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


•  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


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


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


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


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


Оценка состояния и прогнозирование срока службы (ПО 1.2.1.02.999.0184-2013)


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


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


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


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


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.


Оценка старения кабельных оболочек полимерным индентором (МР 1.2.1.13.1037-2015)

,)(

)(

095,0

95,0

_ МдМдММПр

дслужбысрок −

−⋅=ττ


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


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


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


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


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


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


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


Пример диагностики кабелей с ПБИ. 24 кабеля питания ГЦН на блоке РБМК (МР 1.2.02.0168-2013)


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


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


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


-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


Диагностика маслонаполненных трансформаторов (продолжение)

!

•  Регистрация ЧР акустическими датчиками

•  "Ганимед" - проведение контроля технического состояния и настройка устройств регулирования напряжения трансформаторов (РПН)

!


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


Спасибо за внимание!

www.niipriborov.ru


Engineering

Kononenko - Diagnostika tehniki i kabelya