Современные методы технического диагностирования электротехнического оборудования и кабелей в эксплуатации

1. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП»
АО «Наука и инновации»
Кононенко Александр Иванович
Начальник управления диагностики и испытаний
АО «НИИП»
aikononenko@niipribor.ru
АО «НИИП»
Опыт применения современных методов
технического диагностирования
электротехнического оборудования и кабелей в
эксплуатации

2. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 2АО «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

3. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 3АО «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

4. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 4АО «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

5. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 5АО «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

6. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 6АО «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)о
С; 0,17 МПа
Режим «большой течи»
(1 цикл х 10 ч)
(150±2)о
С; 0,5 МПа
Последовательность
Тепловоестарение
РадиационноестарениеI(500
Гр/ч,…кГр+21кГр)
РадиационноестарениеII(500
Гр/ч,60кГр)
Выдержкавдезактивирующем
растворе7сутокпри60о
Си
давлении
0,1МПа
Операции
Этапыиспытаний
до
после
до
после
Измеренияпередпаровымтестом
Измеренияпослепаровоготеста
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

7. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 7АО «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

8. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 8АО «НИИП»
АО «Наука и инновации»
Оценка состояния и прогнозирование срока
службы (ПО 1.2.1.02.999.0184-2013)

9. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 9АО «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

10. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 10АО «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

11. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 11АО «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

12. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 12АО «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

13. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 13АО «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.

14. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 14АО «НИИП»
АО «Наука и инновации»
Оценка старения кабельных оболочек
полимерным индентором (МР 1.2.1.13.1037-2015)
,
)(
)(
0
95,0
95,0
_
МдМ
дММ Пр
дслужбысрок
−
−
⋅=ττ

15. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 15АО «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)
273
273
lim
lim
+
+
⋅
−
−
⋅=
OITP
OITP
OITPOITP
OITPOITP ini
testini
test
testOITP ττ
)exp(exp),( Dk
RT
E
aТ a
⋅−⋅⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
⋅=γτ

16. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 16АО «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 n
i γ+−=
∗
( )tnPrTGTG ⋅⋅−⋅= 1)0%(5%5

17. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 17АО «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

18. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 18АО «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

19. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 19АО «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

20. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 20АО «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

21. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 21АО «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

22. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 22АО «НИИП»
АО «Наука и инновации»
Пример диагностики кабелей с ПБИ. 24 кабеля
питания ГЦН на блоке РБМК (МР 1.2.02.0168-2013)

23. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 23АО «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

24. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 24АО «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

25. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 25АО «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

26. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 26АО «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 –
фотоакусти
ческий
спектромет
рМетод
низковольт
ных
импульсов,
метод
частотного
анализаКомплекс СДК-1Т
для определения
остаточного усилия
прессовки обмоток
Частотная
диэлектриче
ская
спектроскоп
ия, IDAХ 350
26

27. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 27АО «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)
!

28. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП» 28АО «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

29. АО «Наука и инновации»
АО «НИИП»
Спасибо за внимание!
www.niipriborov.ru
АО «Наука и инновации»
АО «НИИП»