Коронный разряд на оборудовании высокого напряжения — это не просто технический дефект. Каждый очаг короны постепенно разрушает изоляцию, ускоряет старение арматуры и в конечном счёте увеличивает вероятность аварийного отключения. Традиционно для обнаружения короны применяют ультрафиолетовые камеры — надёжный, но дорогостоящий инструмент. Акустические камеры, использующие другой физический принцип, предлагают альтернативу: вопрос в том, насколько она работоспособна в реальных полевых условиях.

Сотрудники лаборатории неразрушающего контроля «ЭНЕРГОСКАН» провели серию испытаний акустической камеры FLIR Si124 на действующих объектах электроэнергетики — распределительной подстанции 220 кВ и линиях электропередачи 220 и 500 кВ. Параллельно каждый объект обследовался ультрафиолетовой камерой OFIL Uvolle VX, одним из наиболее распространённых инструментов для выявления коронных разрядов. Задача — понять, насколько совпадают результаты двух методов и где у каждого из них есть пределы.

Коронные разряды — это не только свет и излучение. Каждый разряд представляет собой механическое событие: мгновенное расширение воздуха, создающее ударную волну, которая распространяется в ультразвуковом диапазоне. Для человеческого уха такой звук недоступен, однако чувствительные микрофоны его фиксируют уверенно.

FLIR Si124 содержит матрицу из 124 MEMS-микрофонов, объединённых в единый массив. Алгоритм акустического бимформинга обрабатывает сигналы всех микрофонов с учётом временных задержек и накладывает цветовую карту звуковой активности поверх изображения встроенной видеокамеры. Итог — специалист видит не только факт разряда, но и его точное местоположение в кадре.

Акустическая камера FLIR Si124 с массивом из 124 микрофонов

Рабочий диапазон частот камеры — 2–65 кГц, включая ультразвуковую область. Это принципиально: промышленные шумы оборудования (вентиляторы, трансформаторные гудения) сосредоточены в слышимом диапазоне — ниже 20 кГц, — поэтому перенос анализа в ультразвук снижает влияние посторонних помех. Камера автономна, работает без дополнительного оборудования и сохраняет работоспособность при температуре до –20°С.

Первая серия тестов проводилась на шинных мостах открытого распределительного устройства 220 кВ и отходящей воздушной линии 220 кВ. Оба прибора работали последовательно на одних и тех же позициях.

Тест 1. Шинный портал ОРУ-220 кВ

УФ камера — корона на шинном портале	Акустическая камера — тот же очаг

Тест 2. Шинный мост ОРУ-220 кВ

УФ камера — шинный мост	УФ камера — шинный мост

Тест 3. Обводной шлейф анкерной опоры

УФ камера — обводной шлейф	Акустическая камера — обводной шлейф

ВЛ 220 и 500 кВ: предел дальности по трём уровням интенсивности

Тест 4. Обводной шлейф анкерной опоры ВЛ-220 кВ — высокая интенсивность разряда. Предел обнаружения: 120 метров.

Акустика — высокая интенсивность, 120 м

Тест 5. Подвесная арматура ВЛ-500 кВ — средняя интенсивность. Предел обнаружения: 50–70 метров.

Акустика средняя интенсивность 50 - 70 м

Тест 6. Дистанционные распорки ВЛ-500 кВ — низкая интенсивность. Предел обнаружения: 30–40 метров.

Слабый коронный разряд на распорке ВЛ-500 кВ — предел обнаружения 30–40 м

Снижение дальности при низкой интенсивности — ожидаемое физическое ограничение: малый разряд создаёт меньшую амплитуду звукового импульса, и на большом расстоянии он теряется в фоновом шуме. Это не специфика данной камеры, а принцип, общий для любого акустического метода.

Ультрафиолетовая камера регистрирует фотоны в диапазоне 240–280 нм: именно в этом окне отсутствует UVc-излучение от солнца т.к. оно полностью поглощается атмосферой, то есть в этом окне отсутствует помехи и мы видим только UVc-излучение коронных разрядов. Метод точен для коронных разрядов и надёжно работает на открытом воздухе при прямой видимости источника.

Акустический метод принципиально иной: звук распространяется в любую сторону, отражается от поверхностей и не требует оптической видимости источника. Это позволяет зафиксировать разряды, скрытые от прямого наблюдения.

Помимо диагностики короны, FLIR Si124 применяется для задач, недоступных ультрафиолетовой камере:

— обнаружение источников постороннего шума на трансформаторах и электродвигателях;

— выявление утечек воздуха из компрессоров и оборудования с газом под давлением;

— классификация типа разряда по PRPD-диаграммам с помощью встроенного ПО.

Программное обеспечение камеры автоматически формирует оценку опасности дефекта и рекомендации по устранению — специалист получает не только снимок, но и аналитическое заключение, готовое к включению в технический отчёт.

 Итоги шести тестов 

Результаты испытаний показали: акустическая камера полностью подтвердила результаты ультрафиолетового метода по локализации коронных разрядов. При этом стоимость акустического оборудования существенно ниже, а сфера применения — шире за счёт задач неэлектрической природы.

Для диагностических обследований электроустановок и энергоаудита акустический метод следует рассматривать как рабочую альтернативу ультрафиолетовому — как минимум в тех случаях, когда объектами контроля является изоляция и арматура ОРУ, ЗКУ и ВЛ.

Лаборатория неразрушающего контроля «ЭНЕРГОСКАН» применяет акустический метод контроля в составе комплексных диагностических обследований электроустановок. Подробнее о возможностях лаборатории — на сайте energoskan.ru

В следующей статье рассмотрим акустический и тепловизионный методы в связке: как они работают при обследовании кабельных муфт 6 кВ и почему один дополняет другой.