Способ и устройство для диагностики подключенного к питанию высоковольтного компонента
Изобретение относится к диагностике высоковольтного компонента (7). Высоковольтный компонент содержит окружающее его изолирующее покрытие (17), принадлежащее высоковольтной системе (1), содержащей два или более двух высоковольтных проводников, выполненных с возможностью проводить переменный электрический ток. Переменные токи имеют максимальный потенциал относительно потенциала земли и согласованы друг с другом по величине и фазе так, что переменные токи, сложенные вместе, гасят друг друга при общем потенциале, который близок к потенциалу земли. При этом смещают общий потенциал для высоковольтных проводников во время продолжающейся работы высоковольтной системы. Технический результат: облегчение работы с высоковольтным компонентом в отношении частичных разрядов, возможность обнаружения дефектов изоляции на ранней стадии, обеспечение большего времени для ремонта. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 4 ил.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к способу облегчения инспекции высоковольтного компонента во время его работы и к устройству, предназначенному для присоединения к высоковольтной системе для облегчения инспекции высоковольтного компонента во время его работы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Высоковольтный компонент, например, высоковольтный проводник, трансформатор, коммутационное устройство и т.п. часто содержит электрический проводник, обычно из металла, и изолирующую оболочку, расположенную вокруг электрического проводника. Благодаря высокому напряжению, в изоляции возникает высокая напряженность электрического поля, в результате чего в изоляции могут возникать слабые токи. В частности, слабые токи могут возникать в возможных неоднородных частях изоляции. Слабый ток медленно разрушает материал, так что неоднородная часть увеличивается и/или изменяется. В результате этого ток становится еще более сильным, что далее разрушает материал в изоляции. Через некоторое время происходит так называемый частичный пробой, и дефект в изоляции нарастает экспоненциально. В конце концов, происходит полный пробой изоляции, и высоковольтный компонент замыкается накоротко. Частичные пробои и полные пробои представляют большую проблему для высоковольтных систем, так как система должна быть выключена, когда произошел пробой, чтобы избежать разрушений и позволить произвести ремонт.
Известно, что производится инспекция высоковольтных проводников на существование частичных пробоев, чтобы предотвратить риск полного пробоя.
Такая инспекция, среди прочего, высоковольтных проводников для распределения электрической энергии включает то, что инспектирующая бригада выезжает к месту, которое нужно инспектировать, с грузовиком, что высоковольтный проводник, который нужно инспектировать, временно отключают, и что устройство инспекции присоединяют к высоковольтному проводнику. Инспекционное устройство содержит высоковольтный генератор, подающий напряжение на проводник, после чего проводник проверяют на частичные пробои. Одна из проблем, связанная с этим, состоит в том, что только очень малая часть высоковольтного проводника может быть измерена, и что измерение должно быть выполнено в полевых условиях. Для распределительных систем, содержащих несколько километров высоковольтных проводников, это практически невозможно сделать, чтобы полностью предотвратить полный пробой. Кроме того, оборудование для инспекции очень дорогое и должно быть доставлено к месту, где должна происходить инспекция, грузовиком.
В международном патентном документе №2004/013642 показан способ, в котором к экрану, расположенному вокруг высоковольтного кабеля, присоединен датчик. Экран является оболочкой электрически проводящего материала, удерживаемой при потенциале земли, чтобы захватить электрическое поле внутри высоковольтного кабеля. При частичном пробое в экране появляется электрический импульс. Способ содержит регистрацию импульсов на обоих концах кабеля и сравнение появления импульсов друг с другом относительно общего временного интервала. Исходя из моментов времени, при которых импульсы были измерены на двух концах кабеля, может быть оценено место нахождения частичного пробоя. Таким образом, можно проинспектировать появление частичных пробоев в кабеле, в то время как кабель еще находится в рабочем состоянии. Кроме того, больше не является необходимым ездить к месту, где произошло короткое замыкание, но можно производить мониторинг всего кабеля в одно и то же время.
Одна проблема этих двух способов инспекции состоит в том, что неоднородность или дефект в кабеле обнаруживается только после того, как произошел частичный пробой. Когда неоднородность или дефект достигает такой величины, что происходит частичный пробой, материал разрушается очень быстро. Это означает, что время для долговременного планирования очень короткое, когда используются способы, описанные выше. Обычно занимает только несколько часов или дней от появления частичного пробоя до того момента, когда произойдет полный пробой. Таким образом, возможность предотвратить эффект от полного пробоя мала, так как обычно занимает большее время, чтобы заменить дефектный кабель.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одна из целей настоящего изобретения состоит в том, чтобы облегчить работу с высоковольтным компонентом, по отношению к частичным пробоям в компоненте. В соответствии с первым аспектом эта цель достигается с помощью способа, заявленного в п.1 формулы изобретения. В соответствии со вторым аспектом эта цель достигается с помощью устройства, созданного в соответствии с п.16 формулы изобретения.
Путем смещения общего потенциала для высоковольтных проводников во время работы высоковольтной системы достигается возможность изменения разности потенциалов между компонентом и потенциалом земли, не влияя на работу самой высоковольтной системы. Влияния на работу высоковольтной системы не происходит, так как нагрузки в системе соединены между фазами, так что общий потенциал по отношению к земле не влияет на результат. Однако путем изменения разности потенциалов между компонентом и землей можно повлиять на напряженность электрического поля в изоляции компонента, что может быть использовано для улучшения работы с частичными пробоями через изоляцию.
Высоковольтная система может быть системой любого вида, содержащей две или большее количество фаз. Высоковольтная система является системой, в которой присутствуют напряжения от одного киловольта и выше. Обычно напряжение в системе составляет от 10 до 400 кВ. Предпочтительно высоковольтная система является системой переменного тока, содержащей три фазы. Высоковольтная система может, например, быть распределительной системой, генераторной системой или системой потребителей. Предпочтительно, высоковольтная система состоит из высоковольтных проводников для распределения электрической энергии. Высоковольтный компонент, соединенный с высоковольтной системой, может быть генератором, трансформатором или электрическим двигателем. Предпочтительно, высоковольтный компонент является высоковольтным проводником высоковольтного кабеля.
Предпочтительно, напряжение в системе создается переменным током, причем напряжение осциллирует относительно среднего потенциала. При нормальной работе средний потенциал обычно равен нулю. Напряжение обычно осциллирует по синусоидальной кривой, имеющей максимум потенциала. Частичный пробой случается, когда абсолютное значение потенциала достаточно высокое, обычно при максимуме потенциала.
Предпочтительно, любая нагрузка в высоковольтной системе включается между фазами, а не между фазами и землей. Таким образом, смещение общего потенциала не влияет на напряжение на нагрузках. Следовательно, способ может быть применен, даже если высоковольтная система находится в рабочем режиме.
Согласно одному варианту выполнения изобретение включает смещение потенциала, так что разность потенциалов между высоковольтным компонентом с дефектом и потенциалом земли уменьшается, если для высоковольтного компонента обнаружен частичный пробой. Предпочтительно, общий потенциал смещается так, что потенциал высоковольтного компонента с дефектом настолько близок к потенциалу земли, чтобы прекратить любой частичный пробой. Следовательно, максимальный потенциал в высоковольтном компоненте с дефектом уменьшается, так что ток через неоднородность уменьшается, означая, что время до полного пробоя, разрушающего высоковольтный компонент, возрастает. Таким образом, обеспечивается большее время для ремонта, так что высоковольтная система может продолжать свою работу в течение более долгого периода времени.
Согласно одному варианту выполнения общий потенциал смещают так, что максимальная разность потенциалов между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрастает, причем инспектируются любые проявления частичных пробоев в изолирующей оболочке высоковольтного компонента. Когда максимальная разность потенциалов между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрастает, разность потенциалов на любой неоднородности в изоляции вокруг высоковольтного компонента также возрастает, так что частичный пробой происходит раньше, даже если неоднородность слишком мала, чтобы частичный пробой произошел при нормальных условиях. Путем инспекции любые проявления частичных пробоев в неоднородностях изолирующей оболочки высоковольтного компонента могут, таким образом, быть обнаружены, прежде чем частичные пробои разовьются в неоднородностях при нормальных условиях. Таким образом, способность инспекции к обнаружению возрастает в тех неоднородностях, которые еще недостаточно велики, чтобы позволить обнаружить частичные пробои. Таким образом, дефекты могут также быть обнаружены, например, в обмотке генератора, двигателя или трансформатора. Таким образом, временной промежуток для долговременного планирования возрастает, так что становится много проще планировать ремонт компонента.
Частичный пробой может быть обнаружен путем применения любого инспекционного способа, работающего во время продолжающейся работы. Предпочтительно, способ содержит обнаружение электрических импульсов в высоковольтном компоненте, который нужно инспектировать, причем импульсы происходят от частичного пробоя в изоляции высоковольтного компонента.
Предпочтительно, общий потенциал смещают так, что максимальная разность потенциалов между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрастает до уровня, требуемого для инспекции. Предпочтительно, общий потенциал смещают так, что максимальный потенциал между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрастает от 1 до 1,5 раз или более по сравнению с их первоначальным максимумом потенциала. Следовательно, обеспечивается, что любые неоднородности обнаруживаются заранее. Предпочтительно, общий потенциал смещают так, что разность потенциалов между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли не возрастает более чем до максимального потенциала для защиты от перенапряжения, подсоединенной к высоковольтной системе. Таким образом, обеспечивается, что максимальный потенциал не увеличивается до такой степени, что изоляция вокруг высоковольтного компонента может оказаться поврежденной. Предпочтительно, общий потенциал, следовательно, также смещается во время временного интервала более короткого, чем три минуты. Предпочтительно, интервал короче, чем одна минута, и наиболее предпочтительно, временной интервал короче, чем тридцать секунд. Следовательно, увеличенный потенциал не оказывает неприемлемого отрицательного воздействия на более мелкие неоднородности, присутствующие в изоляции. Инспекция частичных пробоев может в настоящее время выполняться очень быстро, причем не нужно подвергать высоковольтный компонент высоким напряжениям в течение длительного времени, так как неоднородности могут в этом случае увеличиться.
Согласно одному варианту выполнения общий потенциал смещают путем подачи напряжения и/или тока в высоковольтную систему. Таким образом, общий потенциал может легко быть смещен при хорошем контроле и управлении смещением. Предпочтительно общий потенциал смещают путем подачи напряжения в нулевую точку высоковольтной системы. Следовательно, управлять смещением легче, так как смещение общего потенциала становится таким же, как поданное напряжение. Предпочтительно общий потенциал смещают путем подачи переменного тока в высоковольтную систему. При питании высоковольтной системы переменным током могут быть получены различные эффекты в зависимости от фазового угла, с которым подается переменный ток. Предпочтительно поданный переменный ток имеет в основном ту же величину, что и переменный ток в высоковольтных проводниках.
В одном варианте выполнения высоковольтную систему запитывают переменным током, находящимся в фазе с переменным током в одном из высоковольтных проводников. Таким образом, максимальный потенциал одного высоковольтного компонента, подсоединенного к этому проводнику, будет возрастать, так как переменные напряжения складываются друг с другом. Следовательно, этот высоковольтный компонент можно легко проинспектировать на наличие частичных пробоев. В трехфазной системе напряжение других фаз также уменьшается, причем просто определить, в какой фазе происходит частичный пробой.
В другом предпочтительном варианте выполнения высоковольтную систему запитывают переменным током, находящимся в противофазе с переменным током, протекающим через один высоковольтный компонент, который не требуется инспектировать. Таким образом, максимальный потенциал этого высоковольтного компонента относительно земли уменьшается, что уменьшает риск того, что этот высоковольтный компонент будет разрушаться. В то же время максимальный потенциал всех остальных высоковольтных проводников или компонентов возрастает, причем эти высоковольтные компоненты можно инспектировать одновременно. Предпочтительно, общий потенциал смещают так, что разность потенциалов между вторым высоковольтным компонентом, который не требуется инспектировать, и потенциалом земли меньше, чем максимальный потенциал во время нормальной работы высоковольтного компонента, предпочтительно меньше, чем половина этого потенциала. Предпочтительно, общий потенциал, таким образом, смещают так, что потенциал второго высоковольтного компонента, который не нужно инспектировать, близок к потенциалу земли. Путем подачи переменного тока, который либо находится в противофазе, либо имеет ту же фазу, что и одна из фаз в высоковольтной системе, подачей и смещением потенциала можно управлять очень простым способом.
Согласно одному варианту выполнения, высоковольтный компонент содержит проводящий экран, расположенный вокруг компонента, причем экран поддерживают по существу при потенциале земли, и в проводящем экране регистрируют электрический импульс. Таким образом, частичные пробои могут быть обнаружены посредством мониторинга в реальном времени электрических импульсов в проводящем экране. Предпочтительно, инспекцию выполняют соответствующим образом, как описано в международном патентном документе №2004/013642. Поэтому очень просто смещать общий потенциал и автоматически осуществлять мониторинг и регистрацию электрических импульсов в проводящем экране компонента, который нужно инспектировать через постоянные интервалы времени, например, раз в неделю. Это делается для того, чтобы заранее обнаружить присутствие малых неоднородностей, что со временем может привести к увеличению неоднородностей и частичных пробоев. Таким образом, достигается долговременное планирование с массой времени для ремонта высоковольтного компонента. Используя способ в соответствии с указанным патентным документом, можно определить местоположение неоднородности.
В соответствии с дополнительным вариантом выполнения, путем использования элемента с реактивным сопротивлением ток на землю между высоковольтной системой и землей компенсируется по меньшей мере частично. При использовании элемента с реактивным сопротивлением во время смещения общего потенциала, ток для достижения смещения потенциала может, отчасти, быть получен от генераторов самой высоковольтной системы, что является более эффективным, чем запитывать высоковольтную систему высоким напряжением от генератора напряжения. В противном случае высоковольтный генератор может потребовать огромные значения токов и должен быть очень мощным.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СОПРОВОЖДАЮЩИХ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение теперь будет объяснено в качестве неограничивающего примера изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи.
Фиг.1 показывает высоковольтную систему и устройство для облегчения инспекции высоковольтного проводника, соединенного с высоковольтной системой.
Фиг.2 показывает поперечное сечение высоковольтного проводника с дефектом.
Фиг.3а-b показывают два примера смещения общего потенциала.
Фиг.4 иллюстрирует предложенный способ.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На Фиг.1 показаны высоковольтная система 1 и устройство 3, выполненные в соответствии с изобретением. Высоковольтная система 1 содержит три генератора 5, каждый из которых выполнен для создания переменного тока. Генерируемые переменные токи сдвинуты по фазе на 120° относительно друг друга и имеют, в целом, одинаковую амплитуду, так что переменные токи, если сложить их вместе, дают в сумме нуль при нормальной работе. Каждый из генераторов 5 подсоединен к своему высоковольтному компоненту 7, в данном примере к своему высоковольтному проводнику 7, выполненному, чтобы соответственно проводить ток одной фазы. Высоковольтные проводники 7 соединены друг с другом в нулевой точке 9. Благодаря конструкции высоковольтной системы, напряжение в нулевой точке 9 в этом примере близко к потенциалу в заземлении 11, имеющему потенциал земли. Нулевая точка 9, кроме того, соединена с заземлением 11.
На Фиг.1 показано, что высоковольтные проводники 7 расположены над землей, но высоковольтные проводники могут также быть кабелями, зарытыми в землю. Высоковольтная система 1, кроме того, содержит три нагрузки 13, в которых электрическая энергия, вырабатываемая генераторами 5, производит некоторую форму работы. Нагрузки 13 могут, например, быть двигателями, трансформатором, механизмом или другим устройством, приводимым в движение электричеством. Нагрузки 13 могут также содержать высоковольтные проводники. Каждая из нагрузок 13 в этом примере подсоединена между двумя проводниками 7, причем нагрузки подсоединены между двумя фазами.
На Фиг.2 показано поперечное сечение проводника 7, представленного на Фиг.1. Высоковольтный проводник 7 содержит внутренний электрический проводник 15, изолирующее покрытие 17 и электрически проводящий экран 19, охватывающий изолирующее покрытие 17, и который, кроме того, поддерживается при потенциале земли. Экран 19, таким образом, захватывает электрическое поле, генерируемое вокруг внутреннего проводника 15. Высоковольтный проводник 7, кроме того, содержит внешнее покрытие 21, предназначенное защищать проводник 7, например, от механического износа, и тонкий слой повышенной проводимости 23, расположенный рядом с внутренним проводником 15, чтобы сглаживать пики электрического поля вокруг внутреннего проводника 15, которые могут зависеть от неоднородностей на поверхности внутреннего проводника.
На Фиг.2 также показано, что изолирующее покрытие 17 содержит неоднородность или дефект 25. Неоднородность 25 может зависеть от погрешностей изготовления, таких как слишком высокая влажность, или повреждение, такое как механический удар, или быстрое изменение температуры. Благодаря высоким полям, создаваемым внутри проводника 7, внутри или вокруг неоднородности 25 может создаваться слабый ток. Со временем слабый ток, в свою очередь, будет увеличивать и/или расширять неоднородность 25, так что через неоднородность 25 генерируется даже более сильный ток. Таким образом, создается разрушающий эффект, который медленно разрушает изолирующее покрытие 17 в проводнике 7, пока не произойдет частичный пробой 26. Во время частичного разряда 26 ток проходит к неоднородности 25 от внутреннего проводника. После этого происходит разрушение неоднородности 25 лавинного типа, так что спустя короткое время происходит полный пробой изолирующего покрытия 17. Высоковольтный проводник 7 может затем, например, если он зарыт в землю, быть коротко замкнут относительно земли, так что создается короткое замыкание на землю. Высоковольтный проводник 7 должен, таким образом, быть выведен из работы, чтобы избежать повреждений и быть отремонтированным.
На Фиг.1 показано, что предложенное устройство 3 предназначено для подсоединения к высоковольтной системе 1. Устройство 3 в этом примере разделено на несколько блоков, которые выполнены с возможностью сообщения друг с другом, но устройство может также быть выполнено в виде одного блока. В этом примере устройство 3 содержит датчик 27, предназначенный для обнаружения частичных пробоев, и управляющее устройство 29, выполненное для управления устройством 3. Управляющее устройство 29 содержит в этом примере компьютер и считываемый компьютером носитель 31 информации, имеющий записанную на нем программу, причем компьютер выполнен с возможностью читать носитель 31, чтобы загрузить компьютерную программу в рабочую память компьютера и выполнить компьютерную программу. Компьютерная программа, таким образом, управляет устройством 3, чтобы осуществить этапы способа в соответствии с изобретением.
Устройство 3 содержит устройство 33 для смещения потенциала, выполненное для получения смещения общего потенциала высоковольтной системы. В этом примере устройство выполнено для смещения общего потенциала так, чтобы разность потенциалов между высоковольтным компонентом и потенциалом земли уменьшалась, если в этом высоковольтном компоненте обнаружен частичный пробой. В этом примере устройство выполнено для смещения общего потенциала так, чтобы разность потенциалов высоковольтного компонента была близка к потенциалу земли, если обнаружен частичный пробой в этом высоковольтном компоненте. Таким образом, время жизни для компонента возрастает, поскольку напряжение на неоднородности уменьшается.
Устройство 3 выполнено дополнительно для облегчения инспекции компонента путем осуществления смещения общего потенциала для высоковольтной системы так, чтобы максимум разности потенциалов между высоковольтным проводником 7, который нужно инспектировать с помощью датчика 27, и потенциалом земли возрастал. В этом случае устройство 33 смещения потенциала выполнено, чтобы получить смещение общего потенциала в нулевой точке 9. Благодаря тому что устройство 3 выполнено, чтобы смещать общий потенциал в нулевую точку 9, так чтобы напряжение между высоковольтным проводником 7, который нужно инспектировать, и землей возрастало, напряжение на любых неоднородностях 25 в изолирующем покрытии 17 высоковольтного проводника 7 также будет возрастать. Таким образом, ток через неоднородность 25 возрастет так, что происходит частичный пробой, даже если бы при нормальном напряжении на неоднородности пробой не произошел. Таким образом, частичный пробой происходит раньше, так что неоднородность 25 обнаруживается намного раньше, чем при обнаружении частичных пробоев при нормальном рабочем потенциале.
В этом примере высоковольтные компоненты 7, которые нужно инспектировать, состоят из указанных высоковольтных проводников 7. Но устройство может также успешно быть использовано, чтобы инспектировать другие высоковольтные компоненты, такие как генераторы 5 или нагрузки 13.
Благодаря тому что нагрузки 13 подсоединены между каждым соответствующим проводником 7 и, таким образом, между соответствующими фазами переменного тока, напряжение на нагрузках не зависит от смещения общего потенциала в нулевой точке 9. Таким образом, работа нагрузок 13 не подвержена никакому влиянию и инспектирование может осуществляться в любое время во время работы высоковольтной системы 1.
Устройство 3 выполнено дополнительно для смещения общего потенциала в течение интервала времени, короче, чем три минуты. Таким образом, ток через неоднородность 25 не приводит к риску увеличения размера неоднородности 25 до такой большой степени, что произойдет частичный пробой с последующим снижением потенциала. В этом примере устройство выполнено для смещения общего потенциала в течение времени, меньшего чем одна минута, более предпочтительно, меньшего чем 30 секунд. В этом примере устройство 3, кроме того, выполнено для смещения общего потенциала в течение времени, большего чем десять секунд.
Устройство 33 смещения потенциала содержит источник 35 напряжения, выполненный для подачи напряжения в нулевую точку 9. Источник 35 питания напряжением, таким образом, смещает общий потенциал высоковольтной системы 1. Источник напряжения 35 также выполнен для подачи напряжения, которое регулируется по фазовому углу, амплитуде и частоте. Источник 35 напряжения также выполнен с возможностью подачи суперпозиции двух или более двух переменных токов. В этом случае один из суперпозиции подаваемых переменных токов синхронизирован с напряжением системы.
Устройство 33 смещения потенциала, кроме того, содержит элемент 37 с реактивным сопротивлением нулевой точки. Элемент 37 с реактивным сопротивлением нулевой точки содержит катушку индуктивности и ряд конденсаторов. Элемент 37 с реактивным сопротивлением выполнен для компенсирования емкостного тока на землю высоковольтной системы 1. Таким образом, потребность в энергии для источника 35 напряжения уменьшается. Кроме того, элемент 37 с реактивным сопротивлением выполнен с возможностью обеспечения простой и эффективной точки подачи для источника 35 напряжения.
Датчик 27 выполнен с возможностью регистрации частичных пробоев в проводнике 7, который нужно инспектировать. В этом примере датчик 27 выполнен с возможностью регистрации электрического импульса в экране 19. Импульс возникает от частичного пробоя в изолирующем покрытии 17 высоковольтного проводника. Когда происходит частичный пробой, в экране 19 временно возникают импульсы, которые передаются через экран 19 вдоль проводника 7. Так как высоковольтный проводник проводит переменный ток, частичные пробои происходят при каждом максимуме напряжения. Таким образом, создается последовательность импульсов в экране 19. Датчик 27 выполнен с возможностью регистрации импульсов из двух различных мест вдоль кабеля. Сравнивая времена, в которые импульсы регистрируются в различных местах, можно рассчитать местоположение неоднородности 25 вдоль длины проводника 7. Предпочтительно, датчик 27 содержит два датчика, выполненных с возможностью соединения с одним концом каждого из высоковольтных проводников 7.
На Фиг.3а показан первый пример того, как может быть смещен общий потенциал. Устройство 33 смещения потенциала с источником 35 напряжения и элемент 37 с реактивным сопротивлением выполнены, чтобы подавать переменный ток в нулевую точку 9, чтобы смещать общий потенциал. Устройство 3 выполнено дополнительно для подачи переменного тока, который, в целом, находится в противофазе с переменным током высоковольтного проводника, чтобы сместить общий потенциал.
На Фиг.3а пунктиром показаны три вектора 39, соответствующие трем исходным фазам переменного тока в высоковольтной системе 1. При сложении фаз переменного тока, т.е. сложении трех пунктирных векторов 39, получается общий потенциал 41, который близок к потенциалу земли, в данном примере, к нулю. Этот нулевой потенциал, таким образом, соответствует нулевой точке 9, изображенной на Фиг.1. На фиг.3а показано, как общий потенциал смещается на величину 40 путем подачи в нулевую точку переменного тока в фазе, противоположной фазе переменного тока одного из высоковольтных проводников. Таким образом, потенциал в этом высоковольтном проводнике становится равным нулю, причем вектор 43 для высоковольтного проводника, который не нужно инспектировать, оканчивается в нулевом потенциале. Это является преимуществом, если высоковольтный проводник поражен неоднородностями.
Общий потенциал дополнительно смещают так, что общий потенциал становится равным потенциалу, равному по величине, но противоположному по знаку предыдущему потенциалу в высоковольтном проводнике, который показан в точке 45. Как видно на Фиг.3а, разность потенциалов относительно двух других высоковольтных проводников 46 и земли возрастает. Таким образом, частичные пробои могут быть получены для этих проводников, даже для неоднородностей, которые слишком малы, чтобы вызвать частичные пробои при нормальном потенциале, что облегчает инспекцию проводников.
В этом примере амплитуда подаваемого переменного тока в целом имеет такую же величину, что и амплитуда исходных переменных токов в проводниках 7. Устройство, таким образом, выполнено с возможностью смещения общего потенциала, так чтобы максимальный потенциал между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрос до исходного максимума потенциала, или даже в 1,5 раза больше него. В этом примере устройство 3 выполнено с возможностью смещения общего потенциала так, чтобы потенциал второго высоковольтного компонента, который не нужно инспектировать, был близок к потенциалу земли. В альтернативном случае общий потенциал может быть смещен с меньшим напряжением, причем потенциал проводника, в котором обнаружены частичные пробои, может быть уменьшен, в то время как напряжение остальных проводников только возрастает в меньшей части, при этом вероятность того, что в этих проводниках произойдут частичные пробои, только возрастает в меньшей степени.
В одном альтернативном варианте выполнения, который показан на Фиг.3b, устройство смещения потенциала, вместо этого, выполнено с возможностью подачи переменного тока, который в основном имеет такую же фазу, что и переменный ток через высоковольтный компонент 7, который нужно инспектировать, для смещения общего потенциала. На Фиг.3b показаны три пунктирных вектора 47, соответствующие трем начальным фазам высоковольтной системы. Три пунктирных вектора совпадают в потенциале 49 земли. Когда подается переменный ток в той же фазе, что и фаза высоковольтного компонента, который нужно инспектировать, и ток имеет соответствующую амплитуду, достигается смещение общего потенциала до потенциала, который равен исходному потенциалу высоковольтного компонента, который нужно инспектировать; этот потенциал показан в точке 51. Точка 51, таким образом, представляет собой общий потенциал после смещения общего потенциала. Смещение проиллюстрировано стрелкой 52. Сплошные векторы 53 показывают фазы высоковольтной системы после смещения общего потенциала 51. Как можно видеть из Фиг.3b, потенциал высоковольтного компонента, который нужно инспектировать, возрос до удвоенного исходного потенциала. В то же время потенциал для двух других высоковольтных компонентов, которые не нужно инспектировать, остается таким же, как прежде, но имеющим другую фазу.
Примеры на Фиг.3a и Фиг.3b выбраны только для целей иллюстрации. На практике амплитуда переменного тока, используемого для смещения общего потенциала, будет ниже, чем соответствующая амплитуда напряжений в высоковольтной системе. Подходящая амплитуда и, таким образом, подходящая величина смещения общего потенциала могут быть выбраны специалистом, исходя из того, что было показано в этой заявке, и доступной информации о компоненте, который нужно инспектировать. Кроме того, можно смещать общий потенциал с помощью переменного тока, имеющего фазу в промежутке между фазами высоковольтной системы.
Управляющее устройство 29 выполнено с возможностью частичного управления устройством 33 смещения потенциала и частичного управления и получения информации от датчика 27. Управляющее устройство 29, таким образом, координирует датчик 27 и устройство 33 смещения потенциала друг с другом и выполнено с возможностью управления устройством 3, чтобы выполнять ряд этапов способа в соответствии с изобретением. Устройство 3, таким образом, выполнено с возможностью выполнения этапов способа в соответствии с компьютерной программой, записанной на считываемом компьютером 31 носителе.
На Фиг.4 показан один пример способа в соответствии с изобретением, который можно осуществить с помощью устройства 3 и управляющего устройства 29, выполненных в соответствии с Фиг.1.
На первом этапе 55 способ включает начало инспекции высоковольтной системы. Начальный этап может быть запущен либо автоматически, например, после того как прошло заранее заданное время, либо после некоторого конкретного события, либо инспекция может быть начата вручную оператором.
На втором этапе 57 способ включает чтение компьютерной программы для управления и координации инспекции с читаемого компьютером носителя. Читаемый компьютером носитель может, например, быть жестким диском, CD- или DVD-диском, или подобным носителем. В альтернативном случае устройство может быть запрограммировано аппаратным образом, когда нет необходимости считывать программу.
На третьем этапе 59 способ включает смещение общего потенциала для высоковольтных проводников во время происходящей работы высоковольтной системы, так что максимум разности потенциалов между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрастает. Общий потенциал смещают путем подачи напряжения и/или тока к высоковольтной системе. В этом примере общий потенциал смещают путем подачи переменного тока к нулевой точке высоковольтной системы. В этом примере подаваемый переменный ток, в целом, находится в противофазе с переменным током второго высоковольтного компонента, который не нужно инспектировать. Способ дополнительно включает по меньшей мере частичную компенсацию тока на землю между высоковольтной системой и землей при помощи элемента с реактивным сопротивлением.
Способ содержит смещение общего потенциала, так что максимальная разность потенциалов между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрастает в 1-1,5 раза по сравнению с исходным максимумом потенциала. Кроме того, способ включает смещение общего потенциала так, что разность потенциалов между вторым высоковольтным компонентом, который не нужно инспектировать, и потенциалом земли становится меньше, чем половина исходного максимума потенциала, в этом примере так, что потенциал второго высоковольтного компонента, который не нужно инспектировать, близок к потенциалу земли. Кроме того, общий потенциал смещают за время, которое меньше чем 3 минуты, предпочтительно меньше чем 1 минута и наиболее предпочтительно, меньше чем 30 секунд.
На четвертом этапе 61 способ включает инспекцию возможного возникновения частичных пробоев в изолирующем покрытии высоковольтного компонента, который нужно инспектировать. В этом примере высоковольтный компонент содержит проводящий экран, расположенный вокруг компонента, причем экран по существу находится под потенциалом земли. Способ, следовательно, включает регистрацию электрического импульса в проводящем экране высоковольтного компонента, который нужно инспектировать, с помощью датчика, причем электрический импульс возникает от частичного пробоя в изоляции высоковольтного компонента. В этом примере способ включает, соответственно, регистрацию электрических импульсов в первом и втором местоположении и, соответственно, регистрацию первого и второго отсчета времени, при которых импульсы регистрируются в каждом соответствующем местоположении. В этом примере импульсы регистрируют на концах высоковольтных компонентов.
На пятом этапе 63 способ включает анализ данных, полученных от датчика. Способ, таким образом, включает определение того, имел ли место частичный пробой, основываясь на том, был ли зарегистрирован электрический импульс, или нет. При регистрации электрического импульса способ, кроме того, включает сравнение первого и второго отсчета времени и определение местоположения частичного пробоя, исходя из разницы между двумя моментами времени.
Если для высоковольтного компонента обнаружен частичный пробой, способ включает на шестом этапе 69 смещение общего потенциала так, что потенциал высоковольтного компонента, в котором произошел частичный пробой, уменьшается. В этом примере общий потенциал смещают так, что потенциал высоковольтного компонента, в котором произошел частичный пробой, меньше, чем половина максимального потенциала во время нормальной работы для высоковольтного компонента. В этом примере потенциал близок к потенциалу земли.
Изобретение не ограничивается показанными здесь вариантами выполнения, но может быть видоизменено различными путями, находящимися в пределах объема приложенной формулы изобретения.
1. Способ облегчения работы с высоковольтным компонентом в отношении частичных пробоев в высоковольтном компоненте (7), содержащем изолирующее покрытие (17), окружающее указанный компонент, при этом высоковольтный компонент присоединен к высоковольтной системе (1), содержащей два или более двух высоковольтных проводника, выполненных каждый с возможностью проводить электрический переменный ток, причем переменные токи согласованы относительно друг друга по величине и фазе, так что переменные токи, сложенные вместе, по существу гасят друг друга в общем потенциале, который близок к потенциалу земли, причем способ включает совместное смещение общего потенциала для высоковольтных проводников во время продолжающейся работы высоковольтной системы.
2. Способ по п.1, в котором общий потенциал смещают так, что разность потенциалов между высоковольтным компонентом и потенциалом земли уменьшается, если в высоковольтном компоненте обнаружен частичный пробой.
3. Способ по п.1, в котором общий потенциал смещают так, что максимальная разность потенциалов между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрастает, причем способ содержит инспекцию возможного возникновения частичных пробоев в изолирующем покрытии (17) высоковольтного компонента, который нужно инспектировать.
4. Способ по п.3, в котором общий потенциал смещают так, что максимальная разность потенциалов между высоковольтным компонентом (7), который нужно инспектировать, и потенциалом земли увеличивается, пока не регистрируют частичный пробой.
5. Способ по п.3 или 4, в котором общий потенциал смещают так, что максимальная разность потенциалов между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрастает в 1-1,5 раза по сравнению с максимальным потенциалом во время нормальной работы.
6. Способ по п.3 или 4, в котором общий потенциал смещают так, что разность потенциалов между вторым высоковольтным компонентом, который не нужно инспектировать, и потенциалом земли меньше, чем половина максимального потенциала высоковольтного компонента во время нормальной работы.
7. Способ по п.6, в котором общий потенциал смещают так, что потенциал второго высоковольтного проводника, который не нужно инспектировать, близок к потенциалу земли.
8. Способ по п.3 или 4, в котором общий потенциал смещают на промежуток времени меньше, чем 3 мин, предпочтительно меньше, чем 1 мин, и наиболее предпочтительно меньше, чем 30 с.
9. Способ по любому из пп.2-4, в котором регистрируют электрический импульс в высоковольтном компоненте, который должен инспектироваться, причем электрический импульс возникает из-за частичного пробоя в изоляции высоковольтного компонента.
10. Способ по п.9, в котором высоковольтный компонент содержит расположенный вокруг него проводящий экран (19), который по существу поддерживают при потенциале земли, при этом в способе регистрируют электрический импульс в проводящем экране.
11. Способ по любому из пп.1-4, в котором общий потенциал смещают путем подачи напряжения и/или тока в высоковольтную систему.
12. Способ по п.11, в котором общий потенциал смещают путем подачи переменного тока в нулевую точку (9) высоковольтной системы.
13. Способ по п.11, в котором общий потенциал смещают путем подачи переменного тока, который в целом находится в противофазе с переменным током во втором высоковольтном компоненте, который не нужно инспектировать.
14. Способ по любому из пп.1-4, в котором, если регистрируют частичный пробой для высоковольтного компонента, то смещают общий потенциал так, что потенциал высоковольтного компонента становится близок к потенциалу земли.
15. Способ по любому из пп.1-4, в котором по меньшей мере частично компенсируют ток на землю между высоковольтной системой и землей при помощи элемента (37) с реактивным сопротивлением.
16. Устройство, предназначенное для соединения с высоковольтной системой (1), содержащей высоковольтный компонент (7), окруженный изолирующим покрытием (17), и два или более двух высоковольтных проводника, выполненных с возможностью проводить переменный электрический ток, причем переменные токи согласованы относительно друг друга по величине и фазе так, что токи, сложенные вместе, по существу гасят друг друга в общем потенциале, который близок к потенциалу земли, отличающееся тем, что оно во время продолжающейся работы выполнено с возможностью обеспечения совместного смещения общего потенциала для высоковольтных проводников.
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью смещения общего потенциала так, что разность потенциалов между высоковольтным компонентом (7) и потенциалом земли уменьшается, если был зарегистрирован частичный пробой в этом высоковольтном компоненте.
18. Устройство по п.16, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью обеспечения общего смещения общего потенциала для высоковольтных проводников, при котором разность потенциалов между высоковольтным компонентом и землей возрастет, причем инспекция возможного возникновения частичных пробоев через изолирующее покрытие (17) высоковольтного компонента облегчается.
19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью смещения общего потенциала так, чтобы максимальная разность потенциалов между высоковольтным компонентом, который нужно инспектировать, и потенциалом земли возрастает, пока не будет зарегистрирован частичный пробой.
20. Устройство по любому из пп.16-19, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью смещения общего потенциала в течение промежутка времени, который короче 3 мин, предпочтительно короче 1 мин и наиболее предпочтительно короче, чем 30 с.
21. Устройство по любому из пп.16-19, отличающееся тем, что оно содержит источник (35) напряжения, выполненный с возможностью подавать напряжение и/или ток к высоковольтной системе, чтобы смещать общий потенциал.
22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что источник (35) напряжения выполнен с возможностью подавать переменный ток к нулевой точке (9) высоковольтной системы, чтобы смещать общий потенциал.
23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что источник (35) напряжения выполнен с возможностью подавать переменный ток, который находится в противофазе с переменным током через второй высоковольтный компонент, который не нужно инспектировать, чтобы смещать общий потенциал.
24. Устройство по любому из пп.16-19, отличающееся тем, что оно содержит датчик (27), выполненный с возможностью регистрации электрического импульса в высоковольтном компоненте, который нужно инспектировать, причем электрический импульс создается в результате частичного пробоя в изоляции высоковольтного компонента.
25. Устройство по любому из пп.16-19, отличающееся тем, что датчик (27) выполнен с возможностью регистрации электрического импульса в проводящем экране, расположенном вокруг высоковольтного компонента, причем экран по существу поддерживается при потенциале земли.
26. Устройство по любому из пп.16-19, отличающееся тем, что оно содержит элемент (37) с реактивным сопротивлением, выполненный с возможностью компенсирования тока на землю между высоковольтной системой и землей.
