WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Предлагаемая в работе методика «Оценки степени деформации поляризационного спектра в выделенной временной области» заключается в сравнении параметра контроля с известными его значениями, характерными для определенного состояния исследуемого изоляционного промежутка.

В работах В.А. Чернышева предлагается в качестве такого параметра контроля использовать зависимость коэффициента диэлектрических потерь от времени ’’(t). Аналитически такую зависимость можно представить в виде:

(1)

где, ’’ – коэффициент диэлектрических потерь, I(t) – ток деполяризации как функция от времени, t – время, d – константа равная.

Тогда задача оценки состояния изоляционного промежутка по экспериментально полученной зависимости ’’(t) сводится к определению степени соответствия полученной зависимости одной из реперных ее аналогов (рис.1), система которых сформирована в виде некоторой шкалы оценок.

Рис.1. Семейство реперных зависимостей, соответствующих выбранной шкале оценок.

Для реализации данного метода оценки состояния изоляционных систем был сформирован алгоритм, позволяющий, избавится от субъективной оценки оператора производящего анализ. Для этого была сконструирована шкала оценок, представляющая собой набор некоторой совокупности семантических единиц:

  1. новая система;
  2. система, бывшая в эксплуатации;
  3. состаренная система;
  4. критическая.

Каждой семантической единице шкалы ставится в соответствие определенное состояние изоляционной системы, которое характеризуется своей собственной зависимостью коэффициента диэлектрических потерь от времени (рис.1).

Каждая кривая совокупности реперных зависимостей задается n точками (на рис.1 n = 12), определяющими ее положение в плоскости координат, а также величинами коэффициентов весомости, с помощью которых и фиксируется вид исследуемой функциональной зависимости. С этой целью проводится предварительное ранжирование выбранных на реперных кривых точек. Ранг точки устанавливается по величине ее ординаты. Так точке с координатами [X; Ymax] присваивается ранг 1, ниже следующей точке – ранг 2 и т.д. Тогда используя формулу А.П. Ферапонтова можно найти величину коэффициента весомости рассматриваемой точки.

(2)

где, Ri,j – ранг i-ой точки для j-ой кривой, i = 1, 2, …, n; j = 1, 2, …, k, k – число реперных кривых, n – число точек. В итоге удается сформировать матрицу М весовых коэффициентов ai,j для всех точек, задающих положение реперных кривых.

(3)

Экспериментально полученная кривая может быть представлена в виде вектора Xj(t), каждое значение которого задает положение соответствующей точки на зависимости.

(4)

В результате вектор Вj, представляющий собой произведение вектора Xj(t) на матрицу М, позволит соотнести кривую X(t) с каждой из семейства эталонных кривых и тем самым идентифицировать состояние изоляционной системы контролируемого электротехнического оборудования.

(5)

На рис.2 (а, б, в, г) приведены результаты идентификации некоторых условных состояний изоляционной системы, близкие по своим характерным особенностям к 1 – новой изоляции; 2 – б/у изоляции; 3 – состаренной; 4 - критической, которые были представлены соответствующими векторами: X1(t), X2(t), X3(t) и X4(t).

а) новая изоляция

б) б/у изоляция

в) состаренная изоляция

г) критическая

Рис.2. Результаты идентификации основных состояний изоляционных конструкций.

На всех четырех диаграммах рис.2 номер столбика, соответствующего максимальному значению вектора Вj, идентифицирует степень износа изоляции и тем самым оценивает ее состояние. Так на рис. 2 (а) максимальную величину имеет первое значение b1 = 0,288. Это свидетельствует о том, что вектор Х1(t) в большей степени соответствует реперной кривой, которая характерна для новой изоляции.

Анализ всех четырех диаграмм, приведенных на рис. 2, показывает, что данные подходы устанавливают четкое различие между состоянием, характерным для новой изоляции, и ее критическим состоянием (рис. 2 (а) и рис. 2 (г)). Различие между состоянием б/у и состоянием состаренной изоляции не такое значительное, хотя вполне различимое. Это свидетельствует о том, что физические процессы, протекающие в объеме изоляции в этих двух случаях, практически идентичны и отличаются только своими количественными показателями.

Таким образом, предлагаемый в работе метод «Оценки степени деформации поляризационного спектра в выделенной временной области» позволяет идентифицировать степень изношенности изоляционной системы в рамках отдельно выбранного типа электротехнического оборудования, имеющего надежно установленную систему реперных кривых.

Другой метод анализа изоляционного промежутка, предлагаемый в работе, основан на контроле достаточно широкого спектра электрических характеристик: величина омического сопротивления изоляционного участка (Rиз), величина емкости (Сиз), уровень тока утечки (Iут), доминирующая величина времени релаксации процесса разрядки заряженного промежутка (). Одновременно фиксируются параметры, характеризующие интенсивность релаксационных процессов, развивающихся в контролируемом промежутке: индекс поляризации (PI), коэффициент диэлектрической абсорбции (DAR), коэффициент диэлектрического разряда (DD) и, наконец, сформированный в работе обобщенный индекс поляризации (TPI – total polarization index), величина которого находится по формуле:

KTPI =[t*I(t)]max (6)

Величина этого индекса не зависит от геометрических параметров исследуемого объекта и величины приложенного напряжения, а зависит в основном от структуры и физического состояния исследуемого объекта.

В конечном итоге заключение о состоянии изоляционного промежутка формируется на основе значительного количества контролируемых параметров, каждый из которых вносит свою долю информации, значимость которой оценивается величиной коэффициента весомости.

Модификация известного метода («Структурирование функций качества» Quality Function Deployment) в работе сведена к тому, что контролируемые параметры изоляционного промежутка представляются в виде ранжированного ряда и их значения соотносятся с допустимыми. В результате появляется возможность соотнести состояние изоляционного промежутка с набором известных состояний, представленных совокупностью семантических единиц, формирующих шкалу порядка, и тем самым оценить качественно состояние контролируемого промежутка. При этом считается, что каждое реперное состояние изоляционного промежутка характеризуется определенным набором параметров, значения которых установлены с достаточной степенью точности. В результате, если состояние изоляционной конструкции установлено, то все ее числовые параметры считаются известными. К таким параметрам обычно относят: степень изношенности изоляционного промежутка, оставшийся срок его службы, увлажненность твердой компоненты промежутка и пр.

Методика построения «Диаграммы состояний» для изоляционного промежутка основана на представлении обширного объема информации в виде единой логической структуры в матричной форме. Графически такая диаграмма может выглядеть так, как показано на рис.3.

Рис.3. «Диаграмма состояния» для изоляционного промежутка.

Как видно из рис.3 число строк основания диаграммы равно числу столбцов, и это число определяется количеством параметров изоляционного промежутка, по которым строится диаграмма. В данной работе «Диаграмма состояний» для физической модели бумажно-масляной изоляции строится по девяти параметрам: величина омического сопротивления, индекс поляризации, коэффициент диэлектрической абсорбции, коэффициент диэлектрического разряда, величина тока утечки, время релаксации, обобщенный индекс поляризации, величина пробивного напряжения, емкость изоляционного промежутка.

Параметры «Диаграммы состояний» ранжируются в зависимости от важности и информативности того или иного параметра. Наиболее информативному параметру присваивается ранг 1, следующему – 2 и так далее.

Необходимо отметить тот факт, что ранжирование параметров контроля представленное в данной работе является результатом обобщения и анализа экспериментальных данных полученных при проведении испытаний энергетического оборудования.

Значения параметров получаемых в ходе испытания изоляционного промежутка вносятся в крайнюю правую колонку основания диаграммы в соответствии с их рангами. Затем находится отношение эталонного значения к полученному в ходе испытания изоляционного промежутка значению для всех параметров. Величина этого отношения вносится в клетку основания диаграммы находящуюся на пересечении эталонного и измеренного значения (рис.3).

Верхняя часть диаграммы (рис.3) представляет собой прямоугольный треугольник, гипотенуза которого лежит на основании «Диаграммы состояния», а один из катетов является шкалой оценок и предназначен для формирования заключения о состоянии изоляционного промежутка.

Для каждого из найденных отношений в верхней части «Диаграммы состояний» располагается шкала от 0 до 1, на которой откладывается величина отношения. Как видно из рис.3 цена деления каждой шкалы различна и уменьшается с увеличением ранга параметра. Таким образом, получаем 9 точек, по которым методом наименьших квадратов проводится прямая линия (луч). Попадание луча в ту или иную область, на которые разделена шкала оценок («хорошая», «средняя», «состаренная», «критическая») и определяет степень изношенности изоляции исследуемого объекта. Так на рис.3 попадание луча характеризует состояние изоляции как «состаренное».

Шкала оценок в данном случае построена таким образом, что состояние изоляции называемое «хорошим» занимает 1/2 всей шкалы оценок, «среднее» - 1/4, «состаренное» - 1/5, «критическое» состояние не ограничено. Такое деление шкалы оценок не является единственным и для различного типа энергетического оборудования возможно построение других шкал.

В третьей главе дано экспериментальное подтверждение обнаруженных закономерностей и предлагаемых в работе механизмов старения с помощью физической модели изоляционных промежутков, в качестве которой выбрана изоляционная конструкция конденсаторов марки МБГО-2, емкостью 1 мкФ и номинальным напряжением 630 В.

Описан процесс ускоренного температурного старения изоляционных промежутков физической модели, которое проводилось в целях ускорения процессов деградации в исследуемых системах.

Рассмотрена методика получения информации о состоянии бумажной изоляции из экспериментально измеренных зависимостей токов деполяризации от времени разрядки для физической модели бумажно-масляной изоляции, что позволяет оценить состояние только твердой составляющей изоляции.

Описана методика получения зависимости коэффициента диэлектрических потерь от времени, которые выбраны в качестве диагностического параметра состояния изоляционных промежутков, из экспериментально измеренных зависимостей токов деполяризации от времени разрядки.

Сконструирована шкала оценок и найдены весовые коэффициенты для метода «Оценки степени деформации поляризационного спектра в выделенной временной области» при диагностике состояния изоляционных промежутков физической модели основанного на оценке токов деполяризации, что позволяет определить степень соответствия экспериментально полученной зависимости коэффициента диэлектрических потерь от времени одной из реперных зависимостей, в качестве которых выбраны зависимости соответствующие 0, 150 и 650 часам старения.

На рис.4 представлены результаты диагностики состояния изоляционных промежутков физической модели при разных часа старения.

а) 100 часов старения

б) 350 часов старения

в) 550 часов старения

Рис.4. Результаты идентификации состояния изоляционных

промежутков.

Анализ диаграмм, представленных на рис.4, показывает, что разработанный метод «Оценки степени деформации поляризационного спектра в выделенной временной области» для конденсаторов типа МБГО-2 при температурном старении до 650 часов оценивает состояние изоляционной конструкции после 100 часов старения как близкое к состоянию характерному для 0 часов старения (рис.4 (а)), после 350 и 550 часов старения – близкое к состоянию характерному для 150 часов старения (рис.4 (б) и рис.4 (в)).

Таким образом, разработанная методика позволяет определить степень соответствия экспериментально полученной зависимости коэффициента диэлектрических потерь от времени одной из реперных, в качестве которых выбраны зависимости соответствующие 0, 150 и 650 часов старения.

Рассмотрено применение метода расчета «Обобщенного показателя состояния» для диагностики состояния изоляционных промежутков физической модели и построение его графического представления в виде «Диаграммы состояния». Показано, что данная методика позволяет с достаточной степенью достоверности оценивать фактическое состояние изоляционных промежутков, несмотря на то, что некоторые параметры контроля формирующие «Обобщенный показатель состояния» изменяются неоднозначно.

В качестве параметров формирующих «Обобщенный показатель состояния» выбран следующий спектр электрических величин: время релаксации, величина омического сопротивления R, емкость изоляционного промежутка С, индекс поляризации PI, коэффициент диэлектрической абсорбции DAR, коэффициент диэлектрического разряда DD, ток утечки Iут, величина пробивного напряжения Uпр и сформированный в работе «Обобщенный индекс поляризации» TPI.

«Диаграммы состояния» для исследуемых изоляционных промежутков представлены на рис.5.

а) 250 часов старения

б) 550 часов старения

в) 650 часов старения

Рис.5. «Диаграммы состояния» для изоляционных промежутков

конденсаторов типа МБГО-2.

Анализ «Диаграмм состояний» для изоляционных промежутков (рис.5) показывает, что применение данной методики на практике дает хороший результат даже при незначительных изменениях в изоляционных свойствах испытуемого оборудования. Действительно при 250 и 550 часах старения состояние изоляционного промежутка характеризуется как «хорошее», но при 550 часах старения со смещением в сторону «среднего», а при 650 часах старения как устойчивое «среднее» состояние. Хотя изменения в изоляционном промежутке за такое относительно небольшое время старения вызвано накоплением дефектов (увеличение количества дефектов), а не деструкцией.

Pages:     | 1 || 3 |






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