Регистрация высокочастотного электромагнитного излучения

Внешними проявлениями высокочастотного электромагнитного излучения (ВЧЭМИ) в изоляции являются импульсы напряжения на объекте и ток переходного процесса в цепи. Ток частичного разряда не может быть непосредственно измерен, однако вызываемые им быстрые изменения элктромагнитного поля могут быть отмечены чувствительными приборами. Таким образом, в основу мнтода диагностирования изоляции по характеристикам частичных разрядов может быть положено измерение ВЧЭМИ от тока разряда при разрядных процессах (высокочастотное диагностировние). Этот метод позволяет выявить опоры с различными видами разрядов: поверхностные разряды по трещине, разряды в воздушных полостях. Поэтому, несмотря на сложность проведения измерений и оценки их результатов, для измерения ВЧЭМИ на линиях предпочтительно рекомендовать и развивать данный метод. Информационно измерительная система контроля внешней мзоляции по регистрации ВЧЭМИ приведена на рисунке 12.

Рис. 12. Структурная схема информационно-измерительной системы
приема и обработки ВЧ-сигналов

Вид полученного сигнала показан на рис. 13.

Рис. 13. Вид сигналов на панорамном дисплее приемника:

а – начальная стадия развития дефекта; б – глубокая стадия развития дефекта.

Преимуществом применения метода ВЧЭМИ – диагностирования является снижение трудоемкости проверки изоляции при сохранении ее эфективности. Снижение трудоемкости обеспечивается тем, что ВЧЭМИ-диагностирование проводят дистанцию.

В измерительных установках, применяемых для регистрации ВЧЭМИ, осуществляется электромагнитная связь измеретильного элемента с измеряемым сигналом. Это позволяет проводить измерения частичных разрядов под рабочим нпряжением без олтключения обоудования, что открывает широкую возможность риименения таких установок при эксплуатационных измерениях. Кроме того, существенным преимуществом регистрации ВЧЭМИ является то, что с его помощью можно выявить скрытые дефекты на ранней стадии их развития, обнаружение которых невозможно при использовании других методов, а анализируя измеренные характеристики ВЧЭМИ, можно прогнозировать работоспособность изоляционных элементов.

Регистрация высокочастотного электромагнитного излучения (ВЧЭМИ), генерируемого дефектным изолятором один из самых новых и перспективных методов диагностирования изоляции электрооборудования. Указанный метод начинает находить применение для оценки состояния изоляции воздушных линий. Являясь дистанционным методом,высокочастотное диагностирование позволяет отбраковывать изоляцию линий, исходя из ее состояния, определять наличае дефекта в линейных изоляторахна раннейстадии их появления, прогнозировать срок службы. Кроме того, диагностирование проходит без вывода электрооборудования из работы. Однако, как и во всех новых разработках, при реализации этого способа эксплуатационный персонал столкнулся со многими проблемами, связанными с созданием измерительных комплексов,с трудностью интерпретации результатов измерений и воздействием на измерительную аппаратуру мешающих внешних электромагнитных полей. Технико-экономическое превосходство этого метода над всеми другими очевидно и заключается в снижении трудоемкости диагностирования, а также в слабой зависимости результатов измерения от погодных условий, т.е. измерения возможно проводить даже при отрицательных температурах.

Сравнивая дефектограммы полученные по результатам измерений ВЧЭМИ на линиях без дефектов и при наличии дефектных элементов можно заключить о степени развития дефекта на изоляции ЛЭП.

5. Диагностирование изоляции по характеристикам высокочастотных электромагнитных излучений.

Во внешней изоляции в процессе эксплуатации могут возникнуть газовые включения, воздушные по­лости, трещины. Так как диэлектрическая проницаемость воздуха в несколько раз ниже, чем у твердых диэлектриков, напряженность поля в газовой среде может значительно превышать напряженность поля в основной твердой изоля­ции при приложении к изоляции рабочего напряжения. Более низкая электри­ческая прочность газового включения по сравнению с твердой изоляцией облег­чает процесс возникновения ионизации и разрядных процессов. Последние получили название частичных, поскольку образованию сплошного сквозного разряда препятствует наличие исправных участков полноценного твердого диэлектрика.

Методами обнаружения разрядов в газовых включениях изоляции могут быть:

1) измерение возможных пульсаций напряжения на проверяемом объекте;

2) измерение тока (всплеска) во внешней цепи;

3) измерение интенсивности электромагнитных волн, излучаемых непосред­ственно разрядами.

Для обнаружения разрядов электромагнитных излучений методом измерения напряжения и тока во внешней цепи измерительные приборы включаются непосредственно в испытательную схему соответственно параллельно или последовательно с объектом диагностирования или в мостовую схему при наличии гальванической связи (рис. 14, а, б, в, г). Для регистрации ВЧ-излучения от разрядов ис­пользуется схема на рис. 14, д (при отсутствии гальванической связи).

Рис. 14. Схемы устройств для измерения характеристик ЧР:

а – схема с включением измерительного элемента в ветвь заземления испытуемого объекта; б – схема с включением измерительного элемента в ветвь заземления соединительного конденсатора; в – мостовая схема; г – схема измерительного устройства; д – схема измерения с помощью регистрации электромагнитного излучения. ИТ – испытательный трансформатор;
С_Х – испытуемый объект; С₀ – соединительный конденсатор для создания пути замыкания тока ЧР; Z – измерительный элемент ; ИУ – измерительное устройство; Ф – фильтр верхних частот; У – усилитель; ЭО – электронный осциллограф; СИ – счетчик импульсов; Д – делитель напряжения; ИК – измерительный комплекс на базе IBM PC; ИР – измеритель радиопомех;
А – приемная антенна

Источник регулируемого высокого напряжения и соединительный конденса­тор не должны иметь разрядов, мешающих измерению характеристик ЭМИ в испытуе­мом объекте. Измерительный элемент Z может представлять собой резистор или дроссель.

Схема рис. 14, а применяется обычно в тех случаях, когда один из вводов испытуемого объекта может быть не заземлен. В остальных случаях используется как схема рис. 14, б, так и схема рис. 14, в. Мостовую схему применяют обычно для уменьшения влияния помех. Проблема помехозащиты наиболее ак­туальна при регистрации слабых разрядов, особенно в изделиях с большой емкостью.

Измеренное значение напряжения и тока во внешней цепи испытуемого объ­екта при наличии воздушных включений в диэлектрике даже при интенсивных частичных разрядах невелико (на уровне 1% приложенного напряжения), поэтому использование первых двух названных методов сопряжено с определен­ными трудностями, а возможности применения третьего метода значительно больше. Импульс тока разряда имеет составляющие в широком диапазоне частот, что позволяет создать приборы, реагирующие на электромагнитные колебания в выбранной полосе частот.

Основным источником сигналов является коронный разряд (рис. 10). Как из­вестно, короной называют неполный разряд в воздухе, возникающий в местах, в которых из-за резко неравномерного распределения электрического поля соз­даются условия для ионизации. При этом разряд охватывает лишь небольшую зону вблизи электродов с большой кривизной (выступы провода, острия). Ко­ронные разряды развиваются в виде коротких импульсов ионизации, которые происходят за 10^–8–10^–7 с. При отрицательном напряжении на коронирующем электроде единичный импульс ионизации, вызванный лавиной, распростра­няющейся с катода, прерывается возникшим пространственным зарядом, вслед за ним возникает другой импульс. Получается последовательность импульсов одинаковой амплитуды. Частота их следования определяется напряжением и геометрией коронирующих электродов.

Рис.15