Источник: Сборник научных работ VII Всеукраинской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов в г. Кременчуг, 08-09 апреля 2010 г.
Практически на всех промышленных предприятиях, в том числе и в системе собственных нужд ТЭС, используются электродвигатели (ЭД). От их надежной работы зависят технико-экономические показатели предприятий и устойчивость процесса выработки электроэнергии на ТЭС. В эксплуатации часто происходят повреждения ЭД. Значительная доля повреждений присоединений кабель-двигатель – ЭД, в некоторых случаях до 90%, связана с возникновением и развитием локальных дефектов изоляции.
Актуальность задачи заключается в выявлении возникновения дефектов изоляции и их параметров (удаленность ldef и сопротивление дефекта Zdef) в рабочем режиме присоединения. По величине Zdef и скорости ее измерения можно прогнозировать предельно допустимую длительность эксплуатации присоединения tdop. Точное определение места локального дефекта ldef позволяет существенно сократить время, необходимое для устранения дефекта tust (сушка, чистка, и т.д.) и, в целом, - время нахождения присоединения в отключенном состоянии totkl. В промежуток времени до наступления tdop выбирается наиболее приемлемый момент (с точки зрения непрерывности или экономических показателей технологического процесса) для отключения присоединения и проведения профилактических мероприятий по восстановлению характеристик изоляции. Такое отключение проводится в том случае, если в промежуток времени до наступления tdop не предусмотрено плановое отключение.
Дополнительным фактором, оказывающим влияние на выбор момента отключения, является необходимый объем восстановительных работ, который по мере приближения к tdop может нелинейно возрастать.
Применяемые в настоящее время методы и средства контроля и диагностирования электрооборудования не совершенны и имеют недостатки, которые не позволяют в полном объеме решать задачи своевременного выявления дефектов изоляции.
В связи с изложенным поставлена задача разработки относительно простого метода выявления локальных дефектов изоляции (ВЛДИ) в рабочих режимах присоединений кабель – ЭД 6-10кВ, основанного на использовании результатов измерений параметров текущего режима (токов и напряжений фаз относительно земли).
Разработанный метод ВЛДИ основан на том, что любые, даже незначительные, изменения параметров электрооборудования (сопротивления обмоток, изоляции и т.д.) приводят к соответствующим изменениям параметров рабочего режима. Выявление изменений параметров рабочего режима, вызванных изменением параметров оборудования, в том числе - параметров изоляции, дает возможность своевременно (с большим опережением момента перехода дефекта в повреждение) выявлять возникновение локальных дефектов изоляции, т.е. диагностирование выполнятся путем параметрической идентификации.
Наиболее сложной задачей в методе ВЛДИ является обеспечение точности определения параметров локальных дефектов, достаточной для практического применения метода.
Основные факторы, оказывающие влияние на точность определения ldef, Zdef:
- точность определения векторов параметров текущего режима (обеспечивается точностью измерения мгновенных значений токов и напряжений; устранений и учетом помех; алгоритмом расчета векторов);
- несимметрия продольных параметров присоединения (комплексных сопротивлений кабеля и электродвигателя) и их неизменности во времени или изменением во времени с периодом, соизмеримым с периодом проведения измерений (точность обеспечивается путем применения алгоритмов, учитывающих степень и характер несимметрии или путем усреднения результатов расчетов за определенный период);
- соотношение величины тока нулевой последовательности, соответствующего параметрам локального дефекта изоляции, и величины полного тока присоединения, которая является результатом совместного влияния режима ЭД, несимметрии питающего напряжения, несимметрии параметров изоляции фаз присоединений и параметров локального дефекта изоляции. С одной стороны, чем больше ток нулевой последовательности превышает полный ток, тем надежнее выявляется локальный дефект изоляции, но при расчете ldef возникает необходимость обязательного учета падения напряжения от тока нулевой последовательности на продольном сопротивлении присоединения от начала присоединения до точки дефекта.
На метод выявления и определения параметров локальных дефектов изоляции (ВЛДИ) оказывают определяющее влияние следующие две особенности присоединений кабель – ЭД.
Первая заключается в том, что параметры текущего режима присоединения могут измеряться только со стороны начала присоединения – там, где установлены измерительные трансформаторы тока и напряжения, т. е. могут применяться только односторонние методы.
Вторая особенность присоединений кабель – ЭД заключается в том, что токи фаз зависят не только от наличия дефекта изоляции, но и от режима работы ЭД (в первую очередь от степени загрузки) и его состояния, т.е. от наличия дефекта изоляции обмотки статора (витковые замыкания), исправности обмотки ротора и т.д.
Выполнены лабораторные исследования и математическое моделирование рабочих режимов ЭД с различными дефектами изоляции. Погрешность определения параметров дефектов изоляции при применении метода ВЛДИ не превышала 16%.