WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

КОСЯКОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ДИАГНОСТИКА И КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ 6-10 кВ Специальность 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург – 2006 2

Работа выполнена в Государственном учреждении высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС).

Научный руководитель – кандидат технических наук, профессор Сухогузов Александр Петрович Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор Аржанников Борис Алексеевич, кандидат технических наук, доцент Осотов Вадим Никифорович Ведущая организация – Государственное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МГУПС – МИИТ)

Защита состоится " 19 " мая 2006 г. в 1400 на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Государственном учреждении высшего профессионального образования "Уральский государственный университет путей сообщения Федерального агентства железнодорожного транспорта Российской Федерации" по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул.

Колмогорова, д. 66, ауд. 283. Факс: (343) 245-31-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного университета путей сообщения.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью организации (в двух экземплярах), просим направлять в адрес Ученого совета УрГУПС.

Автореферат разослан " 19 " апреля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета АСАДЧЕНКО В. Р.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Качественная диагностика состояния электрической изоляции устройств электроснабжения железных дорог является важнейшей эксплуатационной задачей. Как показывают статистические данные об отказах устройств электроснабжения Свердловской железной дороги, до 60% от общего количества отказов являются отказами изоляции, при этом диагностировать предпробойное состояние изоляции удается не более чем в 30% случаев. Следовательно, возникает необходимость в разработке более совершенных методик контроля состояния изоляции устройств электроснабжения железных дорог.

В условиях рыночных отношений чрезвычайно важно совершенствовать методы контроля состояния изоляции с учетом экономической эффективности инновации. Некоторые современные эффективные методы исследования изоляции не нашли практического применения из-за высокой стоимости. Таким образом, возникает актуальная проблема разработки методики контроля состояния изоляции устройств электроснабжения железных дорог, обладающей достаточной технической и экономической эффективностью.

Цели и задачи исследования. Целью данной диссертационной работы является совершенствование системы диагностики изоляции устройств электроснабжения железных дорог 6-10 кВ. Задачи исследования:

– анализ эксплуатационных факторов, влияющих на состояние изоляции;

– разработка модели ионизационного процесса в изоляции, позволяющей определить ее состояние в зависимости от эксплуатационных факторов;

– разработка методики контроля частичных разрядов в изоляции;

– проведение опытных исследований в лабораторных и эксплуатационных условиях для оценки технической эффективности предложенной методики контроля изоляции;

– разработка, изготовление и опытная проверка простых и надежных устройств контроля частичных разрядов;

– обоснование экономической эффективности внедрения разработанных устройств контроля частичных разрядов при различных методах их эксплуатации различными эксплуатирующими организациями.

Методика исследований. Теоретической и методологической основой выполненной работы послужили труды российских и зарубежных ученых в области исследования частичных разрядов в изоляции. Использовалась статистическая методика имитационного моделирования процесса частичной ионизации изоляции. Опытные исследования проводились в соответствии с ГОСТ РФ, для обработки результатов экспериментов применялись методы математической статистики. Оценка экономического эффекта от предлагаемой инновации проводилась методом приведенных затрат с учетом вероятностей проведения управляющих воздействий и аварийных ситуаций.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:

– анализ влияния эксплуатационных факторов на состояние изоляции;

– математическое моделирование процесса частичной ионизации изоляции устройств электроснабжения железных дорог 6-10 кВ;

– разработка методики контроля изоляции и опытного образца устройства контроля частичных разрядов;

– исследование влияния эксплуатационных факторов на процесс частичной ионизации изоляции устройств электроснабжения железных дорог;

– расчет экономической эффективности использования предлагаемой методики контроля состояния изоляции.

Научная новизна. Выполнена оценка зависимости отказов устройств электроснабжения от воздействующих эксплуатационных факторов на примере Свердловской железной дороги. Составлена уточненная математическая модель процесса частичной ионизации изоляции.

Разработана новая методика контроля состояния изоляции, заключающаяся в измерении только опасного порогового уровня амплитуды частичных разрядов в процессе эксплуатации устройств электроснабжения. Выполнены опытные исследования частичных разрядов в изоляции устройств электроснабжения железных дорог, подверженных влиянию различных эксплуатационных факторов, в результате которых определены значения параметров частичных разрядов, соответствующих предпробойному состоянию изоляции. Определена зависимость экономических показателей эффективности инновации при различных методах технического обслуживания (периодическом и постоянном контроле состояния изоляции) и различном количестве эксплуатируемого оборудования.

Практическая ценность. При практическом использовании предлагаемого устройства контроля частичных разрядов можно достичь значительного технического и экономического эффекта. Расчет процесса частичной ионизации изоляции с использованием предлагаемой математической модели позволяет снизить затраты на натурные эксперименты, прогнозировать условия пробоя конкретного устройства электроснабжения, оценивать состояние изоляции, составлять рекомендации к эксплуатации устройства электроснабжения при изменении эксплуатационных факторов, решать другие практические задачи. При сравнении результатов опытных исследовании конкретного устройства электроснабжения с выявленными типичными параметрами частичных разрядов возникает возможность диагностирования подверженности изоляции разнообразным эксплуатационным факторам, вследствие чего можно сделать вывод о необходимости того или иного управляющего воздействия (например, сушки).

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований включены в учебный процесс кафедры "Теоретические основы электротехники" УрГУПС и отделения электроснабжения транспорта Уральского техникума железнодорожного транспорта. Разработанное устройство контроля частичных разрядов прошло испытания на Свердловской железной дороге.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены и получили одобрение на следующих конференциях и семинарах:

III, IV, V и VI Международной научно-технической конференции "Актуальные вопросы современной науки" (СамГТУ, г. Самара, 2002 г., г., 2004 г. и2005 г.), X и XI Международной научно-технической конференции "Современные техника и технологии" (ТПУ, г. Томск, 2004 г. и 2005 г.), VIII и IX Международной научно-технической конференции "Komputerowe systemy wspomagania nauki, przemysu i transportu" (Politechnika Radomska, г. Закопане, Польша, 2004 г. и 2005 г.), Международной научнотехнической конференции "Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии и управляемые электромеханические системы" (УГТУ, г. Екатеринбург, 2003 г.), III Международной научно-технической конференции "Современные научно-технические проблемы транспорта" (УлГТУ, г. Ульяновск, 2005 г.), XVII Международной научно-технической конференции "Неразрушающий контроль и диагностика" (УРО РАН, г.

Екатеринбург, 2005 г.), Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе" (ПГТУ, г. Пермь, г.), IX, X и XI Всероссийской научно-технической конференции "Молодежь Сибири – науке России" (КГТУ, г. Красноярск, 2003 г., 2004 г. и 2005 г.), Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта" (УрГУПС, г. Екатеринбург, 2003 г.), Региональной научно-практической конференции "Новейшие достижения науки и техники на железнодорожном транспорте" (ЮУЖД, г. Челябинск, 2004 г.), IV и V Межвузовской научно-технической конференции "Молодые ученые – транспорту" (УрГУПС, г. Екатеринбург, 2003 г. и 2004 г.), Второй научно-технической конференции молодых специалистов электроэнергетики (РАО "ЕЭС России", г. Москва, 2003 г.), заседании кафедры "Теоретические основы электротехники" Уральского государственного университета путей сообщения (г. Екатеринбург, 2006 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 печатных работ, в том числе 2 патента на изобретения и 25 статей, из них 2 – в зарубежных изданиях, 4 – в центральной печати.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 88 наименований и приложений. Основной текст содержит 132 страницы, 49 рисунков и таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено актуальности выбранной темы исследования, показано ее значение в народном хозяйстве, сформулированы основные цели и задачи, составившие предмет исследования.

Первая глава посвящена анализу современных методов испытания электрической изоляции устройств электроснабжения железных дорог и условий ее работы при влиянии различных эксплуатационных факторов (на примере Свердловской железной дороги).

Исследованиями в области совершенствования диагностики изоляции и, в частности, исследованием частичных разрядов занимались отечественные и зарубежные ученые Кучинский Г. С., Сви П. М., Голенко О.

В., Джуварлы Ч. М., Абрамов В. Д., Хомяков М. В., Дурандин Г. Б., Дурандин М. Г., Сухогузов А. П., Бердников И. А., Кулаковский В. Б., Холодный С. Д., Кудратиллаев А. С., Авдеева А. А., Глебов И. А., Данилевич Я. Б., Казарновский Д. М., Тареев Б. М., Городецкий С. С., Лакерник Р. М., Архангельский К. С., Власов А. Н., Лысаковский Г. И., Вдовико В. П., Баженова Т. Ю., Зайцев К. А., Whitehead S., Schwab A. J., Vajda G., Sollergren B., Pratt F. C., Rushton F., Moore H. R., Shigeo F., Susumu M., Noriyasu G., Katsuo M., Toru Y., Masanori O., Leslie B. A., Brian G., Masaharu K., Koske B. и другие исследователи.

Особенностью изоляции устройств электроснабжения железных дорог является многообразие видов изоляционных покрытий, а также условий их работы. В большинстве случаев известные и широко применяемые методы испытаний изоляции используются для определения состояния разнообразной изоляции без учета ее условий работы.

Еще одной характерной особенностью всех испытаний, проводимых для устройств электроснабжения, является их периодичность, задаваемая разнообразными нормативами, согласно которым испытание изоляции следует производить периодически, через определенное время, в течение которого, как принято считать, изоляция может изменить свои характеристики и ее состояние ухудшится. Главным недостатком такого подхода является отсутствие постоянного контроля состояния изоляции, который бы позволил оценивать состояние изоляции в режиме реального времени. Периодичность испытаний способствует развитию дефектов изоляции, не выявляемых в процессе эксплуатации, что, в свою очередь, увеличивает вероятность отказов, аварий, отключений и усложняет и удорожает ремонт вышедшего из строя устройства.

Кроме того, современные методы контроля состояния изоляции являются весьма недостоверными, что подтверждается статистикой отказов (рис. 1). Поскольку отказ типа "отключение по невыясненной причине", как правило, является перемежающимся отказом изоляции, общее количество отказов изоляции составляет 60%. При этом не более 30% отказов диагностируется предварительно. Таким образом, проблема совершенствования диагностики изоляции является насущной, а современные методы диагностики следует считать недостаточно достоверными.

Рис. 1. Распределение видов отказов устройств электроснабжения Как показали исследования, на территории Свердловской железной дороги встречаются участки с большим перепадом температур, повышенной влажностью и наличием загрязнений в воздухе (например, территория ЭЧ-4).

По данным статистики, на таких участках происходит максимальное количество отказов изоляции устройств электроснабжения, однако, система диагностики изоляции едина по всей сети железных дорог России и эти особенности не учитывает.

Таким образом, возникает проблема разработки эффективных устройств контроля состояния изоляции как в процессе плановых периодических испытаний, так и при постоянном контроле (мониторинге) состояния изоляции. Данная проблема может быть решена с помощью перспективной методики контроля состояния изоляции – контроля частичных разрядов, чему и посвящена данная диссертационная работа.

Вторая глава посвящена математическому моделированию процесса частичной ионизации изоляции устройств электроснабжения железных дорог. Разработана плоскостная математическая модель частичной ионизации изоляции, включающей дефекты, распределенные по ее сечению.

Для решения данной задачи была применена вероятностная (стохастическая) математическая модель, решаемая с использованием имитационного моделирования распределения дефектов в рассматриваемом сечении изоляции. В процессе имитационного моделирования частичной ионизации изоляции можно решать множество задач, важнейшей из которых является определение зависимости максимального кажущегося заряда частичных разрядов от испытательного напряжения, т.е. в данной главе описана модель испытания изоляции устройства электроснабжения повышенным напряжением промышленной частоты, дополненная исследованием частичных разрядов.

Pages:     || 2 | 3 |






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