авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

Комплексное диагностическое моделирование параметров технического состояния силового трансформаторно-реакторного электрооборудования

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ХРЕННИКОВ Александр Юрьевич

КОМПЛЕКСНОЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРНО-РЕАКТОРНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.09.01 Электромеханика и электрические аппараты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Самара – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом университете на кафедре «Автоматизированные электроэнергетические системы»

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Гольдштейн Валерий Геннадьевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Халилов Фирудин Халилович

доктор технических наук, профессор

Высоцкий Виталий Евгеньевич

доктор технических наук, профессор

Назарычев Александр Николаевич

Ведущая организация - Федеральное государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования «Петербургский энергетический институт повышения квалификации», г. Санкт-Петербург.

Защита состоится " 29 " декабря 2009 г. в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу: г. Самара, ул. Первомайская, д. 18, корпус №1, ауд. 4А.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Россия, 443100, г. Самара, Молодогвардейская ул., 244, Главный корпус, Самарский государственный технический университет, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04, тел.: (846) 278-44-96, факс: (846) 278-44-00, e-mail: krotkov@samgtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета.

Автореферат разослан " __ " ______ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.217.04,

кандидат технических наук, доцент Е.А. Кротков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Оценка фактического состояния силового электрооборудования по результатам диагностических измерений является на сегодняшний день очень сложной и актуальной задачей. Большая часть электрического оборудования для генерации, передачи и распределения электроэнергии выработала свой ресурс, но продолжает эксплуатироваться, так как требуются большие финансовые средства на его замену. Соответственно с каждым годом возрастают затраты на проведение комплексных обследований и диагностики.

Надежность трансформаторного и реакторного электрооборудования (ТРЭО) электротехнических комплексов и систем (ЭТКС) во многом определяется обеспечением технической диагностики их состояния при внешних и внутренних воздействиях и оценки техниче­ского состояния (ОТС) электрооборудования.



Наличие в эксплуатации как старого в значительной мере выработавшего свой ресурс, так и нового оборудования, изготовленного с применением совре­менных технологий и материалов, приводит к снижению эффективности тради­ционных методов обеспечения нормальной работы электрооборудования.

Проблема заключается в том, что отсутствует полное представление о ха­рактере состязательных процессов между, с одной стороны, эмиссией мощ­ных электромагнитных помех (ЭМП) в основном в виде токов рабочих ре­жимов, режимов коротких замыканий и перенапряжений, воздействующих на изоляцию ТРЭО электрических сетей в целом. С другой стороны, это - физи­ческие свойства внутреннего характера и внешнего происхождения, опреде­ляющие для конкретных электроустановок стойкость их конструкций и, прежде всего, изоляции по отношению к названным ЭМП и другим физиче­ским процессам.

Качественного улучшения можно добиться только путем тщательных ис­следований, когда учитывается комплекс признаков и параметров, описы­вающих состояние ТРЭО и характер физических воздействий на изоляцию электроустановок, а также динамика изменения ее свойств по мере старения оборудования. Такой подход открывает возможность обоснованной и досто­верной ОТС и улучшения эксплуатационных свойств ТРЭО.

Анализ работы ТРЭО, и особенно тех электроустановок, которые, как уже говорилось выше, в процессе длительной эксплуатации выработали свой тех­нологический ресурс, свидетельствует о том, что для них эксплутационные затраты на ремонт, испытания и профилактическое обслуживание превыша­ют нормативы на 15 - 20% и имеют устойчивую тенденцию к увеличению.

Уровень износа электрооборудования в ЭТКС повсеместно во многих от­раслях промышленности и сельского хозяйства в стране значительно превы­шает установленный (~ 60%), а сроки и объемы его технических обслужива­нии остаются неизменными. Это приводит к еще большему числу нарушений нормальной работы электрооборудования ЭТКС и к увеличению числа и ин­тенсивности отказов в процессе его эксплуатации.

Для решения проблем обеспечения качественной и достоверной ОТС не­обходимо разработать для ТРЭО ее научные основы для широкого спектра конструкций электрооборудования ЭТКС, методов оценки и прогнозирова­ния его технических ресурсов, а также стратегии, тактики и конкретных ме­роприятий по оптимизации эксплуатации, и, прежде всего, технической ди­агностики, что является важной частью программы ресурсосбережения РФ. Сказанное выше определяет актуальность диссертационной работы.

Вышеизложенное говорит о необходимости научного обоснования и реализации современного подхода к решению задач создания условий оптимальной эксплуатации ТРЭО современных электротехнических комплексов и систем на основе концепции диагностического моделирования (ДМ). Эта концепция, основана на применении идей кибернетического моделирования, предложенных В.А. Вениковым и его учениками, для построения специфических диагностических моделей названного оборудования. Она заключается в реализации следующих положений.

  1. Для реальной электроустановки ТРЭО строится диагностическая модель (ДМ) в виде системы характеристик и параметров, обеспечивающих с необходимой полнотой информацию о техническом состоянии конкретной электроустановки (ЭУ). Они получили название диагностических признаков (ДП). Характерные особенности ДМ: это - кибернетическая информационная модель, реализованная по принципу «черного ящика»; с реальным объектом имеется только информационная связь; отсутствует непосредственная связь с физическими процессами, происходящими в ЭУ; ДМ строится и работает на ретроспективной и текущей информации, что позволяет при определенных допущениях производить прогнозирование, в частности, при решении задач о ресурсах ЭУ.
  2. Определяется состав возможных эксплуатационных физических воздействий (ЭФВ) на ЭУ, их энергетические, статистические и другие характеристики.
  3. Определяются реакции (в виде изменения диагностических признаков) ЭУ на ЭФВ, получившие название текущих мер повреждений (МП), с возможно более полным учетом предыдущих ЭФВ. Иначе говоря, это можно назвать моделированием накопления повреждений с учетом кумулятивности. Важным моментом здесь является трудноразрешимая задача об определении текущей оценки МП, которая в современных условиях в подавляющем большинстве случаев может быть найдена только приближенно.
  4. Поскольку ЭФВ может быть разрушающим, частично разрушающим или повреждающим в рамках диагностического моделирования далее необходимо применить диагностический подход к электромагнитной совместимости (ЭМС) электроустановок ТРЭО при конкретном потоке ЭФВ. Этот подход может быть реализован двумя способами: определением предельных состояний с точки зрения классических положений ЭМС при достижении МП значений, приводящих к нарушениям ЭМС (НЭМС); определением статистических характеристик НЭМС на некоторой конкретной по возможности однородной выборке ЭУ, находящихся в близких эксплуатационных условиях; выводом о дальнейшей судьбе электроустановки.

Названные положения являются основой для решения важнейшей технической задачи о нахождении паспортных, гарантированных и текущих ресурсов электроустановок ТРЭО. Технической и информационной базой этих положений и задач являются данные об аварийности, повреждаемости эксплуатируемых электроустановок ТРЭО, а также результаты контроля технического состояния, разнообразных электрических и, прежде всего электродинамических испытаний.

С этой точки зрения важнейшим принципом построения диагностических моделей электроустановок ТРЭО, как показано в работах российских и зарубежных исследователей А.Н. Назарычева, В.А. Савельева, А.И. Таджибаева и др., является системное использование конечного множества мультипараметрических диагностических признаков.

Системный подход к формированию репрезентативного состава этих признаков требует проведения полномасштабных заводских и эксплуатационных испытаний электроустановок ТРЭО, тщательного анализа их повреждаемости, неукоснительного систематического изучения его технического состояния в рамках реализации современных стратегий технического обслуживания и ремонтов.

Практическим применением системы ДП является обнаружение в электроустановках ТРЭО дефектов и повреждений. Необходимо отметить, что значительная часть из них трудно диагностируются традиционными методами. Поэтому необходимы новые подходы к анализу технического состояния электроустановок и методы диагностики, не нашедшие пока отражения в руководящем документе «Объем и нормы испытаний электрооборудования» (ОНИЭ) - РД 34.45-51.300-97.

В нашей стране он является нормативно-технической основой для контроля и диагностики состояния электрооборудования генерирующих и сетевых предприятий, электростанций и подстанций и действует наряду с другими директивными документами и стандартами. Несмотря на отдельные очевидные недостатки, ОНИЭ позволяет иметь достаточно близкую к объективной картину процессов, идущих внутри эксплуатируемого оборудования и приводящих в конечном итоге к возникновению дефектов и повреждений.

Решение о выводе в ремонт и замене конкретной ЭУ является ответственной и сложной задачей, что может привести в ряде случаев к принятию ошибочных экспертных заключений в оценке его состоянии, что, в свою очередь, ведет к неоправданным финансовым потерям и издержкам, к снижению надежности схемы электроснабжения потребителей.

В качестве инструмента проверки надежности электроустановок ТРЭО и их конструкции и с целью повышения в целом надежности электроснабжения потребителей требуется проведение таких обязательных мероприятий, как заводские и эксплуатационные в процессе капитальных ремонтов испытания, электродинамические испытания и оценка состояния электроустановок ТРЭО диагностическими методами. Сущность последнего мероприятия состоит в мониторинге репрезентативного состава диагностических признаков в процессах эксплуатации при техническом обслуживании и при текущих ремонтах. При этом важнейшей составной частью содержательного обоснования принимаемых решений должна быть информация о всей предыстории конкретной электроустановки, которую необходимо фиксировать в информационном паспорте, хранящемся в ЭВМ.

Сказанное выше позволяет констатировать актуальность проблемы, которой посвящена настоящая диссертационная работа. Это неоднократно подчеркивалось на многих отечественных и зарубежных семинарах, конференциях, симпозиумах.

Целью работы является научная разработка диагностических моделей электроустановок ТРЭО и их применения для решения важных актуальных практических проблем анализа и управления потоками повреждений и дефектов, что в целом обеспечивает повышение надежности их работы.

В соответствии с этими целями ставятся и решаются следующие задачи:





  • научное обоснование комплексных диагностических моделей для электроустановок ТРЭО;
  • построение структурной схемы повреждений силовых трансформаторов на основе классификации ЭФВ и анализа аварийности мощных электроустановок ТРЭО;
  • классификация и разработка диагностических моделей накопления дефектов, повреждений и отказов ТРЭО;
  • разработка диагностического подхода к обоснованию оценки ресурсов электроустановок ТРЭО;
  • разработка методов оценки технического состояния и структурного подхода к принятию технических решений на основе анализа аварийности и опыта эксплуатации изношенного ТРЭО;
  • научно-практическое обоснование оптимизации эксплуатации ТРЭО в современных условиях, а также разработка рекомендаций по организации в современных условиях полноценных электродинамических испытаний как наиболее существенной части оценки технического состояния.

Основные методы научных исследований. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы математического и физического моделирования ЭО для оценки ТС, их свойств и режимов, статических и динамических характеристик, базирующиеся на законах электротехники, теории вероятности. Использовался физико-математический аппарат исследований и построения диагностических моделей технического состояние ЭУ ТРЭО, научное обоснование методик проведения натурных экспериментов, электрических и электродинамических испытаний, принятых допущений и репрезентативной оценки погрешностей результатов, которое подтверждается удовлетворительным совпадением экспериментальных и расчетных данных.

Исследования проверены аналитическими методами, методами моделирования на ЭВМ, на базе экспериментов в лабораторных условиях и на натурных образцах на высоковольтном сетевом испытательном стенде. Обоснованность и достоверность научных положений подтверждены экспериментальными исследованиями, опытом эксплуатации и методами оценки технического состояния ТРЭО.

Основные научные результаты и их новизна состоит в следующем.

    1. Разработаны диагностические модели для оценки технического состояния электроустановок ТРЭО.
    2. На основе анализа аварийности построена структурная схема повреждений мощных электроустановок ТРЭО на примере силовых трансформаторов.
    3. Разработаны диагностические модели накопления дефектов, повреждений и отказов ТРЭО.
    4. Разработан диагностический подход к обоснованию оценки ресурсов электроустановок ТРЭО.
    5. Предложены методы оценки технического состояния и структурного подхода к принятию технических решений при эксплуатации изношенного ТРЭО.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Разработаны теоретические и методические вопросы, которые подтверждены экспериментально и использованы в ходе технического обследования и диагностики 30 трансформаторов и реакторов при испытаниях на стойкость токам КЗ на Мощном испытательном стенде (МИС) в г. Тольятти, а также при обследовании более 110 трансформаторов в эксплуатации в энергосистемах.

2. Проведены исследования и расчеты величин установившегося и апериодического токов КЗ, которые показали возможность электродинамических испытаний на стойкость к токам КЗ на подстанциях 750 кВ «Белый Раст» и «Опытная».

3. На основе испытаний реакторов в различных режимах (испытания на нагрев, акустические испытания, испытания на стойкость при коротком замыкании - коммутационный режим КЗ и режим динамического тока КЗ) разработаны диагностические модели теплового состояния ТРЭО.

4. Получены практические данные о статике и динамике признаков оценки состояния, учитывающие условия функционирования ТРЭО, в ходе технического обследования и диагностики состояния ЭО электрических станций и подстанций методами контроля механического состояния обмоток, что позволило обнаружить различные повреждения у 8 силовых трансформаторов: ТРДН-32000/110, ТРДН-25000/110 и ТДН-15000/110 и др.

5. Разработаны и внедрены современные способы оценки ТС, применяемые при диагностике ТРЭО, получены практические результаты и выявлены важные закономерности при испытаниях на стойкость токам КЗ.

6. По результатам работы выпущено более 52 отчетов и протоколов измерений, даны рекомендации для заводов-изготовителей по усилению конструкции обмоток; трансформаторы в эксплуатации с имеющимися повреждениями выведены из работы, сделаны заключения о ремонтопригодности и произведен их капитальный ремонт, что позволило избежать ущерба от перерывов электроснабжения потребителей.

7. Методы математической обработки результатов диагностических измерений и технические рекомендации, основанные на включенных в диссертацию разработках автора, внедрены на энергообъектах ОАО "Самараэнерго", на Жигулевской ГЭС, в энергопроизводстве ОАО АвтоВАЗ, на ОАО “Оскольский электрометаллургический комбинат”, в ОАО "Татэнерго" и на других электроэнергетических предприятиях.

8. Комплекс диагностических моделей силового ТРЭО внедрен в учебный процесс Самарского государственного технического университета, Санкт-Петербургского энергетического института повышения квалификации, института повышения квалификации госслужащих (г. Москва).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.