Інфрачервоне діагностування вентильних розрядників та нелінійних обмежувачів перенапруг.
Високовольтні вентильні розрядники та нелінійні обмежувачі перенапруг є основним засобом захисту ізоляції силового електроустаткування електроустановок від грозових та комутаційних перенапруг.
Вентильний розрядник складається з одного або декількох елементів (див. рис. 1а б), кожен з яких містить робочі опори 3, блоки іскрових проміжків 4 і опори 2, що шунтують, які забезпечують рівномірний поділ напруги між іскровими проміжками. Всі ці елементи укладені в ребристий порцеляновий кожух 1, що забезпечує міцність та герметичність конструкції. Робочі та шунтуючі опори виконані з віліту або тервіту (різновиди карборунду - SiC) і є нелінійними, що забезпечує захисні властивості розрядника; блоки іскрових проміжків призначені для відділення робочих опорів від струмопровідних частин електроустановки, що захищається в нормальному режимі її роботи, щоб уникнути перегріву робочих опорів. У разі перенапруги, іскрові проміжки пробиваються, включаючи нелінійні робочі опори паралельно ізоляції електроустановки, забезпечуючи її захист; після зникнення перенапруги вони гасять дугу супровідного струму та автоматично відключають робочі опори, переводячи розрядник у черговий режим. Блоки іскрових проміжків можуть розміщуватися або посередині елемента розрядника (робочі опори при цьому розміщуються по краях) або по краях елемента (робочі опори при цьому розміщуються посередині), або тільки з одного краю. На рис. 1б зображено перший із цих варіантів.
В даний час для виявлення дефектів та підтримки розрядників у працездатному стані, заводськими та експлуатаційними НД передбачаються такі види діагностики розрядників в експлуатації:
- вимір опору елементів розрядника мегаомметром;
- вимірювання струму витоку елементів розрядника при додатку до нього підвищеної випрямленої напруги нормованої величини від стороннього джерела;
- визначення пробивної напруги іскрових проміжків розрядника;
- вимірювання струму витоку розрядника під робочою напругою.
У сукупності, перші два види діагностики дозволяють впевнено виявляти дефекти елементів розрядника, що виникають в експлуатації, проте вони мають істотний недолік — для виконання діагностики необхідний висновок розрядника з роботи, що не завжди можливо з режимних міркувань, ускладнює проведення діагностики розрядника досить часто і , зрештою, знижує ефективність діагностики загалом. Крім того, ці види діагностики досить трудомісткі, особливо на багатоелементних розрядниках з номінальною напругою 330 кВ і вище (потрібні довгі штанги або телескопічна вишка для підключення вимірювальних високовольтних провідників, необхідно застосовувати спеціальні організаційні та технічні заходи для забезпечення електробезпеки персоналу, джерело високої випрямленої напруги і т. д.).
Діагностика ж розрядника шляхом вимірювання струму витоку через нього під робочою напругою, як показала практика, не є досить чутливим та достовірним методом, тим більше, що її проведення вимагає попереднього монтажу додаткових пристроїв у ланцюзі заземлення розрядника та вжиття спеціальних заходів для забезпечення безпеки персоналу, що виробляє вимірювання.
Найбільш типовими та поширеними в експлуатації дефектами розрядників є:
втрата елементом герметичності (при цьому відбувається зволоження внутрішньої поверхні порцелянового кожуха, робочих та шунтуючих опорів, інших елементів конструкції розрядника та шунтування його елемента плівкою вологи та оксидів. Характеристики розрядника порушуються, а при зволоженні 2-х і більше елементів однієї фази (у багатоелементних) ) та єдиного елемента (в одноелементних розрядниках напругою до 35 кВ) можливе перекриття розрядника при робочій напрузі, його руйнування струмом к.з. та інші неприємні наслідки);
- обриви шунтуючих опорів (виникають при різких перепадах температури навколишнього середовища та механічних впливах при монтажі та ремонтах розрядника (карборунд крихкий), внаслідок чого характеристики та нормальна робота розрядника також порушуються (порушується рівномірний розподіл напруги по елементах)). :
- однаковий нагрівання елементів розрядника в місцях розташування резисторів, що шунтують, у всіх фазах;
- розподіл температури за елементами розрядника практично однаково у всіх його фазах — у межах окремої фази вона змінюється в діапазоні 0,5—5°С (залежно від кількості елементів у фазі розрядника), для багатоелементних розрядників може спостерігатися плавне зниження температури шунтуючих резисторів елементів, починаючи з верхнього або другого зверху.
а) електрична схема елемента