Технические возможности применения приборов инфракрасной техники в энергетике

Акустический метод. Акустический способ состоит в измерениях акустического шума, генерируемого разрядными процессами, в основном, в ультразвуковой области спектра. Этот способ применительно к диагностике изоляции имеет свои преимущества и недостатки в сравнении с другими методами. Дальность его действия ограничена в силу недостаточной пространственной разрешающей способности, низкой помехозащищенности и чувствительности. Ультразвуковые дефектоскопы (УД) можно использовать при диагностике изолирующих конструкций расположенных на расстояниях до 20-30 м, т.е. на контактной сети и ВЛ напряжением 3...35 кВ и тяговых подстанциях. Главное достоинство УД по сравнению с оптическими и инфракрасными датчиками – возможность работать в любое время суток.

Ультразвуковые методы могут использоваться двумя способами. Или оператор слушает звуки, произведенные объектом, который исследуется по акустическому излучению, или же по эху звуков, отраженных от него. Последний известен как активный или неразрушающий ультразвук и был предложен для диагностики полимерных изоляционных материалов. Информация о местоположении и природе дефектов может быть получена от таких параметров как амплитуда, частотный спектр и изменение фазы возвращенного сигнала. Такие дефекты, как пустоты и расслаивания, например, дадут начало отражениям, которые могут использоваться, чтобы определить их глубину.

Обнаружение по собственному акустическому излучению может дать информацию о приблизительном местоположении дефекта, так как амплитуда сигнала изменяется с положением преобразователя относительно дефекта. Кроме того, измерение должно быть выполнено когда дефект является " живым", т.е. изолятор находится под напряжением. С другой стороны активный ультразвук в отключенной линии может дать подробную информацию о размере и местоположении источника акустического сигнала. Объединенное исследование в процессе которого сначала используется пассивное ультразвуковое излучение для локализации дефекта, а далее на отключенной линии производится измерение ультразвука активным методом в той же области, чтобы получить более подробную информацию о дефекте.

Наиболее совершенная зарубежная модель совместного американо – французского производства – ультразвуковой детектор ULTRAPROBE. Прибор оснащен микропроцессором, буферной памятью, устройством вывода информации на ПК для обработки по специальному программному обеспечению. Кроме проверки электрического оборудования прибор может использоваться для обнаружения утечек из объемов с давлением или вакуумом, обменников тепла, бойлеров, разделителей пара и конденсаторов. Прибор выпускается в двух версиях. ULTRAPROBE 2000 имеет высокочувствительный частотный фильтр и преобразователь TRISONIC с диапазоном чувствительности в полосе частот 20…100 кГц, сконцентрированном в области частот 38…42 кГц. При использовании на ВЛ перед приемником устанавливается параболический фокусирующий преобразователь.

Отечественной промышленностью выпускает приборы УД-8.

Ультразвуковой прибор ULTRAPROBE

Оптический метод. Принципиальными достоинствами оптического метода регистрации частичных разрядов являются наиболее высокая, по сравнению с другими способами регистрации ЧР, пространственно-временная разрешающая способность и чувствительность. Чувствительность оптического метода при регистрации одиночных электронных лавин в воздухе может на два порядка превышать чувствительность электрического метода регистрации. Современные фотоприемники в соответствующих условиях и с применением специальных методов обработки сигнала способны регистрировать однофотонные излучения.

Пространственная разрешающая способность оптических методов принципиально ограничена только явлениями дифракции, т.е. сопоставима с длиной волны регистрируемого излучения. С учетом реальных условий, в которых происходит диагностика изоляторов, пространственное разрешение, естественно, падает, но остается на уровне, недостижимом для других способов. Временная разрешающая способность оптического способа может достигать наносекунд. Однако существенным недостатком оптического метода является необходимость проведения контроля изоляции в темное время суток.

Наиболее подходящими для оптической локации ЧР являются два типа фотоприемников: фотоэлектронные умножители (ФЭУ) и электронно-оптические преобразователи (ЭОП). Появившиеся в последние годы приемники на основе матричных полупроводниковых приборов с зарядовой связью (ПЗС) в значительной мере приблизились, но все еще уступают в чувствительности приборам, в которых используется внешний фотоэффект светочувствительного элемента. ФЭУ – это электровакуумный прибор, преобразующий оптическое излучение в электрический сигнал с последующим усилением и состоящий из фотокатода, динодной умножительной системы и анода. ЭОП – электровакуумный прибор, предназначенный для усиления яркости оптического изображения, создаваемого входной оптической системой, и преобразования спектрального состава принимаемого оптического излучения.

Исследователи показали перспективность применения приборов ночного видения при разработке некоронирующих узлов подвески проводов ВЛ сверхвысокого напряжения. Они же показали, что ЭОПы и оптика приборов ночного видения ориентированы на видимое и ближнее инфракрасное излучение, в то время как коронный разряд излучает преимущественно в ультрафиолетовой части спектра. В нем световые сигналы, принятые входной оптической системой, выполненной в виде однолинзового объектива и полевой диафрагмы, передавались на фотокатод ФЭУ. Выходные сигналы ФЭУ усиливались, интегрировались и измерялись индикатором средних выпрямленных значений. По показаниям прибора определялся уровень свечения ПЧР и оценивалось состояние изоляции.