Акустический контроль силовых трансформаторов

Акустический контроль измерительных трансформаторов

Акустический контроль кабельных муфт и вводов в КРУЭ

Акустический контроль КРУЭ

Акустический контроль экранированных токопроводов

Внедрение системы контроля изоляционных характеристик электрооборудования

Новые подходы к организации мониторинга технического состояния оборудования ОРУ

 

 

Акустический метод основан на регистрации звуковых импульсов, возникающих при электрических разрядах, с помощью датчиков, устанавливаемых на стенку бака. Современные ультразвуковые датчики позволяют регистрировать разрядные процессы с энергией до 10 - 7 Дж. Этот метод отличается оперативностью и позволяет локализовать место дефекта, сопровождающегося разрядами. Кроме того, на основании этого метода разработаны весьма экономичные системы мониторинга энергооборудования. В мире этот метод развивается, и в настоящее время подготавливается новый международный стандарт (IEC 62 478) по измерению частичных разрядов акустическим методом.

В электрооборудовании могут быть простые и сложные условия распространения ультразвука. В высоковольтных вводах, измерительных трансформаторах обычно имеются простые условия распространения ультразвука, при которых звук от разряда распространяется в почти однородной среде на расстояния порядка сотни длин волн и, поэтому, затухает незначительно. В силовых трансформаторах источник электрического разряда может находиться в глубине оборудования. В этом случае ультразвук проходит ряд преград и значительно затухает. Если у небольших маслонаполненных объектов величина акустического сигнала практически одинакова в любой точке поверхности, то при обследовании силового трансформатора это отличие более значительно, и необходимо перемещая датчик искать область поверхности с максимальным сигналом.

Расположение датчиков в акустической антенне. R = 120 мм. Осциллограмма сигналов.

Более 30 лет назад в СССР было выпущено около сотни датчиков типа АПЧР, которые применялись в ОТК Запорожского трансформаторного завода, Московского электрозавода, а также в эксплуатации. В России за последние 15 лет около 2000 отечественных датчиков типа РЧРш стационарно установлены на подстанциях Мосэнерго для контроля элегазового оборудования, кабельных муфт и силовых трансформаторов. Эти же датчики применяются при периодическом обследовании оборудования. Наиболее известные в мире аналогичные датчики R6I, R15I, VS150-RI выпускаются фирмами “Physical Acoustics Corporation”, “Vallen systeme” и ”Ultraprobe”.

Датчики типа РЧРш

Для  регистрации и анализа сигналов в энергетике России обычно используются универсальные цифровые осциллографы, например, Tektronix (США) или «Актаком» (Россия), позволяющие регистрировать осциллограмму сигнала и его спектр. Импортные и отечественные акустические приборы для анализа сигналов акустической эмиссии в энергетике России не применяются, что связано с целым рядом причин, в том числе, с дороговизной приборов.  «Техносервис-Электро» использует ультразвуковой модератор «Дельфин», основными преимуществами которого является передача звукового образа дефекта. Аналогичные аудиоблоки для прослушивания сигналов входят в состав аппаратуры акустической эмиссии. Ультразвуковой модератор позволяет записать, замедлить и услышать ультразвуковой сигнал. При работе с прибором используется способность человека  распознавать звуковые образы дефектов. Диапазон рабочих частот датчика 60 – 130 кГц при замедлении в 100 раз переводится в одну октаву слышимого диапазона 600 Гц – 1,3 кГц. Время записи – два периода сетевой частоты – 40 мс, время воспроизведения – 4 с. Кроме того, появляется возможность применения распространенных компьютерных программ обработки и редактирования цифрового звука, таких как «Sound forge», «Gold wave».

Ультразвуковой модератор «Дельфин»

Для понимания работы со звуками, полученными замедлением ультразвука, напомним известные истины. Человек имеет два уха, расположенные на расстоянии 15 см, что соответствует половине длины волны звука в воздухе на частоте максимальной чувствительности f = 1 кГц. Длина волны λч = С / f  = 33 см, где С – скорость звука (для воздуха С = 330 м/с).

Скорость звука в трансформаторном масле См = 1390 м/с, рабочая частота датчика в районе 100 кГц, поэтому  λ ~ 1,5 см, что примерно в 10-20 раз меньше λч.  Человек умеет распознавать звук в привычном звуковом диапазоне, ориентируясь на  λч = 33 см. Поэтому, слушая силовой трансформатор прибором «Дельфин» или «Дельфин стерео», мы как бы изменяем масштаб окружающего пространства, и нужно представлять себе трансформатор в 10 раз больше, чем он есть.

Обычно звук разряда в изоляции трансформатора приходит с дистанции порядка 1 м, то есть длина распространения измеряется почти сотней длин волн. Для привычной звуковой картины на частоте 1 кГц в воздухе 100 длин волн это 30 м. Из-за отражений звук создает реверберационную картину.  Кроме того, проходя стенку бака, продольная звуковая волна из жидкости превращается в поперечные, сдвиговые и поверхностные волны, которые в свою очередь сложным образом преобразуются ультразвуковым датчиком в электрический сигнал. Учесть все передаточные функции среды, датчика и восстановить истинный звук разряда пока не представляется возможным. Однако, и искаженные акустические сигналы можно уверенно интерпретировать.

Замедленные и слышимые звуки разрядов – это щелчки, как правило, с периодом 1с. Осциллограмма такого звука содержит 5-15 периодов затухающих колебаний. Этот звук короткий ( ~ 5 мс) не музыкальный и не речевой. Для цифрового анализа этого звука следует применять вейвлет-преобразование. Классификация осциллограммы звука или ее вейвлет-преобразования производится математическими методами распознавания образов. Причем для распознавания важны не столько частота и тембр звука, сколько признаки именуемые признаками максимального правдоподобия. В настоящее время и человеком и программой проводится следующая классификация: одиночный частичный разряд в масле и элегазе, одиночный искровой разряд в масле, многочисленные разряды в масле, виброударный механический процесс.

Осциллограмма звука разряда в капле воды в масле и ее вейвлет-преобразование (плоское и объемное)

Результаты работы программы TrEasyAnalyzer.