Методы и средства повышения достоверности ультрафиолетовой диагностики изоляции контактной сети. Часть 2.

Ф.Д. Железнов, В.А. Акулов, Ю.И. Плотников, С.В. Демидов, С.В. Милованов

Начало статьи:  

Методы и средства повышения достоверности ультрафиолетовой диагностики изоляции контактной сети. Часть 1.

Многоспектральные электронно-оптические дефектоскопы последнего поколения

Ранее были рассмотрены основные направления по модернизации находящейся в эксплуатации ОАО «РЖД» УФ системы диагностики изоляции КС [2]. За последние 1,5-2 года на мировом рынке приборов неразрушающего контроля появились новейшие мобильные двух и трех спектральные дефектоскопы фирмы CSIR-UVIRCO (ЮАР) типа CoroCAM и MultiCAM.. Их основное отличие от УФ камер более раннего поколения типа DayCorII фирмы Ofil (Израиль) заключается в повышенной чувствительности, увеличенных углах поля зрения, наличие развитых цифровых портов, автономности цифровой записи информации с оптических и аудио каналов. Малые масса и габариты, низкое энергопотребление и эргономичность дают возможность использования дефектоскопов фирмы CSIR-UVIRCO для диагностирования изоляции КС как с ВИКС, так и путем пеших обходов.

На рис.5 показан внешний вид двухспектральной УФ камеры CoroCAM504. В табл.1 представлены ее основные характеристики. Для сравнения здесь же показаны основные характеристики УФ камеры DayCorII. По своему внешнему виду CoroCAM504 напоминает малогабаритную видеокамеру. Сравнительный анализ характеристик показывает, что реализация в камере CoroCAM504 вышеизложенного метода повышения чувствительности увеличивает ее в 3 раза, по сравнению с DayCorII: с 3·10^-18 до 1·10^-18 Вт/см² в условиях ночного режима. При этом есть все основания полагать, что достоверность диагностики может быть увеличена в 1,5-2 раза, особенно при выявлении зарождающихся дефектов изоляции и работе камеры на пределе своей чувствительности. CoroCAM504 имеет углы поля зрения 8х6 градусов, увеличенные на 60% по сравнению с DayCorII.

Это существенно повышает производительность УФ системы за счет увеличения количества одновременно наблюдаемых изоляторов с эффективной дистанции 8 м при одном объезде ВИКС. CoroCAM504 имеет цифровые интерфейсы USB2.0, RS232, RS485 в отличие от DayCorII, которая имеет только аналоговый интерфейс. Это дает возможность увеличить скорость обработки данных, исключить из состава системы аналого-цифровой преобразователь (АЦП), дистанционно управлять камерой с компьютера для оперативной и адаптивной ее подстройки с учетом внешних условий. Наряду с установкой на ВИКС, CoroCAM504 может использоваться и в автономном варианте для обследования изоляции путем обходов КС. Камера имеет встроенный цифровой регистратор УФ, видео и аудио информации, оптическое масштабирование УФ канала.

Таблица 1. Сравнительные характеристики двухспектральных УФ камер CoroCAM504 и DayCorII для мобильной диагностики изоляции КС на базе ВИКС

У DayCorII эти функции отсутствуют. CoroCAM504 более чем в 3 раза легче, чем DayCorII. Встроенный в CoroCAM504 малогабаритный Li-ion аккумулятор не требует отдельной сумки с жилетом для переноски громоздкого и тяжелого Ni-Cad аккумулятора как у DayCorII. Одной из важнейших характеристик УФ камер является их надежность и безотказность. Шестилетний опыт эксплуатации DayCorII в ОАО «РЖД» показал, что из 16 закупленных камер, 3 из них (на Горьковской, Красноярской и Иркутской железных дорогах) имели отказы, требующие серьезного заводского ремонта. Оценка вероятности безотказной работы при этом составляет около 80%, что явно недостаточно для обеспечения надежности эксплуатации КС. CoroCAM504 из 46 серийных единиц имела лишь один несущественный дефект, который был устранен на месте. При этом оценка ее вероятности безотказной работы значительно выше и составляет 97%. В значительной степени это объясняется новейшей элементной базой и современными технологиями изготовления CoroCAM504 ее разработчиком и производителем.

Несмотря на возможность использования CoroCAM504 как на ВИКС, так и в режиме пеших обходов изоляции КС, фирма CSIR-UVIRCO предлагает для автономного использования малогабаритную модель CoroCAM6D. Внешний вид камеры представлен на рис.6.

CoroCAM6D более удобна и эргономична для ручного использования, имеет откидной цветной ЖК дисплей. В табл.2 представлены основные характеристики камеры. Здесь же, для сравнения, представлены характеристики камеры UVolley фирмы Ofil. Сравнительный анализ данных табл. 2 показывает, что чувствительность CoroCAM6D в 10 раз (на порядок) выше, чем UVolley: 3·10^-18 и 3·10^-17 Вт/см, соответственно. Это объясняется тем, что CoroCAM6D имеет идентичный по своим характеристикам и конструкции CoroCAM504 УФ канал и детектор, с несколько упрощенными опционными функциями. Камера UVolley имеет совершенно иную конструкцию и характеристики оптического тракта и УФ детектора, в отличие от DayCorII, т.к. массогабаритные характеристики последней не позволили скомпоновать ранее отработанную конструкцию в новый малогабаритный корпус. Десятикратное снижение чувствительности UVolley привело к тому, что она пригодна практически только для выявления развитых дефектов изоляции высоковольтных линий от 110 кВ и выше, и практически «не видит» дефектов изоляции на КС 27,5 кВ.

Важнейшим преимуществом способа УФ диагностики изоляции путем пеших обходов КС по сравнению с ее объездами на ВИКС, является возможность использования режима накопления (усиления и осреднения) сигнала за счет его суммирования по кадрам УФ съемки. В отличие от режима работы камеры в реальном масштабе времени с частотой 24 кадра в секунду, в режиме накопления камера может работать с частотой 0,5; 1,0 или 5/4 кадра в секунду. При этом УФ пятно от ПЧР или короны на дефектном изоляторе, отображенном на экране дисплея, многократно увеличивается. Поскольку при работе с УФ камерой в автономном варианте дефект изоляции выявляется только визуально оператором, то величина площади УФ пятна является важнейшим диагностическим признаком и определяет разрешение УФ камеры. На рис. 7 представлены двухспектральные (наложение УФ и видео) изображения гирлянды из 3 изоляторов ПФ70. И в первом и втором случае коэффициент усиления камеры максимален (G140). На рис. 7а режим накопления выключен (LI0S). Дефект изоляции не наблюдается. На рис. 7б, при том же коэффициенте усиления камеры (G140), режим накопления включен и составляет 1 с (LI1S), сигнал суммируется с 24 кадров. На среднем изоляторе гирлянды отчетливо проявляется УФ корона в районе дефекта цементной заделки стержня изолятора.

Таблица 2. Сравнительные характеристики двухспектральных УФ камер CoroCAM6D и UVolley для пеших обходов изоляции КС

Сравнительный анализ характеристик, представленных в табл.2 показывает, что UVolley, в отличие от CoroCAM6D, функцией режима накопления не обладает. Наряду с низкой чувствительностью UVolley, более низким разрешением дисплея - 320×240 pc и его размером 3,5”, по сравнению с 640×480 pc и 5,7” цветным дисплеем у CoroCAM6D, преимущество камеры CSIR-UVIRCO становится абсолютно очевидным. Широкий спектр цифрового интерфейса, наличие встроенного цифрового регистратора информации, оптического увеличения изображений и длительность автономной работы, делает камеру CoroCAM6D особенно привлекательной. И в первую очередь для ЭЧ железных дорог и масштабного УФ диагностирования изоляции КС на 27,5 кВ, не наблюдаемой с ВИКС, трансформаторных и тяговых подстанций, воздушных линий электропередачи на 110 и 220 кВ.

Продолжение статьи:

Методы и средства повышения достоверности ультрафиолетовой диагностики изоляции контактной сети. Часть 3.

ВЕРСИЯ ДЛЯ ПЕЧАТИ