• Юров Александр Александрович
  • 2010
  • 19

Технические средства диагностирования силовых кабельных линий 6-10 кВ с определением места повреждения методом колебательного разряда автореферат диссертации для написания диплома, курсовой работы, тема для доклада и реферата

Технические средства диагностирования силовых кабельных линий 6-10 кВ с определением места повреждения методом колебательного разряда - темы дипломов, курсовиков, рефератов и докладов Ознакомиться с текстом работы
Специальность ВАК РФ: 05.14.02 — Электростанции и электроэнергетические системы
  • Реферун рекомендует следующие темы дипломов:
  • Анализ технических средств для высоковольтных испытаний и диагностирования зоны повреждения силовых кабельных линий
  • Технические средства для высоковольтных испытаний силовых кабельных линий и их структурное исполнение
  • Технические средства по обнаружению мест повреждения
  • Реферун советует написать курсовую работу на тему:
  • Выпрямителей с умножением напряжения
  • Компьютерное моделирование режимов работы высоковольтных выпрямителей
  • Моделирование кабельной линии для анализа схем диагностирования мест повреждения
  • Реферун советует написать реферат на тему:
  • Моделирование и анализ переходных процессов в кабельных линиях при диагностировании мест повреждения
  • Компьютерная модель переносной испытательной установки
  • Основные направления совершенствования технических средств
  • Реферун предлагает написать доклад на тему:
  • Техническая реализация компьютерной
  • Программное обеспечение устройства визуализации магнитного поля кабельной линии
  • Описание конструкции измерителя суммарного содержания газов в единице объема трансформаторного масла
Поделиться с друзьями:

Выдержки из автореферата диссертации Юров Александр Александрович, 2010, 05.14.02 — Электростанции и электроэнергетические системы

Актуальность темы. Одной из основных задач электроэнергетики России является обеспечение требуемого уровня надежности электроснабжения потребителей. Важным показателем, характеризующим надежность электроэнергетического оборудования, является время его нахождения в ремонте. Сокращение длительности ремонтного режима позволяет повысить надежность электроснабжения. Кабельные линии 6-10 кВ получили широкое применение в распределительных сетях энергосистем, в городах и на промышленных предприятиях. Повреждаемость кабельных линий в 2-3 раза выше, чем у других элементов сети электроснабжения, что вызывает необходимость периодического диагностирования и отыскания до 500 тыс. повреждений ежегодно в электрических сетях РФ. Анализ эксплуатационных свойств кабельных сетей показывает, что более 90% отказов в работе приходятся на кабельные линии, проложенные в земле. Время поиска таких повреждений составляет от нескольких часов до 5 суток и является наиболее сложной и дорогой операцией, так как до 50% затрат на ликвидацию повреждения приходится на определение места повреждения на трассе кабельной линии. Поэтому испытания и определение места повреждения (ОМП) силовых кабелей с максимальной точностью и наименьшими затратами времени и средств является важной задачей эксплуатации кабельных электрических сетей.

Многообразие видов повреждений и параметров повреждённых кабельных линий привело к созданию и применению большого количества устройств и методов диагностики. Негативное влияние оказывает различие условий диагностирования, которое обусловлено конструктивными особенностями кабельных изделий и свойствами современных изоляционных материалов. Отдельной задачей в указанных условиях становится проверка состояния изоляции силовых кабельных линий переносными испытательными установками, так как не всегда предоставляется возможность использования автолабораторий для испытания изоляции кабеля, особенно в условиях многоэтажных распределительных устройств электрических станций и подстанций. В результате испытания возможен пробой, поэтому отыскание места повреждения является актуальной задачей. Экономически оправданным подходом в решении указанной задачи может служить применение комбинированных переносных испытательных установок с регистратором расстояния до места повреждения. Компактность установки снижает проблему ограниченности пространства, а возможность исключения операции прожигания изоляции экономит время выполнения всего комплекса работ ОМП.

При выполнении диссертации использовались материалы ведущих учёных и специалистов: Платонова В.В., Быкадорова В.Ф., Шалыта Г.М., Спиридонова В. К. и других.

Исследования по теме диссертации выполнялись в соответствии с комплексной научно-технической программой Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) "Рациональное использование топливно-энергетических ресурсов и повышение эффективности работы электроэнергетических систем".

В работе обобщены результаты исследований и разработок, выполненных лично и при непосредственном участии автора, на кафедре «Электрические станции».

Целью работы является совершенствование технических средств диагностирования силовых кабельных линий с регистратором расстояния до места повреждения и повышение эффективности дистанционного определения места повреждения методом колебательного разряда.

Для достижения цели работы потребовалось решение следующих задач:

• выполнить анализ конструктивных особенностей переносных испытательных установок и их параметров для оптимизации размеров, массы и технических характеристик переносных средств;

• составить компьютерную модель переносной высоковольтной испытательной установки дм изучения переходных процессов в схеме выпрямителя с умножением напряжения и влияния кабельной линии на нагрузочную способность выпрямителя;

• составить компьютерную модель силовой трёхфазной кабельной линии, учитывающую частотно-зависимые удельные параметры и взаимоиндукцию токоведугцих частей кабеля для изучения переходных процессов при пробоях изоляции «жила - жила», «жила - оболочка». Определить влияние схемы испытания и элементов заземления на форму и период свободных колебаний волновых процессов в кабельной линии при высоковольтном диагностировании;

• составить компьютерную модель технологической системы «высоковольтная установка - силовая кабельная линия» для изучения переходных процессов в кабельной линии и установке до пробоя изоляции, в момент пробоя и после пробоя изоляции во время высоковольтного диагностирования;

• провести численный эксперимент и оценить влияние отдельных элементов совместной модели системы на переходные процессы в кабельной линии и испытательной установке при пробое ослабленной изоляции во время высоковольтных испытаний, для оптимального выбора параметров высоковольтного блока аппарата, защитного сопротивления установки и схемы проведения испытания;

• усовершенствование и экспериментальная проверка технических средств для высоковольтных испытаний силовых кабельных линий и определения зоны повреждения дистанционным способом.

Методы исследований.

Для решения поставленных задач использовались методы математического и физического моделирования, методы анализа, аналитические и численные метода расчета с применением ЭВМ.

Достоверность и обоснованность результатов работы.

Разработанные в диссертационной работе теоретические положения реализованы в новых технических решениях и апробированы экспериментально на кабельной линии 6 кВ, а также путем математического моделирования. Результаты экспериментов не противоречат результатам, полученным ранее другими авторами, и дополняют их. Научная новизна работ соискателя:

1. Предложена методика расчёта внешних характеристик выпрямителя с умножением напряжения в любом диапазоне нагрузок, которая применима при любых сочетаниях параметров элементов схемы и формы питающего напряжения.

2. Разработана схема выпрямителя с умножением напряжения в составе переносных испытательных установок и определены параметры ее элементов,

обеспечивающие повышенную нагрузочную способность за счёт включения катушки индуктивности, настроенной в резонанс с конденсатором первого каскада.

3. Уточнены параметры компьютерной модели силовой трёхфазной кабельной линии. учитывающей частотно-зависимые удельные параметры и взаимоиндукцию токоведущих частей для изучения волновых процессов при повреждениях изоляции.

4. С целью уменьшения зоны повреждения кабельных линий методом колебательного разряда предложены оптимальные по критерию минимума искажения волнового процесса в повреждённой жиле кабеля схемы подключения и параметры элементов заземления здоровых жил.

5. Разработана компьютерная модель технологической системы «высоковольтная испытательная установка - силовая кабельная линия», моделирующая процессы системы в режимах диагностирования в реальном времени, позволяющая производить оптимизацию параметров испытательных установок и режимов диагностирования кабельных линий.

Практическая ценность результатов работы:

1. Сокращение времени определения зоны повреждения и уменьшение трудозатрат при высоковольтном испытании изоляции с использованием предложенной испытательной установки, на которую получен патент [6].

2. Возможность исключить процесс прожигания при диагностировании повреждений и сразу перейти к трассовым методам определения места повреждения.

3. Возможность работы переносной установки как от аккумуляторной батареи постоянного тока напряжением 12В, так и от источника напряжения 220В переменного тока промышленной частоты, что позволяет её использовать как самостоятельно, так и в составе автолабораторий.

4. Существенно сниженные масса и размеры установки позволяют использовать предложенную аппаратуру в многоэтажных распределительных устройствах и кабельном хозяйстве собственных нужд электрических станций, где проезд для автолабораторий затруднён или невозможен.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту;

1. Схемы и параметры выпрямителей с умножением напряжения с повышенной нагрузочной способностью для переносных испытательных установок.

2. Совершенствование дистанционного определения места повреждения изоляции, методом колебательного разряда в различных схемах высоковольтных испытаний.

3. Расчетная модель технологической системы «высоковольтная испытательная установка - силовая кабельная линия» при произвольном расположения места пробоя изоляции и различных видах повреждений в кабеле.

4. Структурная и принципиальная схемы высоковольтной установки с регистратором расстояния до места повреждения кабельной линии. Реализация результатов работы:

Переносные высоковольтные испытательные установки с регистратором

расстояния до места повреждения внедрены в эксплуатацию в филиал ОАО

«МРСК Юга» - «Ростовэнерго» ПО СВЭС, филиал ОАО «Донэнерго» - КМЭС.

Устройство защищено патентом РФ, отмечено дипломом победителя конкурса

«инновационных проектов молодых учёных, аспирантов и студентов»

министерства экономики, торговли, международных и внешнеэкономических связей Ростовской области 2009г., почётной грамотой лауреата конкурса научных работ студентов «Знания молодых ядерщиков - атомным станциям» Концерна Энергоатом (г.Обнинск 2009г.).

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов по специальности 14020465 «Электрические станции» и магистров по направлению 551700 «Электроэнергетика» (в лабораторных занятиях и дипломном проектировании).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались: на научно-технических конференциях «Энергосбережение, энергетическое оборудование и системы технической диагностики» (г. Ростов-на-Дону, 2007-2008 г.г.), семинарах РАН «Кибернетика электрических систем» по тематике «Электроснабжение промышленных предприятий» и «Диагностика энергооборудования» (г. Новочеркасск, 2007-2010 г.г.), на научных сессиях ЮРГТУ (НПИ) (г. Новочеркасск, 2007-2010 г.г.), на итоговой конференции научных работ студентов «Знания молодых ядерщиков - атомным станциям» ОАО «Концерн энергоатом» ( г. Обнинск 2009 г.).

Публикации. По результатам работы опубликовано: 5 статей в изданиях, рекомендуемых ВАК, 6 публикаций в межвузовских сборниках и периодических изданиях. Получен один патент на полезную модель РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 56 наименований. Работа изложена на 180 страницах, в том числе: 160 с. основного текста, 84 рисунка, 5 с. списка использованных источников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в настоящей работе, могут быть сформулированы следующим образом.

1. Разработана модель и методика расчёта схем выпрямителей с умножением напряжения, обладающих повышенной нагрузочной способностью.

2. Оценены факторы, влияющие на повышение нагрузочной способности выпрямителей с умножением напряжения: а) неравномерное распределение ёмкости по каскадам выпрямителя; б) значение индуктивности включённой последовательно с входным конденсатором; в) изменение формы питающего напряжения; г) симметричная или несим.метричлая схема умножения.

3. Разработаны параметры компьютерной модели силовой трёхфазной кабельной линии, учитывающей частотно-зависимые удельные параметры и взаимоиндукцию токоведущих частей кабеля, которая показала совладение результатов с физической моделью при исследовании волновых процессов в режимах пробоя изоляции в кабельной линии.

4. Предложена компьютерная модель системы «высоковольтная испытательная установка - силовая кабельная линия», позволяющая получать в реальном времени процессы с момента начала высоковольтных испытаний (заряда ёмкости кабеля), до момента пробоя ослабленной изоляции и разряда ёмкости кабельной линий.

5. Обоснованы оптимальные параметры схем испытания силовых кабельных линий и элементов заземления по минимуму искажения волнового процесса в повреждённой жиле при отыскании зоны повреждения методом колебательного разряда.

6. Обоснован выбор ограничительного дросселя установки для защиты диодов выпрямителя при пробоях изоляции во время высоковольтного диагностирования силовой кабельной линии и определены параметры и конструкция высоковольтного блока в составе переносной испытательной установки с повышенной нагрузочной способностью

7. Предложено техническое решение, позволяющее исключить прожигание изоляции в процессе определения места повреждения и сразу перейти к трассовым методам поиска дефектной изоляции, в особенности для кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена.

9. Разработана переносная испытательная установка с регистратором расстояшм до места повреждения, которая прошла натурные испытания в электрической сети 6-10 кВ и внедрена в эксплуатацию в электрических сетях ОАО «МРСК Юга» -«Ростовэнерго», ОАО «Донэнерго» и защищена патентом РФ.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Научные статьи, опубликованные в изданиях по списку ВАК, патенты

1. Юров A.A. Моделирование и экспериментальные исследования нагрузочной способности переносной установки для испытания изоляции электрооборудования повышенным напряжением отрицательной полярности [Текст]/ Юров A.A., Пирожник A.A.// Изв.вузов. Электромеханика. - 2007. - Спецвыпуск. - С. 35-36.

2. Юров A.A. Повышение нагрузочной способности переносных установок для высоковольтных испытаний изоляций электрооборудования в системах электроснабжения [Текст]/ Юров A.A., Пирожник A.A.// Изв.вузов. Электромеханика. - 2007. - Спецвыпуск. - С. 37-38.

3. Юров A.A. Компютерная модель трёхфазной силовой кабельной линии для дистанционного диагностирования места повреждения при высоковольтных испытаниях [Текст]/ Юров A.A. // Изв.вузов. Электромеханика. - 2008. -Спецвыпуск. - С. 37-39.

4. Юров A.A. Моделирование волновых процессов в трёхфазной силовой кабельной линии при заплывающем пробое [Текст]/ Юров A.A., Быкадоров В.Ф. // Изв.вузов. Электромеханика. - 2008. - Спецвыпуск. - С. 39-42.

5. Юров A.A. Определение эквивалентных параметров переносной испытательной установки для высоковольтных испытаний силовой кабельной линии [Текст]/ Юров A.A., Пирожник A.A. // Изв.вузов. Электромеханика. - 2008. - Спецвыпуск. -С. 34-36.

6. Пат. 78582 РФ, МПК G01R 31/08 Переносное устройство для высоковольтных испытаний силовых кабельных линий с регистратором расстояния до места повреждения изоляции [Текст]/ Быкадоров В.Ф., Пирожник A.A., Юров A.A. -Опубл. 2008, Бюл,№ 33.

Публикации в других изданиях.

7. Юров A.A. Анализ нагрузочных характеристик выпрямителей с умножением напряжения в составе переносных установок для высоковольтных испытаний изоляции электрооборудования [Текст]/Юров A.A., Пирожник A.A.// Современные энергетические системы и комплексы и управление ими: материалы VII Междунар. науч.-пракг. конф., г. Новочеркасск, 20 апр. 2007 г.: в 2чЛОж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. - 4.1. - С. 8-13.

8. Юров A.A. Моделирование процессов в выпрямителях с умножением напряжения переносных испытательных установок [Текст]// Юров A.A., Клочков C.B.// Студенческая научная весна - 2007: сб. науч. тр. аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ). 2007. -С. 178-179.

9. Юров A.A. Экспериментальные исследования волновых процессов в трехфазной силовой кабельной линии при высоковольтных испытаниях [Текст]/ Юров A.A., Пирожник A.A.// Энергосбережение, энергетическое оборудование и системы технической диагностики: сб. тр. науч.-практ. конф., г. Ростов-на-Дону, 13-18 февр. 2008 г./ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д : ВЦ "Вертолэкспо". - С. 30-32.

10. Юров A.A. Экспериментальная оценка нагрузочной характеристики переносной испытательной установки высокого напряжения [Текст]/Юров A.A., Пирожник A.A.// Энергосбережение, энергетическое оборудование и системы технической диагностики: сб. тр. науч.-практ. конф., г. Ростов-на-Дону, 13-18 февр. 2008 г./ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д : ВЦ "Вертолэкспо'". - С. 32-35.

11. Юров A.A. Анализ колебательного разряда в трехфазной силовой кабельной линии при электрическом пробое изоляции[Текст]/Юров A.A., Иванков А.Ю..// Студенческая научная весна - 2008: материалы Межрегиональной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Южного федерального округа / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЛИК, 2008. С.281-282.

12.Дежков A.A. Разработка переносной испытательной установки с регистратором расстояния для высоковольтного зондирования дефектных опорных изоляторов комплектных генераторных токопроводов АЭС при ремонтных работах [Текст]/ Дежков A.A., Скляров A.A., Кротов B.C., Пирожник A.A., Юров A.A.// Знания молодых ядерщиков - атомным станциям: тез. докл. Итог. конф. науч.работ студентов ОАО «Концерн энергоатом», г. Обнинск, 23-25 сентября 2009г./Обнин.гос.техн.ун-т.атом.энерг.-Обнинск:ИАЭТ,2009.- С. 18-20.

Личный вклад соискателя в работах, опубликованные в соавторстве, состоит в [1,2,7] - разработке и анализе выпрямительных схем в составе переносных испытательных установок, [3,4] - в уточнении параметров компьютерной модели силовой трёхфазной кабельной линии, [5] - расчёт схем замещения повышающего трансформатора, [6] - в разработке структурной схемы универсального переносного испытательного устройства с регистратором расстояния до места повреждения, [8] - в оценке нагрузочной характеристики выпрямителей при высоковольтных испытаниях, [9] - в оценке схем высоковольтных испытаний, с учётом заземления свободных жил, [10] - в разработке выпрямительных схем с наивысшей нагрузочной характеристикой, [11] - в оценке метода колебательного разряда для дистанционного метода ОМП, [12] -в разработке схем универсальной установки для высоковольтного диагностирования дефектных изоляторов комплектных генераторных токопроводов АЭС.

Юров Александр Александрович

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СИЛОВЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИИ 6-10 кВ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ МЕТОДОМ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО РАЗРЯДА

Автореферат

Поделиться с друзьями: