способ диагностики технического состояния опорно-стержневого фарфорового высоковольтного изолятора

Формула изобретения

Способ диагностики технического состояния опорно-стержневого фарфорового высоковольтного изолятора, заключающийся в том, что воздействуют на изолятор посредством возбудителя вибраций и оценивают сигнал отклика изолятора, отличающийся тем, что в качестве сигнала отклика регистрируют спектральную плотность мощности вибрации, возникающей в результате вибрационного воздействия, при появлении или отсутствии в спектре плотности мощности вибраций, по меньшей мере одного, дополнительного пика, соизмеримого по уровню с пиком спектральной плотности мощности основного тона, делают вывод соответственно о неудовлетворительном или удовлетворительном состоянии изолятора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам диагностики технического состояния опорно-стержневых фарфоровых изоляторов без отключения от сети.

В настоящее время существует проблема старения стержневых опорных изоляторов. В процессе изготовления и при длительной эксплуатации опорно-стержневых фарфоровых изоляторов вследствие воздействия внешних факторов (влага, перепады температур, механические нагрузки) и внутренних факторов (нарушение технологии изготовления и качество исходных материалов) в объеме изоляционной детали фарфорового изолятора могут образовываться трещины, что приводит к разрушению изолятора под нагрузкой. Устойчивый интерес к способам диагностики технического состояния опорно-стрежневых фарфоровых изоляторов обусловлен с одной стороны актуальностью с точки зрения безопасности эксплуатации и увеличения ресурса их работы, а с другой стороны сложностью получения простого и надежного критерия оценки повреждения изолятора.

Известен способ испытания высоковольтных фарфоровых изоляторов, который реализуется в устройстве [1]. Способ предназначен для выявления дефектных опорно-стержневых изоляторов на действующих подстанциях методом акустической эмиссии. Способ заключается в том, что на два испытываемых изолятора, установленных на раме и затянутых крепежными болтами, воздействуют нагрузкой, регистрируют ее и оценивают сигнал отклика.

На верхних фланцах изоляторов закрепляется блок нагрузки, на боковой поверхности верхних фланцев устанавливаются акустические преобразователи. Величина нагрузки определяется стяжным усилием, осуществленным за счет поворота стяжной втулки, и составляет до 60% от номинальной нагрузки, указанной в марке изолятора. Стяжное усилие регистрируется динамометром. После приложения усилия на 4 секунды включается счет импульсов акустической эмиссии. При этих испытаниях дефектный изолятор либо разрушается, либо начинает испускать импульсы акустической эмиссии (потрескивание), свидетельствующее о росте трещин в теле изолятора. Если при первом нагружении акустической эмиссии не наблюдается во всем диапазоне нагрузок, то изолятор считается годным.

Данный способ прост в реализации и при его использовании быстро получают диагноз технического состояния высоковольтных фарфоровых изоляторов.

Однако данным способом можно определить дефектный изолятор только при отключении его от рабочего напряжения, т.е. необходимо изолятор снять и транспортировать на место испытания, что трудоемко, к тому же не исключена возможность повреждения изолятора при его транспортировке.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ диагностики электрического аппарата [2]. Этот способ заключается в том, что на конструкцию аппарата воздействуют посредством возбудителя вибраций или ударного устройства и оценивают сигнал отклика конструкции аппарата. В качестве сигнала отклика используют электрическое напряжение.

Недостатком способа-прототипа является сложность диагностирования состояния аппарата из-за сложности обработки сигнала отклика.

Задачей заявляемого изобретения является обеспечение простого диагностирования технического состояния опорно-стрежневых фарфоровых изоляторов без их отключения от сети.

Поставленная задача решается способом диагностики технического состояния опорно-стержневого фарфорового высоковольтного изолятора, заключающимся в том, что воздействуют на изолятор посредством возбудителя вибраций и оценивают сигнал отклика изолятора, и отличающимся тем, что в качестве сигнала отклика регистрируют спектральную плотность мощности (СПМ) вибрации, возникающей в результате вибрационного воздействия, при появлении или отсутствии в спектре плотности мощности вибраций, по меньшей мере одного, дополнительного пика, соизмеримого по уровню с пиком спектральной плотности мощности основного тона, делают вывод соответственно о неудовлетворительном или удовлетворительном состоянии изолятора.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 приведена оценка СПМ вибрационного процесса, зарегистрированного на нижнем фланце опорно-стержневого изолятора, в удовлетворительном состоянии;

на фиг.2 - оценка СПМ вибрационного процесса, зарегистрированного на нижнем фланце опорно-стержневого изолятора, имеющего трещину в районе нижнего фланца;

на фиг.3 - оценка СПМ вибрационного процесса, зарегистрированного на нижнем фланце опорно-стержневого изолятора, имеющего трещину в районе верхнего фланца;

на фиг.4 - оценка СПМ вибрационного процесса изолятора шинного разъединителя первой системы шин ячейки «Глинозем», дальнего от масляного выключателя, фазы «В». Подстанция «БАЗ»,ОРУ-110 кВ;

на фиг.5 - оценка СПМ вибрационного процесса опорно-стержневого фарфорового изолятора ячейки «Шумиха-1», фаза «С» ближний от здания щита управления). Подстанция «Козыреве», ОРУ-220 кВ;

Способ осуществляется следующим образом.

На опорно-стрежневой фарфоровый изолятор с установленным на нем акселерометром воздействуют излучателем звуковых колебаний, регистрируют показания акселерометра, обрабатывают сигнал одним из известных методов обработки стационарных случайных процессов, в результате которого получают частотную характеристику изолятора. По форме спектральной плотности мощности вибрации ставят диагноз.

Оценка формы спектральной плотности мощности вибрации, представленной на фиг.1, говорит о том, что изолятор находится в удовлетворительном состоянии.

Если в результате испытаний на графике оценки спектральной плотности мощности вибрационного процесса появляются дополнительные мощные пики на частоте (9-15 кГц) выше основного тона с соизмеримыми амплитудами, то делается вывод о появлении трещины в районе верхнего фланца изолятора (см. фиг.3). Если же в результате испытаний на графике оценки спектральной плотности мощности вибрационного процесса появляются дополнительные мощные пики на частоте (1-2 кГц) ниже основного тона с соизмеримыми амплитудами, то делается вывод о появлении трещины в районе нижнего фланца изолятора (см. фиг.2).

Возможность промышленной реализации изобретения с достижением требуемого технического результата иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Был испытан изолятор шинного разъединителя первой системы шин ячейки «Глинозем», дальнего от масляного выключателя, фазы «В». Подстанция «БАЗ», ОРУ-110 кВ.

Диагностика изолятора заключалась в том, что воздействовали на изолятор посредством возбудителя вибрации. На нижний фланец изолятора устанавливали излучатель звуковых колебаний, там же установили акселерометр. На излучатель при помощи генератора звуковых колебаний (генератора «белого шума») подавали сигнал в диапазоне частот 500 Гц-20 кГц. Далее снимали с акселерометра показания на регистрирующую аппаратуру, сигнал обрабатывали известным методом обработки стационарных случайных процессов, в результате которого получили частотную характеристику изолятора. По форме спектральной плотности мощности вибрации ставили диагноз. Оценка формы спектральной плотности мощности вибрации (см. фиг.4) говорила о том, что изолятор находился в удовлетворительном состоянии.

Пример 2.

Был испытан опорно-стержневой фарфоровый изолятор ячейки «Шумиха-1», фаза «С» ближний от здания щита управления. Подстанция «Козырево», ОРУ-220 кВ.

Диагностика изолятора заключалась в том, что воздействовали на изолятор посредством возбудителя вибрации. На нижний фланец изолятора устанавливали излучатель звуковых колебаний, там же установили акселерометр. На излучатель при помощи генератора звуковых колебаний (генератора «белого шума») подавали сигнал в диапазоне частот 500 Гц-20 кГц. Далее снимали с акселерометра показания на регистрирующую аппаратуру, сигнал обрабатывали известным методом обработки стационарных случайных процессов, в результате которого получили частотную характеристику изолятора. По форме спектральной плотности мощности вибрации ставили диагноз. Оценка формы спектральной плотности мощности вибрации (см. фиг.5) говорила о том, что наблюдался пик СПМ ниже 2000 Гц, соизмеримый по уровню с пиком СПМ основного тона. Вывод: изолятор находился в неудовлетворительном состоянии, была обнаружена внутренняя (невидимая) трещина у нижнего фланца изолятора.

Использование изобретения позволило создать простую методику диагностики технического состояния высоковольтных опорно-стержневых фарфоровых изоляторов, без их отключения от рабочего напряжения

Источники информации

[1] - устройство для испытаний высоковольтных фарфоровых изоляторов «УИФИ» ТУ 34 31-10164-88.

[2] - патент РФ №2117955, G 01 R 31/06, 1998 г.