Электроэнергетический факультет Кафедра электроснабжения и эксплуатации электрооборудования Учебная дисциплина ДИАГНОСТИКАЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГООБОРУДОВАНИЯ

ЛЕКЦИЯ 9 НЕПРЕРЫВНЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ (ДМ)

Учебные цели 1. Знать диагностические модели (ДМ) распределительных сетей. 2. Знать диагностическую модель Тр. 3. Знать основы анализа ДМ.

Учебные вопросы Введение 1. Диагностические модели (ДМ) распределительных сетей. 2. Диагностическая модель Тр. 3. Анализ диагностических моделей.Заключение

Список рекомендуемой литературы 1. Хорольский В.Я. Эксплуатация электрооборудования: Учебное пособие/В.Я. Хорольский, М.А. Таранов, В.Н. Таранов; СтГАУ.- Ставрополь: АГРУС, с. 2. Калявин В.П., Рыбаков Л.М. Надежность и диагностика элементов электроустановок: Учебное пособие. – СПб: Элмор, – 336 с. 3. Гуменюк В.М. Надежность и диагностика электротехнических систем: Учебное пособие.- Владивосток: ДГТУ, – 218 с.

ВВЕДЕНИЕ. Требуемый уровень приспособленности объекта к диагностированию возможен, если при проектировании ЭУ учитывают требования нормативных документов. Для анализа ОД с целью определения его состояния строят математическую модель, которая абстрагирует выбранные свойства ЭУ. Реальный объект при этом заменяется непрерывной диагностической моделью (НДМ).

Оценку состояния ЭУ - по диагностическим признакам (ДП). В качестве диагностических параметров принимаются параметры ДМ. Нормативные документы определяют НДМ как формализованное описание ОД, необходимое для решения задач диагностирования, а описание ОД представляют в аналитической, табличной, векторной, графической форме.

1. ДМ распределительных сетей. НДМ - зависимость выходных сигналов ОД от его диагностических параметров и входных сигналов. Для описания НДМ: линейные алгебраические уравнения; дифференциальные уравнения (ДУ); передаточные функции; характеристические уравнения; графы; диаграммы прохождения сигналов.

При эксплуатации ВЛ кВ, к которым подключены Тр, выделяют два случая нарушения работоспособности: дефекты в изоляции ВЛ; дефекты в Тр - электрооборудовании (ЭО) понижающей ТП. Наименее надежными элементами ВЛ с железобетонными и металлическими опорами - изоляторы и провода, а из ЭО - силовые Тр в ТП.

Эксплуатация ЭУ - от начальных дефектов до частичных разрядов (ЧР) и при пробое изоляции в проводах ВЛ - высокочастотные колебания. Частота колебательного процесса вызвана колебаниями на собственной частоте элементов ВЛ или Тр, в которых происходят опасные для ЭУ возмущения. Гирлянда ВЛ с дефектным изолятором (рисунок 1).

а)б) Рисунок 1 – Схемы гирлянд с дефектными изоляторами ВЛ: а) - 35 кВ; б) - 10 кВ;

Z Л - волновое сопротивление ВЛ; С 1, С 2, C 3 - емкости изоляторов; С 4 - емкость ВЛ - 35 кВ; С 5 - емкость ВЛ - 10 кВ; Р - разрядный промежуток. В дефектной изоляции ЭО - серии импульсов, вдоль ВЛ в обе стороны от источника разряда. Опасно воздействуют на ближайшую ТП. Эквивалентная схема ВЛ - параллельный контур с сосредоточенными параметрами.

L - индуктивность рассеяния; U 1 - напряжение со стороны ВЛ на входной емкости Тр; Z 1 - волновое сопротивление фазы со стороны ВН;

Z 2 - волновое сопротивление фазы со стороны НН; С - входная емкость «дефектной фазы»; С Л - емкость линии. По параметрам эквивалентной схемы рассчитывают: частоту собственных колебаний; начальную амплитуду; скорость затухания.

Частота собственных колебаний: Оценивают параметр для системы «Линия-трансформатор-линия» при дефектном изоляторе в ВЛ кВ. В ЭО сети из-за дефектной изоляции ВЛ появляются высокочастотные колебания в широком диапазоне частот.

2. Диагностическая модель Тр. Для Тр кВ основные дефекты - увлажнение изоляции обмоток и повреждение токоведущих соединений. Дефектами для Тр 220 кВ и выше: развивающиеся повреждения из-за повышенного нагрева токоведущих со- единений, элементов конструкций, увлажнение и частичные разряды (ЧР).

Направлениями диагностирования для Тр кВ - увлажнения, старения и межвитковые замыкания. Для Тр 220 кВ - оценивание интенсивности ЧР и дефектов изоляции. Условия ухудшения состояния изоляции Тр делят на три группы: 1 - ухудшение состояния изоляции (разложение углеводородов масла под действием температуры, поля, катализаторов и молекул кислорода).

2. С образованием в масле активных химических соединений, т.к. при наличии молекул воды и активных радикалов образуются полярные соединения (свежее масло не полярно). 3. Вызывает изменения физических свойств и химического состава изоляции, (образуются шламы, изменяются цвет, падает температура вспышки масла, ускоряются процессы газообразования).

Параметры схемы замещения обмотки Тр изменяются при изменении частоты приложенного напряжения от 0 до : где R - активное сопротивление току утечки изоляции; L - индуктивность слоя катушки или всей обмотки; С - емкость изоляции. ΔСr - емкость и активное сопротивление (для оценки состояния неоднородной изоляции).

Схема замещения - матричная форма, состоящая из ячеек контуров RLC. При дефектах в Тр (витковые замыкания, однофазные замыкания) - внутренние перенапряжения (высокочастотные переходные процессы).

Эквивалентная схема состоит из Тр без потерь, эквивалентных емкостей обмотки ВН (С 1 ) и НН (С 2 ), а также сопротивления R 1, эквивалентного потерям ХХ.

3. Анализ диагностических моделей. Анализ ДМ - с формирования совокупности измеряемых ДП. Предположим, что ДМ содержит множество прямых ДП. В качестве прямых ДП - коэффициенты алгебраических или дифференциальных уравнений, операторы ветвей в графе присутствующие в ДМ. Алгоритм процедуры анализа ДМ.

Формируют совокупности условий работоспособности как области допустимых изменений признаков ЭО и признаков дефектов Тр. Условие работоспособности ЭУ - исходя из требований, предъявленных к ЭО при его применении по прямому назначению. Условие работоспособности формируется в области признаков функционирования ЭУ, а затем переносят в область работоспособности в пространстве оцениваемых ДП.

Таким же образом определяют признаки наличия дефектов в ЭО Тр. В отличие от условия работоспособности признаки наличия в ЭО дефекта не всегда определяют работоспособность Тр. Выбирают методы измерения прямых М ni и косвенных М кi ДП ЭО Тр.

Каждый из выбранных признаков в процессе диагностирования для оценки ЭО Тр может оцениваться различным методом, поэтому для диагностического обеспечения необходимо выбрать конкретный метод Мi(j) для оценивания каждого Выбор метода основывают на требуемой точности оценки с учетом условий, в которых выполняют диагностирование ЭО Тр.

Графические методы обладают наглядностью и служат для анализа и иллюстрации аналитических методов, а также полезны для исследования быстрых процессов и характеристик ЭО. Методы на теории ориентированных или неориентированных графов. При исследовании структурных свойств графов удобно использовать матричные представления.

В

В

В

В

В

В

В

В