Оценка технического состояния электроэнергетического оборудования по спектральным характеристикам излучаемого им электромагнитного поля

• Автор: Силин, Николай Витальевич
• Шифр специальности: 05.09.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 308 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. Внешнее электромагнитное поле электроэнергетического

оборудования как источник диагностической информации

Г лава 1. 1.1. Проблемы контроля и технического диагностирования

электроэнергетического оборудования

1.2. Экспериментальные способы выделения диагностической информации при электромагнитном контроле

1.3. Характер спектрального состава внешнего электромагнитного

поля электроэнергетического оборудования

1.4. Выделение информативных частотных полос

1.5. Выводы
Г лава 2. Базовая диагностическая информация о дефектах высоковольтного
электроэнергетического оборудования
2.1. Спектральные характеристики электромагнитного поля короны
2.2. Спектральные характеристики электромагнитных возмущений
при дефектах термоэлектрического характера
2.3. Спектральный состав сигналов от частичных разрядов
2.4. Выводы
Глава 3. Исследование процессов излучения и распространения
электромагнитного поля как носителя диагностической информации
3.1. Исследование электромагнитного поля, излучаемого высоковольтным оборудованием, с помощью теории вибраторных
антенн
3.2. Распределение электромагнитного поля, излучаемого высоковольтным оборудованием
3.3. Распространение электромагнитного поля в закрытых распределительных устройствах
3.4. Выбор места расположения приемной антенны для регистрации диагностической информации
3.5. Выводы
Глава 4. Методики проведения контроля технического состояния оборудования
по спектральным характеристикам электромагнитного поля
4.1. Методические указания по регистрации спектров
электромагнитных полей
4.2. Методика контроля электроэнергетического оборудования по спектрам внешнего электромагнитного поля
4.3. Информативные частотные полосы в спектрах электромагнитных
полей электроэнергетического оборудования
4.4. Выводы
Глава 5. Критерии контроля электроэнергетического оборудования по
спектральным характеристикам электромагнитного поля
5.1. Программа контроля электроэнергетического оборудования по спектрам электромагнитного поля
5.2. Контроль по изменению уровня излучения
5.3. Контроль по величине интегральной мощности излучения
в информативных частотных полосах
5.4. Контроль по превышению отдельными пиками граничного уровня
5.5. Выводы

Глава 6. Контроль действующего электроэнергетического
оборудования. Информационно-техническое обеспечение
6.1. Контроль электроэнергетического оборудования на действующей подстанции
6.2. Рекомендации но формированию информационно-измерительных комплексов и базы данных спектров внешних электромагнитных
полей электроэнергетического оборудования
6.3. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Спектральный состав сигналов от частичных разрядов
Приложение 2. Схема замещения несовершенного диэлектрика для исследования
быстротечных электромагнитных процессов
Приложение 3. Документы, подтверждающие внедрение и использование
результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Интенсивное использование разнообразных электротехнических устройств, в частности - высоковольтных установок, во многих сферах жизни и деятельности человека характеризуется рядом особенностей, а именно, повышенной ответственностью выполняемых функций и высокой ценой отказа. Это обуславливает необходимость обеспечения таких качественных показателей функционирования электротехнических устройств, как надежность, безопасность, отказоустойчивость.
Поиск компромисса между желанием снизить ущерб от аварийных ситуаций за счет обеспечения надежности работы электроэнергетического оборудования и потребностью в уменьшении величины среднегодовых затрат на поддержание его в работоспособном состоянии с требуемым уровнем надежности становится особенно актуальным.
Значимость задач обеспечения энергетической безопасности, а также повышения эффективности и оптимизации технологического процесса выработки и распределения электрической энергии нашло в нашей стране отражение в Федеральном законе «О техническом регулировании», в принятой Правительством РФ «Энергетической стратегии России на период до 2020 года», в концепции диагностики электротехнического оборудования подстанций и линий электропередачи электрических сетей ОАО «ФСК ЕЭС » и в некоторых других директивных документах.
Основным принципом новой технологии управления техническим состоянием электроэнергетического оборудования является принцип обеспечения надежности функционирования электроэнергетических объектов, основанный на наблюдении за реальными изменениями технического состояния конкретного оборудования в процессе эксплуатации [206].
Получение информации как о наличии дефекта, так и о динамике его развития на ранних стадиях этих процессов позволяет повысить эффектив-

В [96] указывается, что по измеренным спектрам напряжений можно определить спектры источников излучений. Динамика изменения спектра электромагнитного излучения связана с прогнозом технического состояния оборудования. Определение элементов матрицы К(]со) в теоретическом аспекте сводится к задаче диагностики многополюсников. В реальных условиях эксплуатации имеется возможность изменения схемы подсоединения ВВЭО, включения в работу большого числа вариантов сочетаний введенного в эксплуатацию оборудования или вывода из работы отдельных единиц. Тогда, проведя серии экспериментов, основанных на различных схемах включения высоковольтного оборудования, некоторые из источников излучения из рассмотрения исключаются и можно формально положить равными нулю соответствующие матрицы коэффициентов передачи.
Изменение уровня электромагнитного излучения высоковольтного оборудования может быть связано с изменением уровней разрядной активности во внутренней изоляции, повышением локальных температур. Статистические данные показывают, что до 80% дефектов связаны именно с этими явлениями. Например, в таблице 1.2.1 приведены сведения об отказах силовых трансформаторов, вызванных внутренними повреждениями [207].
Электрические пробои, частичные и ползущие разряды, повышенный нагрев локальных зон, перегрев контактов и т.д., все эти явления приведут к повышению уровней электромагнитного излучения. Информация о появлении дефектов немедленно появится в составе импульсов электромагнитного поля, отразится на спектральном составе регистрируемого электромагнитного излучения. Это обстоятельство позволяет контролировать и предотвращать внезапные отказы оборудования, причинами которых являются пузыри воздуха (газа) в масле, свободная вода в масле, высокая относительная влажность масла плюс частицы, проводящие металлические примеси, сильные разряды в масле, ползущий разряд, перегревы твердой изоляции [208].