Коронный разряд — УФ-камера и ультразвуковая детекция на установках среднего напряжения

Статья о термографическом обследовании рассматривает обнаружение выделения тепла в результате повышенного переходного сопротивления. Эта статья рассматривает другое, дополняющее явление, встречающееся почти исключительно при среднем напряжении (как правило, от нескольких кВ) и не обнаруживаемое самой термографией: коронный разряд.

Что такое коронный разряд

Коронный разряд возникает, когда локальное электрическое поле вокруг проводника — например, у острой кромки, повреждённой кабельной муфты, загрязнённой или влажной поверхности изолятора, или плохо подключённой заземляющей оплётки — локально превышает электрическую прочность окружающего воздуха, не приводя при этом к полному пробою (перекрытию) между двумя проводниками. Результатом является мелкомасштабная, устойчивая ионизация воздуха непосредственно вокруг этой точки, которая излучает как электромагнитное излучение в ультрафиолетовом спектре, так и создаёт характерный высокочастотный акустический звук.

Почему корона важна для периодического обследования

Коронный разряд сам по себе часто не является непосредственно разрушительным, но служит надёжным индикатором скрытой проблемы: неокруглённой острой кромки, загрязнённой или повреждённой поверхности изолятора, некачественно выполненной кабельной муфты или локального загрязнения, притягивающего влагу. Без устранения устойчивая корона может со временем привести к эрозии изоляционного материала вокруг точки разряда, что увеличивает риск полного пробоя в долгосрочной перспективе. Поэтому детекция короны особенно ценна как раннее предупреждение — задолго до стадии, на которой термографическая камера зафиксировала бы разницу температур.

УФ-камера: делаем явление видимым

Коронный разряд, помимо прочего, излучает в узкой полосе ультрафиолетового спектра (около 240–280 нм), которая сильно ослабляется атмосферой Земли, из-за чего эта полоса практически не подвержена помехам от солнечного света — отсюда термин «солнечно-слепой» (solar-blind) для камер, специально настроенных на эту полосу. Солнечно-слепая УФ-камера обнаруживает это излучение и проецирует местоположение коронного разряда в виде наложения на обычное видео- или фотоизображение, позволяя инспектору напрямую и визуально указать точное место разряда — например, на конкретном изоляторе или кабельной муфте, — даже при дневном свете.

Ультразвуковая детекция: делаем явление слышимым

Помимо УФ-излучения, коронный разряд также создаёт характерный ультразвуковой звук (как правило, порядка нескольких десятков кГц, значительно выше диапазона слышимости человека), вызванный локальной ионизацией воздуха. Ультразвуковой детектор преобразует этот звук в слышимую частоту или числовое значение интенсивности, и менее чувствителен к точному направлению, чем УФ-камера, но обычно охватывает большую площадь за один раз — что делает его подходящим инструментом первичного скрининга для быстрого обхода всей установки или распределительного помещения, прежде чем сфокусироваться на подозрительной точке с помощью УФ-камеры.

Дополняющее применение: сначала широкий скрининг, затем точная локализация

На практике оба метода часто комбинируют: ультразвуковая детекция используется для быстрого обхода всего помещения среднего напряжения или распределительной установки и выявления подозрительных зон, после чего УФ-камера направляется на эту конкретную зону для подтверждения и документирования точного места разряда на изоляторе, кабельной муфте или шинном соединении.

Внимание: как УФ-, так и ультразвуковая детекция короны в первую очередь подходят для проблем, связанных с распределением напряжения и напряжённостью поля на поверхности, тогда как термография в первую очередь подходит для проблем, связанных с прохождением тока и переходным сопротивлением — эти два метода взаимно дополняют друг друга, а не заменяют, и полноценное обследование установки среднего напряжения в идеале сочетает оба подхода.

Практическая значимость

При периодическом обследовании установки среднего напряжения (распределительное устройство, кабельные муфты, трансформаторное помещение) целесообразно наряду с обычным термографическим обследованием включить скрининг короны (ультразвуковой, при необходимости дополненный УФ-камерой в подозрительном месте), особенно для установок с длительным сроком эксплуатации или историей загрязнения или попадания влаги — коронный разряд может присутствовать за месяцы или годы до термографически заметного повышения температуры.

Частые ошибки

1. Использование только термографии при обследовании установки среднего напряжения и пропуск детекции короны — коронный разряд на чистом, холодном соединении не даёт термографического сигнала, хотя скрытая проблема изоляции вполне может присутствовать.
2. Использование УФ-камеры без учёта дистанции обнаружения и условий окружающей среды (дождь, туман или сильный ветер могут нарушить измерение) — определяющими здесь являются спецификации производителя по максимальной надёжной дистанции обнаружения.
3. Отсутствие дальнейшего исследования при устойчивой короне в конкретной точке, в предположении, что это «просто небольшой шум» — корона по определению указывает на локально превышенную напряжённость поля и, следовательно, на скрытую, потенциально усугубляющуюся проблему.
4. Рассмотрение ультразвуковой и УФ-детекции как замены термографии вместо дополнения — методы принципиально обнаруживают разные механизмы отказа.

Связанные материалы

• Термографическое обследование и NTA 8220 — класс пожарного риска
• Кабельная муфта — конусы напряжённости и управление полем для кабелей СН
• Измерение частичных разрядов (PD/tan delta) для кабелей СН
• Индекс сравнительной трекингостойкости (CTI) — изоляционный материал и степень загрязнения