.При проверке обесточенного изолятора рекомендуется использовать короткую изолированную рукоятку, поставляемую с устройством.«Регулировка расстояния между датчиками» используется для обеспечения правильной установки «V-датчиков» между навесами изолятора, и устройство включается и устанавливается в режим калибровки, который выбирается нажатием любого из «V-датчиков» во время начальной загрузки. процесс.Прибор находится в режиме калибровки, на что указывает постоянный зеленый свет и мигающий белый свет.Затем устройство калибруется либо с использованием заведомо исправного изолятора, либо с использованием калибровочных изоляторов, поставляемых вместе с тестером.Тестер устанавливается на секцию изолятора, которая будет использоваться для калибровки, путем одновременного полного нажатия обоих «щупов V» на изолятор, как показано на рис. 3. На обоих концах тестера загорятся синие индикаторы, указывая на то, что щупы были установлены. полностью вовлечен.

Рис. 3: Тестер правильно установлен на изоляторе, когда «щупы V» полностью нажаты.

Калибровка выполняется автоматически, когда щупы правильно зафиксированы примерно на 1 секунду.В процессе отбора проб тестер генерирует высокочастотный сигнал высокого напряжения (1,5 кВ, 1,5 МГц) с помощью резонансного источника питания.В режиме калибровки данные, собранные из сгенерированного сигнала, используются для установления параметров, которые будут использоваться в качестве базовых для сравнения в режиме тестирования.Надлежащая калибровка была выполнена с индикацией непрерывного белого светодиода и длинного звукового сигнала.После выполнения калибровки устройство необходимо выключить, чтобы сохранить данные калибровки в памяти.Когда устройство снова включается и ему разрешено завершить процесс загрузки, непрерывный белый свет будет указывать на то, что он готов начать тестирование соответствующего изолятора.Рекомендуется проводить повторную калибровку прибора: не реже одного раза в день перед использованием, или если изменилось расстояние между датчиками, или если используется другой тип изолятора, или если температура окружающей среды изменилась более чем на 18°F (10°C). ).

Подобно шагам, выполняемым во время калибровки, процесс тестирования требует, чтобы устройство было правильно расположено на проверяемой секции изолятора с полностью нажатыми щупами V.Правильная процедура испытания требует, чтобы оператор начал с конца линии изолятора, при этом соединительный щуп контактирует с коронирующим кольцом или металлическим концевым фитингом (как на рис. 4).Процедура отбора проб затем повторяется в перекрывающихся секциях (не менее 1 дюйма/25,4 мм) до тех пор, пока не будет испытан весь изолятор.

Рис. 4: Приклеивание зонда к металлическому концевому фитингу.

Когда оператор приближается к заземленному концевому фитингу, устройство переворачивается так, чтобы соединительный зонд имел надлежащий контакт с концевым фитингом или коронирующим кольцом на заземленном или опорном конце изолятора.Синие индикаторы загорятся на обоих концах вместе с датчиками V, указывая на то, что датчики были успешно задействованы.Как только синие индикаторы загораются и указывают на то, что датчики V полностью нажаты, автоматически выполняется тестовое измерение, о чем свидетельствует загорание янтарного светодиода.Датчики нельзя снимать в течение этого времени, в противном случае результат измерения будет недостоверным.Желтый светодиод и предупредительный звуковой сигнал указывают на то, что было выполнено неправильное измерение, и процесс проверки необходимо повторить для этого участка.Если определено, что секция изолятора имеет низкую электрическую целостность, тестер укажет на это красным светом и жужжащим звуком.Индикацией секции изолятора с надлежащей электрической целостностью является зеленый светодиод и непрерывные звуковые сигналы.В любом случае, как только устройство определяет результат «пройдено» или «не пройдено», пользователю немедленно предоставляется обратная связь с отчетливой визуальной и звуковой индикацией.Тестовые данные также можно записывать на устройство, подключенное к сети Wi-Fi, для дальнейшего анализа.Как только щупы V отсоединяются от изолятора, прибор перестает сообщать результаты и готов к тестированию следующей секции.Примером тестовых данных (рис. 5) является вывод на портативный компьютер, подключенный к сети Wi-Fi.Затем данные можно экспортировать в программу, например Microsoft Excel, для дальнейшей обработки.Дополнительная информация, полученная устройством, включает температуру и отметку времени.

Рис. 5: Пример вывода данных на устройство, подключенное к Wi-Fi.

Учитывая способность нового тестера собирать данные, будет интересно посмотреть, как коммунальные службы решат их использовать.Возможности варьируются от возможности отслеживать тенденции для одного полимерного изолятора или всей линии в течение всего срока ее службы до более глубокого понимания поведения изолятора с течением времени при определенных электрических, механических условиях и условиях окружающей среды.

Как показано на рис. 5, 6-я запись представляет собой измерение за пределами допустимых параметров, отмеченное красным цветом и результатом «НЕ ПРОШЕЛ».В дополнение к немедленной обратной связи от устройства, находящегося в поле во время теста, эти дополнительные данные отслеживают результат Pass/Fail для дальнейшего анализа.Следует соблюдать осторожность во время испытаний, если несколько секций изолятора под напряжением указаны как неисправные.Хотя это и не является стандартной практикой для всех коммунальных предприятий, аналогичные процедуры тестирования цепочек фарфоровых изоляторов требуют прекращения испытаний, если 33% испытаний не пройдены.По мере увеличения количества неисправных блоков или секций возрастает риск перекрытия, если испытания продолжаются.Рекомендуется следовать процедурам, изложенным коммунальной службой, для определения небезопасных условий работы или выхода из строя всего изолятора на основе информации, предоставленной тестером.

Эта статья является копией из INMR (https://www.inmr.com), не для коммерческого использования, а только для технического обучения и общения.