Испытательная система без частичных разрядов

Когда говорят про испытательную систему без частичных разрядов, многие сразу представляют себе просто тихую установку, где детектор ничего не показывает. Но это, пожалуй, самое большое заблуждение. Отсутствие регистрируемых ЧР в процессе испытаний — это не самоцель и не гарантия качества системы, а сложный результат целого комплекса условий: от проектирования самой установки и экранирования до методики подготовки объекта и интерпретации фоновых шумов. Часто вижу, как коллеги, особенно те, кто только начинает работать с высоковольтными испытаниями, фокусируются на дорогом анализаторе ЧР, забывая, что без правильно выстроенной ?тихой? системы вокруг него — это просто точный измеритель помех.

Что на самом деле скрывается за ?тишиной?

Итак, берем ключевую фразу: испытательная система без частичных разрядов. Для меня это, в первую очередь, система, обладающая собственным уровнем помех значительно ниже минимально detectable уровня, который мы требуем от испытываемого оборудования. Допустим, мы тестируем силовой трансформатор на уровень ЧР в 5 пКл. Если собственная помеха нашей установки — 3 пКл, то мы в принципе не можем адекватно судить о результате. Все становится серой зоной.

Достичь этого ?чистого фона? — целое искусство. Речь не только о полном экранировании испытательного контура (хотя это основа). Важна каждая деталь: высоковольтные вводы, которые сами по себе не должны быть источником короны, конструкция всех соединений и барьеров, заземление. Нельзя просто взять генератор, повышающий трансформатор и измерительный мост, собрать их в цепь и надеяться на чистый сигнал. Система должна проектироваться как единое целое с подавлением помех как основным приоритетом.

Здесь вспоминается один случай на испытаниях кабеля 110 кВ. Использовалась резонансная система от ООО Ухань Мусен Электрик (их оборудование часто мелькает на проектах, спецификации можно посмотреть на www.msdq.ru). Система вроде бы заявлена как низкофоновая. Но на объекте при подъеме напряжения выше 0.8 Uном начал появляться стабильный ?хвост? на фазе, похожий на ЧР. Долго искали причину: кабель новый, концы тщательно подготовлены. Оказалось, проблема в самом высоковольтном выводе испытательного трансформатора в составе системы. Небольшое заусенец на контакте, микроскопический, при высоком напряжении стал точкой ионизации. Заменили вывод на другой — фон ушел. Вывод простой: даже в системе, спроектированной как ?без ЧР?, решающую роль играет состояние каждого компонента в конкретный момент времени. Производитель, конечно, тестирует узел, но реальные условия монтажа и эксплуатации вносят коррективы.

Практические ловушки и ложные срабатывания

Работая с такими системами, постоянно сталкиваешься с тем, что ?тишину? нужно уметь слушать. Самый частый кошмар — внешние наводки. Даже в экранированной лаборатории могут быть проблемы: неучтенная проводка за стеной, включение мощного соседнего оборудования, даже проезжающий троллейбус на улице. Однажды наблюдал стабильные импульсы с периодичностью, которая сбила с толку всю команду. Думали на дефект в обмотке испытываемого трансформатора. Потом выяснилось, что это был цифровой шум от неэкранированного сетевого фильтра, питавшего лампу в соседнем помещении. Система была тихой, но ее ?уши? — детектор — оказались открыты для такого рода помех.

Отсюда важнейший практический шаг — процедура калибровки и проверки собственного фона системы на месте, в той самой конфигурации, в которой будут проводиться испытания. Нельзя полагаться на паспортные данные из лаборатории завода-изготовителя. Нужно собирать всю цепь, но без испытуемого объекта, и проводить холостой подъем напряжения до максимального испытательного. Записывать все, что видно. Это и будет ваш истинный ?ноль?. И здесь часто проявляются неожиданные вещи: резонансы на определенных частотах, наведенные помехи от системы управления самой установки.

Еще один тонкий момент — интерпретация ?неимпульсных? явлений. Система может не показывать классических импульсов ЧР, но при этом в диэлектрике могут идти процессы, ведущие к пробою. Например, тепловые процессы в неоднородностях изоляции. Поэтому испытательная система без частичных разрядов — это не волшебная палочка, а лишь один, хотя и очень чувствительный, инструмент в комплексе диагностики. Всегда нужно смотреть в комплексе: и на тангенс дельта, и на спектр, и на просто на форму тока утечки.

Оборудование в деле: от спецификации к реальности

Возвращаясь к продукции, которую, к примеру, предлагает ООО Ухань Мусен Электрик. В их ассортименте, как указано на сайте, есть и резонансные испытательные системы, и установки для испытаний на частичные разряды. Ключевой момент для профессионала — понять, как эти две вещи сочетаются. Часто резонансная система (частотно-регулируемая установка) используется как источник высокого напряжения для схемы обнаружения ЧР. И вот здесь критична ее ?чистота?. Если в составе резонансного контура есть элементы, склонные к внутренним разрядам (например, некачественные конденсаторы или плохие контакты в дросселях), то вся затея с низкофоновыми измерениями проваливается.

При выборе оборудования я всегда смотрю не на общие фразы, а на конкретные технические решения по подавлению помех. Как реализовано экранирование высоковольтного трансформатора? Используются ли специальные фильтры на входе питания системы управления? Какова конструкция высоковольтных выводов — литые эпоксидные или сборные? У того же Мусен Электрик в описании частотно-регулируемых установок стоит обратить внимание на этот аспект. Универсального решения нет, но есть проверенные практикой подходы.

На одном из гидротехнических сооружений мы как раз применяли комплекс: резонансная установка для подъема напряжения на генераторные кабели и отдельная система детектирования ЧР. Основной проблемой стала не сама установка, а организация заземляющего контура в условиях сырого помещения. Пришлось варить дополнительную шину и подключать все оборудование строго по звезде к одной точке, чтобы избежать контурных токов, которые маскировались под полезный сигнал. Это та самая ?доводка на месте?, без которой даже самое лучшее оборудование из каталога не будет работать как испытательная система без частичных разрядов.

Методика — половина успеха

Можно иметь идеальную аппаратную часть, но испортить все неправильной методикой испытаний. Подготовка объекта — это 70% успеха. Любая грязь, влага, острые кромки на необработанных концах кабеля или шин станут источником разрядов, которые система честно зарегистрирует, но это будут не те ЧР, которые мы ищем в объеме изоляции. Часто вижу, как объект подключают алюминиевыми шинами без специальных наконечников, закрученных ?на живую?. В точке контакта под высоким напряжением гарантированно возникнет корона, которая забьет все показания.

Еще один аспект — скорость подъема и выдержки напряжения. Слишком быстрый подъем может не дать проявиться медленно развивающимся дефектам, а слишком долгая выдержка, особенно на предельном напряжении, может сама спровоцировать развитие дефекта в условно-годном объекте. Здесь нет ГОСТа на все случаи жизни, есть опыт и понимание физики процесса. Иногда полезно делать ступенчатый подъем с паузами, наблюдая за поведением уровня фоновой активности.

И, конечно, документирование. Все настройки системы, схема подключения, уровень собственного фона, погодные условия (влажность особенно) — все это должно фиксироваться. Потому что через год при повторных испытаниях нужно будет воспроизвести условия максимально точно, иначе сравнивать показания будет бессмысленно. Система — это не только железо, это регламент работы с ней.

Вместо заключения: непрерывный процесс, а не состояние

Так что, если резюмировать мой опыт, испытательная система без частичных разрядов — это не статичная характеристика, которую можно купить в коробке. Это динамическое состояние, которое достигается и, что важнее, постоянно поддерживается совокупностью факторов: грамотно спроектированным и собранным оборудованием, безупречной подготовкой объекта, отработанной методикой и глубоким пониманием физики процессов самим персоналом. Это скорее культура проведения высоковольтных испытаний.

Поставщики оборудования, такие как ООО Ухань Мусен Электрик, дают нам инструмент и, как правило, хороший. Но мастерство скрипача зависит не только от скрипки. Их резонансные системы и установки для испытаний на ЧР — это база. А дальше начинается работа инженера: отладка, калибровка, поиск и устранение помех, интерпретация данных. Только так можно быть уверенным, что ?тишина? в отчете — это действительно тишина в изоляции, а не следствие невыявленной помехи или методической ошибки.

Поэтому, когда в следующий раз будете выбирать или использовать такую систему, думайте не только о технических характеристиках из паспорта. Задавайте вопросы о практической реализации защиты от помех, требуйте протоколов проверки собственного фона, обращайте внимание на мелочи в конструкции. И всегда, всегда проверяйте все самостоятельно на месте. Доверяй, но проверяй — это главный принцип в работе с высоким напряжением и такими тонкими вещами, как частичные разряды.