Как обслуживать электрооборудование в энергосистеме, чтобы избегать аварий
Техническое обслуживание электрооборудования в энергетических системах за последние 20 лет упростилось благодаря появлению новых технологий. Но как быть с сетями, которые еще старше?
В 2017 г. министр энергетики России Александр Новак отмечал, что несмотря на быстрые темпы обновления, парк генерирующего оборудования в стране самый старый в мире — более 30% имеет возраст больше 45 лет. В том же году, по сведениям ИСИЭЗ НИУ ВШЭ, у 45% промышленных предприятий машины и оборудование имели возраст от 10 до 30 лет и более, а средний возраст сооружений составлял 19 лет. Около 80% предприятий финансируют обновление из собственных средств, поэтому вопрос безопасной эксплуатации стоит особенно остро. Планы обслуживания продлеваются, бюджеты ограничены, предикативное обслуживание не всегда возможно в должной степени. Иногда специалистам приходится иметь дело с 50-летними кабелями или 30-летними автоматическими выключателями.
На что нужно обращать внимание в первую очередь, чтобы решить текущие задачи и предотвратить проблемы? Рассмотрим конкретные примеры из практики в разных странах и методики, которые помогут избежать аварий.
Плохие практики и правильный подход в обслуживания электрооборудования
Многие руководители предприятий используют несколько современных стратегий обслуживания, включая плановое по времени и ориентированное на максимальную надежность. Некоторые идут, на первый взгляд, по простейшему пути и осуществляют ремонты по мере выхода оборудования из строя. Этот способ вряд ли приемлем для предприятий с непрерывными бизнес-процессами.
Существует и более современная стратегия обслуживания по мере необходимости. Она похожа на стратегию, основанную на надежности, но опирается на данные, собранные во время инспекций. Для нее важно учесть возраст оборудования, его загрузку и значение для ключевых бизнес-процессов.
В целом, большинство отказов электрооборудования происходит из-за плохого контакта и поврежденной изоляции. Поэтому тепловизионное обследование вместе с обнаружением частичных разрядов существенно уменьшает риск неожиданных отказов оборудования. В дополнение к этому больше внимания надо уделять проверке трансформаторов как одного из самых дорогостоящих элементов энергосети. Все вместе это позволит сократить расходы на внеплановый ремонт.
Подготовка и теория
Для каждой задачи обслуживания применяются свои процессы, и специалист должен знать, какой выбрать для того или иного элемента энергосети. На Рисунке 1 представлен пример базовых тестов.
Рис 1. Планы и методологии можно найти в некоторых электронных системах для предикативного обслуживания
Подобные таблицы помогают спланировать обследование и выбрать нужное тестовое оборудование. К счастью, современные универсальные приборы позволяют автоматизировать обследование энергосистем любого возраста.
Распределительное оборудование и переключатели среднего напряжения
Оборудование среднего напряжения имеет наиболее широкий диапазон от 3 кВ до 40,5 кВ и играет ключевую роль в передаче энергии к потребителям. Наиболее распространенный диапазон рабочего напряжения — это 6—30 кВ. Величины различаются в разных странах из-за истории и технологической базы, что надо учесть при выборе тестового оборудования.
Распределительное оборудование соединяет сеть предприятия с подстанцией. На этом участке необходим визуальный осмотр соединений и инспекция частичных разрядов (в том числе высокочастотная UHF и переходного напряжения заземления, TEV), ультразвуковое и тепловизионное обследование.
Тестирование компонентов включает проверку:
- прерывателей цепи и предохранительных выключателей;
- реле;
- вспомогательное оборудование.
Обслуживание распределительного оборудования и выключателей
Включает:
- визуальный осмотр на предмет загрязнений, повреждения краски, коррозии, следов перегрева, замыкания на землю;
- выявление частичных разрядов (ЧР) с помощью специальных тестеров;
- обнаружение утечек тока и поврежденной изоляции;
- тепловизионное обследование, поиск аномального нагрева из-за плохого контакта и дефектных разрядников.
Обслуживание кабелей среднего напряжения
Включает проверку кабелей, контактных групп, мест сращивания, кабельных муфт.
Проверка состоит из визуальной инспекции с поиском следов перегрева, замыкания на землю. Также проводится тестирование на ЧР, чтобы обнаружить возможные пустоты в изоляции, неправильную установку, загрязнение. Эти проблемы могут привести к аварии, если их не обнаружить вовремя.
Обязательным является тепловизионное обследование, особенно в местах соединения кабелей и подключений к оборудованию.
Обслуживание распределительных трансформаторов
На крупных предприятиях, в кампусах и поселках применяются трансформаторы, преобразующие среднее напряжение в низкое — для потребительских нужд. Неисправности в трансформаторе могут привести к возникновению дуговой вспышки — пожарам и травмам.
Тестирование трансформаторов включает визуальный осмотр, проверку уровня и состояния трансформаторного масла, утечки газов, свидетельствующих о возможном перегреве. Также рекомендуется тепловизионное обследование контактных групп и разрядников.
Обслуживание низковольтного оборудования
Низковольтное распределительное оборудование встречается повсеместно.
Тестирование включает проверку выключателей и автоматических предохранителей, размыкателей цепей, реле, котроллеров моторов, вспомогательного оборудования. Помимо визуального осмотра проводится инструментальный: ультразвуковой и тепловизионный.
Визуальная инспекция электрооборудования
Осмотр оборудования требует опыта и знания признаков возможного дефекта. Специалист должен понимать, что приметой серьезной проблемы может быть:
- загрязнение (пыль, стружка, следы воздействия воды и т. д.);
- повреждение краски, утечка жидкостей, высокая температура трансформаторного масла;
- поврежденная изоляция;
- нарушенное заземление.
Вот некоторые примеры подобных проблем, хорошо заметные и требующие немедленного устранения.
Плохая покраска, высокий уровень влажности и перегрев привели к появлению ЧР и повреждению выключателя 35 кВ
Поврежденная изоляция незащищенных плохо уложенных кабелей среднего напряжения может в итоге привести к пожару
Неправильное крепление кабеля и поврежденная изоляция привели к опасной утечке тока
Тепловизор позволяет обнаружить проблемы, которые пока не видны невооруженным глазом.
На снимке хорошо виден разный нагрев соединений, что свидетельствует о плохом контакте и дисбалансе нагрузки
Опасный нагрев автоматических выключателей из-за загрязнения, не срабатывания автоматического отключения или неправильно подобранного размера кабелей и контактов
Таким образом, визуальный осмотр, в том числе с помощью тепловизора, дает возможность обнаружить неисправности, которые уже проявили себя и могут быть опасны.
Поэтому тепловизоры необходимы для выявления аномального нагрева, который является одним из основных признаков неисправности. В настоящее время существуют модели тепловизоров с возможностью фиксации результатов визуального осмотра (фотосъемка). Например, одно из самых совершенных устройств такого рода — это ИК-камера Fluke TiX580.
У камеры высокое разрешение, лазерный дальномер и четырехкратное увеличение, что позволяет проводить инспекцию с безопасного расстояния. В комплекте с камерой идет программное обеспечение для загрузки снимков, автоматической привязки изображений к оборудованию, создания нарядов для выполнения работ и т. д. Это может быть правильным выбором для предприятий с крупной энергосистемой.
Для меньших объемов работ может быть достаточно мультиметра-тепловизора Fluke 279 FC.
Это универсальный прибор, который сочетает безопасную оценку состояния оборудования через тепловизор с возможностью измерения параметров тока традиционными щупами и клещами.
Обнаружение частичных разрядов (ЧР) в электрооборудовании
Частичные разряды — небольшие утечки токов, возникающие внутри или на поверхности изоляции электрооборудования среднего напряжения. Об их природе и методиках обнаружения можно узнать подробнее из другой статьи. В некотором смысле мониторинг ЧР проще визуальной инспекции, так как для поиска частичных разрядов разработаны совершенные автоматизированные приборы. Выбор большой: от ручного устройства HVPD PDS Insight для повседневной работы до переносного HVPD Kronos Spot Tester для поиска ЧР на кабельных линиях, ВЭМ, распределительных устройствах, трансформаторах и т.д.
Мониторинг ЧР важен, поскольку позволяет выделить оборудование, которое требует дополнительного внимания и обслуживания. Поэтому нужно использовать качественное тестовое оборудование с дополнительными датчиками, функциями сохранения данных и всем необходимым для выявления, определения типа и локализации дефектов.
Чаще всего при мониторинге ЧР востребованы датчики:
- акустические (ультразвуковые) для обнаружения высокочастотных звуковых колебаний, характерных для токов ЧР. С их помощью можно найти место и определить силу ЧР;
- радиочастотные датчики UHF выявляют помехи от ЧР и местоположение утечки тока;
- переходного напряжения заземления (TEV). Простые в использовании, обнаруживают ЧР по аномальным токам в цепи заземления;
- высокочастотные трансформаторы HFCT устанавливаются на заземление, выполнены в виде клещей и удобны при работе с защищенными кабелями.
Датчики HFCT могут быть дистанционными и устанавливаться стационарно на ответственные кабельные линии. В таком случае ЧР могут быть обнаружены немедленно и удаленно
Переносные ультразвуковые датчики можно применять для обследования практически любого оборудования, включая трансформаторы, распределительные щиты, выключатели, изоляторы и т.д.
Выводы
Таким образом, даже в случае со старой энергосистемой существуют возможности для безопасной эксплуатации с постепенным обновлением выходящего из строя электрооборудования. Для этого нужно применять соответствующие современные решения и обеспечить регулярность обслуживания и ремонта.
Узнать цены тестирования изоляции кабельных линий
См. также:
