Тестирование генераторов и электродвигателей на частичные разряды (ЧР)

pd_1

Тестирование двигателей и генераторов на частичные разряды относится к одному из видов планово-предупредительного обслуживания обмотки статора. Это единственный функциональный тест, который позволяет правильно определить и предупредить о развивающихся механизмах отказа в обмотке статора, например: разрыхление обмотки, загрязнение, термическое старение, дефекты изготовления, проблемы, связанные с периодическим изменением нагрузки и не только. Тест можно применять к любой обмотке статора номиналом от 3 кВ до 25 кВ. Статистические данные, опубликованные Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике и Электроэнергетическим научно-исследовательским институтом (США), свидетельствуют о том, что около 40 % всех отказов у машин происходят в результате повреждения изоляции обмотки статора (см. диаграмму).

Что такое частичный разряд?

Частичные разряды (ЧР) представляют собой искорки, которые возникают внутри двигателей и генераторов. Они возникают в пустотах и на поверхности изоляции обмотки статора, а также в лобовой части между фазами. Необходимо считать количество частичных разрядов внутри машины и квантифицировать их. Если наблюдается рост активности ЧР со временем (большее количество импульсов и более крупные импульсы), это свидетельствует о старении изоляции обмотки статора. Зная это, можно предсказать, насколько серьёзно ухудшилось состояние обмотки задолго до того, как произойдёт катастрофический внезапный отказ. Всю эту информацию можно получать без прерывания работы машины.

Название «частичный разряд» говорит о том, что разряд неполный (не пробой). Это скорее пробой между источником некоторого промежуточного напряжения и другим источником некоторого промежуточного напряжения в толще изоляции, но не пробой со стороны высокого напряжения на землю. Электрическая прочность газа при 1 атмосфере составляет примерно 3 кВ/мм. По этой причине невозможно тестировать на ЧР машины, работающие с номиналом менее примерно 3 кВ.

Компания Iris Power LP  – мировой лидер в области применения методов контроля частичных разрядов для целей планово-предупредительного обслуживания вращающихся машин (двигателей и генераторов) номиналом 3 кВ и выше. В мире насчитывается более 11000 машин, на которых установлено оборудование, изготовленное компанией.

Преимущества тестирования на частичные разряды (ЧР).

Пользователь получает следующие преимущества за счёт применения тестирования на частичные разряды:

  • Отпадает необходимость перемотки старых машин и увеличивается до максимума часовая наработка обмотки статора.
  • Возможность избежать эксплуатационных отказов обмотки статора; повышается коэффициент технического использования между простоями.
  • Возможность отыскать и устранить проблему, которая могла бы вызвать отказ обмотки.
  • Возможность отыскать проблемы у новых машин, которые ещё могут находиться на гарантии.
  • Возможность оценить качество планово-предупредительного обслуживания и ремонта и/или перемотки за счёт снятия показаний до и после
  • Возможность сравнения результатов, полученных у схожих машин и сосредоточиться на тех машинах, у которых выше уровень ЧР
  • Возможность выявления конкретных механизмов отказа у обмотки статора, что позволяет предпринять корректирующее воздействие до планового останова
  • Некоторые страховые компании признают применение тестирования на ЧР и могут дать возврат переплаты
  • Возможность повысить общую надёжность у двигателей и генераторов
  • Всё перечисленное можно сделать без прерывания работы машины (не выключая машины)

В некоторых случаях пользователи отказываются от таких методов тестового диагностирования как испытание высоким напряжением и Doble в пользу функционального диагностирования на частичные разряды осуществляемого во время функционирования объекта. В наши намерения не входит во что бы то ни стало вытеснить с рынка прочие методы тестирования, которые хороши по-своему. Однако, какой смысл выводить из эксплуатации агрегат или продлевать простой для тестирования, если функциональное тестирование на частичные разряды показывает, что обмотка у статора в исправном состоянии. Тем не менее, компания Iris рекомендует при выявлении проблемы методом функционального диагностирования на ЧР, чтобы пользователи проводили тестовое диагностирование известными способами (используя измеритель коронного разряда, мегомметр и т. д.), что позволяет подтвердить существование проблемы. Такое подтверждение «диагноза» полезно для обоснования планируемой в будущем профилактики.

Исследования показывают, что в большинстве случаев обмотка статора отличается весьма высокой надёжностью (примерно на уровне 95%). В этом смысле, эксплуатационщикам важно знать, к какой процентной доле относится их оборудование – 5%-ной или нет. Знать, что никаких проблем нет – само по себе преимущество. Известно, что некоторые машины отличаются более высокой надёжностью в силу своей конструкции или того режима, в котором их эксплуатируют. Однако, со временем и лучшие машины выходят из строя, в результате ли постепенного термического старения изоляции обмотки статора, или по иным причинам. Функциональное диагностирование на частичные разряды – единственный электрический тест, который позволяет сделать вышеуказанное.

Области применения функционального тестирования ЧР.

Предлагаемая компанией Iris технология разрабатывалась с учётом потребностей обслуживающего персонала. В том смысле, что ею можно пользоваться без особой подготовки. Пользователю нет необходимости прибегать к помощи экспертов, имеющих докторскую степень, чтобы истолковать сигналы, отображаемые на дисплее. Система отличается простотой и удобством в применении в том плане, что ненужные шумовые сигналы отсеиваются, но учитываются сигналы ЧР.

Чтобы достичь этого компания Iris предлагает своим заказчикам следующие варианты:

1. Приобрести портативный прибор TGA-В(S) (для диагностики турбогенераторов и электродвигателей) либо PDA-IV (для тестирования гидрогенераторов) для периодического тестирования оборудования;

2. Брать прибор TGA-B  в аренду, а анализ будет производить представитель компании Iris – ООО «ДиАйрис»;

3. Купить прибор (BusTrac или PDTrac) для непрерывного функционального контроля и использовать его либо в автономном режиме с тревожными или аналоговыми выходными сигналами, в режиме дистанционного управления, либо в автоматическом режиме.

4. Пользоваться сервисом – обратиться к представителю Iris – ООО «ДиАйрис», чтобы специалисты компании периодически (рекомендовано 2 раза в год) прибывали на объект заказчика и производили тестирование. При любом из вышеперечисленных вариантов требуется применение датчиков ЧР, в качестве которых используются устанавливаемые на шинах 80пФ-ные элементы ёмкостной связи (Bus Couplers), рассчитанные на частоту частичных разрядов (обычно от 50 МГц до 250 МГц). Подобные конденсаторы высокого напряжения действуют как фильтр верхних частот, пропуская ЧР для измерения. Компания Iris реализовала свыше 28 000 таких датчиков, которые применяются во всём мире. Следует отметить, что ещё не известно ни одного случая, когда хоть один из датчиков вышел из строя. Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике определил их срок службы в 60 000 лет! Через столько то лет, любой из нас будет давно на пенсии… Для обучения требуется всего лишь пара дней, после чего пользователь сам становится «экспертом» по частичным разрядам и их интерпретации. Ничего сложного в этом нет. Причина проста – в системе (датчики и прибор) используется.