Методы поддержки длительной работоспособности электрооборудования

Для поддержки длительной работоспособности электрооборудования большое значение имеет его техническое обслуживание в межремонтные периоды. Эксплуатация энергосистемы организуется в двух направлениях: технической эксплуатации оборудования и оперативного управления работой энергосистемы в целом.

Следует обеспечить надежность – способность энергосистемы обеспечить бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией и теплотой при всех режимах работы энергосистемы. Надежность обеспечивается безаварийной работой персонала, своевременным ремонтом оборудования, правильным ведением режима работы оборудования, достаточно высокими темпами развития энергосистемы и т.д.

На электрических подстанциях обслуживание оборудования производится дежурным персоналом, закрепленным за этими подстанциями, под руководством диспетчера энергосистемы или диспетчера предприятия электросетей. При этом возможно применение трех форм обслуживания: дежурство персонала на подстанции; дежурство персонала на дому; обслуживание группы подстанции оперативным выездным и ремонтным персоналом.

Эффективность работы электрооборудования повышается благодаря внедрению устройств автоматического повторного включения (АПВ), автоматического ввода резерва (АВР) и телемеханики. Сигналы телемеханических устройств при отклонениях режима работы электрооборудования от нормального поступают на диспетчерский пункт электросети или базисную подстанцию, где имеется дежурный. По полученным сигналам устанавливается характер нарушения режима и определяется срочность выезда на подстанцию ОВБ.

Существенный фактор, влияющий на работоспособность электроустановок, — использование средств диагностики состояния оборудования. Каждая установка обычно оснащена средствами, позволяющими определить ее работоспособность. По электрическим приборам можно судить о загрузке двигателей. Увеличение потребляемого тока свидетельствует о возникших отклонениях в электрических или механических узлах). Для индикации рабочего состояния или отказа блоков системы используют разноцветную сигнализацию на лампах накаливания и светодиодах.

Внедрение программируемых средств управления оборудованием позволяет осуществлять всестороннюю и глубокую диагностику работоспособности электрооборудования. Специальные диагностические программы осуществляют контроль нагрузки элементов, работоспособности узлов. При отклонении параметров работы электроустановок или отказах обслуживающий персонал немедленно получает об этом информацию. Информация о состоянии оборудования в программируемых системах выдается на дисплей текстом, позволяя оперативно принимать решения по устранению сбоев и отказов в работе.

Диагностика состояния изоляции электрооборудования

Объективные данные о техническом состоянии электрооборудования можно получить современными диагностическими методами. Диагностические испытания электрооборудования, как правило, выполняются методами, не травмирующими изоляцию. Они позволяют определять не только техническое состояние объекта, но и локализовать имеющиеся проблемные места. Проведение комплексных диагностических испытаний различными методами неразрушающего контроля позволяет оценить степень старения изоляции и остаточный ресурс электрооборудования.

Техническое состояние изоляции электрооборудования можно определить следующими способами:

- испытание повышенным напряжением в соответствии с действующими нормативами;

- единовременное испытание диагностическими методами (диагностика).

В первом случае мы не получаем достоверной информации о реальном техническом состоянии электрооборудования, второй способ позволяет получить полную картину фактического технического состояния.

Контроль над изменениями технического состояния электрооборудования во времени обеспечивается следующими методами:

- периодическое испытание диагностическими методами с целью определения динамики процессов старения или развития дефектов (тренд);

- «непрерывный» контроль технического состояния, позволяющий контролировать процессы в изоляции в каждый момент времени (мониторинг).

В соответствии с действующими в Украине правилами и руководящими документами (нормативами) изоляция высоковольтного оборудования и кабелей должна периодически подвергаться испытаниям повышенным постоянным напряжением. В ряде случаев испытания выполняются переменным напряжением промышленной частоты и повышенным напряжением с частотой 0,1 Гц.

Из практики эксплуатации высоковольтных кабельных линий известно, что положительные результаты испытаний повышенным напряжением вовсе не гарантируют безаварийную последующую работу электрооборудования. Так, например, после успешных испытаний повышенным напряжением кабельных линий нередко происходит выход их из строя в ближайшие после этого месяцы. Установлено, что причина этого в интенсивном разрушении изоляции частичными разрядами в проблемных местах, что приводит к сокращению срока службы кабельных линий. Кроме того, испытания повышенным постоянным напряжением кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена практически бесполезны, так как полиэтилен обладает высокой электрической прочностью и малыми токами утечки. И, наконец, испытания повышенным постоянным напряжением не позволяют локализовать проблемные места линий.

Наиболее опасны испытания повышенным напряжением для кабельных линий с большим сроком службы или низким качеством монтажа, уже имеющих высокий уровень частичных разрядов в проблемных местах. В этом случае испытания повышенным напряжением приводят к увеличению уровня частичных разрядов. Этот вывод сделан на основании результатов диагностических испытаний высоковольтных кабельных линий аппаратурой OWTS и CDS производства германской фирмы Seba KMT, которые выполнялись до и после производства испытаний кабельных линий повышенным напряжением.

Последние десять лет в Украине и за рубежом ведутся интенсивные работы по совершенствованию неразрушающих методов диагностики изоляции и выпуску предназначенной для этого аппаратуры. Эти методы ориентированы на диагностические испытания, не разрушающие изоляцию электрооборудования и позволяющие выполнять локализацию проблемных мест на ранней стадии развития дефектов в изоляции. К числу недостатков диагностических методов испытаний изоляции следует отнести высокую стоимость диагностической аппаратуры и требующую наличия высококвалифицированного персонала, большую сложность методов диагностики. Однако эти недостатки перестают иметь место при производстве диагностических испытаний силами специализированных предприятий, имеющих персонал высокой квалификации. В этом случае предприятие-заказчик не несет затрат на приобретение диагностического оборудования и не содержит специалистов для работы с ним. Периодическая диагностика или тренд обладает теми же характеристиками. Непрерывная диагностика (мониторинг) с точки зрения объема получаемых данных является наиболее информативной. Перспективным является мониторинг особо важных объектов энергетики, имеющих большую установленную мощность и соответственно стоимость. Вместе с тем повсеместное внедрение мониторинга является экономически и практически нецелесообразным. Важным вопросом является оценка результатов диагностики OWTS и формулирование заключения. Для этого необходимо иметь критерии оценки по уровню ЧР, частоте и интенсивности. Следует отметить, что в Европе в фирмах, эксплуатирующих подобные установки, имеются методики и соответственно критерии по оценке результатов диагностики. Однако применение этих методик и критериев в Украине пока представляется нецелесообразным. Так, например, в Германии для аппаратуры OWTS предельным значением принят уровень частичных разрядов, равный 1000 пК, а в Италии – 1200 пК. Уровни разрядов, превышающие указанные значения, недопустимы, а кабельная линия подлежит ремонту. Имеющиеся в этих странах критерии диагностики разбиты на ряд групп, а методики на основе созданных баз данных позволяют определить вид или причину дефекта. За счет совершенствования технологии монтажа кабельных линий, достигается впоследствии устранение причин, вызывающих те или иные дефекты. В среднем количество дефектных кабельных линий (с уровнем разрядов более 1200 пК) в Германии и Италии составляет около 50%.

Для Украины характерным является эксплуатация силовых кабельных линий до предельного физического состояния, при этом уровень ЧР в них нередко составляет более 10000 пК. Количество кабельных линий, имеющих дефекты с уровнем ЧР около 5000 пК, составляет более 65%. Выполнить замену дефектных кабельных линий на новые линии за короткий срок практически невозможно и экономически нецелесообразно. Следует отметить, что в большинстве случаев проблемными являются концевые и соединительные кабельные муфты.

В перспективе техническое состояние высоковольтных кабельных линий должно соответствовать европейским нормам. Поэтому следует обратить внимание на совершенствование технологии монтажа кабельных линий и соответствующее повышение требований по оценке их технического состояния Физические и химические процессы, протекающие в изоляции под воздействием частичных разрядов и вызывающие ее старение, в достаточной мере изучены. Разработаны методы измерения параметров частичных разрядов, которые реализованы в отечественных и зарубежных приборах различных конструкций (R2000/N, R- 400, R500TM, УКИ-4, УКИ-5, УКИ-6И, УКИ-7И, РМ-3Ам, «Импульс», ИЧР-201, ЭЛМИН-3, СКИ-2, РЧРВ 1, OWTS и др.). Имеющиеся технические возможности приборов и оборудования позволяют диагностировать техническое состояние изоляции и прогнозировать ее остаточный ресурс.

В алгоритме оценки технического состояния линий учитываются результаты повторных диагностик, а также результаты диагностики с помощью аппаратуры CDS, реализующей диагностику методом возвратного напряжения, позволяющей определить степень старения изоляции и остаточный ресурс электрооборудования. Совершенствование алгоритма анализа результатов диагностики позволит существенно повысить достоверность вырабатываемых заключений.

Достоверная диагностика состояния изоляции электротехнического оборудования неразрушающими методами позволит отказаться от профилактики изоляции разрушающими методами контроля, которые во многих случаях приводят к уменьшению ресурса, несвоевременному и непредсказуемому пробою изоляции. Проверка работоспособности кабельной линии путем приложения повышенного постоянного напряжения обоснована после монтажа или ремонта и при отсутствии технической возможности для применения диагностических неразрушающих методов.

В процессе эксплуатации кабельных линий достоверная информация о состоянии изоляции может быть получена неразрушающими методами контроля. Следует иметь в виду, что пропитанная бумажная изоляция после воздействия на нее повышенного напряжения, сопровождающегося интенсивной ионизацией внутри изоляции с образованием продуктов распада диэлектрика, часто восстанавливает свои свойства за счет перетекания пропиточного состава. Последнее обстоятельство необходимо учитывать при повторной диагностике линий. В полиэтиленовой изоляции под воздействием повышенного напряжения происходит интенсивное зарождение дендритов по всей длине кабеля, т. е. такие испытания заведомо уменьшают ресурс кабеля.

Практическая работа по диагностике технического состояния кабельных линий на предприятиях Украины методом частичных разрядов ведется третий год и зарекомендовала себя как высоким качеством работ, так и экономической целесообразностью. Вместе с тем для обоснованного внедрения этого метода на предприятиях необходимы нормативы оценки состояния силовых кабельных линий и регламентирующие документы, которые в настоящее время отсутствуют. Поэтому переход от испытаний повышенным напряжением к технической диагностике неразрушающими методами часто вызывает вопросы на предприятиях-заказчиках. Нормативы были получены по результатам НИР на основе большого количества практических результатов диагностики. В работе приняли участие не только специалисты диагностического предприятия, но и ученые в этой области. Работа оформлена в виде регламента и может быть адаптирована в общей части для любого предприятия Украины. [1, с.86]

Ремонт и обслуживание электрооборудования технологических установок

Организация обслуживания и ремонта электрооборудования—важнейшая задача обеспечения бесперебойной работы технологических установок.

При эксплуатации оборудования изнашиваются его составные части, т.е. постепенно теряют свои механические или электрические характеристики, которые требуются для нормальной работы. Например, при вращении вала электродвигателя в подшипниках стирается его поверхность, загрязняется масло в подшипниках, капли масла попадают на изоляцию обмоток в нагретом состоянии и постепенно разрушают ее. Как уже отмечалось, во многих электрических аппаратах, осуществляющих коммутацию электрических цепей (рубильники, контакторы, реле, кнопки), обгорают, покрываются оксидной пленкой контакты, в связи, с чем увеличивается их переходное сопротивление, перегревается контактное соединение и контакт выходит из строя. Неизбежные колебания температуры окружающей среды вызывают изменения режимов работы полупроводниковых элементов.