Диагностика работоспособности различных типов электрических аппаратов - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Диагностика работоспособности различных типов электрических аппаратов

Задачи диагностических работ при эксплуатации электрооборудования

Диагноз в переводе с греческого означает «распознавание», «определение». Техническая диагностика – это теория, методы и средства, с помощью которых делается заключение о техническом состоянии объекта.

Чтобы определить техническое состояние электрооборудования, необходимо, с одной стороны, установить, что и каким способом следует контролировать, а с другой стороны – решить, какие средства для этого потребуются.

В данной проблеме просматривается две группы вопросов:

анализ диагностируемого оборудования и выбор методов контроля для установления его действительного технического состояния,

построение технических средств для контроля состояния оборудования и условий эксплуатации.

Итак, для проведения диагноза нужно иметь объект и средства диагноза .

Объектом диагноза может быть любое устройство, если оно по крайней мере может находиться в двух взаимно исключаемых состояниях- работоспособном и неработоспособном, и в нем можно выделить элементы, каждый из которых также характеризуется различными состояниями. На практике реальный объект при исследованиях заменяют диагностической моделью.

Воздействия, специально создаваемые для целей диагноза технического состояния и подаваемые на объект диагноза от средств диагноза, называются тестовыми воздействиями. Различают контролирующие и диагностирующие тесты. Контролирующим тестом называется совокупность наборов входных воздействий, позволяющих провести проверку работоспособности объекта. Диагностическим тестом называется совокупность наборов входных воздействий, позволяющих осуществить поиск неисправности, т. е. определить отказ элемента или неисправный узел.

Центральной задачей диагностики является поиск неисправных элементов, т. е. определение места, а возможно, и причины появления отказа. Для электрооборудования такая задача возникает на различных этапах эксплуатации. В силу этого, диагностика является эффективным средством повышения надежности электрооборудования в процессе его эксплуатации.

Процесс поиска неисправностей в установке обычно включает в себя следующие этапы:

логический анализ имеющихся внешних признаков, составление перечня неисправностей, которые способны привести к отказу,

выбор оптимального варианта проверок,

переход к осуществлению поиска неисправного узла.

Рассмотрим простейший пример. Электродвигатель вместе с исполнительным механизмом не вращается при подаче на него напряжения. Возможные причины – сгорела обмотка, двигатель заклинило. Следовательно, нужно проверять обмотку статора и подшипники.

С чего начать диагностирование? Проще с обмотки статора. С нее и начинаются проверки. Затем уже, в случае необходимости, осуществляется разборка двигателя и оценка технического состояния подшипников.

Каждый конкретный поиск носит характер логического исследования, для которого необходимы знания, опыт, интуиция обслуживающего электрооборудование персонала. При этом помимо знания устройства оборудования, признаков нормального функционирования, возможных причин выхода из строя необходимо владеть методами поиска неисправностей и уметь правильно выбрать требуемый из них.

Различают два основных вида поиска отказавших элементов – последовательный и комбинационный.

При использовании первого метода проверки в аппаратуре выполняются в некотором порядке. Результат каждой проверки сразу же анализируется, и если отказавший элемент не определен, то поиск продолжается. Порядок выполнения операций диагноза может быть строго фиксированным или зависеть от результатов предыдущих опытов. Поэтому программы, реализующие этот метод, можно подразделить на условные, в которых каждая последующая проверка начинается в зависимости от исхода предыдущей, и безусловные, в которых проверки выполняются в некотором заранее фиксированном порядке. При участии человека всегда используются гибкие алгоритмы, чтобы избежать лишних проверок.

При использовании комбинационного метода состояние объекта определяется путем выполнения заданного числа проверок, порядок выполнения которых безразличен. Отказавшие элементы выявляются после проведения всех испытаний путем анализа полученных результатов. Для этого метода характерны такие ситуации, когда не все полученные результаты необходимы для определения состояния объекта.

В качестве критерия для сравнения различных систем поиска неисправностей обычно используется среднее время обнаружения отказа. Могут быть применены и другие показатели – количество проверок, средняя скорость получения информации и пр.

На практике помимо рассматриваемых нередко используется эвристический метод диагноза . Строгие алгоритмы здесь не применяются. Выдвигается определенная гипотеза о предполагаемом месте отказа. Осуществляется поиск. По результатам его гипотеза уточняется. Поиск продолжается до определения неисправного узла. Зачастую такой подход использует радиомастер при ремонте радиоаппаратуры.

Помимо поиска отказавших элементов понятие технической диагностики охватывает также процессы контроля технического состояния электрооборудования в условиях применения его по назначению. При этом лицо, осуществляющее эксплуатацию электрооборудования, определяет соответствие выходных параметров агрегатов паспортным данным или ТУ, выявляет степень износа, необходимость регулировок, потребность в замене отдельных элементов, уточняет сроки проведения профилактических мероприятий и ремонтов.

Применение диагностирования позволяет предупредить отказы электрооборудования, определить его пригодность для дальнейшей эксплуатации, обоснованно установить сроки и объемы ремонтных работ. Диагностирование целесообразно проводить как при применении существующей системы планово-предупредительных ремонтов и технических обслуживании электрооборудования (система ППР), так и в случае перехода к новой, более совершенной форме эксплуатации, когда ремонтные работы выполняются не через определенные заранее установленные сроки, а по результатам диагноза, если сделано заключение о том, что дальнейшая эксплуатация может привести к отказам или становится экономически нецелесообразной.

При применении новой формы обслуживания электрооборудования в сельском хозяйстве следует проводить:

техническое обслуживание согласно графикам,

плановое диагностирование через определенные периоды или наработки,

текущий или капитальный ремонты по данным оценки технического состояния.

При техническом обслуживании диагностирование служит для определения работоспособности оборудования, проверки стабильности регулировок, выявления необходимости ремонта или замены отдельных узлов и деталей. При этом диагностируются так называемые обобщенные параметры, которые несут максимум информации о состоянии электрооборудования – сопротивление изоляции, температура отдельных узлов и др.

При плановых проверках контролируются параметры, характеризующие техническое состояние агрегата и позволяющие определить остаточный ресурс узлов и деталей, ограничивающих возможность дальнейшей эксплуатации оборудования.

Диагностирование, проводимое при текущем ремонте на пунктах технического обслуживания и текущего ремонта или на месте установки электрооборудования, позволяет в первую очередь оценить состояние обмоток. Остаточный ресурс обмоток должен быть больше периода между текущими ремонтами, иначе оборудование подлежит капитальному ремонту. Помимо обмоток выполняется оценка состояния подшипников, контактов и других узлов.

В случае проведения технического обслуживания и планового диагностирования электрооборудование не разбирают. При необходимости снимают защитные сетки вентиляционных окон, крышки выводов и другие быстросъемные детали, обеспечивающие доступ к узлам. Особую роль в данной ситуации играет внешний осмотр, позволяющий определить повреждения выводов, корпуса, установить наличие перегрева обмоток по потемнению изоляции, проверить состояние контактов.

Основные параметры диагностирования

В качестве диагностических параметров следует выбирать характеристики электрооборудования, критичные к ресурсу работы отдельных узлов и элементов. Процесс износа электрооборудования зависит от условий эксплуатации. Решающее значение принадлежит режимам работы и условиям окружающей среды.

Основными параметрами, проверяемыми при оценке технического состояния электрооборудования, являются:

для электродвигателей – температура обмотки (определяет срок службы), амплитудно-фазовая характеристика обмотки (позволяет оценить состояние витковой изоляции), температура подшипникового узла и зазор в подшипниках (указывают на работоспособность подшипников). Кроме этого для электродвигателей, эксплуатируемых в сырых и особо сырых помещениях, дополнительно следует замерять сопротивление изоляции (позволяет прогнозировать срок службы электродвигателя),

для пускорегулирующей и защитной аппаратуры – сопротивление петли «фаза-нуль» (контроль соответствия условиям защиты), защитные характеристики тепловых реле, сопротивление контактных переходов,

для осветительных установок – температура, относительная влажность, напряжение, частота включения.

Помимо основных может быть оценен и ряд вспомогательных параметров, дающих более полное представление о состоянии диагностируемого объекта.

Методы диагностирования электрооборудования

Особенности, методические и информационные основы методов диагностирования электрооборудования достаточно разнообразны и подробно описаны в специальной литературе. Поэтому ниже дается лишь общий обзор наиболее распространенных методов контроля, разрабатываемых в России. Некоторые применяемые и наиболее перспективные разрабатываемые направления диагностирования электрооборудования приведены в табл. 5.2.

Метод инфракраснойтермографии. Изменение температуры узлов и элементов электрооборудования в процессе эксплуатации является важным информативным признаком их технического состояния. Дистанционный контроль температуры нагрева токоведущих частей, контактных соединений, корпусов электрооборудования, подвесной и опорно-стержневой изоляции реализуется средствами тепловизионного контроля. Этот метод диагностики основан на регистрации инфракрасного излучения.

Разрешающая способность тепловизионного контроля 0,2 о С. В электроэнергетике России наиболее широко распространены отечественные тепловизоры ТВ-03 и тепловизоры шведской фирмыAGEMA, напримерAGEMA-782.

Оценка технического состояния контактных соединений производится сравнением температуры однотипных контактов, находящихся в одинаковых условиях по нагрузке и охлаждению, а также температуры контактного соединения и сплошных участков токопроводов. Оценка технического состояния изоляторов основана на анализе разницы температур дефектного и непробитого изолятора. Эта разница определяется напряжением на изоляторе и величиной диэлектрических потерь фарфора изолятора.

Температура пробитого изолятора равна температуре окружающей среды, так как напряжение на нем нуль. Температура непробитого изолятора определяется по средним параметрам емкости, размеров и напряжения и превышает температуру окружающей среды на 0,4–0,5 о С.

Направления диагностирования электрооборудования

ЭлектрооборудованиеНаправление диагностирования
ТурбогенераторыДиагностика теплового состояния обмотки ротора Диагностика неисправностей обмотки статора Диагностика системы охлаждения стержней обмотки статора Контроль вибрации и диагностика механического состояния Диагностика щеточно-контактного аппарата Контроль электромагнитного излучения Диагностика уплотнений и подшипников Диагностика системы возбуждения
Силовые трансформаторыХроматографический анализ газов, растворенных в масле Температурный контроль Контроль износа контактов РПН Тепловизионный контроль трансформаторов Регистрация частичных разрядов в изоляции
Выключатели высокого напряженияКонтроль коммутационного и механического ресурса Оценка состояния контактной системы Контроль характеристик привода Контроль состояния фарфоровых изоляторов Контроль утечек дугогасительной среды (воздух, элегаз)
Высоковольтные электродвигателиДиагностика обрыва стержней короткозамкнутого ротора Контроль витковых замыканий Вибрационный контроль обмоток статора Контроль подшипникового узла Контроль и защита от неуспешных пусков Контроль эксцентриситета воздушного зазора между ротором и статором Контроль неполнофазных режимов Контроль направления вращения Непрерывный селективный контроль активного сопротивления изоляции Температурный контроль Оценка расхода ресурса на основе контроля пусковых и длительных режимов работы
КРУ и токопроводыКонтроль дуговой защиты Тепловизионный контроль состояния электрических контактов и изоляторов
Воздушные и кабельные линииДистанционная тепловизионная диагностика контактов и подвесной изоляции Контроль частичных разрядов Диагностика опор ЛЭП Контроль состояния изоляции кабелей

Тепловизионный метод контроля получил наибольшее применение в открытых и закрытых распредустройствах напряжением 35 кВ и выше, а также на ЛЭП.

Метод хроматографического контроля маслонаполненного оборудования. Это наиболее проработанный и распространенный в электроэнергетике метод диагностики. Он применим для раннего обнаружения развивающихся дефектов внутри маслонаполненных силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов, крупных электрических машин с водомасляной системой охлаждения, измерительных трансформаторов, высоковольтных вводов и высоковольтных кабелей. Хроматография есть разделение смесей. Идея метода основана на предположении, что повреждение в маслонаполненном оборудовании сопровождается выделением различных газов, отсутствующих в масле при нормальной работе. Эти газы растворены в масле. Выделив их из масла и проведя хроматографический анализ, можно обнаружить дефекты на ранней стадии возникновения. В настоящее время изучен состав газов, содержащихся в масле недефектного нормально работающего оборудования, выявлены газы, характерные для различных повреждений, и граничные их концентрации. При этом определяют концентрации водорода, метана, этилена, этана, ацетилена, оксида и диоксида углерода,и других газов.

Читайте также:  Почему ржавеет нержавеющая сталь

Отбор масла из работающего трансформатора производится специальнымимаслоотборниками поршневого типа. При этом исключается соприкосновение масла с окружающей воздушной средой, и предотвращаются потери растворенных в масле газов в процессе отбора. Масло помещается в замкнутый объем, и газ над поверхностью масла подвергается анализу. Для анализа состава, динамики изменения и концентрации газов в пробах масла применяют хроматографы. Кроме того, известны встроенные средства анализа газов, растворенных в масле, и выделившихся газов, а также устройства непрерывного контроля, основанные на определении СО2и Н2, растворенных в масле. Характер и примерное место повреждения определяют по количественному составу газов. Необходимость выявления дефекта на ранних стадиях его развития требует обработки данных хроматографического анализа. Оценка состояния маслонаполненного оборудования осуществляется, как правило, на базе четырех критериев: предельных концентраций, скорости нарастания концентрации газов, отношений концентраций газов, критерия равновесия.

Первый критерий позволяет судить по значению превышения предельных концентраций о характере внутренних дефектов. Так, сильные повреждения изоляции характеризуются высокой концентрацией водорода и ацетилена и обычно сопровождаются наличием углекислого газа. Относительно большая концентрация насыщенных и ненасыщенных углеводородов , в сочетании с небольшим процентом указывает на тепловое разложение масла вследствие перегрева металлических частей. Если присутствует заметное количество СО и, то это означает, что происходит разложение целлюлозы. Резкое увеличение и свидетельствует о сильном локальном перегреве, сопровождающемся обугливанием масла. Если содержание в 10–20 раз больше чем СОпри отсутствии других газообразных продуктов разложения, то причиной является термическое разложение целлюлозы. При высоких температурах обнаруживается небольшое количество , а содержание кислорода заметно снижено. Наличие водорода и небольшого содержания этилена и показательно для частичных разрядов. В случае слабого искрения обнаруживается небольшое количество. Присутствие говорит о развивающемся дефекте внутри трансформатора, который необходимо вывести из эксплуатации и осмотреть.

При втором критерии контролируется скорость нарастания концентраций газов. Если прирост содержания газов составляет более 10 % в месяц, трансформатор ставится на учащенный контроль. Достоверность оценки состояния с помощью этого критерия значительно выше по углеводородным газам и СО, чем по водороду и оксиду углерода, потери которых в пробе масла иногда соизмеримы с численными значениями этого критерия.

Третий критерий дает возможность использовать три отношения пар газов. Наиболее частыми причинами упомянутых отношений являются возникновение дефектов в изоляции трансформаторного железа, нагрев и выгорание контактов РПН, нарушение изоляции стяжных шпилек и ярмовых балок с образованием короткозамкнутого контура, нагрев контактов соединений отводов низкого напряжения.

Четвертый критерий основан на сопоставлении результатов анализа масла из газового реле и из пробы. Используется в случаях срабатывания газовой защиты. На базе этого критерия делается заключение о возможности включения трансформатора в работу и определяется дефект электрического характера, когда повторное включение трансформатора могло бы привести к увеличению очага повреждения.

Перспективным направлением применения указанных критериев является разработка алгоритмов для реализации автоматизированных систем оценки состояния маслонаполненного оборудования. Следует отметить универсальность метода и растущую с увеличением напряжения эффективность его использования.

Метод контроля диэлектрических характеристик изоляции. Основан на измерении диэлектрических характеристик, к которым относятся токи утечки, величины емкости, тангенс угла диэлектрических потерь (tgd) и др. В основе контроля тока утечки лежит измерение тока, проходящего через твердую изоляцию при наличии напряжения. Известны два метода контроля. В первом, прямом методе измеряется модуль комплексной проводимости изоляции или ее емкость. Метод требует регистрации долей процента в изменении контролируемого параметра, применения различных схем повышения чувствительности и помехоустойчивости, что является его недостатком. Во втором методе сравниваются емкость и tgd однотипного электрооборудования с помощью схемы Шеринга. Метод требует наличия специальных измерительных выводов изолированной от земли конструкции. Он может использоваться для контроля за высоковольтными измерительными трансформаторами и конденсаторами связи.

Метод контроля разрядов. Все большее распространение в качестве показателя состояния изоляции электрооборудования получает использование разрядов. Известные методы измерения характеристик разрядов можно разделить на измерение частичных, пазовых и поверхностных разрядов и на электрические и неэлектрические методы. Методы применяются на напряжениях 110 кВ и выше в трансформаторах и электрических машинах.

Исследуются зависимости уровня интенсивности частичных разрядов в изоляции электрических машин от тепловых и механических воздействий. Анализируются данные для выявления связей между характеристиками частичных разрядов и сроками службы изоляции. Измерение частичных разрядов позволяет контролировать состояние изоляции во время испытаний и выявлять ее предаварийное состояние. Наличие частичных разрядов определяется по появляющимся импульсам напряжения и по изменениям электромагнитного поля во внешней цепи с помощью электромагнитного датчика. Известны устройства, контролирующие амплитуду и частоту следования импульсов в определенных диапазонах частот.

Основные трудности применения метода частичных разрядов связаны с наличием помех, обусловленных коммутациями и переходными процессами в первичных цепях установки, наличием коронных разрядов, радиопомех и т.д. Проблема измерения сигнала и его отделения от помех не всегда разрешима. Эффективность использования контроля частичных разрядов увеличивается с ростом рабочего напряжения, так как, с одной стороны, растут напряженность электрического поля и вероятность возникновения дефектов, с другой – появляется возможность отказаться от испытаний повышенным напряжением.

Выявлять пазовые разряды, искрения и образования дуг целесообразно и в обмотках крупных электрических машин под нагрузкой. Причины возникновения разрядов: ослабление пазовых клиньев, истирание и усадка подклиновых прокладок между стержнями обмоток статора, обрыв элементарных проводников, вибрация пластин гибких выводов и др. Выявить искровой, тлеющий и дуговой разряды можно с помощью, например, индуктивных датчиков. Выявить разряды можно также с помощью проводящих электродов, наложенных на изоляцию, емкостных датчиков, подключаемых к нейтрали и линейному выводу, или антенны, устанавливаемой на роторе машины, высокочастотного трансформатора, расположенного в цепи заземления нейтрали, и измерителя радиопомех.

Дефекты стержневых изоляторов, такие как трещины и локальные проводящие загрязнения, являются источниками поверхностных разрядов. Образование поверхностных разрядов сопровождается излучением в звуковом, оптическом и радиодиапазонах. Известен метод оптического контроля излучения поверхностных разрядов с помощью электронно-оптического дефектоскопа. Он основан на регистрации пространственно-временного распределения яркости свечения и определении по ее характеру дефектных изоляторов. Для этих же целей с разной эффективностью применяют радиотехнический и ультразвуковой методы, а также метод контроля ультрафиолетового излучения с помощью электронно-оптического дефектоскопа “Филин”. Данный принцип можно применить и для выявления таких дефектов, как обрыв стержней ротора асинхронного электродвигателя, образование дуги в КРУ и т.п.

Описанные методы не дают однозначной связи уровня и характера контролируемых параметров с характером и местом повреждения. Они универсальны по принципу и требуют индивидуального подхода к каждому объекту и специальных экспериментальных исследований.

Метод вибродиагностики. Для контроля за техническим состоянием механических узлов большое значение имеет связь параметров объекта с таким интегральным признаком, как спектр частот вибрации. Всякое параметрическое возбуждение смещает спектр. Это и используется в качестве признака. Оценка состояния по смещению низкочастотных составляющих спектра менее эффективна.

Электрофизический метод контроля. Перспективным направлением диагностики электрооборудования является применение электрофизических методов контроля. Достоинство таких методов – быстрое получение первичной информации, удобство ее передачи и представление в виде сигнала отклика. Легко встраиваются датчики в объект, сравнительно проста аппаратурная реализация, хорошие возможности настройки на различные электрофизические эффекты, высока эффективность выявления дефектов. Легко поддаются автоматизации и реализации на ЭВМ.

Методическую основу использования электрофизических методов составляет принцип наблюдаемости, а носителями информации являются электрофизические эффекты, возникающие при активизации физических процессов. По способам проявления, вывода и обработки информации эффекты такого типа можно разделить на интегральные эффекты и связанные с ними переходные процессы, эффекты нелинейности, флуктуационные эффекты и шумы.

Использование электрофизических эффектов производится на основе определения способа проявления дефекта или дефектообразующего фактора в виде конкретного физического процесса и возможности наблюдения за этим процессом внешними средствами. Эта возможность обусловливается силой проявления эффекта и разрешающей способностью применяемых измерительных средств.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Диагностирование электрических аппаратов

На локомотивах электрические аппараты работают в сложных условиях. По этой причине они представляют собой устройства с относительно невысокой надежностью и низкой контролепригодностью, требующие большого количества датчиков при диагностировании. При этом, соответственно, требуется значительное число контрольных точек, тестовых сигналов, что затрудняет контроль их технического состояния и получения достоверных данных.

Если диагностирование цепей управления локомотивом и низковольтной аппаратурой необходимо проводить встроенными средствами, то диагностирование групповых контакторов предпочтительнее выполнять на специализированных стендах, на которых установлены постоянные или временные датчики. Особенно важное значение имеет наличие на локомотиве постоянных средств контроля за состоянием цепей управления, обеспечивающих надежность локомотива в условиях эксплуатации. Для оперативного обнаружения неисправностей в электрической схеме локомотива необходимо иметь быстродействующие автоматизированные средства технического диагностирования, которые дают возможность быстро отыскать отказ в схеме.

Таким образом, для проверки технического состояния электрических аппаратов целесообразно использовать как стационарные, так и встроенные средства технического контроля. Большинство электрических аппаратов при их большом разнообразии имеют много общих параметров, что позволяет использовать автоматизированные системы контроля. Такими параметрами являются:

  • — качество электрического контакта;
  • — омическое сопротивление электрической изоляции;
  • — активное сопротивление обмоток;
  • — контактное нажатие и т.д.

Разработка и выбор датчиков для получения сигналов и преобразования их в форму, удобную для передачи на средства обработки полученной информации, является первостепенной задачей. Они должны иметь небольшие размеры, высокую помехоустойчивость и надежность, а также обеспечивать точность измерений при диагностировании.

Все электрические аппараты, в том числе и силовые контакторы, работающие в сложных условиях, подвергаются влиянию агрессивных сред, вибрации и воздействию других отрицательных факторов, одним из которых является процесс гашения дуги при размыкании контактов. Износ контактов при гашении дуги подчиняется следующей зависимости:

где Cj, С2 — коэффициенты пропорциональности износа контактов, соответственно при включении и выключении контактора;

п — число включений контактора.

При определении предельного износа необходимо учитывать материал контактов, их форму, особенности системы дугогашения, параметры кинематической системы, динамику его работы и электрические параметры. Это позволяет выбрать наиболее информативный параметр, который определяет переходное сопротивление в зоне контакта i?nep. Со снижением качества контакта увеличивается переходное сопротивление, а следовательно, и падение напряжения на контакте при большом токе. При этом происходит рост температуры в зоне контакта с последующим его перегревом и оплавлением. Из сказанного следует, что в этом случае необходимо использовать диагностический параметр, который оценивает качество контакта, и метод его определения. В зоне повышенной температуры контактов наблюдается инфракрасное излучение, которое можно зафиксировать специальными приборами (болометрами) [63J.

Читайте также:  Герметизация акриловой ванны со стеной

В процессе эксплуатации система приводов коммутационных аппаратов изменяет свои первоначальные параметры, приводящие к нарушению правильного функционирования контакторов, что проявляется снижением контактного нажатия, времени срабатывания, нарушением очередности секвенции (порядка включения электроаппаратов) групповых контакторов. При диагностировании электромагнитных и электропневматических контакторов используется стенд, состоящий из стационарного измерительно-регистрационного устройства (рис. 5.10, а) или переносных устройств, подключаемых к контрольным точкам. Стенд имеет четыре поста, к которым подключается переносное устройство. Процесс измерений электрических аппаратов одной секции локомотива длится несколько минут. При этом с пульта управляют работой стабилизатора (рис. 5.10, б), аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), масштабизатора и печатающего устройства (ЦПУ). Компенсатор служит для компенсации влияния соединительных проводов, переходных сопротивлений, а также для формирования выходного сигнала, пропорционального измеряемому сопротивлению. Схема разбивается на небольшие участки. Процесс проверки начинается с исходной точки и заканчивается записью результатов измерения всех параметров.

Применение средств технического диагностирования при ремонте локомотивов позволяет предупредить отказы силовых цепей. Скрытые дефекты в электрических проводах, в местах силового контакта можно обнаружить с помощью специальных устройств, исследуя состояние каждого электрического соединения и контакта.

Техническое состояние электрических соединений в силовых цепях локомотивов позволяет определять прибор, схема которого

Рис. 5.10. Структурные схемы стационарного измерительно-регистрирующего устройства (а) и системы управления (б) процессом диагностирования электрических аппаратов и силовых электрических цепей:

/ — измерительный контакт; 2 — базовый зажим; 3 — контрольная лампа «Измерение»; 4 — кнопка «Пуск»; 5 — щуп измерительный приведена на рис. 5.11. В нем имеется щуп из латунного прутка с серебряным наконечником и медная струбцина. Перед испытанием прибор настраивается в комплекте с измерительными проводами резистором R9 (стрелка шкалы прибора устанавливается на «О»). Резистором R17 проводится калибровка прибора. Значение измеряемого тока 0,5—1,0 А, а диапазоны измерений сопротивления изоляции 0—50 и 0—500 мОм [64].

Прибор подключается к аккумуляторной батарее локомотива. Аппарат технологичен и имеет небольшую массу. Проверка заключается в постепенном касании щупом всех точек, где имеется электрический контакт (соединение) с записью информации в память микропроцессорных устройств. Для этого используется микроЭВМ «Электроника ДЗ-28» (возможно использование и других микроЭВМ). Рабочая программа написана на языке «Basic». Программа предусматривает работу с информацией в режиме диалога и реализует ввод информации, ее считывание с магнитной ленты, редактирование, запись на магнитную ленту, вывод на дисплей и печать. Вся информация фиксируется на электронных носителях информации.

Групповые (многопозиционные) переключатели широко применяются на тяговом подвижном составе. Их основным достоинством является строгая очередность срабатывания в процессе эксплуатации. Однако с течением времени увеличивается износ их механи-

Рис. 5.11. Принципиальная схема переносного прибора для диагностирования

контактов ческой части (рис. 5.12, а, б), который приводит к нарушению очередности замыкания контактов [5].

При техническом обслуживании групповых переключателей желательно использовать стационарные средства. Все групповые переключатели обладают низкой контролепригодностью и надежностью. Для диагностирования групповых переключателей следует выбрать такие параметры, чтобы их можно было легко определить и использовать для обработки в микропроцессорных устройствах. При диагностировании развертки кулачковых шайб необходимо

Рис. 5.12. Диагностирование групповых многопозиционных переключателей: а — взаимодействие ролика и кулачковой шайбы; б — определение числа контактов позиции; в — конструкция лимба с контактными (К) и бесконтактными (БК) устройствами получения эталонного сигнала; г — детали конструкции

получения эталонного сигнала

иметь эталонный параметр, с которым можно было бы сравнивать полученную величину. Эталонный параметр можно получить с помощью специального лимба (рис. 5.12, в), разбитого на Аппозиций. Угол между позициями

На каждой позиции на лимбе наносятся метки К фиксированного положения в виде отрезка контактного медного провода или небольшого отверстия БК или БК’ (последнее имеет продолговатую форму, определяющую размер допуска). Эталонный сигнал, полученный контактным или бесконтактным способом (рис. 5.12, г), через усилители поступает на элемент сравнения, где сравнивается с полученным сигналом числа замкнутых контактов на проверяемой позиции.

Для получения сигнала технического состояния кулачкового вала можно воспользоваться резисторной матрицей (рис. 5.13, а), рассчитанной таким образом, чтобы на каждой позиции при правильном замыкании контактов суммарное сопротивление резисторов было одинаковым. Это позволяет процесс диагностирования перевести в автоматический режим. Если хотя бы один контакт не замкнется на фиксированной эталонной позиции, то суммарное соп-

Рис. 5.13. Схемы диагностирования развертки кулачкового вала (а) и электро- пневматического привода (б):

ЭС — элемент сравнения; У — усилитель; УВМ — управляемый мультивибратор; РК1, РК2 — электропневматические вентили ротивление изменится, а следовательно, изменится значение сигнала технического состояния / , а при сравнении его с эталонным /эт, получим разностную величину /, которая и будет характеризовать качество развертки кулачковых шайб.

Диагностирование привода группового контактора необходимо выполнять параллельно с диагностированием развертки кулачкового вала, используя для этого управляемый мультивибратор (рис. 5.13, б), которым можно задавать управляющие импульсы для электропнев- матических вентилей любой необходимой частоты.

Экспертиза электрооборудования: профессиональный подход к важнейшему вопросу

Говоря о любой диагностике, обычно подразумевают комплекс теорий, средств и методов, способных обнаружить проблему и сделать определенные профессиональные выводы. Экспертиза электрооборудования необходима для того, чтобы произвести техническое освидетельствование электрического оборудования (или электрической установки) и установить ее соответствие уровню безопасности согласно нормам. Для этого нужно определиться как со способом контроля, так и с выбором средств.

В чем заключается задача специалистов

Как правило, диагностика электрооборудования, которую предлагают компетентные фирмы, осуществляется грамотными экспертами. Объектом проверки могут стать бытовые и производственные электроприборы, различные устройства, применяемые в общественных заведениях, помещениях, офисах.

Специалист должен тщательно изучить как работу приборов, так и прилагаемые к ним документы. На основе такого анализа делается вывод о том, соответствуют ли фактические технические характеристики оборудования заявленным документальным.

На какие вопросы может ответить специалист по диагностике:

  1. Присутствуют ли повреждения и дефекты? Какова причина их появления?
  2. Соответствует ли мощность, указанная производителем, фактическим показателям электроустановок (или электрооборудования)?
  3. Контрафактный ли прибор или он оригинален?
  4. Каковы сроки его эксплуатации, исправен ли он?
  5. Соответствует ли оборудование критериям схемы электроснабжения, системе защиты здания и пр.?

Экспертиза электрооборудования может быть комиссионной. При таком варианте все эксперты по очереди оглашают свое мнение. В том случае, если они разнятся, составляются специальные акты особого мнения.

Ответственность за вынесенное решение

Нужно сказать, что ее степень достаточно высока. Специалисты, проводящие диагностирование, в полной мере отвечают за свою работу с административной, дисциплинарной, материальной и гражданской точки зрения. Если экспертиза связана с каким-либо судебным делом, то им может даже грозить уголовная ответственность за неверную оценку.

Основные этапы в процессе выявления неполадок

Техническая диагностика электрического оборудования имеет ключевую задачу – обнаружение неисправностей. Она может возникнуть на самых разных стадиях эксплуатации приборов. Таким образом, диагностику можно считать верным средством повышения надежности электрических приборов в цикле их использования.

Выделяют несколько этапов процесса выявления неполадок:

  1. Логическая оценка явных признаков.
  2. Формирование списка неисправностей, способных спровоцировать отказ.
  3. Определение наиболее пригодного варианта проверки.
  4. Действия, направленные на поиск узлов неисправностей.

Рассмотрим нагляднее с помощью примера:

Заметим, что наладка электрооборудования в каждом конкретном случае сродни логическому исследованию. Профессиональная интуиция специалиста стоит, в данном случае, в одном ряду с опытом и знаниями. При этом необходимо досконально знать устройство определенного прибора, понимать, как выглядит нормально функционирующее устройство, и учитывать возможные причины неисправностей. Помимо этого, очень важно уметь манипулировать методами, которые предполагает диагностика электрооборудования, и верно подбирать нужный в каждом уникальном случае.

Новейшие средства в области диагностики

Работа современных специалистов может быть существенно упрощена благодаря инновационным приспособлениям и методам. Использование инфракрасной термографии открывает следующие возможности:

  • Увеличение потенциала электроустановок (благодаря обнаружению неисправностей на начальных стадиях).
  • Проверка состояния приборов, не выводя их из рабочего цикла.
  • Уменьшение издержек на техобслуживание (благодаря прогнозированию временных рамок и уменьшению масштабов ремонта).
  • Снижение утрат электрической энергии в контактных соединениях (с помощью современных методов их ремонта).

Тепловизоры позволили достичь совершенно нового уровня в сфере ремонта и эксплуатации электрооборудования. Принцип использования теплового излучения лежит в основе работы этого (и аналогичных с ним) приборов.

Этот метод широко применяется, когда необходимо внеплановое, дополнительное исследование с помощью инфракрасных излучений (например, когда осуществляется техническая диагностика поврежденных стихийным бедствием воздушных линий электропередач).
Для допуска к работе тепловизоры должны соответствовать следующим критериям:

Для использования таких инноваций мастер должен непременно иметь лицензию и соответствующую сертификацию на проведение подобных работ.

Несколько ключевых параметров экспертизы

Важнейшими критериями, подвергающимся проверке при наладке электрооборудования, являются:

  1. В области осветительных приборов анализируют относительную влажность, частоту включения-выключения, температуру, показатели напряжения.
  2. Если диагностируют электродвигатели, то оценивают фазово-амплитудный критерий обмотки, зазоры в подшипниках, температурные показатели обмотки и подшипникового узла. Если электрический двигатель используется в местах с повышенной сыростью, необходимо выполнять замеры изоляционного сопротивления.
  3. Защитная и пускорегулирующая аппаратура требует при проверке оценивать в первую очередь сопротивление петли фаза/ноль на предмет соответствия защитным требованиям. Также проводится анализ сопротивления контактных переходов, защитных свойств тепловых реле.

Проверяются не только главные, но и вспомогательные параметры. Это помогает увидеть более подробную картину состояния диагностируемых объектов.

Методы диагностирования электрооборудования

Особенности, методические и информационные основы методов диагностирования электрооборудования достаточно разнообразны и подробно описаны в специальной литературе. Поэтому ниже дается лишь общий обзор наиболее распространенных методов контроля, разрабатываемых в России. Некоторые применяемые и наиболее перспективные разрабатываемые направления диагностирования электрооборудования приведены в табл. 5.2.

Метод инфракраснойтермографии. Изменение температуры узлов и элементов электрооборудования в процессе эксплуатации является важным информативным признаком их технического состояния. Дистанционный контроль температуры нагрева токоведущих частей, контактных соединений, корпусов электрооборудования, подвесной и опорно-стержневой изоляции реализуется средствами тепловизионного контроля. Этот метод диагностики основан на регистрации инфракрасного излучения.

Разрешающая способность тепловизионного контроля 0,2 о С. В электроэнергетике России наиболее широко распространены отечественные тепловизоры ТВ-03 и тепловизоры шведской фирмыAGEMA, напримерAGEMA-782.

Оценка технического состояния контактных соединений производится сравнением температуры однотипных контактов, находящихся в одинаковых условиях по нагрузке и охлаждению, а также температуры контактного соединения и сплошных участков токопроводов. Оценка технического состояния изоляторов основана на анализе разницы температур дефектного и непробитого изолятора. Эта разница определяется напряжением на изоляторе и величиной диэлектрических потерь фарфора изолятора.

Температура пробитого изолятора равна температуре окружающей среды, так как напряжение на нем нуль. Температура непробитого изолятора определяется по средним параметрам емкости, размеров и напряжения и превышает температуру окружающей среды на 0,4–0,5 о С.

Читайте также:  Краска резиновая для наружных работ износостойкая

Направления диагностирования электрооборудования

ЭлектрооборудованиеНаправление диагностирования
ТурбогенераторыДиагностика теплового состояния обмотки ротора Диагностика неисправностей обмотки статора Диагностика системы охлаждения стержней обмотки статора Контроль вибрации и диагностика механического состояния Диагностика щеточно-контактного аппарата Контроль электромагнитного излучения Диагностика уплотнений и подшипников Диагностика системы возбуждения
Силовые трансформаторыХроматографический анализ газов, растворенных в масле Температурный контроль Контроль износа контактов РПН Тепловизионный контроль трансформаторов Регистрация частичных разрядов в изоляции
Выключатели высокого напряженияКонтроль коммутационного и механического ресурса Оценка состояния контактной системы Контроль характеристик привода Контроль состояния фарфоровых изоляторов Контроль утечек дугогасительной среды (воздух, элегаз)
Высоковольтные электродвигателиДиагностика обрыва стержней короткозамкнутого ротора Контроль витковых замыканий Вибрационный контроль обмоток статора Контроль подшипникового узла Контроль и защита от неуспешных пусков Контроль эксцентриситета воздушного зазора между ротором и статором Контроль неполнофазных режимов Контроль направления вращения Непрерывный селективный контроль активного сопротивления изоляции Температурный контроль Оценка расхода ресурса на основе контроля пусковых и длительных режимов работы
КРУ и токопроводыКонтроль дуговой защиты Тепловизионный контроль состояния электрических контактов и изоляторов
Воздушные и кабельные линииДистанционная тепловизионная диагностика контактов и подвесной изоляции Контроль частичных разрядов Диагностика опор ЛЭП Контроль состояния изоляции кабелей

Тепловизионный метод контроля получил наибольшее применение в открытых и закрытых распредустройствах напряжением 35 кВ и выше, а также на ЛЭП.

Метод хроматографического контроля маслонаполненного оборудования. Это наиболее проработанный и распространенный в электроэнергетике метод диагностики. Он применим для раннего обнаружения развивающихся дефектов внутри маслонаполненных силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов, крупных электрических машин с водомасляной системой охлаждения, измерительных трансформаторов, высоковольтных вводов и высоковольтных кабелей. Хроматография есть разделение смесей. Идея метода основана на предположении, что повреждение в маслонаполненном оборудовании сопровождается выделением различных газов, отсутствующих в масле при нормальной работе. Эти газы растворены в масле. Выделив их из масла и проведя хроматографический анализ, можно обнаружить дефекты на ранней стадии возникновения. В настоящее время изучен состав газов, содержащихся в масле недефектного нормально работающего оборудования, выявлены газы, характерные для различных повреждений, и граничные их концентрации. При этом определяют концентрации водорода, метана, этилена, этана, ацетилена, оксида и диоксида углерода,и других газов.

Отбор масла из работающего трансформатора производится специальнымимаслоотборниками поршневого типа. При этом исключается соприкосновение масла с окружающей воздушной средой, и предотвращаются потери растворенных в масле газов в процессе отбора. Масло помещается в замкнутый объем, и газ над поверхностью масла подвергается анализу. Для анализа состава, динамики изменения и концентрации газов в пробах масла применяют хроматографы. Кроме того, известны встроенные средства анализа газов, растворенных в масле, и выделившихся газов, а также устройства непрерывного контроля, основанные на определении СО2и Н2, растворенных в масле. Характер и примерное место повреждения определяют по количественному составу газов. Необходимость выявления дефекта на ранних стадиях его развития требует обработки данных хроматографического анализа. Оценка состояния маслонаполненного оборудования осуществляется, как правило, на базе четырех критериев: предельных концентраций, скорости нарастания концентрации газов, отношений концентраций газов, критерия равновесия.

Первый критерий позволяет судить по значению превышения предельных концентраций о характере внутренних дефектов. Так, сильные повреждения изоляции характеризуются высокой концентрацией водорода и ацетилена и обычно сопровождаются наличием углекислого газа. Относительно большая концентрация насыщенных и ненасыщенных углеводородов , в сочетании с небольшим процентом указывает на тепловое разложение масла вследствие перегрева металлических частей. Если присутствует заметное количество СО и, то это означает, что происходит разложение целлюлозы. Резкое увеличение и свидетельствует о сильном локальном перегреве, сопровождающемся обугливанием масла. Если содержание в 10–20 раз больше чем СОпри отсутствии других газообразных продуктов разложения, то причиной является термическое разложение целлюлозы. При высоких температурах обнаруживается небольшое количество , а содержание кислорода заметно снижено. Наличие водорода и небольшого содержания этилена и показательно для частичных разрядов. В случае слабого искрения обнаруживается небольшое количество. Присутствие говорит о развивающемся дефекте внутри трансформатора, который необходимо вывести из эксплуатации и осмотреть.

При втором критерии контролируется скорость нарастания концентраций газов. Если прирост содержания газов составляет более 10 % в месяц, трансформатор ставится на учащенный контроль. Достоверность оценки состояния с помощью этого критерия значительно выше по углеводородным газам и СО, чем по водороду и оксиду углерода, потери которых в пробе масла иногда соизмеримы с численными значениями этого критерия.

Третий критерий дает возможность использовать три отношения пар газов. Наиболее частыми причинами упомянутых отношений являются возникновение дефектов в изоляции трансформаторного железа, нагрев и выгорание контактов РПН, нарушение изоляции стяжных шпилек и ярмовых балок с образованием короткозамкнутого контура, нагрев контактов соединений отводов низкого напряжения.

Четвертый критерий основан на сопоставлении результатов анализа масла из газового реле и из пробы. Используется в случаях срабатывания газовой защиты. На базе этого критерия делается заключение о возможности включения трансформатора в работу и определяется дефект электрического характера, когда повторное включение трансформатора могло бы привести к увеличению очага повреждения.

Перспективным направлением применения указанных критериев является разработка алгоритмов для реализации автоматизированных систем оценки состояния маслонаполненного оборудования. Следует отметить универсальность метода и растущую с увеличением напряжения эффективность его использования.

Метод контроля диэлектрических характеристик изоляции. Основан на измерении диэлектрических характеристик, к которым относятся токи утечки, величины емкости, тангенс угла диэлектрических потерь (tgd) и др. В основе контроля тока утечки лежит измерение тока, проходящего через твердую изоляцию при наличии напряжения. Известны два метода контроля. В первом, прямом методе измеряется модуль комплексной проводимости изоляции или ее емкость. Метод требует регистрации долей процента в изменении контролируемого параметра, применения различных схем повышения чувствительности и помехоустойчивости, что является его недостатком. Во втором методе сравниваются емкость и tgd однотипного электрооборудования с помощью схемы Шеринга. Метод требует наличия специальных измерительных выводов изолированной от земли конструкции. Он может использоваться для контроля за высоковольтными измерительными трансформаторами и конденсаторами связи.

Метод контроля разрядов. Все большее распространение в качестве показателя состояния изоляции электрооборудования получает использование разрядов. Известные методы измерения характеристик разрядов можно разделить на измерение частичных, пазовых и поверхностных разрядов и на электрические и неэлектрические методы. Методы применяются на напряжениях 110 кВ и выше в трансформаторах и электрических машинах.

Исследуются зависимости уровня интенсивности частичных разрядов в изоляции электрических машин от тепловых и механических воздействий. Анализируются данные для выявления связей между характеристиками частичных разрядов и сроками службы изоляции. Измерение частичных разрядов позволяет контролировать состояние изоляции во время испытаний и выявлять ее предаварийное состояние. Наличие частичных разрядов определяется по появляющимся импульсам напряжения и по изменениям электромагнитного поля во внешней цепи с помощью электромагнитного датчика. Известны устройства, контролирующие амплитуду и частоту следования импульсов в определенных диапазонах частот.

Основные трудности применения метода частичных разрядов связаны с наличием помех, обусловленных коммутациями и переходными процессами в первичных цепях установки, наличием коронных разрядов, радиопомех и т.д. Проблема измерения сигнала и его отделения от помех не всегда разрешима. Эффективность использования контроля частичных разрядов увеличивается с ростом рабочего напряжения, так как, с одной стороны, растут напряженность электрического поля и вероятность возникновения дефектов, с другой – появляется возможность отказаться от испытаний повышенным напряжением.

Выявлять пазовые разряды, искрения и образования дуг целесообразно и в обмотках крупных электрических машин под нагрузкой. Причины возникновения разрядов: ослабление пазовых клиньев, истирание и усадка подклиновых прокладок между стержнями обмоток статора, обрыв элементарных проводников, вибрация пластин гибких выводов и др. Выявить искровой, тлеющий и дуговой разряды можно с помощью, например, индуктивных датчиков. Выявить разряды можно также с помощью проводящих электродов, наложенных на изоляцию, емкостных датчиков, подключаемых к нейтрали и линейному выводу, или антенны, устанавливаемой на роторе машины, высокочастотного трансформатора, расположенного в цепи заземления нейтрали, и измерителя радиопомех.

Дефекты стержневых изоляторов, такие как трещины и локальные проводящие загрязнения, являются источниками поверхностных разрядов. Образование поверхностных разрядов сопровождается излучением в звуковом, оптическом и радиодиапазонах. Известен метод оптического контроля излучения поверхностных разрядов с помощью электронно-оптического дефектоскопа. Он основан на регистрации пространственно-временного распределения яркости свечения и определении по ее характеру дефектных изоляторов. Для этих же целей с разной эффективностью применяют радиотехнический и ультразвуковой методы, а также метод контроля ультрафиолетового излучения с помощью электронно-оптического дефектоскопа “Филин”. Данный принцип можно применить и для выявления таких дефектов, как обрыв стержней ротора асинхронного электродвигателя, образование дуги в КРУ и т.п.

Описанные методы не дают однозначной связи уровня и характера контролируемых параметров с характером и местом повреждения. Они универсальны по принципу и требуют индивидуального подхода к каждому объекту и специальных экспериментальных исследований.

Метод вибродиагностики. Для контроля за техническим состоянием механических узлов большое значение имеет связь параметров объекта с таким интегральным признаком, как спектр частот вибрации. Всякое параметрическое возбуждение смещает спектр. Это и используется в качестве признака. Оценка состояния по смещению низкочастотных составляющих спектра менее эффективна.

Электрофизический метод контроля. Перспективным направлением диагностики электрооборудования является применение электрофизических методов контроля. Достоинство таких методов – быстрое получение первичной информации, удобство ее передачи и представление в виде сигнала отклика. Легко встраиваются датчики в объект, сравнительно проста аппаратурная реализация, хорошие возможности настройки на различные электрофизические эффекты, высока эффективность выявления дефектов. Легко поддаются автоматизации и реализации на ЭВМ.

Методическую основу использования электрофизических методов составляет принцип наблюдаемости, а носителями информации являются электрофизические эффекты, возникающие при активизации физических процессов. По способам проявления, вывода и обработки информации эффекты такого типа можно разделить на интегральные эффекты и связанные с ними переходные процессы, эффекты нелинейности, флуктуационные эффекты и шумы.

Использование электрофизических эффектов производится на основе определения способа проявления дефекта или дефектообразующего фактора в виде конкретного физического процесса и возможности наблюдения за этим процессом внешними средствами. Эта возможность обусловливается силой проявления эффекта и разрешающей способностью применяемых измерительных средств.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: “Что-то тут концом пахнет”. 8570 – | 8145 – или читать все.

95.47.253.202 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector