WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ЧЕРНОВ Валерий Александрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ

МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКОВ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Специальность: 05.09.02 – Электротехнические материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2009

Работа выполнена в филиале государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский энергетический институт (технический университет)» в г. Смоленске на кафедре «Теоретических основ электротехники»

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Чернышев Валентин Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Серебрянников Сергей Владимирович

кандидат технических наук, доцент

Максимкин Виктор Леонидович

Ведущая организация – Филиал открытого акционерного общества «Межрегиональная распределительная сетевая компания Центра» - «Смоленскэнерго» (Филиал ОАО «МРСК Центра» - «Смоленскэнерго»)

Защита состоится « 23 » октября 2009 г. в 13.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.157.15 при ГОУВПО «Московский энергетический институт (технический университет)» по адресу 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д.13, ауд. Е-205.

Отзывы на автореферат в 2-х экз., заверенные печатью организации, направлять по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый Совет.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУВПО «МЭИ (ТУ)».

Автореферат разослан «___» _______________ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, к.т.н., доцент М.В. Рябчицкий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Сегодня большинство силовых трансформаторов в системах электроснабжения всего мира исчерпала или приближается к запланированному сроку своей жизни. В связи с этим проблема оценки фактического состояния изоляции энергетического оборудования в процессе его эксплуатации является достаточно актуальной, особенно при отказе от методов планово-предупредительного обслуживания и переходе на обслуживание по реальному техническому состоянию.

В настоящее время существует большое количество методов контроля состояния высоковольтных трансформаторов, так и не обеспечивших широкого внедрения профилактического контроля повсеместно. В каждом таком методе используется своя физическая модель, раскрывающая характер энергетического воздействия определенного вида на объект контроля и свои принципиально различные подходы аппаратурного оформления. Таких энергетических воздействий оказывается довольно много: это волны электрического перенапряжения, термические пики, области повышенных температур, процессы, связанные с развитием частичных разрядов, импульсные механические нагрузки, звуковые и ультразвуковые колебания, процессы старения и многое другое.

Большое разнообразие методов контроля, сложность диагностического оборудования, отсутствие хорошо разработанных методик контроля и скудность базы исходных данных справочного характера не позволяют сформировать единое информационное поле, обеспечивающее создание унифицированной методики достоверной оценки состояния работающего электротехнического устройства.

Цель работы: разработка эффективных методов оценки состояния изоляционных промежутков, как уровня качества эксплуатируемого энергетического оборудования, на основе информации, полученной при исследовании основных закономерностей развития поляризационных процессов в диэлектрических системах с резко неоднородной структурой в электрических полях повышенной напряженности. При этом полагается, что разрабатываемые методы должны позволять оценивать не только состояние изоляционных промежутков, но и длительность оставшегося срока эксплуатации электротехнического устройства в целом.

Задачи исследования:

1. Описание процессов старения диэлектрических материалов, формирующих изоляционную систему маслонаполненного высоковольтного оборудования при его длительной работе в реальных эксплутационных условиях;

2. Анализ известных методов оценки состояния изоляции маслонаполненного энергетического оборудования, получивших наиболее широкое применение на практике;

3. Описание методов моделирования изоляционной конструкции маслонаполненных силовых трансформаторов, позволяющих сложную изоляционную конструкцию свести к модели двухслойного диэлектрика, использование которой дает возможность по экспериментально измеренной зависимости тока абсорбции от времени выделить участки, описывающие диэлектрические свойства каждой компоненты двухслойной изоляции в отдельности;

4. Разработка метода диагностики состояния изоляционного промежутка, основанного на измерении уровня тока деполяризации и его изменения во времени, названного в работе методом «Оценки степени деформации поляризационного спектра в выделенной временной области»;

5. Разработка метода расчета «Обобщенного показателя состояния» изоляционного промежутка, основанного на контроле достаточно широкого спектра электрических характеристик, и его графическое исполнение в виде «Диаграммы состояния», т.е. представление обширного объема информации в виде единой логической структуры в матричной форме;

6. Разработка соответствующего программного обеспечения для построения «Диаграммы состояния», позволяющее упростить процесс обработки и анализа экспериментальных данных;

7. Экспериментальное подтверждение обнаруженных закономерностей и предлагаемых в работе механизмов старения с помощью физических моделей изоляционных промежутков и в условиях реально эксплуатируемого оборудования.

Достоверность полученных результатов. Достоверность и обоснованность научных положений, результатов, выводов и рекомендаций, приведенных в работе, обеспечивается использованием надежных методов исследования, применением точных средств измерения и математических методов обработки исследуемых величин при производственных испытаниях и подтверждается экспериментальной проверкой на реальном эксплуатируемом оборудовании.

Научная новизна диссертации заключается в том, что

- теоретически обоснована возможность определения состояния изоляционных промежутков на основе информации, полученной при исследовании основных закономерностей развития поляризационных процессов в диэлектрических системах;

- выполнено обоснование и разработаны диагностические методы для оценки состояния изоляционных промежутков энергетических объектов на основе информации, полученной при исследовании основных закономерностей развития поляризационных процессов в диэлектрических системах с резко неоднородной структурой в электрических полях повышенной напряженности;

- из временного спектра поляризационного тока выделены области обусловленные установлением структурной поляризации и поляризации в слое твердой составляющей изоляции, что является отличительной особенностью методики предлагаемой в работе;

- предложена методика представления выделенной части временного спектра поляризационного тока в модифицированном виде, представляющем собой зависимость коэффициента диэлектрических потерь от времени, что является удобным для интерпретации и анализа;

- впервые разработаны и систематизированы методы обработки данных, полученных в процессе диагностики энергетического оборудования, применимые для расчета параметров эксплуатационной надежности и прогнозирования;

- впервые применен модифицированный метод «Структурирование функций качества» для формирования заключения о состоянии изоляционного промежутка энергетического оборудования, позволяющий отдельные контролируемые параметры представить в виде единой логической структуры в матричной форме;

- разработано программное обеспечение для оценки состояния изоляционных промежутков на основе информации, полученной при исследовании основных закономерностей поляризационных процессов в них.

Практическая ценность. Разработана методика оценки состояния изоляционных промежутков, как меры качества эксплуатируемого энергетического оборудования, на основе информации, полученной при исследовании основных закономерностей развития поляризационных процессов в диэлектрических системах с резко неоднородной структурой в электрических полях повышенной напряженности.

Реализация результатов работы. Исследования, представленные в данной работе, выполнялись в рамках научных работ, проводимых кафедрой ТОЭ Смоленского филиала МЭИ под руководством д.т.н., профессора Чернышева В. А., и инициированных сетевыми компаниями ОАО «Смоленскэнерго» и ОАО «Брянскэнерго», по заданию которых были выполнены ряд крупных хоздоговорных научно-исследовательских работ в данном направлении.

Апробация работы. Основные результаты экспериментальных работ и теоретических исследований докладывались и обсуждались:

- на одиннадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (г. Москва, 2005 г.);

- на международной конференции по математическим метода в технике и гуманитарным наукам (г. Смоленск, 2005 г.);

- на международной научно-технической конференции (Бенардосовские чтения) (г. Иваново, 2005 г и 2007 г.);

- на III межрегиональной научно-технической конференции студентов и аспирантов (г. Смоленск, 2006 г.),

- на международной конференции по электромеханике, электротехнологии, электротехническим материалам и компонентам (г. Алушта, 2006 г и 2008 г.);

- на международной научно-технической конференции (г. Казань, 2008 г.);

- на заседании кафедры «Общей физики» Смоленского Государственного Университета (г. Смоленск, 2005 г, 2006 г и 2007 г.);

- на заседании кафедры «Теоретических основ электротехники» филиала «Московский энергетический институт (Технический университет)» в г. Смоленске (г. Смоленск 2006 г и 2008 г.);

- на VII международной научно-практической конференции «Электроизоляционные материалы и системы изоляции вращающихся электрических машин - 2009» (г. Москва 2009 г.);

- на IV международной научно-технической конференции «Силовые трансформаторы и системы диагностики» (г. Москва 2009 г.).

Основные положения, представляемые к защите:

1. Методы оценки состояния изоляционных промежутков, как меры качества эксплуатируемого энергетического оборудования, на основе информации, полученной при исследовании основных закономерностей развития поляризационных процессов в диэлектрических системах с резко неоднородной структурой в электрических полях повышенной напряженности;

2. Метод диагностики состояния изоляционного промежутка, основанный на измерении уровня тока деполяризации и его изменении во времени, названный в работе методом «Оценки степени деформации поляризационного спектра в выделенной временной области»;

3. Метод расчета «Обобщенного показателя состояния» изоляционного промежутка и его графическое представление в виде «Диаграммы состояния»;

4. Программная реализация метода построения «Диаграммы состояния» для изоляционного промежутка;

5. Результаты экспериментального подтверждения обнаруженных закономерностей и предлагаемых в работе механизмов старения с помощью физических моделей изоляционных промежутков и в условиях реально эксплуатируемого оборудования.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 77 наименований и приложений. Диссертация изложена на 153 страницах основного текста, содержит 66 рисунков и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируются цель и задачи исследования, определяется научная новизна, практическая значимость результатов исследования, а также положения, выносимые на защиту.

В первой главе анализируются свойства бумажно-масляных изоляционных промежутков силовых трансформаторов и ее компонент. Особое внимание уделяется влиянию различных факторов оказывающих воздействие на изоляционные свойства такой двухкомпонентной системы в процессе эксплуатации. Приводится обзор химических методов диагностики, традиционных электрических методов определения состояния изоляции энергетического оборудования, а также методов, основанных на измерении диэлектрического отклика и определении остаточного ресурса изоляции. Рассматриваются не только методы получения, но и методики обработки и анализа экспериментальных данных.

Во второй главе дано описание изоляционной конструкции маслонаполненных трансформаторов и силовых конденсаторов, которые были выбраны в качестве физической модели бумажно-масляной изоляции.

Рассмотрены методы моделирования изоляции трансформатора, позволяющие сложную изоляционную конструкцию свести к двухслойному диэлектрику, так называемая Х-модель. Использование такой модели особенно актуально при недостаточном количестве информации о конструкции, исследуемой изоляции. Показано, что использование Х-модели позволяет из экспериментально измеренной зависимости тока абсорбции от времени выделить участки, описывающие диэлектрические свойства каждой компоненты двухслойной изоляции в отдельности.

Сформирована физическая модель изоляционного бумажно-масляного промежутка, позволяющая изучать закономерности процессов старения в двухкомпонентной изоляционной системе. В качестве такой физической модели была выбрана изоляция силовых конденсаторов марки МБГО-2. Показано, что процессы в изоляционном промежутке силового конденсатора МБГО-2 аналогичны процессам в бумажно-масляной изоляции трансформатора, что и определяет их выбор в качестве физической модели.

Описаны экспериментальные методы испытания изоляционных промежутков: метод измерения токов деполяризации и испытания изоляции с помощью мегомметра С.А.6547, который позволяет измерять целый ряд параметров характеризующих состояние изоляции.

Предложены методические подходы к интерпретации экспериментальных данных, в основе которых лежит анализ поляризационных процессов протекающих в бумажно-масляной изоляции: метод «Оценки степени деформации поляризационного спектра в выделенной временной области» и метод расчета «Обобщенного показателя состояния» и его графическое представление в виде «Диаграммы состояния».

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»