Диагностический контроль изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат технических наук Вострухин, Александр Витальевич

• Вострухин, Александр Витальевич
• кандидат технических наук
• 1992

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вострухин, Александр Витальевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ В СЕТЯХ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В '

1.1. Место диагностического контроля изоляции в системе средств защиты электроустановок заготтанных от сетей с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000.В

1.2. Анализ известных методов непрерывного контроля активного сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В

1.3. Анализ известных методов периодического контроля активного сопротивления изоляции

Глава 2. ВЛИЯНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ НА БЕЗОПАСНОСТЬ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЕРОЯТНОСТИ ПОВРЕЖДЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ

2.1. Влияние повреждения изоляции электроустановки на безопасность.

2.2. Математическая модель вероятности повреждения изоляции для случая когда приложенное у к изоляции напряжение превышает 327 В

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МАКСИМАЛЬНОЙ

АМПЛИТУДЫ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ОТ ПАРАМЕТРОВ ИЗОЛЯЦИИ УЧАСТКА СЕТИ С ' АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

3.1. Экспериментальные исследования зависимости максимальной амплитуды коммутационных перенапряжений от параметров изоляции коммутируемого участка сети с асинхронным двигателем . 40 3.2. Устройство контроля изоляции участка сети с асинхронным двигателем

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА й РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИЙ УЧАСТКА СЕТИ С АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, ОСНОВАННЫХ НА ИЗМЕРЕНИИ АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСА МОДЕЛИРУЕМЫХ КОММУТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

4.1. Экспериментальные исследования метода контроля изоляции участка сети с асинхронным двигателем, основанного на измерении аплитуды импульса моделируемых коммутационных процессов

4.2. Аналитическая зависимость амплитуды импульса моделируемого коммутационного процесса от параметров изоляции участка сети с асинхронным двигателем

4.3. Устройство контроля изоляции участка сети с асинхронным двигателем, основанное на измерении амплитуды импульса моделируемого коммутационного процесса

ЗАШИЕНИЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Диагностический контроль изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В»

Изоляция является функциональным элементом любого электрооборудования. От ее работоспособности зависит безопасность данного электрооборудования. Нарушение работоспособности изоляции является причиной замыканий на землю, на корпус и между фазами, которые вызывают следующие последствия:

- поражение человека электрическим током,

- возникновение пожаров,

- нарушение технологических режимов в результате внезапного отказа электрооборудования.

Наиболее высокий уровень электротравматизма наблюдается при повреждении изоляции, что составляет 24,2$ от общего числа электротравм происшедших по причине неисправностей электрооборудования / 1 /.

Основной причиной пожаров, происшедших, например, на атомных электростанциях, являются короткие замыкания и перегрузки, что составляет 35% от общего числа причин пожаров / 2 /

Главной причиной пожаров технического характера, возникающих на машиностроительных предприятиях, является нарушение технологического режима, что составляет 33% от общего числа причин пожаров / 3 Л йз приведенной выше статистики можно сделать вывод - современные средства защиты неэффективны. Существующие в настоящее время средства защиты - зануление и защитное отключение не способны предотвратить нарушение работоспособности изоляции, а следовательно и внезапный отказ электрооборудования в процессе его эксплуатации. Кроме того, эти средства защиты имеют известные технические недостатки / 4 - 6 /.

Момент нарушения работоспособности изоляции, т.е. ее повреждения можно предвидеть /прогнозировать/, а следовательно и предупредить опасную ситуацию в электроустановке.

Возможность решения задачи прогнозирования повреждения изоляции обуславливается тем обстоятельством, что в большинстве случаев повреждение изоляции является следствием постепенного ее старения и изнашивания. Указанное относится как к постепенным повреждениям так и к внезапным. Понятие "внезапное повреждение" изоляции относительно, так как скачкообразному изменению ее параметров предшествует постепенное изменение каких-либо физических величин, о которых отсутствует информация.

Информация о изоляции является базой для реализации процесса прогноза. Основополагающим принципом прогнозирования является использование прошлого опыта. Для получения необходимой информации о изменении физических величин, характеризующих степень разрушения изоляции, необходимо организовать ее диагностический контроль.

В немногочисленных работах, затрагивающих вопросы контроля изоляции в сетях с глухозазешгенной нейтралью напряжением до 1000 В, наибольшее внимание уделяется организации непрерывного измерения активного сопротивления изоляции сети относительно земли. Не рассматриваются вопросы зависимости активного сопротивления изоляции от степени ее разрушения. Исследования, проведенные при выполнении настоящей работы, показывают, что явной и однозначной зависимости активного сопротивления изоляции от степени ее разрушения не существует. Не уделив должного внимания вопросам процесса износа и разрушения изоляции, а также параметрам характеризующим этот процесс, авторы известных работ направляют усилия на разработку методов непрерывного измерения активного сопротивления изоляции фазных проводов сети относительно земли.

Короткие замыкания в электроустановке возникают как при повреждении изоляции относительно корпуса, так и между фазами, однако, в известных работах отсутствуют методы контроля изоляции между фазами.

Большинство пожаров в текстильной промышленности происходит по причине неисправностей электродвигателей, машин технологического оборудования, что составляет 33,1% к общему числу пожаров / 7 /. Наиболее распространенным электродвигателем является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором / АД /• Наибольший процент отказов обмотки этого двигателя происходит по причине повреждения межвитковой изоляции, что составляет 93$ от общего числа причин отказов обмотки АД / 8 /. В известных работах не затрагиваются вопросы контроля межвитковой изоляции АД.

Проведенный анализ, указанных выше известных работ, свидетельствует об отсутствии фундаментальных теоретических исследований в области диагностического контроля изоляции для сетей с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В. В частности, отсутствует математическая модель, адекватно отражающая сущность процесса повреждения изоляции. Отсутствие достоверной физической, а следовательно и математической моделей является тормозом в развитии диагностического контроля изоляции названных выше сетей. Не разработаны принципы и методы, а также технические решения, позволяющие реализовать диагностический контроль изоляции для сетей с глухозаземяенной нейтралью напряжением до 1000 В.

Основной целью и главной задачей настоящей работы является выбор математической модели адекватно отражающей процесс нарушения работоспособности изоляции, разработка принципа и метода диагностического контроля изоляции электрооборудования запитанного от сети с глухозазешенной нейтралью напряжением до 1000 В.

В конкретной постановке, задачи исследования сформулированы следующим образом:

1. Установить параметры, которые характеризуют работоспособность изоляции.

2. Разработать принцип диагностического контроля изоляции.

3. Разработать и исследовать метод диагностического контроля изоляции, в частности, участка сети с АД*

4. Разработать устройство диагностического контроля изоляции участка сети с АД и его принципиальную схему.

5 Изготовить и опробировать опытный образец устройства диагностического контроля изоляции участка сети с АД на реальных объектах.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Установлено, что известные методы непрерывного контроля изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В, основанные на принципе наложения оперативного напряжения на контролируемую сеть, с целью измерения активного сопротивления изоляции относительно земли, не способны дать достоверную информацию о работоспособности изоляции, т.е. реализовать функции диагностического контроля изоляции.

2. Показано, что источником информации, характеризующей работоспособность изоляции, могут быть коммутационные перенапряжения, возникающие на выводах обмотки АД, при его отключении.

3. Установлено, что в электроустановках, оборудованных АД» максимальная амплитуда перенапряжений, возникающих в результате естественных коммутационных процессов, связанных с отключением АД, зависит от ПН изоляции участка сети с этим двигателем.

4. Установлена аналитическая зависимость амплитуды импульса, моделируемого коммутационного процесса, по параметрам аналогичного естественному, от.активного сопротивления и емкости между выводами обмотки АД. Экспериментально определена зависимость амплитуды, указанного импульса, от ПН между выводами обмотки АД.

5. Разработаны методы диагностического контроля изоляции участка сети е АД» основанные на измерении амплитуды импульсов, возникающих в результате как естественных, так и моделируемых коммутационных процессов в электроустановках, оборудованных АД.

Практическая ценность работы.

На основании выполненных исследований, предлагаются принципы контроля изоляции, которые позволяют разрабатывать методы диагностического контроля изоляции электроустановок, оборудованных АД и запитанных от сетей с глухозаземленной нейтраль» напряжением до 1000 В. Предлагаемые принципы позволяют разрабатывать методы контроля изоляции отдельных изделий индуктивного характера - обмоток АД, трансформаторов, дросселей, реле и т.д. в процессе их изготовления на заводах г ремонтных предприятиях.

Принцип контроля изоляции, основанный на моделировании коммутационных процессов в участке сети с АД, может быть использован для разработки методов контроля изоляции участков сетей, независимо от характера нагрузки, если ори этом применить соответствующие устройства индуктивного характера.

Разработаны устройства, которые дают возможность получать комплексную оценку работоспособности обмотки АД. Разработанные устройства позволяют уменьшить отбраковку АД при импульсных испытаниях изоляции-на электрическую прочность как в процессе приемо-сдаточного, так и при эксплуатационном контроле. В общем случав использование устройств, основанных на предлагаемых принципах, позволит повысит надежность электрооборудования, а следовательно, безопасность его эксплуатации.

На защиту выносятся:

- принцип контроля изоляции, основанный на использовании максимальной амплитуды перенапряжений, возникающих в результате естественных коммутационных процессов, связанных с отключением участков сетей с АД;

- метод контроля изоляции, основанный на измерении максимальной амплитуды перенапряжений, возникающих в результате естественных коммутационных процессов, связанных с отключением участков сетей с АД;

- принцип контроля изоляции, основанный на моделировании коммутационного процесса, по параметрам аналогичного естественному, возникающему в результате отключения АД;

- метод контроля изоляции, основанный на измерении амплитуды импульса, возникающего в результате моделирования коммутационного процесса в участке сети с АД.

Основные результаты работы и отдельные ее разделы докладывались на: научно-технической конференции "Проблемы повышения качества и надежности электротехнических устройств" в 1988г. /Москва, МЭИ/; 53-й научной конференции Ставропольского сельскохозяйственного института в 1989 г. / г. Ставрополь /; всесоюзном научно-техническом семинаре " Перспективные технические средства обеспечения электробезопасности в промышленности" в 1989 г. /г. Севастополь/; 54-й научной конференции Ставропольского сельскохозяйственного института в 1990 г. / г. Ставрополь/.

1. АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ В СЕТЯХ С ГЛУХОЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

1.1* Место диагностического контроля изоляции в системе средств защиты электроустановок запитанных от сетей с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В

Целью диагностического контроля изоляции является определение ее работоспособности в данный момент времени. Для организации диагностического контроля изоляции необходимо определить наиболее информативный параметр, найти способ его измерения, определить предельное значение этого параметра, выход за которое является признаком повреждения изоляции.

Важнейшими электрическими параметрами, характеризующими, в определенной степени, качество изоляции, являются следующие:

- пробивная прочность;

- сопротивление;

- диэлектрическая проницаемость;

- тангенс угла диэлектрических потерь;

- интенсивность частичных разрядов;

- частотная зависимость параметров;

- зависимость параметров от напряженности поля.

Перечисленные параметры могут быть измерены соответствующими методами. Методы измерения электрических параметров изоляции, условно, разделены на две группы.

Разрушающие методы - испытания повышенным напряжением промышленной частоты, выпрямленным напряжением и импульсные испытания. Эта группа методов считается разрушающей, по той причине, что при наличии дефектов и ослаблений в изоляции во время испытаний происходит пробой изоляции, а следовательно

- 12 разрушение дефектного участка.

Неразрушающие методы - измерение активного сопротивления, диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и интенсивности частичных разрядов в изоляции. Эта группа методов измерения параметров изоляции считается неразрушаю-щими, по той причине, что измерения производятся при относительно низких напряжениях, а следовательно, исключается возможность пробоя изоляции.

В известных работах, затрагивающих вопросы контроля изоляции как в сетях с изолированной нейтралью /9-14 /, так и с глухозазешгенной / 15 - 19 / напряжением до 1000 В, представлены исследования методов и устройств непрерывного контроля активного сопротивления изоляции / УНКАСИ /. Подавляющее большинство технических решений УНКАСИ для сетей с Глухозазешгенной нейтралью построено по принципу наложения оперативного напряжения на контролируемую сеть / 21 - 26 /. Известные технические решения УНКАСИ / 21 - 24 /, а также решение разработанное при выполнении настоящей работы и признанное ВНИИГПЭ изобретением / 26 /, направлены на реализацию идеи диагностического контроля изоляции.

Разработанное новое техническое решение / 26 / позволяет непрерывно измерять не только активное сопротивление изоляции, но и электрическую емкость фазных проводов сети относительно земли, т.е. диэлектрическую проницаемость изоляции, так как геометрическая емкость фазных проводов относительно земли остается неизменной в процессе эксплуатации.

Механизм повреждения изоляции обладает свойствами механизма отказов цепи. Цепь состоит из звеньев, одно / или несколько/ из которых является "слабейшим", т.е. его "црочность"/механическая/ минимальна, если прочность одного или нескольких звеньев ниже приложенного /механического/ напряжения, цепь разрывается. При разрыве цепи всегда оказывается разорванным звено, с другой стороны, разрыв любого звена ведет к разрыву цепи. Таким образом, цепь представляет конкретный физический пример.

Если, условно, разбить изоляционную конструкцию, к которой приложено электрическое напряжение, на ряд звеньев /элементов/ * то можно говорить , что при пробое одного или нескольких элементов изоляционной конструкции поврежденной оказывается вся г конструкция. В этом случае элемент конструкции, имеющий наименьшую электрическую прочность, выйдет из строя первым. Элемент изоляционной конструкции, имеющий наименьшую электрическую прочность, представляет собой дефект в изоляции или слабое место. Определение слабых мест в изоляции, без ее разрушения, является весьма сложной задачей / 27 /.

В табл. 1.1. приведены данные о наиболее часто измеряемых параметрах изоляции неразрушающиш методами, из которой следует, что измерение параметров неразрушающиш методами не позволяет обнаружить слабое место в изоляции / 28 /.

Таким образом, активное сопротивление изоляции, электрическая емкость между токоведущими частями и тангенс утла потерь являются неинформативными параметрами, а поэтому не представляют ценности для организации диагностического контроля изоляции. Следовательно известные УНКАСИ нельзя считать устройствами диагностического контроля изоляции.

Следующий необходимый признак, не только диагностического контроля, но вообще любого контроля, это существование критического значения измеряемого параметра, выход за которое является признаком повреждения изоляции. В известных работах / 15 - 19 / такого критического значения, измеряемого параметра нет.

Оценка состояния изоляции по наиболее часто измеряемым параметрам

Таблица 1.1.

ИзмеряемнЙ параметр Наиболее легко обнаруживаемые - дефекты Необнаруживаемые дефекты Область применения

Активное сопротивление Влажность, загрязнение, слабое место цри высоком напряжении Слабое место Любое оборудование, генераторы

Емкость Влажность, интенсивные разряды ври высоком напряжении Слабое место Трансформаторы, генераторы

Тангенс угла потерь Распределенные дефекты Слабое место, старение Любое оборудование

В настоящее время абсолютных критериев минимально допустимого значения активного сопротивления изоляции не существует / 29 /.

Основным параметром, характеризующим работоспособность изоляции является пробивное напряжение / ПН / / 8 /. Если напряжение приложенное к изоляции превышает ПН то возникает ее пробой / повреждение /. Таким образом, для осуществления диагностического контроля изоляции, есть измеряемый параметр и его критическое значение - значение напряжения приложенного к изоляции.

В результате повреждения изоляции между фазами или между фазой и зануленным корпусом, а также между фазой и землей, возникают токи замыкания, которые текут через поврежденное место в изоляции. Для защиты от токов зашкания, на землю или зану-ленный корпус, служат устройства защитного отключения / УЗО /. Для защиты от недопустимо больших токов замыкания / токов короткого замыкания / как на землю или зануленный корпус, так и между фазами, служат автоматические выключатели с электромагнитными расцепит елями / АВЭР /.

Если УЗО выполняют защитную функцию путем сравнения токов замыкания с током уставки, умноженным на коэффициент, учитывающий несимметрию токов утечки на землю через изоляцию фаз сети, / 6 /, то в АВЭР производится сравнение токов замыкания с током уставки электромагнитного расцепителя, .умноженным на коэффициент кратности тока. Когда, токи замыкания превышают токи уставок, умноженные на соответствующие коэффициенты, то, указанные выше средства защиты,отключают электрооборудование с поврежденной изоляцией. Таким образом, устраняется опасная ситуация в электроустановке, вызванная повреждением изоляции.

На рис. 1.1. представлена блок - схема алгоритма контроля Начало )

ГГ

Измерение Упр> Уп

Запоминание Шр

ОПАСНО повреждение изоляции между фазами или фаза - нуль. Появление тока замыкания (1з)/

ОПАСНО / поражение током, пожароопасно /

ОПАСНО / поражение током, пожароопасно/

Рис. 1.1. Блок - схема алгоритма контроля состояния электроустановки следующими средствами: 1 - диагностический контроль изоляции; 2 - устройство защитного отключения; 3 - автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем состояния электроустановки следующими средствами: 1 - диагностический контроль изоляции, 2 - 730 и 3 - АВЭР. на этом-же рисунке даны следующие обозначения:

1/п - напряжение приложенное к изоляции;

Jlip - Ш изоляции; ]з - ток замыкания;

1/ф - фазное напряжение сети; оС - коэффициент, учитывающий несимметрию токов утечки на зешю через изоляцию фаз сети;

1усТ - ток уставки 730;

К - коэффициент кратности тока; 1уэр - ток уставки электромагнитного расцепителя АВЭР.

Из блок - схемы алгоритма контроля состояния электроустановки видно, что состояние "опасно*1 наступает уже при повреждении изоляции. Это состояние характеризуется появлением тока замыкания через поврежденный участок изоляции.

Если организовать диагностический контроль изоляции, с помощью которого обеспечит* условие 1/пр > I/л , в течении рабочего времени электроустановки, можно недопустить момента внезапного повреждения изоляции, а следовательно опасного состояния электроустановки. Кроме того, организация диагностического контроля изоляцй8^§озможность избежать внезапных остановок электрооборудования в результате повреждения изоляции. Это обстоятельство позволяет отвести диагностическому контролю изоляции особое место в системе средств защиты. Диагностический контроль изоляции будет наиболее эффективным, если найдет применение на объектах, где внезапные остановки электрооборудования или короткие замыкания особенно недопустимы, например, на атомных электростанциях, пожароопасных объектах и т.д.

Заключение диссертации по теме «Охрана труда (по отраслям)», Вострухин, Александр Витальевич

Основные выводы, научные и практические результаты, полученные в работе заключаются в следующем:

1. Изоляция является важнейшим функциональным элементом любого электрооборудования. Под действием факторов окружающей среды происходит постепенное ее разрушение и износ, в итоге наступает повреждение. Исследования показывают, что в настоящее время отсутствуют средства, позволяющие достоверно определить степень износа изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

2. В результате повреждения изоляции возникают токи замыкания, для защиты от которых, применяются зануление и устройства защитного отключения. Практика показывает, что электропо-жароопасность не может быть обеспечена даже при исправном зану-лении. Устройства защитного отключения, построенные по принципу выделения токов нулевой последовательности и получившие наибольшее распространение, не реагируют на токи замыкания между фазами. Указанные средства защиты не позволяют предотвратить повреждение изоляции.

3. Предотвратить повреждение изоляции можно организацией диагностического контроля, позволяющего достоверно определить степень износа изоляции. Анализ известных методов контроля изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 £ показал,что эти методы контроля неэффективны с позиций диагностики изоляции, так как основаны на измерении ее активного сопротивления. Определяющим параметром, степени износа изоляции, при известном приложенном напряжении, является ПН. В эксплуатационных условиях между ПН и активным сопротивлением изоляции не существует явной и однозначной связи.

4. Установлено, что максимальная амплитуда перенапряжений, возникающих в результате естественных коммутационных процессов, связанных с отключением АД, является источником информации о состоянии изоляции, так как зависит от ПН, активного сопротивления и емкости между фазами участка сети, соединяющего коммутационный аппарат с этим двигателем.

5. Смоделированы коммутационные процессы, аналогичные естественным, возникающим в результате отключения АД. Установлена аналитическая зависимость амплитуды гошульса, моделируемого коммутационного процесса, от параметров обмотки АД, активного сопротивления и емкости между выводами обмотки, в которой моделируется коммутационный процесс. Экспериментально установлена зависимость, указанного выше импульса, от ПН, активного сопротивления и емкости меаду выводами обмотки АД, в которой моделируется коммутационный процесс.

Моделирование коммутационных процессов позволяет реализовать необходимый режим контроля изоляции, путем регулировки амплитуды, мощности и числа импульсов в единицу времени.

6. Разработаны блок-схемы устройств контроля изоляции, основанных на использовании указанных выше зависимостей, на которые получены положительные решения ВНИИГПЭ о выдаче автг/бких свидетельств на изобретения. Разработана принципиальная схема устройства контроля изоляции участка сети с АД, основанного на измерении амплитуды импульса моделируемого коммутационного процесса, изготовлен опытный образец данного устройства. Результаты проверки разработанного устройства на реальных объектах, подтверждают научные выводы и положения, сделанные в результате выполнения настоящей работы, а также свидетельствуют о широких функциональных возможностях этого устройства.

7. Опытный образец разработанного устройства внедрен на предприятиях Ставропольского края но добыче, переработке и выпуску строительных материалов объединения "СТАВРОПОЛЬСТРОЙ-МАТЕРШЫ" с июня 1991 г. в составе привода на базе АД машин по добыче и технологической транспортировки материалов, а также технологических линий до изготовлению строительной продукции.

8. Внедрение результатов настоящей работы в народное хозяйство позволит получить социальный и экономический эффекты, выраженные как в снижении уровня электротравматизма, пожаров и аварий, так и в снижении количества внезапных отказов электрооборудования по причине повреждения изоляции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вострухин, Александр Витальевич, 1992 год

1. Гордон Г.Ю., Вайнштейн Л.Й. Электротравматизм и его предупреждение. - М. : Энергоатомкздат, 1986. - 257 с.

2. Микеев А.К. Противопожарная защита АЭС. М.: Энерго-атомиздат, 1990. - 432 с.

3. Охрана труда в машиностроении / Под ред. Е.Я. Юдина, C.B. Бедова 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983. - 432 с.

4. Забиров А. Пожарная опасность коротких замыканий. М. Стройиздат, 1987. - 104 с.

5. Шипунов Н.В. Защитное отключение. М.: Энергия, 1968. 159 с.

6. Ревякин А.И., Кашолкин Б.И. Зяектробезопасность и противопожарная защита в электроустановках. М.: Энергия, 1980. - 160 с.

7. Савельев П.С. Организация работ по предупреждению пожаров на объектах народного хозяйства. М.: Стройиздат, 1985. - 357 с.

8. Котеленец Н.Ф., Кузнецов Н.Л. Испытания и надежность электрических машин. М.: Высш.шс. » 1988. - 232 с.

9. Цапенко Е.Ф. Теория и практика непрерывного контроля изоляции электроустановок до 1000 В: Дис. . д-ра техн. наук.- М., 1969. 314 с.

10. Цаденко Е.Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В.- 2-е изд., перераб. М.: Энергия, 1972. - 152 с.

11. Методы и средства повышения эффективности контроля сопротивления изоляции ЭЭС: Материалы по обмену опытом. Научно -техническое общество имени академика А.Н. Крылова центральное правление. Л.: Судостроение, 1984, - вып. 387. - 62 с.

12. Устройства защиты от поражения электротоком и от возникновения пожаров в судовых ЭЭС: Материалы по обмену опытом. Всесоюзное научно-техническое общество имени академика А.Н. Крылова, центральное правление. Л.: Судостроение, 1990,- вып. 483. 74 с.

13. Ншм-НйткА ЬуууШм ¡Ьши^-¡и^тглсМ^к ¿м, %1кмгскшик иЫ ,иМ&чшрт* имгсСт, ЗЫ> ЕЛмФакгъ, 1$86, ргчб-252

14. Михальчук С.М. Контроль изоляции в нестационарных электроустановках: Дис. . канд. техн. наук. М., 1979. -201

15. Бобылев М.Г. Исследование и разработка автогенераторного способа измерения сопротивления изоляции в сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В: Автореф. дис, . канд. техн. наук. М., 1980. - 20 с.

16. Шаин АД. Исследование и разработка устройств поска повреждений и контроля изоляции электроустановок химической промышленности. Дис. . канд. техн. наук. М., 1981. - 277 с.

17. Жихарский В.В. Исследование и разработка импульсного контроля изоляции в трехфазных электрических сетях с заземленной нейтралью: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1982. - 20

18. Юсупов Н.У. Разработка способов и средств обеспечения электробезопасности в электроустановках с вентильными преобразователями. Дис. . канд. техн. наук. М., 1984. - 202 е.

19. Попов В.М. Помехоустойчивость автоматических средств защиты в электроустановках. Дис. . канд. техн. наук. М., 1988. - 178 с.

20. Колосюк В.П. Защитное отключение рудничных электроустановок. М.: Недра, 1980. - 334 с.

21. A.c. 560190 ССОР, МКЙ3 Q OlR 27/18. Устройство непрерывного измерения и контроля сопротивления изоляции в сети с глухозаземленной нейтралью / Цапенко Е.Ф., Шаин А.Д. /СССР/.- 2 е.: ил.

22. A.C. 659992 СССР, МКЙ3 £ Ol R 27/18. Устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью / Шаин А.Д., Ступицкий В.А., Цапенко Е.Ф. /СССР/.- 3 с.: ил.

23. A.c. 1018046 СССР, МКЙ3 & Ol R 27/18. Устройство для непрерывного измерения активного сопротивления изоляции в сетях с заземленной нейтралью / Петри Л.О., Бобылев М.Г. /СССР/.- 3 с.: ил.

24. A.c. 1161896 СССР, МКЙ4 Q Ol R 27/18. Устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью / Бобылев М.Г., Малиновский А.Е. /СССР/. 5 е.: ил.

25. A.C. 1432422 СССР, МКЙ4 & Ol R 27/18. Устройство для измерения активного сопротивления изоляции в сетях с заземленной нейтралью / Попов В.М., Ревякин А.Й. /СССР/. 3 е.: ил.

26. Ревякин А.Й., Вострухин A.B., Новиков С.Г. Устройство для измерения сопротивления изоляции в сетях с заземленной нейтралью. Положительное решение Ü 4816019 на A.c. СССР от 28. 5. 91 *

27. Фукуда Т. Диагностические методы контроля электроизоляции: Пер. с японского. Мэйдзе дайгаку рикогакубу кэнгао хококу 1986. № 26. - с 153 - 160

28. Вайда Д. Исследование повреждений изоляции: Пер. с венгерского М.: Энергия, 1968. 400 с.

29. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин.- I.: Энергоатомиздат, 1984. 408 с.

30. Кнеллер В.Ю. Автоматическое измерение составляющихкомплексного сопротивления М.: Энергия, 1976. - 260 с.

31. Электрические машины: Асинхронные машины/ Радин В.й., Брускин Д.Э., Захорович А.Е., Под ред. Й.П. Копылова М.: Высш. шк., 1988. - 328. - с.

32. A.c. 78990 СССР МКИ3 01 27/18. Устройство для измерения сопротивления изоляции относительно земли электрических сетей с электродвигателями / Жихарский В.В., Щербина В.П. /СССР/. 3 е.: ил.5J. TuxUesc R\ JiMertrptwm+diuk^^

33. Uvt ТЫЖшх. IktM. S'EM/VS'E ?J (1982) l 3 Mal, pfA 205} 393- {A 2 ff) 399

34. Ш PtiUUb R, ¡МшАъмалт&Ь^ zu1. УЕМ-Нли4исА$ 7 Auf&ift, 1. Ttc4miKt 1981. ß 253-3*0

35. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. - 542 с.

36. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем: Пер. с английского М.: Мир, 1980. - 608 с.

37. Ллойд Д., Липов М. Надежность: Пер. с английского М.: Советское радио, 1964. - 656 с.

38. Гольдберг О.Д. Теоретическая и экспериментальная разработка методов расчета показателей надежности, ускоренных испытаний и контроля качества асинхронных двигателей: Дис. . д-ра техн. наук. М., 1971. - 292 с.

39. Козырев H.A. Изоляция электрических машин и методы ее испытания. М.: Госэнергоиздат, 1962. - 264 с.

40. Похолков Ю.П. Разработка методов исследования, расчета и обеспечения показателей надежности и долговечности изоляции обмоток асинхронных двигателей: Дис. . д-ра техн. наук.- Томск, 1979. 482 с.

41. Вострухин A.B., Ревякин А.И., Новиков С.Г. Устройство для измерения сопротивления изоляции сети с асинхронным электродвигателем. Положительное решение Л 4848699 на A.C. СССР от 30. 10.91.

42. Чеботарев Е.В. Контроль и профилактика изоляции в промышленйых электроустановках. М.: МЭЙ, 1975. - 51 с.

43. Чеботарев H.A. Исследование изоляции электрических машин импульсным методом: Дис. . канд. техн. наук. Харьков, 1950. - 192 с.

44. Тейлор Джонс Е., Теория индукционной катушки, 0НТИ, 1935. - 96 с.

45. Балагуров В.А. Аппараты зажигания. М.: Машиностроение, 1968. - 352 с.

46. Шило В.Л.Популярные цифровые микросхемы: Справочник.- М.: Радио и связь, 1987. 352 с.

47. Стенаненко Й.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1977. - 672 с.

48. Казарновский Д.М., Тареев Б.М. Испытание электроизоляпионных материалов и изделий. Л.: Энергия, 1980. - 216 с.

49. Математическая модель для исследования переходных процессов в АД как параметров диагностики обмоток / Гринберг Ю.М., Лебедев Г.М., Ларионова И.П. и др. НПО Кузбасэлектромотор Кемерово, 1989. - 12 с. - Деп. в Йнформэлектро 30. 11. 89, Ш 239 - эт 89.

50. Коварский Е.М., Янко Ю.М. Испытание электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1990. 320с.

51. Вострухин А.В., Ревякин А.И. Устройство для измерения сопротивления и контроля качества изоляции сети с асинхронным двигателем. Положительное решение Л 4928650 на А.е., СССР от 5. 1. 92.I

52. ГОСТ 18242-72 "Статистический приемочный контроль по альтернативному признаку. Планы контроля"

53. Кузнецов Е Л. Расчет надежности всыпных обмоток трехфазных двигателей с применением ЭВМ. И.: НЭП, 1988. -44 с.

54. Ревякин А. И., Осиновский А. И. Автоматические меры защиты в электроустановках. К. : ЫЭИ, 1976. -42 с.

55. Смелков Г. И. Пожарная опасность электропроводок при аварийных режимах. 11: Энергоатомиздат, 1984. - 184 с.

56. Надежность и безопасность техники /Грозовский Г. И., Каменев Н А., Кубарев А. И. //Надежность и контроль качества. 1990. 8. С. 47 52

57. Порядок установления в нормативно- технической документации критериев отказов и предельных состояний изделий /Аршакуни К Л., Сергеев Л. В. //Надежность и контроль качества. 1990. - 10. С. 23 - 30- iis

58. REM------------------------------------------------------

59. REM ПРОГРАММА РАСЧЕТА АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСА (Ш),

60. REM ВОЗНИКАЮЩЕГО В РЕЗУЛЬТАТЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ

61. REM КОММУТАЦИОННОГО ПРОЦЕССА В ЦЕПИ С АД

62. REM------------------------------------------------------15 REM

63. PRINT "В ВЕДИТЕ R,kOm; С,пФ; Ь,Гн; AI и А2; Т1 И Т2,мкс"

64. REM R и С -активное сопротивление и емкость между выводами62 REM обмотки АД

65. REM L- индуктивность обмотки АД

66. REM AI и А2 -сответственно, первая и вторая амплитуды

67. REM свободного затухающего процесса

68. REM Т1 и Т2 -соответственно фаза первой и второй амплитуд 70 INPUT R1,C,L,AI, А2,Т1,Т280 PRINT "О"; С; "R-";M W90 Rl-Rl^lO^: K»l: Kl-1

69. REM К коэфициент учитывающий эквивалентную емкость между

70. REM фазными обмотками или между фазной обмоткой и корпусом

71. REM АД , для АД номинальной мощностью 120 Вт, К-1 между

72. REM между ыазными обмотками и К=5 -между корпусом и обмоткой 100 С-(С+(160*К)*К1)*1СГ-12

73. REM Kl коэфициент, учитывающий габарит АД, для АД 4А 104 REM номинальной мощностью 120 Br, К1-1 110 UY-A1/A2: TY«( Т2-Т1) *10л6 120 X1=TY*SQR(1. 4)

74. X2-2*CL0G( UY): R2-X1/X8: R-( R2*R1)/(R2+R1) 140 XI- SQR ((Г4^2*С)/Ь)-1): X2»ATN(X1) 150 D- EXP (-X2/X1)

75. PRINT "Rn-";R2; "IVй; D;"R o6m-";R;"Tl-";Tl 170 P-0.8

76. REM P- эмпирический коэфициент, учитывающий время выключения 180 REM транзистора или скорость измеенения тока в цепи обмотки АД 185 REM Для транзисторов: KT 839А, Р-0,8; для KT 872А, Р-0,95 190 FOP 1-10 ТО 100 STEP 10

77. REM I- ток разрыва в цепи обмотки АД, берется с шагом 10 мА 210 IH(I*5QR(L/C)*D/1000)*P 220 PRINT 230 NEXT I

78. УТВЕРЖДАЮ " Председатель научно-технического1.1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы Вострухина Александра Витальевича

79. Наименование работы: контроль изоляции в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В,

80. Документы по форме ЦСУ СССР внедряющая организация не заполняет по причине применения результатов диссертационной работы в виде опытного образца.

81. Рассмотрено на заседании научно-технического.совета АКО "Став-ропольстройматеиалы".1. Главный энергетик1. Е И. Семенов1. ПРШШЕНИЕ 3

82. С помощью указанного устройства могут быть обнаружены как замыкания, так и сквозные дефекты в изоляции меладу? витками, секциями, фазными обмотками, а также корпусом и обмоткой.

83. Замыкании обнаруживаются по значению первой производной Ш по то!ф разрыва 1р1. Ш = <шЛ11р.

84. Если значение № меньше, чем Нин в обмотке имеется дефект. Значение 1№н как номинальное исправного двигателя ставится в паспорте АД при изготовлении иди ремонте.

85. Сквозные дефекты в изоляции обнаруживаются по второй производнойии = сШиАПр

86. Если значение Ш при каком-то Ш станет отличным от нудя, это указывает на наличие сквозного дефекта в изоляции, а значениеи

87. Ци при котором ии становится отличным от нуля будет равно ПН наиболее слабого элемента изоляции.

88. Амплитуду импульса, в процессе контроля, следует повышать постепенно, начиная от амплитудного значения номинального напряжения данного двигателя до значений коммутационных перенапряжений в конкретной сети.

89. Если в результате контроля замыкания и сквозные дефекты не будут обнаружены следует расчитать вероятность безотказной работы (ВБР) обмотки двигателя за определенный промежуток времени.

90. Повреждения обмотки АД распределяются следующим образом: межвитновые замыкания -93* , пробой мэхфазной изоляции -5% и пробой корпусной изоляции -2% . Таким образом ВБР АД определяется в основном ВБР межвидовой изоляции.

91. В окончании данного приложения приводится программа расчета ВБР межвитковой изоляции АД, в основу которой заложена методика, приведенная в работе / 55 /.

92. Программа построена следующим образом.

93. В случае необходимости юлшо рассчитать ВБР ш«фазной и корпусной изоляции, используя известную методику /55/.1. Исходные данные:

94. Время за которое оценивается ВНР Значение амплитуды импульса Частота включений двигатели в 1 час Номинальные диаметры проводов: неизолированного изолированного

95. Число элементарных проводников в секции Коэффициент заполнения паза Число пазов

96. Средняя длина витка обмотки

97. Число последовательно соединенных секций вфазе

98. Число слоев обмотки в пазу8.5000 ч.1. О ~ 3 кВ.30.0,72. 36.530 мм.1,20 мм. 1,28 мм. 36 шт.-117

99. Периметр свободной площади слоя 42,12 мм.

100. Длина испытуемой части образца провода напробой 60 мм.

101. Среднее расстояние по поверхности провода отточки соприкосновения провода с плоским элетродом до выявляемого дефекта 1,527 мм.

102. Электрическая прочность воздуха с учетомперекрытия по поверхности 1,99 кВ/мм1. Провод марки ГОТВ

103. Результаты расчета ВЕР межвитковой изоляции обмотки АД Амплитудаимпульса, кВ 0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 ВБР 0,985 0,989 0,9906 0,9922 0,9939 0,9955

104. PRINT "********************************************************** 20 PRINT " РАСЧЕТ ВЕРОЯТНОСТИ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ (ВБР)

105. PRINT " МЕЖВИТКОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ВСЫПНЫХ ОБМОТОК

106. PRINT " АСИНКРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ОБЩЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

107. SO PRINT " С УЧЕТОМ ИНФОРМАЦИИ

108. PRINT " О ДЕФЕКТНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ, ПОЛУЧЕННОЙ НА ОСНОВАНИИ

109. PRINT " ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ИМПУЛЬСОМ

110. ВО PRINT * ИОДЕЛИРУЕНОГО КОММУТАЦИОННОГО ПРОЦЕССА

111. PRINT "***»*********#********************************************100 PRINT " ВВЕДИТЕ

112. INPUT " ВРЕМЯ, ЗА КОТОРОЕ ОЦЕНИВАЕТСЯ ВБР ~ Т, ч Т

113. INPUT " НИЖНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСА U, нВ U1

114. INPUT " ЧАСТОТА ВКЛЮЧЕНИЙ ДВИГАТЕЛЯ N, чл~1 = " , N 140 INPUT " НОМИНАЛЬНЫЕ ДИАМЕТРЫ НЕИЗОЛИРОВАННОГО - D1, мм=", D1

115. INPUT " Й ИЗОЛИРОВАННОГО ПРОВОДА D2, мм = " , D2

116. INPUT " ЧИСЛО ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ПРОВОДНИКОВ В СЕКЦИИ ~S=", S

117. INPUT " КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПОЛНЕНИЯ ПАЗА- К1 =*", К1

118. INPUT " ЧИСЛО ПАЗОВ СТАТОРА Z= " , Z

119. INPUT " СРЕДНЯЯ ДЛИНА ВИТКА ОБМОТКИ L, мм = " , L1 200 INPUT " ЧИСЛО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО СОЕДИНЕННЫХ СЕКЦИЙ В ФАЗЕ -N2=",N2

120. INPUT " ЧИСЛО СЛОЕВ ОБМОТКИ В ПАЗУ К2«" , К2

121. INPUT " ПЕРИМЕТР СВОБОДНОЙ ПЛОЩАДИ СЛОЯ Р, мм = " , Р

122. PRINT " ДЛИНА ИСПЫТУЕМОЙ ЧАСТИ ОБРАЗЦА ПРИ ИСПЫТАНИЯХ " 240 PRINT " ИЗОЛЯЦИИ ПРОВОДА НА ПРОБОЙ ДЛЯ ЭМАЛЬПРОВОДОВ L2,mm" 250 PRINT " ДЛЯ ПРОВОДОВ С ВОЛОКНИСТОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ - L3,mm" 260 L2 - 60« L3 « IS

123. PRINT " СРЕДНЕЕ РАССТОЯНИЕ ПО ПОВЕРХНОСТИ ПРОВОДА ОТ ТОЧКИ" 280 PRINT " СОПРИКОСНОВЕНИЯ ПРОВОДА С ПЛОСКИМ ЭЛЕКТРОДОМ" 29О PRINT " ДО ВЫЯВЛЯЕМОГО ДЕФЕКТА R,MM" 300 PRINT " ДЛЯ ЭМАЛЬПРОВОДОВ Rl = 1,527 мм ,"

124. ЗЮ PRINT " ДЛЯ ПРОВОДОВ С ВОЛОКНИСТОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ R2= 1,020 мм" 320 R1 = 1.527.- R2=l. 02

125. ЗЗО PRINT "ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ВОЗДУХА С УЧЕТОМ ПЕРЕКРЫТИЯ" 340 PRINT "ПО ПОВЕРХНОСТИ ИЗОЛЯЦИИ Е=1,99 кВ/мм" 350 Е =1.99

126. INPUT "ВВЕДИТЕ 1-ЭМАЛЬ, 2-ВОЛОКНИСТАЯ ИЗОЛЯЦИЯ » ",А 370 REM380 REM ПОРЯДОК РАСЧЕТА

127. REH ВНИМАНИЕ ! РАСЧЕТ ДОЛЖЕН ВЫПОЛНЯТЬСЯ С ДВОЙНОЙ ТОЧНОСТЬЮ 400 REM

128. REM 1. СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРОБИВНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОЙ

129. REM ДО МЕДИ ДЕФЕКТНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОДИНОЧНОГО ПРОВОДА И ПАРЫ

130. REM ПРОВОДНИКОВ ПРИ СОВПАДЕНИИ ДЕФЕКТОВ440 REM ДЛЯ ЭМАЛЬПРОВОДОВ

131. Ul=>, 165*D2+.445s U2=1.B*U1460 IF A=1 THEN 530

132. REM ДЛЯ ПРОВОДОВ С ВОЛОКНИСТОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ 480 U1 =.148*D2+.339s U2"2*U1

133. REM 2. СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИЕ ОТКЛОНЕНИЯ ПРОБИВНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

134. REM ДЕФЕКТНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ОДИНОЧНОГО ПРОВОДА И ПАРЫ ПРОВОДНИКОВ5Ю REM ПРИ СОВПАДЕНИИ ДЕФЕКТОВ:520 REM ДЛЯ ЭМАЛЬПРОВОДОВ

135. Sl*>. 179*D2+. 143s S2=l.41*Sl540 IF A=»1 THEN 590

136. SSO REM ДЛЯ ПРОВОДОВ С ВОЛОКНИСТОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

137. Вероятность нарушения технологического режима по причине внезапного отказа АД зависит, в основном, от вероятности отказа обмотки ( 85 95% отказов АД происходит по причине повреждения изоляции обмотки АД ) и равна Рзп

138. Следует отметить, что социальный и материальный ущерб от пожаров и аварий значительно превышает ущерб от элегсгротрав-матизю.

139. Эк = 100% / 2Х = 50 т.е. разработанный принцип в 50 раз превышает возможности известных методов непрерывного контроля изоляции сети относительно земли построенных по принципу наложения оперативного напряжения на контролируемую сеть.

140. В международной практике стандартизации требования по безопасности связаны с требованиями по надежности.

141. В стандарте Великобритании BS 345 6: Part. 102 "Техника безопасности бытовых электрических приборов" указано, что блокирующее элементы должны выдерживать 50 тыс. циклов рабочего процесса без отказов.

142. В требованиях к показателям атомного реактора LVR ALVR задается срок службы, равный 60 годам с вероятностью разруго-5ник активной зоны меньше 110 в год.

143. ЯДерная регуляционная комиссия в США (NRC) переодически помещает результаты вероятностного анализа безопасности различных систем и сравнение с риском безопасности атомных станций.