Kononenko - Diagnostika tehniki i kabelya
-
Upload
- -
Category
Engineering
-
view
63 -
download
3
Transcript of Kononenko - Diagnostika tehniki i kabelya
АО «Наука и инновации» АО «НИИП»
АО «Наука и инновации»
Кононенко Александр Иванович Начальник управления диагностики и испытаний АО «НИИП» [email protected]
АО «НИИП»
Опыт применения современных методов технического диагностирования электротехнического оборудования и кабелей в эксплуатации
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 2 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
АО «НИИП». Управление диагностики и испытаний электротехнических элементов АС и ЯУ
§ Оказывает техническую поддержку АО «Концерн Росэнергоатом» • Диагностика и контроль состояния
• Силовых и контрольных кабелей • Электротехнического оборудования
(ЭТО) • Разработка, внедрение программ по
УРХ кабелей, ЭТО и электронного оборудования на АЭС
§ Сертификационные испытания ЭТО и кабелей для АЭС
§ Техническое диагностирование кабелей на кораблях ВМФ
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 3 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
• В конце 90-х годов была поставлена задача обосновать дополнительные сроки эксплуатации блоков АЭС • В начале «нулевых» годов оценка состояния и прогнозирование срока службы кабелей блоков №3-4 НОАЭС и в последующих блоков других АЭС проводились на основе специально разработанных ТД • Разработчик ТД – ФГУП «НИИП»
§ Поддержка специалистов АО «ВНИИКП», ИХФ РАН § Опыт, полученный при выполнении международных проектов ТАСИС, МАГАТЭ и МНТЦ
Диагностика и УРХ кабелей в соответствии с рекомендациями и требованиями ТД Концерна
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 4 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Новая редакция ТД Концерна по УРХ кабелей
• Новая серия ТД была подготовлена с учетом 15-летнего опыта продления срока службы кабелей, появления новых методов диагностики и марок кабелей • В настоящее время нормативная и техническая база для УРХ кабелей включает в себя 7 документов:
§ ПО 1.2.1.02.999.0184-2013 – устанавливает методологию УРХ § ТПРГ 1.2.6.9.0072-2011 – обеспечивает разработку и внедрение частных программ диагностики на АЭС § МУ1.2.2.05.1061-2015 – объем и нормы испытаний силовых кабелей повышенным напряжением частотой 0,1 Гц § МР 1.2.1.13.0018-2011, МР 1.2.1.13.1037-2015, МР 1.2.02.0168-2013, МР 1.2.1.13.1005-2015 – методические рекомендации по оценке и прогнозированию состояния и локации дефектов в различных типах силовых и контрольных кабелей
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 5 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Методология УРХ (ПО 1.2.1.02.999.0184-2013)
• Устанавливает методологию УРХ кабелей, в том числе, определяет виды деятельности в рамках УРХ, требования и рекомендации к сертификационным испытаниям и техническому диагностированию кабелей • Основная задача аттестации кабелей – предоставление обоснованных доказательств работоспособности кабелей под ВВФ в течение заданного срока эксплуатации
§ Первый этап – проведение типовых испытаний новых типов кабелей на устойчивость к ВВФ нормальных условий эксплуатации и проектных аварий для установления сертификационного срока службы § Второй этап – текущая аттестация (сертификация) кабелей, находящихся в эксплуатации на энергоблоке АС. Цель текущей аттестации – распространение сертификационного срока службы на новый период времени на основе анализ опыта эксплуатации, проведения периодической диагностики (контроля) состояния представительных кабелей
• Альтернатива текущей аттестации § замена кабелей § проведение повторных типовых испытаний
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 6 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Типовые испытания (ПО 1.2.1.02.999.0184-2013) Режим нарушения теплообмена (12 циклов х 15 часов) и «малой течи» (6 циклов х 5 ч) (90±2)оС; 0,17 МПа
Режим «большой течи» (1 цикл х 10 ч) (150±2)оС; 0,5 МПа
Последовательность
Тепловое старение
Радиационное
старение
I (
500
Гр
/ч, …
кГр
+ 2
1 кГр)
Радиационное
старение
I I
(500
Гр
/ч, 6
0 кГр
)
Выдержка
в дезактивирующем
растворе
7 суток
при
60 о С
и
давлении
0,
1 МПа
Операции
Этапы
испытаний
до
после
до
после Измерения
перед
паровым
тестом
Измерения
после
парового теста
до
после
Проверка оборудования X X X
Визуальный осмотр X X X X
Измерение сопротивления изоляции
X X X 0 0,5 ч 4 ч 210 ч 215 ч 10 мин 4 ч
12 ч
24 ч
X Х Х
Функциональный тест X X X X X X X X X X
Измерение индентором (для кабелей)
X X X
X X
Измерение относительного удлинения при разрыве (для кабелей)
X X X
X X
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 7 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Виды деятельности по УРХ кабелей на АЭС (ПО 1.2.1.02.999.0184-2013)
Проверки
Проверки
Предотвращающие мероприятия
Технические мероприятия с кабелями
2. Координация работ в рамках управления ресурсными характеристиками кабелей
− Оптимизация технического обслуживания − Передача опыта эксплуатации − Исследование и разработки − Техническая поддержка − Требования к надежной эксплуатации под ВВФ
проектных аварий и тяжелых мест эксплуатации
1. Знания механизмов старения кабелей (ключ к управлению сроком службы)
− Изоляционные материалы и их свойства − Условия эксплуатации − Основные механизмы старения − Локализация "горячих точек" эксплуатации − Характерные показатели состояния − Последствия старения на функциональные
параметры − Опыт эксплуатации − Результаты научных исследований
4. Диагностика и контроль состояния кабелей (регистрация и оценки эффектов старения)
− Визуальное обследование − Испытания нормативные − Диагностика и контроль состояния
представительных кабелей неразрушающими методами
− Оценки и сравнение с результатами сертификационных испытаний
5. Поддержание работоспособности
− Паспортизация кабелей в соответствии с современными требованиями
− Изменение трассировки кабелей
− Поиск и устранение дефектов по трассе
− Замена состаренных кабелей − Установка кабелей-
свидетелей
3. Управление механизмами старения в эксплуатации
− Мониторинг условий эксплуатации (температура, радиация, влажность и т.д.)
− Коррекция паровых утечек, утечек воды и т.д.
− Техническое обслуживание систем вентиляции, тепловой изоляции и т.д.
− Уменьшение "горячих точек" эксплуатации
Модификация программы управления
Смягчение эффектов старения
Определение возможности, срока и условий дальнейшей эксплуатации
Контроль технического состояния
Планирование
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 8 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Оценка состояния и прогнозирование срока службы (ПО 1.2.1.02.999.0184-2013)
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 9 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Разработка и внедрение программ диагностики (ТПРГ 1.2.6.9. 0072-2011)
Руководство АЭС
Создание условий для выполнения работ по
программе: − определение цели; − определение ответственности участников; − обеспечение ресурсами; − утверждение результатов; − принятие решений
Специализированная организация
Оценка состояния и прогнозирование срока
службы КЛ: − проведение комплекса работ по выбору представительных кабелей; − проведение технической диагностики на энергоблоке; − проведение испытаний в лабораторных условиях; − разработка отчетов, заключений и проектов решений о сроке службы и условиях дальнейшей эксплуатации; − разработка новых методик
Группа диагностики (специалисты ЭЦ и
ЦТАИ)
Координация работ по программе:
− организация деятельности экспертной группы; − проведение рутинной диагностики; − обмен информации с специализированной организацией, регулирующим органом, ДИП); − контроль за эффективностью работ; − представление результатов руководству
Экспертная группа (представители ЭЦ, ЦТАИ, РБ, ОМиПР, специализированной организации и др.)
Контроль за графиком работ и экспертиза результатов:
− разработка и контроль выполнения графика работ на блоках; − согласование перечня представительных кабелей; − экспертиза заключений и решений
Руководство ЭЦ, ЦТАИ, ОРБ
Организация технических работ на энергоблоках:
− организация деятельности диагностической группы; − ведение эксплуатационной технической документации и электронных баз данных по КЛ; − организация мониторинга состояния КЛ
• Виды технического диагностирования
§ Оценка состояния и срока службы (СС) § Оценка состояния и СС с учетом проектных аварий § Периодический контроль представительных кабелей и образцов свидетелей § Поиск, идентификация и локализация дефектов по кабельным трассам
• Выбор представительных кабелей • Рекомендации по разработке и внедрению программ
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 10 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Информационная система для УРХ кабелей (ТПРГ 1.2.6.9. 0072-2011)
Рекомендации по разработке и внедрению информационной системы для технического диагностирования и УРХ кабелей
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 11 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Испытания силовых кабелей повышенным напряжением МУ1.2.2.05.1061-2015
• Устанавливает объем и нормы испытаний силовых кабельных линий на напряжение от 0,4 до 10 кВ в эксплуатации на атомных станциях повышенным переменным напряжением, в том числе, частотой 0,1 Гц • Рекомендуют методы контроля состояния силовых кабелей при проведении их технического обслуживания
Uo/U(Um) - номинальные напряжения кабелей по МЭК 60502
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 12 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Об эффективности испытаний повышенным напряжением (справочная информация)
• За 2010 – 2012 год было проведено 675 испытаний силовых кабелей напряжением 0,1 Гц (VLF) и DAC с одновременным измерением ЧР • Всего 53 отказа в течение 3 лет после испытаний, 27 отказов в первый год и 5 в последний
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 13 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Оценка состояния и срока службы низковольтных кабелей (МР 1.2.1.13.1037-2015)
• Представлены методики, основанные на определении и контроле физико-химических свойств полимерных материалов изоляций и оболочек кабелей, в том числе, по их микрообразцам. В качестве определяющих показателей состояния (ПС) используются диагностические параметры, характеризующие прямо или косвенно количественные изменения степени деградации кабельных полимерных материалов по доминирующим механизмам старения в условиях ВВФ на АЭС. Применение в методиках научно-обоснованных и апробированных методов диагностики (контроля) обеспечивает в соответствии с требованиями НП-017-2000 их эффективность в оценках состояния кабелей и обоснованный консерватизм при прогнозировании срока службы.
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 14 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Оценка старения кабельных оболочек полимерным индентором (МР 1.2.1.13.1037-2015)
,)(
)(
095,0
95,0
_ МдМдММПр
дслужбысрок −
−⋅=ττ
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 15 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Дифференциальная сканирующая микрокалориметрия (МР 1.2.1.13.1037-2015)
§ Полиолефиновые изоляционные материалы (полиэтилен и др.) • Измерение температуры начала окисления
(OITP) микрообразцов • Измерение времени индукции (OIT)
273273
lim
lim
+
+⋅
−
−⋅=
OITPOITP
OITPOITPOITPOITP ini
testini
testtestOITP ττ
)exp(exp),( DkRTEaТ a ⋅−⋅⎟
⎠
⎞⎜⎝
⎛⋅=γτ
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 16 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
ИК Фурье спектроскопия изоляционных материалов (МР 1.2.1.13.1037-2015)
ИК-Фурье спектроскопия является традиционным методом для идентификации и оценки степени старения полимерных изоляционных материалов
])(exp[0 tPkkСС ni γ+−= ∗
( )tnPrTGTG ⋅⋅−⋅= 1)0%(5%5
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 17 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Точки контроля состояния низковольтных кабелей эксплуатации (МР 1.2.1.13.1037-2015)
Расход пластификатора в кабелях ЭЦ типа КВВГнг в точках контроля на блоке РБМК-1000 после 35-летней эксплуатации
Точки контроля кабеля СПОВр в гермообъеме ВВЭР-1000
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 18 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Локация дефектов на кабельных трассах (МР 1.2.1.13.0018-2011)
• Диагностика и контроль развитых дефектов низковольтных кабелей с использованием рефлектометрии, трассовых и мостовых методов
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 19 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Внедрение частотно-резонансная рефлектометрии (МР 1.2.1.13.0018-2011)
LIRA - компьютеризированный частотно - резонансный рефлектометр неоднородностей кабельных линий, основанный на измерении параметров стоячих волны, генерируемых в диапазоне от 25 кГц до 100 МГц с шагом от 5 кГц до 25 кГц. Изменение параметров стоячей волны свидетельствует о наличии в данной точке трассы неоднородности
Обладает высокой чувствительностью к дефектам и неоднородностям кабельной линии. Чувствительность к емкостным дефектам составляет 5 пФ/м. Дает возможность контролировать развитие дефектов, обусловленных старением и повреждением изоляции
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 20 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Внедрение частотно-резонансная рефлектометрии (МР 1.2.1.13.0018-2011) (продолжение)
Моделирование дефекта на кабеле КВВГнг-LS 10x1,5
Дефект контрольного кабеля, проложенного в трубе, который привел к отключению блока
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 21 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Диагностика силовых кабелей с ПБИ (МР 1.2.02.0168-2013)
• Rиз 1 мин на 1 км, Кa, PI • Восстановленное напряжение
(LIRV, PIRV) • Метод OWTS • Частотно-диэлектрическая
спектроскопия • Тепловизионный контроль
Нарушение теплообмена
Вертикальная трасса
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 22 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Пример диагностики кабелей с ПБИ. 24 кабеля питания ГЦН на блоке РБМК (МР 1.2.02.0168-2013)
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 23 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Диагностика силовых кабелей с ПЭ изоляциями (МР 1.2.1.13.1005-2015)
• Старение изоляции § диагностика старения изоляции методом на основе измерения
изотермического тока релаксации (ИТР) • Повреждения при монтаже и установке муфт § метод OWTS
• «I·t – log(t)» соответствует энергетическому распределению дефектов изоляции в верхней зоне запрещенной зоны диэлектрика • AI=Id(τ3)τ3/Id(τ2)τ2 = Q(τ3)/Q(τ2) – степень старения
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 24 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Характерные результаты диагностики силовых кабелей с ПЭ изоляциями (МР 1.2.1.13.1005-2015)
Появление дефектов в новых кабелях ПвБвнг(А)-LS 3x120: § испытания кабелей повышенным выпрямленным напряжением § некачественный монтаж
Присоединение I1, нА τ1, с I2, нА τ2, с I3, нА τ3, с I0, нА AI 2КН-81 84,0 4,9 48,7 25,2 10,0 312,3 0,0 2,5 2КН-82 85,9 5,2 43,2 29,7 8,4 412,7 0,0 2,6 4НТЛП-2 14,4 3,7 13,8 15,8 5,9 498,8 0,0 7,5 4НТЛК-1 1,1 2,0 4,4 7,5 5,1 479,2 0,1 25,8 4АПН-1 39,9 5,5 18,0 27,2 11,2 470,4 0,1 4,9 4АПН-2 61,0 5,3 34,4 33,9 16,6 473,5 0,1 4,0 4ПЭН-3 кабель А 131,8 5,2 64,8 28,7 10,7 323,6 0,1 2,2 4ПЭН-3 кабель Б 117,1 5,0 57,0 30,3 2,8 564,7 0,1 1,9 4ПЭН-3 кабель В 101,4 5,1 55,7 27,2 9,6 295,7 0,1 2,2
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 25 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Оценка состояния и прогнозирования срока службы на кораблях ВМФ. Характерные черты
• Неизвестны марки кабелей § Идентификация полимерных кабельных материалов по ИК спектрам поглощения микрообразцов
• Преобладание на многих кораблях кабелей с резиновыми оболочками
§ «Проблемы» при проведении неразрушающего контроля
ü Полимерный индентор ü ИК Фурье спектроскопия микрообразцов ü Базы данных по разным маркам кабелей
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 26 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Время, мкс
Напряжение
, В
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Время, мкс
Напряжение
, В
Диагностика маслонаполненных трансформаторов
• Анализ растворимых газов в масле • Контроль механического состояния обмоток и магнитной системы • Контроль состояния твердой изоляции обмоток и высоковольтных вводов
TRANSPORT X – фотоакустический спектрометр Метод низковольтных импульсов, метод частотного анализа Комплекс СДК-1Т
для определения остаточного усилия прессовки обмоток
Частотная диэлектрическая спектроскопия, IDAХ 350
26
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 27 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Диагностика маслонаполненных трансформаторов (продолжение)
!
• Регистрация ЧР акустическими датчиками
• "Ганимед" - проведение контроля технического состояния и настройка устройств регулирования напряжения трансформаторов (РПН)
!
АО «Наука и инновации» АО «НИИП» 28 АО «НИИП» АО «Наука и инновации»
Диагностика электродвигателей
№ п/п Назначение ЭД Тип, марка, модель Мощность, кВт
1 ЭД главного циркуляционного насоса
ВДА-173/99-6-2УХЛ4 5600
2 ЭД насоса охлаждения аварийной половины реактора 2АЗМ-800/6000 800
3 ЭД насоса охлаждения неаварийной половины реактора
2АЗМ-800/6000 800
4 ЭД аварийного питательного насоса 2АЗМ-800/6000 800
5 ЭД насоса расхолаживания 2АЗМ-500/6000 500
6 ЭД питательного насоса 2АЗМ-5000/6000ХУ4 5000
Методы диагностики
§ спектральный анализ тока § Rиз, Ka, PI § восстановленное напряжение § изотермический ток релаксации § частотная диэлектрическая спектроскопия § тепловизионный контроль
28