Диагностика воздушных линий

Дистанционная диагностика линий электропередач

Методика беспилотного обследования высоковольтных линий электропередач с воздуха с использованием летательных аппаратов не нова, она уже успела зарекомендовать себя в различных регионах России. Беспилотная аэрофотосъемка ЛЭП при облете линий позволяет существенно сократить время на поиск повреждений ЛЭП при их аварийном отключении. Так, например, если обследование одной высоковольтной линии, расположенной на труднодоступном лесном участке, по земле может затянуться на несколько дней, то осмотр с воздуха позволяет обследовать линию электропередачи по всей ее длине всего за полчаса.

Задачи, решаемые при помощи беспилотника для электроэнергетики - оценка ЛЭП:

-аэрофотосъемка ЛЭП, мачт и линий электропередачи;

-измерение провиса проводов;

-оценка ЛЭП;

-тепловизионный контроль силовых элементов высоковольтных линий;

-контроль допустимой высоты деревьев в зоне прохождения высоковольтных линий с помощью лазерного сканирования;

-идентификация строительных площадок;

-съемка новых маршрутов линий электропередач и прилегающей территории и создание цифровой модели рельефа;

-исполнительная съемка ЛЭП;

-проектирование маршрутов прокладки ЛЭП с использованием имеющихся опор ЛЭП и новых моделей проводов;

-инженерные расчеты и анализ провиса проводов, определение физических параметров, моделирование нагрузок;

-анализ повреждений, аварий;

-анализ зарастания коридоров;

-предсказание и моделирование природных воздействий;

-оперативное создание ортофотоплана мест строительства объектов энергетики.

Воздушные линии электропередачи (ВЛЭП) вследствие большой протяженности имеют огромное количество однотипных элементов, каждый из которых обладает своими показателями надежности. Уровень повреждаемости элементов ВЛЭП определяется как свойствами конструкции, так и условиями их эксплуатации. Опыт эксплуатации показывает, что наиболее частыми причинами отказа основных элементов ВЛ 35–500 кВ являются атмосферные, климатические и сторонние воздействия.

Основными факторами, приводящими к нарушению работоспособного состояния ВЛЭП и их повреждению, являются:

1. несоответствие проектных решений фактическим климатическим условиям из-за недоучета нормативных требований при проектировании ВЛЭП;

2. неудовлетворительное техническое состояние элементов ВЛЭП: неустраненные дефекты металлоконструкций опор, фундаментов, креплений оттяжек, дефектов железобетонных опор;

3. неудовлетворительное состояние трасс ВЛЭП и прилегающих к ним лесных массивов, невырубленных деревьев, угрожающих падением на провода, уменьшенная по сравнению с требованиями ПУЭ ширина просек, недоучет естественного роста деревьев в период эксплуатации, отсутствие правовых оснований для дополнительной вырубки деревьев вдоль трасс и для взаимоотношений с владельцами лесных угодий.

В данный момент остро стоит проблема своевременного обнаружения дефектов ВЛЭП с последующим устранением для того, чтобы предотвратить незапланированное отключение линии. Такая работа «на предупреждение» имеет как прикладной интерес с точки зрения упрощения эксплуатации ВЛЭП, так и большой экономический эффект, обусловленный уменьшением расходов на замену оборудования, расходов на компенсацию потерь электроэнергии, а также уменьшением затрат на заработную плату обслуживающему и ремонтному персоналу. Из этого видно, что диагностика по данным аэрофотосъемки ЛЭП является ключевым элементом в эксплуатации ВЛЭП.

Эффективное решение мониторинга состояния ЛЭП зачастую осложняется большой протяженностью и недоступностью для наземных транспортных средств объектов подобного рода, особенно принимая во внимание географическую специфику России. Поэтому единственной возможностью осуществления мониторинга является наблюдение за такими объектами с воздуха с помощью пилотируемых или беспилотных летательных аппаратов.

Регулярный осмотр линий электропередач с использованием больших тяжелых пилотируемых летательных аппаратов может быть экономически неоправдан.

В качестве альтернативы для решения такой задачи могут быть использованы беспилотные летательные аппараты, несущие аппаратуру цифровой фото и/или видеосъемки, что является существенно более эффективным решением с экономической точки зрения. Кроме того, современные достижения таких областей науки, как машинное зрение и фотограмметрия, а также постоянное совершенствование характеристик бортовой фото/видео аппаратуры, позволяют говорить о возможности качественного восстановления трехмерных моделей объектов, требующих соответствующего мониторинга.

Так, например, нашим предприятием при беспилотном обследовании широко используется технология автоматизированного моделирования и оценки формы опор линий электропередач по нескольким цифровым фотографиям, не требующим точной привязки точек съемки к географическим координатам. Форма растительности в охранной зоне вокруг ЛЭП может быть автоматически восстановлена по видеоданным или фотографиям.

Учитывая специфику и протяженный характер линий электропередач и других подобных объектов, навигация беспилотного аппарата осуществляется в автоматическом режиме без участия оператора.

Использование данных фото- и видеонаблюдения, полученных при помощи беспилотных летательных аппаратов, а также современных достижений науки и техники в области обработки таких данных должно внести существенный вклад в развитие комплексных систем мониторинга протяженных объектов энергетической инфраструктуры.

Тепловизионный контроль

Тепловой неразрушающий метод контроля (инфракрасный контроль), осуществляемый с помощью высокочувствительных портативных тепловизоров, позволяет при минимальных финансовых затратах, в сжатые сроки, без вывода оборудования из работы проверять надежность контролируемого объекта, выявлять дефекты на ранней стадии их развития, сокращать затраты на техническое обслуживание за счет прогнозирования сроков и объема ремонтных работ.

На отечественном рынке в настоящее время представлены три основных типа тепловизоров: оптико-механические, тепловизоры на пировидиконе, а также тепловизоры, изготовленные по технологии FPA (матрица в фокальной плоскости).

Тепловизоры первого типа включают в себя электронно-механическую следящую систему для горизонтального и вертикального сканирования, зеркальце, вращающийся эталон температуры (черное тело, наблюдаемое детектором 60 раз в 1 с). Приемником теплового излучения может служить детектор из теллурида ртути/кадмия HgCdTe, либо InSb, заключенный в охлаждаемый безвоздушный металлический дьюар, с целью наибольшей тепловой чувствительности. Охлаждение детектора осуществляется одним из следующих способов: жидким азотом, термоэлектрическим методом и по циклу Стирлинга.

В тепловизорах второго типа в качестве приемника теплового излучения используется пировидиконовая трубка (видикон). Поддержание стабильной температуры мишени пировидикона достигается с использованием термостата (подогрев в холодное время при помощи мощных резисторов, расположенных вблизи мишени, и охлаждение встроенным электровентилятором). Для получения стабильной (неразмытой) тепловизионной картины на экране ВКУ необходимо производить легкое покачивание камеры (сканирование). В более дорогих моделях для этой цели устанавливают прерыватель (аптюратор).

Тепловизоры третьего типа, изготовленные по технологии FPA (матрица в фокальной плоскости), имеют платиносилицидный (PtSi) детектор с матрицей в фокальной плоскости. Матрица вмонтирована в миниатюрный дьюар-холодильник. Технология FPA не требует никаких механических сканеров или прерывателей, как у тепловизоров первых двух типов. Вместо этого используется мозаика из 65 536 отдельных платиносилицидных детекторов, составляющих матрицу из 256 х 256 элементов. Каждый элемент появляется как точка или как элемент разрешения на каждом кадре со скоростью 60 (50) раз в 1 с, тогда как оптико-механические тепловизоры, в которых один детекторный элемент или маленькая детекторная матрица, сканируют с большой скоростью все изображение (сокращая до очень короткого периода время экспозиции для каждого детектора).

Технические возможности применения приборов инфракрасной техники для диагностики электротехнического оборудования электростанций и сетей:

генераторы: испытания на нагрев стали статора, контроль качества паек обмоток, оценка состояния щеточного аппарата, нарушение работы систем охлаждения статоров, контроль температуры отдельных элементов системы возбуждения;

силовые трансформаторы: очаги возникновения магнитных полей рассеяния, посредством выявления перегрева на поверхности бака трансформатора, определение эффективности работы системы охлаждения, дефекты вводов, дефекты контактных соединений;

коммутационная аппаратура: перегрев контактов токоведущих шин, рабочих и дугогасительных камер, состояние внутрибаковой изоляции, дефекты вводов, трещины опорно-стержневых изоляторов;

маслонаполненные трансформаторы тока: перегревы наружных и внутренних контактных соединений, ухудшение состояния внутренней изоляции обмоток;

вентильные разрядники и ограничители перенапряжений: нарушение герметичности элементов, обрыв шунтирующих сопротивлений, неправильная комплектация элементов;

конденсаторы: пробой секций элементов;

линейные высокочастотные заградители, КРУ, КРУН, токопроводы, воздушные линии электропередачи: перегревы контактных соединений;

кабели: выявление перегревов силовых кабелей, оценка пожароопасности кабельного хозяйства по методике РД 153-34.0-20.363-99 (Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ).

Технические возможности применения приборов инфракрасной техники для диагностики котлотурбинного оборудования электростанций:

котлы: нарушение внутренней футеровки котла, диагностика состояния поверхностей нагрева;

трубопроводы и паропроводы: диагностика состояния тепловой изоляции;

газоходы: нарушение герметизации, присосы холодного воздуха;

топливоподача: выявление очагов самовозгорания угольной пыли в бункерах и угля в штабелях на складе;

дымовые трубы: выявление нарушений футеровки трубы.

Заключение

Пройдя преддипломную практику в СИЗПиИ, на должности электромонтера,я получил навыки, дополняющие академическое образование. Ознакомившись с основными правилами безопасности и обязанностями электромонтера, я приобрел богатый практический опыт работы и освоил основы будущей профессии. Я считаю что преддипломная практика была очень полезной и познавательной.