Структура:

    Общая характеристика работы.

• Актуальность темы.
  
• Цель работы.
  
• Научная новизна.
  
• Практическая ценность.
  
• Внедрение.
  
• Методы исследования.
  
• Апробация.
  
• Перечень публикаций.
      Содержание работы.
      Основные результаты работы.
  

      На сегодняшний день одним из наиболее важных вопросов в области электроэнергетики является проблема повышения надежности работы электрооборудования при эксплуатации на электрических станциях и подстанциях. Такое состояние связано с практически повсеместным физическим и моральным старением большой части оборудования, а так же низким уровнем технического совершенства релейной защиты и автоматики. Это приводит к увеличению количества повреждений, большую часть которых составляют короткие замыкания (к.з.). Во многих случаях причиной возникновения к.з. или дальнейшего развития аварии является износ электрической изоляции электрооборудования. Поэтому своевременное выявление и устранение дефектов изоляции позволит предотвратить большую часть повреждений, тем самым значительно сократив затраты на ремонт или замену оборудования после повреждения. Но для оценки состояния изоляции необходимо выполнение непрерывного автоматического контроля, обеспечивающего выявление дефектов на ранней стадии развития. Для реализации непрерывного контроля требуется разработка специальных методов и средств контроля.

       Целью данной работы является разработка математической модели присоединения кабель-двигатель для обеспечения возможности непрерывного контроля состояния его изоляции и нахождения локальных дефектов в ней, т.е. наиболее вероятных мест возникновения к.з.

      Зачастую качество изоляции оценивается только по величине ее сопротивления, что не позволяет выявлять повреждения, не сопровождающиеся снижением ее сопротивления. Однако известны методы, позволяющие более полно оценивать качество изоляции благодаря дополнительному контролю ее емкости при подаче постоянного напряжения [1] или напряжения различной частоты [2]. Оценивание технического состояния обмотки электрической машины может выполняться по переходному процессу, возникающему при подаче тестового сигнала на один из зажимов обмотки и корпус [3]. Но в системе собственных нужд электрических станций целесообразно указанные методы применить не отдельно для кабеля и двигателя, а одновременно для всего электрического присоединения. Существует также устройство для автоматического контроля изоляции электрической системы, которое срабатывает при нарастании значения тока утечки больше заданного [4] . Но это устройство срабатывает при ухудшении изоляции в любой точке сети и на любом присоединении, то есть устройство не может выбрать поврежденное присоединение.

      Предложенная модель позволяет более точно оценить качество изоляции присоединения собственных нужд и на её основе возможно создание защиты от дефектов и для контроля состояния изоляции в процессе эксплуатации [5]. Это позволяет предотвратить возникновения коротких замыканий за счёт устранения условий их возникновения.

      Предполагается расширение дальнейшего применения разработанного метода в технологическом процессе на электрических станциях и подстанциях.

      Суть разработанного метода состоит в том, что автоматически рассчитываются комплексные проводимости изоляции фаз по отношению к земле на основании измерения токов фаз и напряжений фаз по отношению к земле. Полученные значения проводимостей сравниваются с допустимыми [6].

      Доклад по теме работы был представлен на международной научно-технической студенческой конференции "Автоматизация объектов и технологических процессов. Поиск молодых": Донецк, ДонНТУ. - 2003.

      Кроме вышеуказонного доклада также был сделан доклад на международной научно-технической студенческой конференции "Электротехнические и электромеханические системы" в г. Севастополе, СНТУ, 2003г.

      В процессе эксплуатации на изоляцию воздействуют различные факторы, такие как нагрев, загрязнение, увлажнение, вибрация и др., что приводит к ухудшению ее состояния, в дальнейшем сопровождающееся пробоем изоляции. Метод позволяет выявлять дефекты, которые сопровождаются изменением комплексной проводимости, т.е. изменением активной и емкостной составляющих проводимостей.

      На рисунке 1 представлена схема замещения присоединения сети с изолированной нейтралью.

  

  Рисунок 1 - Схема замещения присоединения нагрузки в сети с изолированной нейтралью

      В соответствии со схемой замещения уравнения для фазных токов присоединения будут такими :

  

  где: Y_АИ , Y_ВИ , Y_СИ - комплексные проводимости изоляции фаз по отношению к земле; Y_Н - комплексная проводимость фазы нагрузки.

      Способ основан на непрерывном определении комплексной проводимости изоляции фаз относительно земли электрического присоединения нагрузки в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью. В начале присоединения через одинаковые промежутки времени измеряются мгновенные значения токов трех фаз и напряжений трех фаз по отношению к земле. На основании этого находятся векторы измеренных токов и напряжений, рассчитывается сумма векторов трех измеренных токов фаз в начале присоединения, рассчитывается разница между двумя какими-либо векторами измеренных напряжений и определяется угол сдвига фаз между рассчитанным вектором суммы токов и рассчитанным вектором разницы между напряжениями. Величина вектора суммарного тока сравнивается с допустимым значением и если величина суммарного тока больше допустимого, то в зависимости от величины измеренного угла сдвига фаз определяют фазу сети, в которой возник дефект изоляции. Значения комплексных проводимостей изоляции двух фаз относительно земли рассчитываются по следующим соотношениям:

  

  а комплексную проводимость изоляции третьей фазы, в которой возник дефект изоляции, определяют так

  

  где I_А , I_В , I_С - вектора токов фаз присоединения, определенные на основе не менее двух измерянных мгновенных значений токов фаз;

       U_А ,U_В ,U_С - вектора напряжений фаз относительно земли, определенные на основе не менее двух измерянных мгновенных значений напряжений фаз относительно земли.

       Определение фазы присоединения, в которой возник дефект изоляции или фазы присоединения, комплексная проводимость которой отличается от проводимостей других фаз, осуществляется на основе того, что вектор суммы трёх токов фаз в начале присоединения связанный с вектором токов через изоляцию этой особой фазы.

       В работе были сделаны следующие допущения:
  - трехфазная электрическая цепь является симметричной, т. е. сопротивления жил кабеля и обмоток двигателя во всех трех фазах равны.
  - не учитываются межфазные емкости токи намагничивания, нелинейность сопротивления двигателя и емкость обмоток двигателя.
  - присоединение рассматривается как линия с сосредоточенными параметрами.
  - проводимости изоляции двух фаз присоединения равны, а проводимость изоляции третьей фазы отличается от них из-за наличия в ней дефекта.

      В дальнейшей работе предполагается учесть межфазные емкости присоединения и несимметрию нагрузки. Также предполагается рассматривать присоединение как линию с распределенными параметрами (рисунок 2), что позволит определить место расположения дефекта.

  

  Рисунок 2 - Схема замещения присоединения кабель-двигатель, позволяющая моделировать локальные дефекты изоляции

      Погрешность определения комплексных проводимостей изоляции путем решения системы уравнений практически равняется нулю при изменении активного сопротивления изоляции фазы А от 0 до 1 МОм. На рисунке 3 приведены результаты расчетов на примере секции собственных нужд энергоблока 300 МВт [7].

  

  Рисунок 3 -Погрешность определения комплексных проводимостей изоляции фазы А
  1-при отсутствии погрешности измерительных каналов тока ;
  2-при наличии погрешности 0,05% измерительного канала тока фазы А ;
  3-при наличии погрешности -0,05% измерительного канала тока фазы А.

      Анализ полученных результатов показал, что наибольшее влияние на точность определения комплексных проводимостей изоляции оказывают погрешности трансформаторов тока и напряжения, а также несимметрия нагрузки присоединения.

  Список литературы

  1.Серебряков А.С., Смигиринов С.А., Бех Л.П. Как объективно оценить качество изоляции тяговых электродвигателей.-Изв.вузов СССР. Электромеханика,1986, №7, с.40-44.

  2.Белоусова Н.В. Оценка технического состояния обмоток электрических машин по переходному процессу.-Изв.вузов СССР. Электромеханика, 1986, № 7, с.44-48.

  3. Лебедев Г.М., Бахтин Н.А., Брагинский В.И. Математическое моделирование локальных дефектов изоляции силовых кабелей 6-10 кВ. Электричество, 1998, №12, с.23-27.

  4. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М: Высшая школа, 1991

  5. Деклараційний патент України. Пристрій автоматичного контролю ізоляції електричної мережі змінного струму / Гребченко М.В. - Реєстраційний номер 99020851. Дата прийняття рішення 19.02.2001.

  6. Деклараційний патент України №51177 А. Спосіб безперервного визначення комплексної провідності ізоляції фаз відносно землі електричного приєднання навантаження/ Гребченко М.В., Гребченко В.М. Бюл. № 11, 2002.

  7. Гребченко М.В.Теоретичні основи побудови захисно-диагностуючої автоматики вузлів електричних систем з двигунами. Частина 2. Функції оперативного діагностування ізоляції електрообладнання. Збірник наукових праць Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика, випуск 50: Донецьк: ДонНТУ. - 2002. - С.53-61.