Повышение эффективности функционирования электротехнических систем силовых подстанций при обеспечении их диагностики под нагрузкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Судавный Андрей Сергеевич

• Судавный Андрей Сергеевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Судавный Андрей Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ СИЛОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПОД НАГРУЗКОЙ

1.1. Анализ методов диагностики электротехнических систем силовых подстанций

1.2 Анализ конструктивных схем систем диагностики состояния электротехнических устройств силовых подстанций под нагрузкой

1.3. Физические процессы в изоляции электротехнических устройств силовых подстанций и их влияние на диагностику и прогнозирование их технического состояния

1.4. Цель и задачи исследования

1.5. Выводы

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ СИЛОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ

2.1. Моделирование процессов происходящих в изоляции электротехнических устройств силовых подстанций под нагрузкой

2.2. Определение уровня совместимости устройства непрерывного контроля уровня частичных разрядов с элементами электротехнических устройств силовых подстанций

2.3. Выводы

3. РАЗРАБОТКА НОВОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ СИЛОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ИХ ДИАГНОСТИКИ ПОД НАГРУЗКОЙ

3.1. Устройство непрерывного контроля сигнала частичных разрядов и обнаружения их очага на силовой подстанции в условиях

эксплуатации

3.2. Распознавание и интерпретация сигналов частичных разрядов в рабочем режиме для повышения качества диагностики и прогнозирования технического состояния электротехнических устройств

3.3. Методика прогнозирования остаточного ресурса электротехнических устройств силовых подстанций

3.4. Выводы

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НОВОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ СИЛОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ ИХ ДИАГНОСТИКИ ПОД НАГРУЗКОЙ

4.1. Планирование эксперимента и аппаратуры исследований

4.2. Физическое моделирование устройства непрерывного контроля сигнала частичных разрядов и обнаружения их очага на силовой подстанции в условиях эксплуатации

4.3. Результаты прогнозирования технического состояния и определения остаточного ресурса электротехнических устройств

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности функционирования электротехнических систем силовых подстанций при обеспечении их диагностики под нагрузкой»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Большой износ электротехнических устройств, эксплуатируемых на силовых подстанциях, требует решения вопроса повышения эффективности функционирования этих электротехнических устройств, то есть продления их срока службы и безаварийной работы. По состоянию на 01.01.2016 доля основного оборудования ПС, находящегося в эксплуатации более 25 лет, в разрезе классов напряжения составила: - оборудование 220 кВ и выше - 34%; -оборудование 110 кВ - 75%; - оборудование 35 кВ - 81%; - оборудование 6-20 кВ - 62%. [2]

Такими электротехническими устройствами на силовых подстанциях являются: силовые трансформаторы, шунтирующие реакторы, измерительные трансформаторы тока и напряжения, выключатели, разъединители, а также кабельные линии и ограничители перенапряжения.

Для обеспечения эффективной роботы данного электрооборудования и обеспечения его эксплуатационной надёжности, требуется своевременная диагностика, прогнозирование остаточного срока службы и своевременное устранение неисправностей, возникающих в результате старения материалов в процессе эксплуатации.

В своих работах Борисов П.А., Андреев К.А., Иванов Д.А., [3,4,61] рассматривали вопросы диагностирования и прогнозирования технического состояния электротехнических устройств, однако их методики не учитывали возможности непрерывного контроля технического состояния под нагрузкой без выведения оборудования из работы, а так же не предлагали подхода к диагностированию всего комплекса электротехнических устройств, входящих в систему силовых подстанций, который учитывал бы конструктивные особенности элементов системы.

Перспективным методом диагностирования электрооборудования без выведения его из работы является метод контроля интенсивности частичных разрядов (ЧР).

Непрерывный контроль уровня частичных разрядов высоковольтных аппаратов силовых подстанций позволит диагностировать дефекты изоляции оборудования на ранней стадии, управлять режимами работы оборудования и не допускать его выхода в аварийный режим.

Обнаружению и идентификации частичных разрядов в изоляции электротехнических систем силовых подстанций под нагрузкой посвящены исследования Вдовико В.П., Полякова В.С., Гурьянова В.С., Беляевского О.А., Курбатова А.Ф., Мостового С.Е., Чан Ки Фук.

В своих научных трудах они предлагают решения по диагностированию электротехнических устройств, которые позволяют учитывать такие параметры технического состояния электротехнических систем как акустический фон, электромагнитные излучения, термическое состояния элементов, химическое состояния изоляционных материалов и регистрация электрических разрядов в изоляции оборудования.

Недостатками решений перечисленных выше является отсутствие возможности оперативного переключения от контроля системы элементов подстанции, к контролю единичных высоковольтных аппаратов входящих в эту систему, а так же невозможность оперативного изменения конфигурации схемы регистрации частичных разрядов: для работы с высоковольтными аппаратами без ёмкостных делителей и для работы с аппаратами в которых ёмкостные делители предусмотрены конструкцией.

При эксплуатации электротехнического оборудования силовых подстанций частичные разряды представляют серьёзную проблему. Причинами их возникновения могут служить: локальные перегревы

изоляции и как следствие ухудшение её электрической прочности;

5

перенапряжения при переключениях; короткие замыкания на шинах трансформаторов, приводящие к деформации изоляции, а так же климатические условия в которых эксплуатируется оборудование [5].

Повышение срока службы электротехнических устройств силовых подстанций должно быть обеспечено оптимальным выбором режимов работы.

Выбор режимов работы оборудования должен быть основан на методике и техническом решении по непрерывной диагностике и прогнозированию остаточного ресурса оборудования, которые учитывали бы конструктивные особенности электротехнических устройств и предусматривали возможность оперативного изменения конфигурации схемы регистрации частичных разрядов, что является актуальной научной задачей.

Цель работы - повышение эффективности функционирования электротехнических систем диагностики технического состояния силовых подстанций под нагрузкой и их проводящих электрически связанных между собой элементов и изоляции, путём обоснования рациональной структуры функциональных связей, параметров и закономерностей формирования топологии обработки и регистрации частичных разрядов, обеспечивающих непрерывный контроль и определение отказов оборудования, а так же требуемый уровень надёжности и гибкости контроля, прогнозирования и управления режимами работы аппаратов силовых подстанций.

Для достижения поставленной цели сформированы и должны быть решены следующие задачи исследования:

1. Анализ существующих методов, конструктивных схем устройств и систем диагностирования технического состояния электротехнических устройств силовых подстанций под нагрузкой.

2. Определение рациональной структуры функциональных связей,

параметров и закономерностей формирования топологии обработки и

6

регистрации частичных разрядов обеспечивающих непрерывный контроль и определение отказов оборудования.

3. Обоснование параметров и топологии систем обеспечивающих требуемый уровень надёжности и гибкости контроля, прогнозирования и управления режимами работы аппаратов силовых подстанций под нагрузкой

4. Разработка математической модели частичных разрядов (ЧР) в изоляции электротехнических устройств под нагрузкой, учитывающей физические процессы протекающие в электротехнических устройствах, внешние факторы влияющие на идентификацию частичных разрядов и технические особенности диагностируемого оборудования для выделения сигналов ЧР из помех.

5. Разработка новых технических решений по повышению эффективности функционирования систем диагностики технического состояния силовых подстанций обеспечивающих непрерывный контроль и учитывающих структуры функциональных связей, параметры и закономерности формирования топологии обработки и регистрации частичных разрядов.

6. Численные и натурные исследования режимов работы при применении новых технических решений для повышения эффективности функционирования электротехнических систем диагностики технического состояния силовых подстанций под нагрузкой.

Идея работы заключается в обеспечение непрерывного контроля и определения отказов оборудования, а так же требуемого уровня надёжности и гибкости контроля, прогнозирования и управления режимами работы аппаратов силовых подстанций под нагрузкой.

Объект исследования - электротехнические системы диагностики технического состояния силовых подстанций (под нагрузкой), их функциональные связи и параметры.

Предмет исследования - деградационные процессы в изоляции электротехнических устройств под нагрузкой вызванные частичными разрядами.

Методы исследования - для решения поставленных задач использовались методы электромеханики и теоретических основ электротехники, численные методы, методы математической статистики, теория измерения физических величин, теория надёжности технических систем, экстраполяционнные методы прогнозирования, планирование эксперимента, методы оптимизации. Проверка теоретических результатов осуществлялась путём численных и натурных экспериментов.

Автор защищает:

1. Рациональная структура функциональных парметров формирования топологии обработки и регистрации ЧР, на основе схем замещения в контрольных точках, позволяющие обеспечить непрерывный контроль и определение отказов оборудования

2. Закономерности формирования и распространения частичных разрядов в изоляции электротехнических устройств, параметры характеризующие их интенсивность и,как следствие, состояние изоляции электротехнических устройств

3. Способ контроля технического состояния электротехнических систем силовых подстанций под нагрузкой, основанный на измерения и интерпретации уровня частичных разрядов в изоляции

4. Рациональные и конструктивные параметры устройства непрерывного контроля сигнала частичных разрядов в оборудовании силовых подстанций в условиях эксплуатации

Научная новизна заключается в обосновании рациональной

структуры функциональных связей, параметров и закономерностей

формирования топологии обработки и регистрации частичных разрядов,

обеспечивающих непрерывный контроль и определение отказов

оборудования, а так же требуемый уровень надёжности и гибкости

8

контроля, прогнозирования и управления режимами работы аппаратов силовых подстанций.

Она представлена следующими результатами:

- получены аналитические зависимости на основе анализа схем замещения для расчёта рациональных параметров электротехнических устройств технического контроля электротехнических систем силовых подстанций под нагрузкой учитывающих напряженность электрического поля в диэлектриках, температуру в проводящих каналах, зависимость толщины изоляции электрооборудования от интенсивности ЧР, технические особенности диагностируемого оборудования.

- установлены зависимости состояния электротехнических устройств силовых подстанций от динамики интенсивности частичных разрядов в изоляции при влиянии технологических и эксплуатационных факторов

- разработана методика прогнозирования состояния электротехнических устройств силовых подстанций под нагрузкой, путём анализа и аппроксимации динамики развития частичных разрядов в электроизоляции

- обоснована структура и рациональные параметры устройств контроля технического состояния электротехнических систем силовых подстанций под нагрузкой в точках совмещения, учитывающие технические особенности электротехнических устройств

- разработано новое техническое решение по непрерывному конторолю сигнала частичных разрядов и обнаружения их очага на силовых подстанциях в условиях эксплуатации

Достоверность полученных результатов. Основные научные положения и выводы основываются на фундаментальных положениях общей теории электротехники и математики, адекватностью теоретических и экспериментальных исследований, расхождение между

которыми составило 14%, что подтверждает их удовлетворительную

9

сходимость, практическим применением результатов работы в производстве.

Практическое значение. Разработано новое техническое решение и методика для непрерывного контроля сигнала частичных разрядов и обнаружения их очага на силовых подстанциях в условиях эксплуатации. Доказана возможность производства контроля электротехнических устройств без вывода их из работы, доаварийное принятие решений о необходимости производства ремонтных работ.

Реализация результатов работы. Основные научно-практические результаты диссертационной работы переданы ООО «СМП ЦЕНТР» для использования при усовершенствовании регламентов и методик эксплуатации силовых подстанций обслуживаемых данным

предприятием. Результаты работы использованы в учебных комплексах «Электропитающие сети и системы», «Электроснабжение промышленных предприятий», «Электроэнергетика», «Воздушные и кабельные линии» кафедры «Электроэнергетика» Тульского Государственного Университета.

Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных молодёжных научно-технических конференциях:

УШ Региональная магистерская научная конференция, ТулГУ, 2013 г.( г.Тула, 2013 г.)

XII Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Техника XXI века глазами молодых учёных», -(г.Тула, 2014 г.)

УШ Региональная молодёжная научно-практическая конференция ТулГУ «Молодёжные иновацииТулГУ, - (г.Тула, 2014 г.)

X Региональная магистерская научная конференция, ТулГУ, -(г. Тула, 2015 г.)

Международной научно-технической конференции

«Энергосбережение - 2017» в рамках XV Московского международного энергетического форума «ТЭК России в XXI веке» - (г. Москва, 2017 г.)

Международной научно-технической конференции

«Энергосбережение - 2018» в рамках XVI Московского международного энергетического форума «ТЭК России в XXI веке»-(г. Москва, 2018 г.)

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 5 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК, а так же получен патент РФ на полезную модель.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников из 99 наименований, содержит 39 рисунков и 5 таблиц. Общий объём - 105 страниц.

1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ СИЛОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПОД НАГРУЗКОЙ

1.1 Анализ методов диагностики электротехнических систем

силовых подстанций

Методы диагностики, которые обеспечивают контроль текущего состояния оборудования на месте его установки, под рабочим напряжением и, желательно, в процессе нормальной эксплуатации, являются важным этапов в переходе обслуживания по графику ППР на обслуживания по необходимости и заблаговременном ремонте оборудования, тем самым продлевая срок службы электротехнических устройств и повышая эффективность их функционирования.

Рассмотрим методы диагностики и контроля состояния электротехнических устройств силовых подстанций основанные на обнаружении и измерении уровня частичных разрядов в изоляции оборудования.

Частичный разряд это электрический разряд, который шунтирует лишь часть изоляции между электродами, находящимися под разными потенциалами [81].

Частичный разряд является следствием локальной концентрации напряженности электрического поля в теле или на поверхности электроизоляции, превышающей электрическую прочность изоляции. Под действием переменного напряжения происходит поляризация диэлектриков и на поверхности включения формируется слой связанных с молекулами диэлектрика зарядов, образуется напряженность поля включения. В определённый момент когда напряжённость поля включения превышает или ровна электрической прочности диэлектрика в локальном объёме происходит разряд.

При образовании разряда его энергия тратится на работу по расширению канала разряда (до 20%), на потери нерезонансного

излучения (до 15%), на теплоотвод (до 5 %) на и на ионизацию (до 3 %), следовательно более половины энергии разряда будут передаваться поверхностям включения или окружающему диэлектрику при бомбардировке её электронами и ионами. [4]

Быстропротекающий процесс расширения канала разряда вызывает ударную волну, которая также вызывает разрушение поверхностного слоя диэлектриков и образованию микротрещин в механически напряжённых участках изоляции.

Расчёт и экспериментальные исследования температуры в канале разряда [99] показывают, что она может достигать 700-1000К. При этой температуре происходит деградация диэлектриков, особенно органических. Таким образом, даже при малом объёме включения, образуемый там разряд способен разрушить диэлектрик.

Увеличение числа включений приводит к образованию множества разрядов, при этом диапазон амплитудных значений регистрируемых сигналов может достигать четырёх порядков. Следовательно ЧР могут иметь различную разрушительную способность определяемую максимальным значением импульсного тока ЧР и частотой ЧР.

Появление ЧР сопровождается следующими физическими явлениями:

- протекание импульсного тока в искусственных цепях, где имеются объекты с ЧР

- электромагнитное излучение в окружающее пространство -ударные волны

-разложение диэлектрика на молекулярные группы в зоне образования ЧР

-световое излучение в окружающее пространство -нагрев локальных объёмов изоляции с ЧР

Основываясь на природе данных физических явлений, были

разработаны методы обнаружения и обработки ЧР и диагностики

13

состояния изоляции электротехнических устройств рассмотрим наиболее распространенные:

- Акустический

- Электрический метод

- Электромагнитный, СВЧ -метод

Далее рассмотрим более подробно каждый из них.

1.1.1 Акустический метод.

При возникновении частичного разряда в изоляции электротехнического устройства происходит электрический импульс, порождающий звуковую волну.

Поэтому для регистрации частичных разрядов и локализации дефекта возможно, использовать акустические датчики, которые благодаря сравнительно низкой скорости распространения акустических сигналов (время прохождения звуковой волны значительно больше, чем длительность электрического импульса), позволяют провести довольно точную локализацию источника сигналов внутри объекта. При этом измеряется задержка момента прихода акустического импульса относительно электрического сигнала в нескольких точках оборудования и, на основании этого, вычисляется ориентировочное положение источника с учетом конструкции конкретного объекта.[5]

На контролируемый объект устанавливают микрофоны этих датчиков или наводят параболическое зеркало с акустическим приемником, преобразующим акустические колебания в электрические, отфильтровывают низкочастотные колебания и регистрируют ЧР по наличию высокочастотных колебаний. Имея расширенный частотный диапазон с возможностью программного переключения, эти датчики могут использоваться для решения широкого круга задач, в том числе для проведения вибродиагностики силовых трансформаторов.

Основные преимущества метода акустической локации ЧР:

1. Применение этого метода, обладающего высокой чувствительностью, позволяет выявлять образование ЧР в дефектных местах на ранних стадиях.

2. Характеристики ЧР позволяют производить многостороннюю оценку свойств дефектов и характера процесса ЧР.

3. Метод позволяет определять как интегральные характеристики множества разрядов, так и свойства единичных разрядов.

4. Метод позволяет безинерционно отражать разрядные явления в изоляции.

Рекомендуется иметь следующие временные и Частотные характеристики каналов регистрации сигналов ЧР:

1. временное разрешение при регистрации сигналов всех типов -не хуже 10 мксек

2. частотный диапазон датчиков акустического канала: нижняя граничная частота 50 - 100 кГц, верхняя -120 - 300 кГц

Предусилители акустических датчиков должны иметь хорошее подавление низкочастотных сигналов и иметь уровень шумов менее 20 мкВ.

При несоблюдении этих требований становится значительно труднее выделять собственные сигналы ЧР из помех, проводить локализацию дефекта и регистрировать сигналы ЧР из зон с большим ослаблением. Так же немаловажным фактором, является наличие как минимум трёх подключаемых датчиков с возвожностью использования датчиков различных типов.

Недостатком описанного выше метода является то, что

электрическая изоляция высоковольтных аппаратов представляет

собой многослойную конструкцию на основе изоляционной бумаги,

электротехнического картона, помещенную в изоляционное масло и

пропитанное им. Прохождение звукового сигнала через такую среду

сопровождается интенсивным затуханием, многократными

отражениями, что существенно снижает уровень регистрируемого сигнала. Кроме того, сам высоковольтный аппарат, находящийся под напряжением и нагрузкой издает ультразвуковые колебания, уровень которых существенно выше ультразвуковых колебаний от частичного разряда. Поэтому появление ЧР внутри такой конструкции под рабочим напряжением с помощью ультразвукового сигнала не может быть надежно зарегистрировано.

Так же прохождение звукового сигнала через такую среду сопровождается интенсивным затуханием, многократными отражениями, что существенно снижает уровень регистрируемого сигнала.

Так же опыт работы с высокочувствительными акустическими датчиками показал, что практически во всех силовых трансформаторах присутствуют интенсивные импульсные акустические сигналы, источниками которых являются элементы магнитопровода и конструкции. Эти сигналы имеют частотный диапазон вплоть до 200 кГц. И хотя источники этих сигналов могут быть локализованы, эта процедура весьма трудоемка, т.к. требует снятия сетки с шагом 10 - 20 см на достаточно большой площади либо применения дорогостоящих и неудобных многоэлементных датчиков.[5]

Таким образом, можно сделать вывод о том что, для достаточно точного, выделения полосы частичных разрядов, требуется сравнение данных полученных с помощью электромагнитного, электрического и акустического метода.

1.1.2. Электромагнитный, СВЧ-метод Данный метод позволяет обнаруживать объект ЧР с помощью направляемого приёмного СВЧ антенного оборудования. Данный метод не требует контактов с контролируемым оборудованием и позволяет проводить обзорное сканирование группы оборудования.

При этом на измерения не влияют погодные условия и тип оборудования.

Однако, в используемом электромагнитным каналом диапазоне частот, имеются свои, характерные источники помех. Это радио и телестанции, мобильные телефоны и т.п. средства радиосвязи. Но, как показывает опыт, эти помехи практически не мешают измерениям, поскольку их источники являются узкополосными и всегда удается найти свободную от них зону. Перестройка по частоте практически не изменяет чувствительности, т.к. сигналы ЧР имеют широкую полосу частот и перекрывают весь используемый ЭМК диапазон частот. Выбор свободной от помех зоны производится при снятии фона до измерения сигналов ЧР.

Но ЭМК имеет дополнительные, возможности отстройки от таких помех. Они основаны на использование диаграммы направленности антенны, возможности изменять плоскость поляризации антенны и перемешать ее для измерения пространственного распределения интенсивности сигналов.

Поворачивая антенну, легко определить направление на источник сигнала. Проделав это в двух отстоящих точках можно точно определить источник сигнала.

Соотношение величин сигналов от ЧР в объекте и от помех в

соседнем оборудовании зависит от соотношения расстояний. Чем

ближе к объекту - тем больше сигнал ЧР. Чем ближе к источнику

помех - тем помеха больше. Поэтому измерение пространственного

распределения интенсивности сигнала и его градиентов также

позволяет разделить сигналы от различных источников. Установив

антенну рядом с источником помех можно точно измерить

характеристики помех, а, установив антенну рядом с объектом -

измерить характеристики сигналов ЧР. Имея две антенны можно

делать это одновременно, что позволяет надежно выделять сигналы ЧР

17

из помех. Такой метод позволяет выделять из помех даже очень слабые сигналы ЧР.

Возможность легко и надежно локализовать источник сигнала и обеспечивает удобство использования СВЧ зонда для оперативного контроля оборудования.

ЭМК позволяет использовать и все преимущества метода амплитудно-фазных диаграмм, но при этом требуется более сложная аппаратура, измеряющая АФД, например СКИ-2, и наличие источника синхронизации с напряжением на объекте. Использование диаграммы направленности антенны ЭМК позволяет раздельно измерять АФД объекта и сторонних сигналов и вычитать их при обработке данных.

При использовании ЭМК на вводах и ТТ, регистрируемый сигнал пропорционален не кажущемуся, а исходному заряду ЧР. Это обусловлено коаксиальной структурой обкладок изоляции ТТ и вводов и использованием высокочастотной компоненты сигналов ЧР. Для высоких частот даже небольшие участки открытой части коаксиалов (не экранированные другими обкладками) длиной 5 - 10 см уже служат полноценными излучающими антеннами, а достаточно высокая добротность коаксиальной структуры изоляции приводит к тому, что весьма значительная часть исходной энергии ЧР переходит в излучение. Как показывают измерения частотных спектров сигналов ЧР, низкочастотная (используемая в ЭК, обычно от 1 до 10 МГц с ослаблением в 100 - 1000 раз) и высокочастотная (используемая в ЭМК, обычно та же полоса частот 10 МГц с несущей в несколько сотен МГц без ослабления) компоненты частотного спектра сигналов, как минимум сравнимы по мощности, а направленные антенны с большим коэффициентом усиления позволяют в значительной степени скомпенсировать потери на излучение в разные стороны. [5]

С учетом того, что корона на объекте практически не дает

сигналов в используемом в ЭМК диапазоне частот (а это, пожалуй,

18

наиболее сильный источник помех при использовании ЭК в эксплуатации), СВЧ зонд имеет более низкий УНО в условиях эксплуатации и более подходит для контроля таких объектов как ТТ и вводы.

Таким образом, можно отметить следующие преимущества электромагнитного метода регистрации частичных разрядов:

1. СВЧ зонд обеспечивает надежное обнаружение ЧР во вводах и

ТТ.

2. Уровень обнаружения сигналов ЧР в оборудовании указанного типа в условиях эксплуатации составляет несколько десятков пикокулон, что заметно лучше. При этом СВЧ зонд обеспечивает дистанционный контроль оборудования с расстояния в несколько метров и не требует непосредственного подключения к оборудованию или его отключения.

Во многих случаях, как у нас, так и за рубежом, для регистрации электромагнитного излучения ЧР используют стандартные сканирующие приемники с узкой полосой пропускания (обычно 9 -300 кГц) и ориентируются на получаемые за один проход частотные спектры. Кроме того, часто используют антенны типа «волновой канал». Это чревато следующими осложнениями.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Судавный Андрей Сергеевич, 2018 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Судавный А.С., Степанов В.М. Устройство для определения элементов с повышенным уровнем частичных разрядов в электротехнических системах. Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.12. часть 1 —Тула: Издательство ТулГУ, 2017.- с. 168 - 174

2. Положение ПАО «Россети» «О единой технической политике в электросетевом комплексе».

3. Борисов П.А. Автореферат диссертации. Повышение эффективности функционирования электротехнических устройств контроля технического состояния кабельных линий при их трассировке -Тула, 2015. - 20 с.

4. Андреев К.А. Повышение эффективности функционирования диагностики электротехнических элементов силовых трансформаторов под нагрузкой . Дис. ...к-та техн. наук 05.09.03. Тула 2015.

5. Вдовико В.П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования / В.П. Вдовико.- Новосибирск:Наука, 2007.-155 с.

6. Коржов, А.В. Моделирование схем замещения изоляции кабелей 6 (10) кВ для оценки частичных разрядов с учётом режимов их работы в распределительной сети / А.В. Коржов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». - 2015. - Т. 15, № 4. - С. 32-39.

7. N. Kolev, N. Chalashkanov. Discrimination between Partial Discharge Pulses in Voids using Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) / N. Kolev, N. Chalashkanov // 9th WSEAS International Conference on NEURAL NETWORKS (NN'08), Sofia, Bulgaria, May 2-4, 2008. - pp.1519.

8. Ба Бораик Абдулрахман Мохаммед. Контроль состояния изоляции обмоток статоров турбогенераторов методом частичных разрядов. Дис. .. .к-та техн. наук 05.11.13, Казань, 2017г.

9. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. - Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979. - 224 с.

10. Дубяго М.Н., Полуянович Н.К. Метод амплитудного и фазового распределения импульсов частичных разрядов в задачах исследовании изоляции кабельных линий // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2012. - № 7 (132). - C. 200-205.

11. Алексеев В.А., Лукьянов А.В. Комплексная оценка силовых маслонаполненных трансформаторов с помощью аппарата нечёткой логики // Изд ИрГУПС. Современные технологии. Системный анализ. Моделированием -2010.-С. 160-165.

12. Akimasa Hirata, Member, IEEE, Syou Nakata, and Zen-Ichiro Kawasaki, Member, IEEE

13. 13. А.В. Лыкин. Электрические системы и сети. Учебное пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.-248 с.

14. Справочник по проектированию электрических сетей. Под редакцией Д.Л. Файбисовича.-2-е изд., перераб. и доп.- М.:Изд-воНЦ ЭНАС,2006.-320с.

15. П.В. Лычев, В.Т. Федин. Электрические системы и сети. Решение практических задач. Учебное пособие . Минск: Дизайн Про, 1997.-191 с.

16. Л.А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. М.: Высш. Школа, 1978.-528 с.

17. Кадомская К.П. Электромагнитные процессы в кабельных линиях высокого напряжения. Новосибирск: НГТУ, 1997.-142 с.

18. Костенко М.В., Кадомская К.П., Левинштейн М.Л., Ефремов И.А. Перенапряжения и защита от них в воздушных и кабельных

электропередачах высокого напряжения. Ленинград. «Наука», 1988.-302 с.

96

19. Харлов Н.Н. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике. Учебное пособие. Томск. Издательство ТПУ, 2007.

20. Жежеленко В.В., Шидловский А.К., Пивняк Г.Г., Саенко Ю.В., Нойбергер Н.А. Электромагнитная совместимость потребителей. Москва. Машиностроение, 2012.

21. Привалов И.Н. Современные методы и технические средства для испытаний и диагностики силовых кабельных линий номинальным напряжением до 35 кВ включительно. Учебное пособие. Санкт-Петербург, 2008.

22. Шпиганович А.Н. Внутризаводское электроснабжение и режимы / А.Н. Шпиганович, К.Д. Захаров.- Липецк: ЛГТУ, 2007.-742 с.

23. Электротехнический справочник: Том1/ под ред. П.Г. Грудинского, М.Г. Чиликина.- М.: Энергия, 1971. -880 с.

24. ГОСТ 10518-88. Системы электрической изоляции. Общие требования к методам ускоренных испытаний на нагревостойкость.

25. В.М. Степанов, П.А. Борисов. Диагностика технического состояния силовых кабельных линий напряжением 35-500кВ// Известия ТулГУ, 2010. Вып.6. Ч.1.-С.66-71.

26. А.В. Коржов. Влияние электрического и магнитного полей силовых кабельных линий напряжением 6 (10) кВ на интенсивность частичных разрядов в изоляции при различных режимах эксплуатации. «Наука и техника» №1 (332), 2012.

27. Шувалов М.Ю., Образцов Ю.В., Овсиенко В.Л., Удовицкий П.Ю., Мнека А.С. Развитие водных триингов в экструдированной кабельной изоляции как электрический эффект Ребиндера, ч.1.2. «Наука и техника» №6(301), 2006.

28. В.А. Веников. Электрические системы. Электрические сети. М.: Высш. шк.,1998.- 511 с.

29. Анализ и прогноз развития больших технических систем / Под ред. С.А. Саркисяна.-М.:Наука, 1983. 280 с.

30. Беляев А.В. Оценка остаточного ресурса электрооборудования с помощью экспертных систем/ А.В. Беляев, Д.А. Климов // Юбилейный сборник научных трудов к 100-летию со дня рождения профессора Черкасского Владимира Михайловича - Иваново, 2005.

31. Бешелев С.Д. Математико-статистические методы экспертных оценок / С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич.-М.:Статистика, 1980.-264 с.

32. Гиберт Д.П. Надёжность электрической изоляции/ Д.П. Гиберт-Пермь: Издательство Перм. гос. техн. ун-та, 2006.-61 с.

33. Гонтарь Ю.Г. Влияние напряженности электрического поля на разрушение поверхностного слоя изоляционной конструкции / Ю.Г. Гонтарь, Д.В. Лавинский // Электротехника и электромеханика.- 2013.-№4.-С. 40-43.

34. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике.- М.: Высшая школа, 2001-400с.

35. Инструкция по эксплуатации силовых кабельных линий. Ч. 1. Кабельные линии напряжением до 35 кВ - М.: СПО Союзтехэнерго, 1980.

36. Инструкция по эксплуатации силовых кабельных линий. Ч. 2. Кабельные линии напряжением 110-500 кВ - М.: СПО Союзтехэнерго, 1980.

37. Petri Hyvonen. Prediction of insulation degradation of distribution power cables based on chemical analysis and electrical measurement. Doctoral dissertation. Helsinki University of technology, Espoo, 2008.

38. КнязевскийБ.А., ЛипкинБ.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебник. 2-е изд. - М.: Высшая школа, 1979. - 431 с.

39. Кудрин Б.И. Повышение надёжности прогнозирования сложных технических систем / Б. И. Кудрин, В. В. Фуфаев // V Сибирская научно-практическая конференция по надежности научно-технических прогнозов. Новосибирск, - 1990. - С. 275-277.

40. Международный стандарт МЭК (IEC) 60502-2. Кабели силовые с экструдированной изоляцией и кабельная арматура на номинальное напряжение от 1 кВ (Um = 1,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ) / Часть 2.

41. Мониторинг технического состояния и оценки остаточного срока службы силовых кабелей среднего и низкого напряжения с полиэтиленовой изоляцией. - М.: Роэнергоатом, 2000.

42. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций -М.:Энергоатомиздат, 1989 - 608 с.

43. Объем и нормы испытаний электрооборудования / Под общ.ред. Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, [с изм. и доп.] - М.: НЦ ЭНАС, 2002.

44. Кремер Н.Ш. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАННА, 2001

45. Dissado L.A. Understanding electrical treeing in solids: from experiment to theory // Proc. of IEEE 7th Int. Conf. on Solid Dielectrics. - 2001. - P. 15-26.

46. Partial discharges due to electrical treeing in polymers: phase -resolved and time-sequence observation and analysis / Suwarno, Y. Suzuoki, F. Komori, T. Mizutani // J. Phys. D: Appl. Phys. - 1996. - Vol.29. - P.2922-2931.

47. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. - Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979.

48. Правила устройства электроустановок. Передача электроэнергии. 7-е изд. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. - 160 с.

49. Правила устройств электроустановок 6-е издание пер. и доп. с изм., Москва, Главгосэнергонадзор, 1998 г.

50. Рабочая книга по прогнозированию / Под.ред. И. В. Бестужева-Лады. М.: Мысль, - 1982. - 430 с.

51. РД 34.0-20.363-99. Методика инфракрасного контроля электрооборудования и ВЛ. М.: ОРГРЭС, 1999.

52. Рыбалко В.В. Оценка качества системы технического обслуживания энергетических объектов / ЕхропеПа. Рго№3. 2003. - С.58-61.

53. Сви П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения / Энергоатомиздат. Москва, 1992.

54. Сибикин Ю.Д. Справочник по эксплуатации электроустановок промышленных предприятий. 5-е изд. М.: Высшая школа, 2002. - 248 с.

55. Сотсков Б.С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. Изд-1е/ Высшая школа. 1970 г, 270 с.

56. Степанов В.М., Маркова Т.А., Слатинова М.Н. Модернизация схемы электроснабжения городов для повышения надежности энергосистемы // Сб. науч. трудов. Известия Тульского государственного университета. Электроснабжение, электрооборудование и энергоснабжение. Тула, из-во ТулГУ, 2002. С. 70-72.

57. Степанов В.М., Слатинова М.Н. О надежностях схемы электроснабжения и аварийности в электросетях 0,4-6-10 кВ на примере города Тулы // Сб. ст., Известия ТулГУ. Электроснабжение, электрооборудование и энергоснабжение. Тула, из-во ТулГУ, 2004. С. 266268.

58. Степанов В. М. Обоснование технологических и конструктивных параметров гидрофицированных крепей на основе обеспечения надежности их работы. Дис. ...д-ра техн. наук 05.05.06. Тула 1994.

59. Теория прогнозирования и принятия решений. / Под ред. С.А. Саркисяна. М.: Высшая школа, 1977.

60. Степанов А.Г. Оценка и прогнозирование состояния изоляционной системы силовых трансформаторовмагистральных электрических сетей: дис. .канд. технич. наук / А.Г. Степанов. -Красноярск, 2005.

61. Иванов Д.А. Повышение эффективности функционирования концевых муфт кабельных линий и электротехнических устройств контроля их технического состояния: дис. .канд. технич. наук / Д.А. Иванов. - Тула, 2014. - 100 с.

62. Сапожников Р. А. Основы технической кибернетики. Учебное пособие для студентов Вузов. - Москва. 1970. - 464 с.

63. Бесекерский В.А., Попов Е.П. - Теория систем автоматического управления. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - Сиб, Изд-во «Профессия», 2004. - 752 с.

64. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления: Учеб. Пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. - 304 с.

65. Трифонов А.Н., Черноусов А.Р. Твой инструмент. М.: Энергоатомиздат, 1987.

66. Федосов Е.М. Частичные разряды в элементах электротехнических комплексов: дис. ... канд.технич.наук / Е.М. Федосов. - Уфа, 2009. - 136 с.

67. Четыркин Е.М. Статистические методы прогнозирования / Е.М. Четыркин. М.: Статистика, 1977.- 200 С.

68. Шидловский А.К. Руководящий технический материал по сооружению, испытаниям и эксплуатации кабельных линий с использованием кабелей с изоляцией сшитого полиэтилена на напряжение 64/110 кВ. / А.К. Шидловский, В.М. Золотарёв.-Х.: Майдан. - 2007.-62 с.

69. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, SimPowerSystems и Simulink.

70. Meijer S., Gulski E., Kanters A.J. et al. Advanced partial discharges diagnostics as early warning system to recognize defects in gas insulated switchgear (GIS) // CIGRE, rep. N 15-308, 2000.

71. Шинкаренко Г.В. Использование рабочего напряжения для измерения диэлектрических характеристик трансформаторов тока и вводов // Электрические станции.- 2000.-№3- С.58.

72. Шинкаренко Г.В. Контроль опорных трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов под рабочим напряжением в энергосистемах Украины // Электрические станции.- 2001.-№5.-С.55.

73. Беляевский О.А., Курбатова А.Ф., Идиатуллов Р.М. Опыт применения СВЧ-зонда для контроля состояния высоковольтного оборудования // Второй науч.-техн. семинар «Современные методы и средства оценки технического состояния и продления сроков эксплуатации высоковольтного оборудования энергосистем».-М., 2001.

74. Голенко О.В., Живодёрников С.В., Овсянников А.Г. Опыт регистрации частичных разрядов с помощью осциллографа // Энергетик.-

2001.-№6-С.35.

75. PD characteristies as a stochastic process and its integral equation under sinusoidal voltage / T/Okamoto, T. Kato, Y.Yokomizu et al. // Dielectrics and Electrical Insulation.-IEEE.-2001.- Vol.8. Mar.

76. Judd M.D., Farish O., Pearson J.S., Hampton B.F., Dielectric windows for UHF partial discharge detection // Power engineering review.-IEEE-2001.- Vol.8. Dec.

77. Глухов О.А. Оценка высоковольтной изоляции по электромагнитному излучению ЧР// Электротехника.- 2001.-№4-С.52.

78. Judd M.D., Cleary G.P., Bennoch C.J. Applying UHF partial discharge detection to power transformers // Power engineering review.- IEEE-

2002.-Vol.22. Aug.

79. Raja K., Devaux F., Lelaidier S. Recognition of discharge sources using UHF PD signature // Electrical insulation magazine.- IEEE.- 2002. Vol.18. Sep. / Oct.

80. Рекомендации по регистрации частичных разрядов в изоляции трансформаторного оборудования в эксплуатационных условиях. - М.: РД ОАО «ФСК ЕЭС». 2003.

81. ГОСТ 20074-83 Электрооборудование и электроустановки . Метод измерения характеристик частичных разрядов.

82. Судавный А.С. Применение искусственных нейронных сетей в электроэнергетическом комплексе. Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.12 часть 3.—Тула: Издательство ТулГУ, 2012. - С.136-139.

83. Судавный А.С. Методы повышения эффективности функционирования электротехнических устройств силовых подстанций. Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.12 часть 2.—Тула: Издательство ТулГУ, 2015.- С. 102-107.

84. Судавный А.С., Степанов В.М. Устройство для определения элементов с повышенным уровнем частичных разрядов в электротехнических системах. Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.12. часть 1 —Тула: Издательство ТулГУ, 2017.- С. 168 - 174.

85. Судавный А.С., Степанов В.М. Дефекты, в изоляции электротехнических устройств, приводящие к появлению частичных разрядов. Известия Тулгу. Технические науки. Вып.6.—Тула: Издательство ТулГУ, 2018. - С. 386 - 391.

Авдошин В.С.

86. Авдошин В.С. Повышение эффективности функционирования системы рекуперации электрической энергии с реактивно-вентильными электродвигателями в многодвигательных подъемно-транспортных механизмах . Дис. ...к-та техн. наук 05.09.03. Тула 2017.

87. Грязев М.В., Степанов В.М., Дмитриев В.В. Системный подход при формировании топологии и структуры измерений конструктивных параметров и управляющих воздействий для эффективного функционирования газопроводов // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. Вып.12 Ч.3. - С.64-70.

88. Mas'ud, A.A.; Stewart, B.G.; McMeekin, S.G. Application of an ensemble neural network for classifying partial discharge patterns. Electr. Power Syst. Res. 2014, 110, 154-162.

89. Gulski, E; Krivda, A. Neural networks as a tool for recognition of partial discharges. IEEE Trans. Electr. Insul. 1993,28, 984-1001.

90. Gulski, E; Kreuger, F.H. Computer-aided analysis of discharge patterns. J. Phys. D.Appl. Phys. 1990, 23, 1569-1575.

91. Satish, L.; Zaengl, W.S. Artificial neural networks for recognition of 3-D partial discharge patterns. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 1994, 1, 265-275.

92. Majidi, M.; Fadali, M.S.; Etezadi-Amoli, M.; Oskuoee, M. Partial discharge pattern recognition via sparse representation and ANN. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2015, 22, 1061-1070.

93. Поляков В.С. Частичные разряды-основной диагностирующий параметр системы непрерывного контроля электрооборудования // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 34 -СПб.: ПЭИПК, 2011.- С. 107-122.

94. Ваксер В.Д. Ионизационные процессы и конструирование статорной изоляции высоковольтных машин // Электросила. - М.; Л.; Энергия, 1965.- №24

95. Вайда Д. Исследование повреждений изоляции.- М.; Энергия,

1968.

96. Лоханин А.К., Морозова Т.И., Погостин В.М. Перенапряжения и частичные разряды в трансформаторах // Итоги науки и техники. Электрические машины и аппараты. - М., 1973. - Т.7.

97. Поляков В.С. Устройство непрерывного контроля сигнала частичных разрядов трёхфазных высоковольтных аппаратов в условиях эксплуатации.//Патент РФ на изобретение №2393494. Приоритет от 08 мая 2009 года

98. Measurement of partial discharges in transformers. Pt 1 // GIGRE WG12.01 // Electra.-1971.- N19.

99. Методические указания по диагностике силовых трансформаторов, автотрансформаторов, шунтирующих реакторов и их вводов МУ 0634-2006 . Концерн «РОСЭНЕРГОАТОМ». [Электронный ресурс ] http ://leg.co. ua/knigi/oborudovanie/diagnostika-transformatorov-i-shuntiruyuschih-reaktorov.html