Худченко Олег Олегович
Факультет електротехнічнийКафедра електричних станцій
Спеціальність: Електричні станції
Тема випускної роботы: Розробка частотного методу визначення дефектів ізоляції в мережах власних потреб ТЕС
Научный руководитель: д.т.н., проф. Гребченко Микола Васильович
|Автобіография | Бібліотека | Перелік посилань | Звіт про пошук | Індивідуальний розділ |
У наш час людство практично не може обходитися без електроенергії, вона знайшла своє вживання у всіх областях людської діяльності, і її необхідність для подальшого розвитку людського суспільства є очевидною. З часів зародження енергетики питання безперебійної подачі електроенергії необхідної якості було невід'ємною частиною загальної концепції електрифікації. Не втратив він свою актуальність і на сьогоднішній день. Особливої актуальності він набуває з врахуванням ситуації, що склалася на сьогоднішній момент в енергетиці України. В умовах постійного погіршення технічного стану основного силового устаткування, значна частина якого виробила свій ресурс, вірогідність і частота виникнення аварійних ситуацій різко зростає, що неодмінно призводить до зниження якості і надійності електропостачання.
У той же час електрична ізоляція мереж власних потреб теплових електростанцій і електричних машин, електроустановок напругою 6 – 10 кВ є важливим елементом, який забезпечує надійність, безаварійність, безпеку. Завдяки виявленню і, найголовніше, завчасному виявленню старіння або зносу ізоляції елементів електричної мережі, можна уникнути порушень в електропостачанні і аварій, пов'язаних з втратою ізоляцією електроустановок своїх діелектричних властивостей. За рахунок цього можна значно підвищити надійність, безпеку і економічність роботи електричних станцій. У цих умовах актуальне питання про визначення дефектів ізоляції за рахунок даного частотного методу.
Метою даної роботи є розробка частотного методу визначення дефектів ізоляції для виявлення дефектів ізоляції без відключення устаткування по зміні параметрів робочого режиму електроустаткування.
У основу роботи поставлено завдання удосконалення способу накладення спектру частот на електричну мережу, що захищається, причому, дані частоти повинні відрізнятися від промислової. Наукова новизна полягає в тому, що накладається жоден або два сигнали, а саме спектр частот в певному діапазоні ( наприклад від 60 до 50000 Гц).
Основою магістерської роботи є розробка методу, який міг би дозволити практично підвищити безпеку і безаварійність мереж власних потреб теплових електричних станцій. У цьому і полягає передбачувана практична цінність методу.
Різноманітність видів і характеру пошкоджень, а також структури і умов роботи мереж власних потреб ТЕС не дозволяє розробити який-небудь універсальний метод визначення дефектів ізоляції. Ще складніше створити яку-небудь універсальну апаратуру. Існують такі методи визначення дефектів ізоляції: 1. метод аналізу поворотної напруги, 2. локаційний метод, 3. хвильовий метод, 4. петлевий метод.
1. Метод аналізу поворотної напруги заснований на вимірі й аналізі залежностей від часу струму зарядки в процесі зарядки ємкості кабелю, що діагностується, постійною напругою невеликої величини, що не робить впливу на ізоляцію кабелю, і напруги, що відновлюється (поворотного), в ізоляції кабелю після його короткочасної розрядки. Процедуру діагностики кабелів з паперово-просоченою ізоляцією напругою до 35 кВ необхідно проводити за наступною схемою: 1 фаза. Зарядка ємкості кабелю постійною напругою 1 кВ від джерела постійної напруги протягом достатній довгого часу (не менше 30 мін) для рівномірної зарядки всіх елементів ємкості кабелю з виміром величини струму зарядки, що характеризує міру зволоженості ізоляції. 2 фаза. Короткочасна розрядка ємкості кабелю (протягом декількох секунд) через розрядний опір. У цій фазі відбувається розряд основної ємкості кабелю, а заряд, що міститься в «поляризаційній ємкості», що характеризує стан ізоляції кабелю, зберігається із дуже великою постійною часу розряду. 3 фаза. Вимір тимчасових характеристик напруги, що відновлюється (поворотного), в процесі перезаряду ємкості кабелю після закінчення короткочасної розрядки кабелю. Після закінчення процесу виміру поворотної напруги кабель розряджається через розрядний опір до повного стікання залишкового заряду. Після цього процедура діагностики повторюється за описаною схемою при зарядці кабелю постійною напругою 2 кВ. Надалі аналізуються отримані криві поворотної напруги, які характеризують стан і міру старіння ізоляції кабелю, що діагностується, і визначаються наступні характеристики:
- максимальна величина поворотної напруги;
- час досягнення максимальної величини поворотної напруги;
- швидкість наростання поворотної напруги.
Визначаються також коефіцієнти лінійності по співвідношенню максимальних величин і швидкостей наростання поворотної напруги при двох величинах зарядної напруги (2 і 1 кВ ). Чим більше коефіцієнти лінійності (діагностичний чинник) відрізняються від величин, характерних для «нової» ізоляції, тим вище міра старіння ізоляції кабелю, що діагностується.
2. Локаційний метод заснований на вимірі часу між моментами посилки в лінію зондуючого електричного імпульсу і приходу до початку лінії імпульсу, відбитого від місця пошкодження. Локаційні виміри підрозділяються на автоматичні і неавтоматичні. Перші використовуються для повітряних ліній, включених в електричну мережу, що знаходиться під робочою напругою. При спрацьовуванні релейного захисту запускається автоматичний локаційний шукач, який фіксує шукану відстань за час, менший однієї десятої частки секунди. Якщо в результаті успішного АПВ лінія залишається в роботі, то на основі отриманого виміру можна виконати профілактичний ремонт.
Вимір у період горіння дуги КЗ – важлива умова на повітряних лініях. Після згасання дуги на пошкодженій повітряній лінії отримати необхідний відбитий імпульс при неавтоматичній локації в більшості випадків не можливо. На кабельній лінії неавтоматична локація вельми ефективна.
3. Хвильовий метод заснований на вимірі часу між моментами досягнення кінців лінії фронтами електромагнітних хвиль, що виникають в місці пошкодження. При виникненні пробою ізоляції на землю в деякій крапці, напруга в цій крапці стає рівною нулю. Внаслідок цього в місці пошкодження виникають електромагнітні хвилі, що поширюються в обидві сторони, напругою – U, прагнучі із швидкістю v розповсюдити нульовий потенціал по всій лінії.
Якщо пошкодження сталося в середині лінії, то фронти хвиль досягають обох кінців водночас. Враховуючи, що довжина лінії L відома, можна визначити відстань до місця пошкодження: Оскільки точність виміру інтервалу Dt складає одиниці мікросекунд, то з такою ж точністю необхідно вести синхронний відлік часу на обох кінцях лінії. При сучасному рівні техніки можлива посилка з одного (ведучого) кінця лінії на іншій (ведений) синхронізуючих сигналів, що забезпечують прив'язку моментів відліку.
4. Петлевий метод заснований на вимірі опору постійному струму відрізань жил кабелю. У тих випадках, коли жила, замкнута в місці пошкодження на оболонку, не має обриву і, крім того, в кабелі є одна «здорова» жила, визначення відстані до місця пошкодження можна здійснити петлевим методом, заснованим на використанні моста постійного струму.
Для здійснення схеми петлевого виміру необхідно на одному кінці кабельної лінії з'єднати пошкоджену і неушкоджену жили перемичкою (перетином не менше, ніж у жил кабелю), забезпечивши контакт з малим опором. Зазвичай перемичка виготовляється з гнучкого багатожильного мідного троса з надійними затисками з латуні. На іншому кінці кабелю до цих же жил приєднується вимірювальний міст із стрілочним гальванометром і батареєю.
Напруга батареї для живлення моста залежить від перехідного опору в місці пошкодження кабелю і може бути обрана на основі наступних орієнтовних співвідношень:
| Перехідний опір в місці пошкодження, Ом | 100 | 1000 | 10000 |
| Напруга батареї,В | 4-6 | 20-30 | 100-250 |
Методом є спосіб визначення дефектів ізоляції без зняття робочої напруги. Суть його полягає в тому, що на електричну мережу накладається спектр частот відмінних від промислової частоти f=50 Гц. Це здійснюється за допомогою генератора частоти. Після того, як на мережу накладений сигнал, його необхідно зняти і обробити. Потім по вигляду отриманих даних можливо провести оцінку про стан ізоляції.
Наочніше суть даного методу може бути представлена за допомогою наступної анімованої структурної схеми методу:
Найбільш відповідною схемою для реалізації методу може служити схема, представлена на малюнку 3.
Таким чином, розроблений частотний метод визначення дефектів ізоляції, використання якого сприятиме підвищенню безпеки і безаварійності мереж власних потреб теплових електричних станцій. В даний час (травень 2009 року) магістерська робота знаходиться у стадії розробки. Остаточний варіант буде готовий в грудні 2010 року. З питаннями можна звертатися безпосередньо до мене e-mail або до керівника магістерської роботи.
1. Качесов В.Е. Метод определения зоны однофазного замыкания в распределительных сетях под рабочим напряжением. – Электричество, 2005, № 6.
2. Гребченко Н.В. Математическое моделирование локальных и распределенных дефектов электрической изоляции в узлах электрических систем с двигателями // Збірник наукових праць Донецького національного технічного університету. Серія: Електротехніка і енергетика, випуск 79: Донецьк: ДонНТУ. - 2004. - С. 55-62.
3. Гребченко Н.В., Сидоренко А.А. Интеллектуальная система для определения места и степени локальных дефектов изоляции в сети с изолированной нейтралью. Доклад представлен на XVII научно-техническая конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем 2006» Москва - 16-19 мая 2006г http://rza.so-cdu.ru/docl_PDF/dokl_1.pdf
4. Шкрабец Ф. П., Месяц Е. П., Кириченко М. С. Структура системы непрерывного контроля параметров изоляции в сетях напряжением 6 – 10 кВ горных предприятий // VI Международная Научно – Техническая Конференция «Ефективність та якість електропостачання промислових підприємств».
5. Доронина О.В., Гребченко Н.В., ОПЕРАТИВНЫЙ КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ПРИСОЕДИНЕНИЙ 6-10 кВ С ДВИГАТЕЛЯМИ // Международная научно-техническая студенческая конференция «Автоматизация объектов и технологических процессов. Поиск молодых»: Донецк: ДонНТУ. - 2003.
6. ЛЕБЕДЕВ Г.М.,БАХТИН Н.А., БРАГИНСКИЙ В.И Математическое моделирование локальных дефектов изоляции силовых кабелей 6-10кВ // Электричество - 1998. - №12. - С. 23-27.
7. Канискин В., Стефан К., Привалов КАБЕЛИ 10 кВ С БУМАЖНОПРОПИТАННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ МЕТОД ДИАГНОСТИКИ// http://www.news.elteh.ru/arh/2005/35/16.php.
ДонНТУ | Портал магістрів ДонНТУ | Автобіография | Бібліотека | Перелік посилань | Звіт про пошук | Індивідуальне завдання