Коронний розряд — УФ-камера та ультразвукова детекція на установках середньої напруги

Стаття про термографічне обстеження розглядає виявлення виділення тепла внаслідок підвищеного перехідного опору. Ця стаття розглядає інше, доповнювальне явище, що трапляється майже виключно при середній напрузі (як правило, від кількох кВ) і не виявляється самою термографією: коронний розряд.

Що таке коронний розряд

Коронний розряд виникає, коли локальне електричне поле навколо провідника — наприклад, біля гострої кромки, пошкодженої кабельної муфти, забрудненої чи вологої поверхні ізолятора, або погано підключеної заземлювальної обплетення — локально перевищує електричну міцність навколишнього повітря, не призводячи при цьому до повного пробою (перекриття) між двома провідниками. Результатом є дрібномасштабна, стійка іонізація повітря безпосередньо навколо цієї точки, яка випромінює як електромагнітне випромінювання в ультрафіолетовому спектрі, так і створює характерний високочастотний акустичний звук.

Чому корона важлива для періодичного обстеження

Коронний розряд сам собою часто не є безпосередньо руйнівним, але є надійним індикатором прихованої проблеми: неокругленої гострої кромки, забрудненої чи пошкодженої поверхні ізолятора, неякісно виконаної кабельної муфти або локального забруднення, що притягує вологу. Без усунення стійка корона може з часом призвести до ерозії ізоляційного матеріалу навколо точки розряду, що збільшує ризик повного пробою в довгостроковій перспективі. Тому детекція корони особливо цінна як раннє попередження — задовго до стадії, на якій термографічна камера зафіксувала б різницю температур.

УФ-камера: робимо явище видимим

Коронний розряд, окрім іншого, випромінює у вузькій смузі ультрафіолетового спектра (близько 240–280 нм), яка сильно послаблюється атмосферою Землі, через що ця смуга практично не підвладна перешкодам від сонячного світла — звідси термін «сонячно-сліпий» (solar-blind) для камер, спеціально налаштованих на цю смугу. Сонячно-сліпа УФ-камера виявляє це випромінювання і проєктує місцезнаходження коронного розряду у вигляді накладання на звичайне відео- чи фотозображення, дозволяючи інспектору безпосередньо й візуально вказати точне місце розряду — наприклад, на конкретному ізоляторі чи кабельній муфті, — навіть за денного світла.

Ультразвукова детекція: робимо явище чутним

Окрім УФ-випромінювання, коронний розряд також створює характерний ультразвуковий звук (як правило, порядку кількох десятків кГц, значно вище діапазону чутності людини), спричинений локальною іонізацією повітря. Ультразвуковий детектор перетворює цей звук на чутну частоту або числове значення інтенсивності, і менш чутливий до точного напрямку, ніж УФ-камера, але зазвичай охоплює більшу площу за один раз — що робить його придатним інструментом первинного скринінгу для швидкого обходу всієї установки чи розподільного приміщення, перш ніж сфокусуватися на підозрілій точці за допомогою УФ-камери.

Доповнювальне застосування: спочатку широкий скринінг, потім точна локалізація

На практиці обидва методи часто комбінують: ультразвукова детекція використовується для швидкого обходу всього приміщення середньої напруги чи розподільної установки та виявлення підозрілих зон, після чого УФ-камера спрямовується на цю конкретну зону для підтвердження та документування точного місця розряду на ізоляторі, кабельній муфті чи шинному з'єднанні.

Увага: як УФ-, так і ультразвукова детекція корони насамперед підходять для проблем, пов'язаних з розподілом напруги та напруженістю поля на поверхні, тоді як термографія насамперед підходить для проблем, пов'язаних з проходженням струму та перехідним опором — ці два методи взаємно доповнюють один одного, а не замінюють, і повноцінне обстеження установки середньої напруги в ідеалі поєднує обидва підходи.

Практична значущість

Під час періодичного обстеження установки середньої напруги (розподільний пристрій, кабельні муфти, трансформаторне приміщення) доцільно поряд зі звичайним термографічним обстеженням включити скринінг корони (ультразвуковий, за потреби доповнений УФ-камерою в підозрілому місці), особливо для установок з тривалим терміном експлуатації або історією забруднення чи потрапляння вологи — коронний розряд може бути присутнім за місяці чи роки до термографічно помітного підвищення температури.

Часті помилки

1. Використання лише термографії під час обстеження установки середньої напруги та пропуск детекції корони — коронний розряд на чистому, холодному з'єднанні не дає термографічного сигналу, хоча прихована проблема ізоляції цілком може бути присутньою.
2. Використання УФ-камери без урахування дистанції виявлення та умов навколишнього середовища (дощ, туман чи сильний вітер можуть порушити вимірювання) — визначальними тут є специфікації виробника щодо максимальної надійної дистанції виявлення.
3. Відсутність подальшого дослідження при стійкій короні в конкретній точці, у припущенні, що це «просто невеликий шум» — корона за визначенням вказує на локально перевищену напруженість поля і, отже, на приховану, потенційно наростаючу проблему.
4. Розгляд ультразвукової та УФ-детекції як заміни термографії замість доповнення — методи принципово виявляють різні механізми відмови.

Пов'язані матеріали

• Термографічне обстеження та NTA 8220 — клас пожежного ризику
• Кабельна муфта — конуси напруженості та керування полем для кабелів СН
• Вимірювання часткових розрядів (PD/tan delta) для кабелів СН
• Індекс порівняльної трекінгостійкості (CTI) — ізоляційний матеріал та ступінь забруднення