Каждый из методов имеет свои достоинства и недостатки. При тепловизионном контроле фиксируются значения температуры по высоте и по периметру ограничителя, а также зоны с локальными нагревами.
Задачи диагностики ОПН должны заключаться в выявлении факторов развития дефектов в изоляционной покрышке и варисторной колонке, которые проявляются в увеличении воздействующего напряжения в части варисторной колонки ОПН больше допустимой величины.
Развитие дефектов в изоляционной покрышке в большинстве случаев связано с плохой адгезией резиновой оболочки со стеклопластиковой трубой и, как следствие, попаданием влаги. Что приводит к образованию проводящего трека в стеклопластике. За счет емкостных связей развитие трека приводит к шунтированию части варисторов и повышению воздействующего напряжения на остальные варисторы ОПН.
За допустимую величину напряжения в варисторной колонке или на отдельных варисторах необходимо принять значение испытательного напряжения при проведении квалификационных испытаний ОПН (секции ОПН, варисторов) на старение. Обычно испытательное напряжение составляет Uисп = 1,1Uнро, которое учитывает допустимую степень неравномерности распределения электрического поля вдоль колонки варисторов. При увеличении воздействующего напряжения свыше Uисп в колонке варисторов ОПН может произойти деградация варисторной керамики и старение варисторов. При этом происходит значительное увеличение активной составляющей тока утечки и мощности потерь.
Активная составляющая тока ОПН сильно зависит от величины приложенного синусоидального напряжения. Нелинейность вольтамперной характеристики варисторов при приложении синусоидального напряжения производит высшие нечетные гармоники в полном токе утечки. Высшие гармоники тока — 3, 5, 7 и т.д. характеризуют активную составляющую тока. Гармоническое содержание зависит от величины активной составляющей тока и степени нелинейности, которая, в общем случае, является функцией напряжения и температуры. Например, содержание третьей гармоники к полному активному току составляет от 10% до 20%. Наличие высших гармоник активного тока, протекающего через варистор, может быть использовано как индикатор состояния нелинейного ограничителя перенапряжений. Дополнительный ток утечки, связанный с увлажнением слоя загрязнения на поверхности изоляции, в большей
степени влияет на величину тока основной частоты и в меньшей степени — на увеличение тока нечетных гармоник.
На рисунке 1 показаны экспериментальные зависимости относительного роста тока третьей гармоники для ОПН-110 кВ и ОПН-500 кВ, изготовленные на варисторах фирмы «Epcos AG». Характерные зависимости относительного роста активного тока, третьей гармоники тока, а также мощности потерь в зависимости от напряжения и температуры показаны на рисунках 2 и 3 [1], отнесенные к аналогичным показателям при Uнро и T = +20°C, соответственно. За критерий оценки состояния ОПН с полимерной изоляцией можно использовать значение тока третьей гармоники, который характеризует активную составляющую тока утечки ОПН.
Как видно из рисунков 1–2, повышение напряжения на 10% приводит к росту третьей гармоники в 1,8–2 раза. При увеличении приложенного напряжения до 1,2Uнро рост третьей гармоники происходит в 4–4,5 раза. Например, для ОПН-110 кВ значение третьей гармоники при Uнро составляет 20 мкА, для ОПН-500 кВ — 40 мкА. Допустимые значения тока проводимости в режиме измерения третьей гармоники 150 Гц для ОПН-110 кВ составляют не более 60 мкА, для ОПН-500 кВ — 120 мкА.
Соответственно, диагностику ОПН по третьей гармонике можно осуществлять по критерию увеличения действующего значения (таблица 1). При эксплуатации ОПН в районах с сильным загрязнением атмосферы перед измерением токов проводимости ограничителей рекомендуется провести очистку внешней изоляции мыльным раствором или активными растворами на водной основе от загрязнений. При устойчивой тенденции увеличения тока проводимости и превышения допустимых значений аппараты должны быть выведены из эксплуатации для проведения испытаний в лаборатории согласно ПСИ и определения причин изменения характеристик аппаратов.
Компания «Полимер-Аппарат» разработала устройства для измерений тока проводимости ОПН под рабочим напряжением. К ним относятся ИТУС-1 и ИТУС-2. Прибор ИТУС-1 предназначен для комплексного контроля состояния ОПН. Прибор устанавливается в цепи заземления ограничителя. Устройство позволяет делать измерение амплитуды и действующего значения 1, 3 и 5 гармоник тока утечки ОПН 110–750 кВ. Выход прибора из строя не влияет на работу ОПН. Также ИТУС-1 регистрирует импульсы тока, протекающие через ОПН: грозовой импульс тока с амплитудой 1 кА и более, коммутационный импульс тока с амплитудой 0,2 кА и более.