Ультрафиолетовый контроль (УФК) проводится для диагностики высоковольтных изоляторов по интенсивности коронных разрядов на их поверхности. Этот метод неразрушающего контроля успешно развивается заграницей и известен в России более 20 лет. Ограничениями широкого распространения данного метода на сегодняшний день являются довольно высокая стоимость ультрафиолетовых камер и слабое развитие методологической базы. В настоящей статье рассмотрим существующие методики и перечислим факторы, которые необходимо учитывать при проведении работ, которые существенно влияют на точность и повторяемость результатов УФК.

К настоящему времени в России выпущено две методики УФ обследования коронных разрядов - СТО 56947007-29.240.003-2008 (ОАО «ФСК ЕЭС» и МР1.3.3.99.041-2009 (Росатом). Методика ФСК ЕЭС описывает работу с УФ дефектоскопом «Филин» и не предполагает количественной оценки интенсивности разрядов с помощью встроенного расчётного алгоритма, поэтому данная методика в статье не рассматривается.

Методика Росатом предназначена для работы с солнечнослепыми УФ дефектоскопами, которые имеют встроенный расчётный алгоритм подсчёта УФ импульсов в минуту и выдают числовое значение разрядной активности. Величина этого значения является критерием оценки технического состояния, то есть нормируется в строгих пределах. Так, для подвесной и опорной изоляции разрядная активность до 1000 имп/мин считается нормой, от 1000 до 3000 имп/мин – нормой с отклонениями, свыше 3000 имп/мин – ухудшенным состоянием. В расчёт принимается так же размер УФ пятна на изоляторе, который не должен превышать размера изолятора в его наиболее узкой части. Для диагностики статоров электрических машин в методике Росатом применяется другой критерий – по каждой зоне контроля обмотки вычисляется интегральное значение среднего уровня интенсивности УФ излучения, затем полученные значения сопоставляются, а разница между полученными значениями не должна отличаться более, чем в 3 раза.

Накопленный за годы применения УФ контроля практический опыт показал, что на значения счётчика разрядной активности в процессе УФ контроля влияют условия контроля и состояние окружающей среды.

Для начала покажем, как работает счётчик разрядной активности:

- оптические УФ импульсы мощностью, достаточной для превышения порога чувствительности матрицы вызывают «засвет» соответствующих пикселей. Результирующее значение представляет собой сумму всех событий внутри заданной рамки в единицу времени. В указанном примере выделены две области на одном и том же коронном разряде, но в одном мы получим 165 событий в секунду, во втором – 280. То есть при УФК необходимо, чтобы объект контроля полностью помещался внутри рамки и располагался по центру кадра, так же необходимо выбрать прямой ракурс съёмки, чтобы источник разрядов не был чем-либо заслонён доже частично.

Дистанция от УФ камеры до источника разрядов - следующий важный фактор УФ контроля.

Рисунок 2 – Иллюстрация зависимости результатов УФ контроля от расстояния до дефекта

При удалении от точечного источника излучения по закону обратных квадратов, интенсивность излучения, попадающего на один пиксель УФ матрицы, обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника (рисунок 2 справа). На рисунке 2 слева показана кривая зависимости силы излучения от расстояния до его источника - световой поток, регистрируемый УФ камерой, уменьшается с увеличением расстояния по экспоненциальному закону. В лабораторных условиях наши специалисты провели опыт измерений разрядной активности на вывешенном электроде, имитирующем дефект гибкой ошиновки с расстояния 2,5 и 7,5 метров при прочих равных условиях. Показания счётчика УФ камеры OFIL Uvolle при этом уменьшились в 7,8 раз.

Рисунок 3 - Измерения разрядной активности с дистанции 2,5 и 7,5 метров

Сравнение полученных УФ камерой значений с допустимыми нормами без поправки на расстояние будет ошибкой. Для пересчёта полученных значений к расчётным для базового расстояния (например, 10 метров) можно использовать следующее выражение:

где L - Расстояние на момент измерений, м

K_dist- коэффициент пересчета

Рисунок 4 - Изменение разрядной активности с дистанции при изменении температуры 

где t - температура воздуха в градусах Цельсия.

K_t - коэффициент пересчета

Влияние влажности

Влажность незначительно влияет на разрядную активность, пока значения относительной влажности не достигают 95-100%. После этого интенсивность коронных разрядов повышается в десятки раз.

Контроль большинства видов дефектов не имеет смысла количественно оценивать при высокой влажности, так как будет чрезвычайно тяжело провести пересчет измеренных значений к эталонным, но ряд дефектов не выявляется при измерениях, проведенных при меньшей влажности. Так, например повреждение несущего стержня полимерного изолятора не выявляется в сухую погоду.

Капли воды от дождя, изморось и иней принципиально меняют картину разрядной активности, поэтому количественные значения, полученные при измерениях в таких условиях, можно считать не информативными.

Атмосферное давление так же оказывает незначительное влияние на измерения разрядной активности применительно к нормальным атмосферным условиям, где давление меняется несущественно. Чем ниже давление, тем ниже напряжение пробоя воздушного зазора. Все высокогорные подстанции и линии электропередач должны рассматриваться как отдельный вид объекта.

Другие факторы

Кроме перечисленных выше факторов, на количественные замеры разрядной активности могут сильно повлиять индивидуальные настройки и режимы УФ камеры, такие как:

- коэффициент УФ усиления;

- размер рамки счётчика на дисплее;

- длительная интеграция кадров (аналог выдержки времени на фотокамерах).

Выводы

С учётом всех описанных влияющих факторов можно понять сложности написания единой и точной методики УФ контроля и те затруднения, с которыми сталкивается эксплуатирующий персонал при выполнении данного вида диагностики. Любой дефект, обнаруженный УФ камерой по счётчику разрядной активности может быть квалифицирован и как допустимый и как аварийный в зависимости от условий съёмки. Это является главной сложностью УФ метода, которая требует высокой квалификации дефектоскопистов, однако это можно на практике использовать и как преимущество – руководствуясь целесообразностью давать каждому дефекту нужную для дальнейшего контроля или ремонта оценку, заранее предполагая его развитие до критических значений.

Кроме того, УФ метод представляет собой огромную пользу при сравнительном (качественном) контроле, то есть сравнивая аналогичное оборудование в текущих условиях обследования. В большинстве случаев УФ контроль проводится на большом количестве однотипного оборудования (опорные и подвесные изоляторы, ошиновка, пазы обмоток статоров) и любое увеличение уровня разрядной активности будет наглядно видно даже без квалифицированной подготовки.

Как мы видим, УФ контроль эффективен и не заменим для обнаружения дефектов изоляции на ранних стадиях развития, но имеются затруднения с количественной оценкой дефекта, что должно учитываться при использовании метода. Любой диагностический прибор и метод требуют его практического освоения для правильного применения в реальных условиях.

Наша компания предлагает квалифицированные услуги УФ контроля электрооборудования с выдачей рекомендаций и технической консультацией, мы имеем большой опыт применения УФ контроля и готовы выполнить данную услугу качественно и в короткие сроки.

Кроме того, наш учебный центр проводит курсы повышения квалификации, где ваши специалисты могут освоить теоретическую базу и получить практический опыт УФ контроля на реальных объектах.