Совершенствование методов проектирования и эксплуатации изоляции наружных электроустановок систем электроснабжения железных дорог

• Автор: Руцкий, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 373 с. : ил.

1.1. Анализ проблем, связанных с эксплуатацией изоляции в условиях загрязнения и увлажнения.

1.2. Основные физические процессы в слое загрязнения при увлажнении изоляции

1.3. Основные виды загрязнений и увлажнений изоляции наружных

электроустановок в условиях эксплуатации

1.4. Задачи и проблемы координации изоляции наружных электроустановок в нормальном эксплутационном режиме
1.5. Обзор и анализ математических моделей перекрытия изоляции наружных электроустановок в условиях загрязнения и
увлажнения.

Основные выводы по первой главе.

Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗОЛЯЦИИ НАРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОУС ТАНОВОК В ПРОЦЕССЕ ОДНОКРАТНОГО
УВЛАЖНЕНИЯ
2.1. Формализация математической модели изменения электрических характеристик изоляции наружных электроустановок в процессе однократного увлажнения.
2.2. Зависимость поверхностной проводимости изолятора от параметров увлажненного слоя загрязнения
2.3. Разработка математической модели теплофизичсских процессов
при увлажнении загрязненной изоляции.
2.4. Разработка математической модели изменения параметров слоя
загрязнения в процессе различного вида увлажнений
2.5. Разработка математической модели разрядных процессов при увлажнении загрязненной изоляции
2.6. Программная реализация математической модели изменения электрических характеристик изоляции наружных электроустановок в процессе однократного увлажнения
2.7. Разработка математической модели процесса электрокоррозии стержня тарельчатого изолятора в КС постоянного тока
2.8. Разработка математической модели механизма поступления
воды на поверхность изолятора при туманах и мороси.
Основные выводы по второй главе.
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗОЛЯЦИИ НАРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ПРИ ОДНОКРАТНОМ УВЛАЖНЕНИИ.
3.1. Экспериментальное определение разрядных характеристик.
3.2. Математическое моделирование электрофизических процессов
при однократном увлажнении загрязненной изоляции.
3.3. Математическое моделирование разрядных характеристик при различных видах увлажнения.
3.4. Математическое моделирование мощности потерь энергии и электрокоррозионного тока при различных видах увлажнения.
Основные выводы по третьей главе
Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗОЛЯЦИИ НАРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ЗА ДЛИТЕЛЬНЫЙ ПЕРИОД ВРЕМЕНИ
4.1. Математическое моделирование процессов загрязнения
изоляции наружных электроустановок.
4.2. Разработка методики расчета среднегодового потока загрязнения
на подстилающую поверхность в погоду без атмосферных осадков
. 4.3. Разработка стохастической математической модели изменения
электрических характеристик изоляции наружных электроустановок за длительный период времени
Основные выводы по четвертой главе
Глава 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ИЗОЛЯЦИИ НАРУЖНЫХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
5.1. Статистические характеристики метеоявлений, влияющих на работу
изоляции наружных электроустановок
Ф 5.2. Моделирование надежности работы изоляции наружных электроустановок в различных природноклиматических условиях.
5.3. Расчет интенсивности электрокоррозии стержня тарельчатого изолятора в КС постоянного тока и разработка рекомендаций по конструкции изолятора
5.4. Расчет потерь энергии изза токов утечки в изоляции наружных электроустановок систем электроснабжения железных дорог
5.5. Техникоэкономическая эффективность повышения качества проектирования и эксплуатации изоляции наружных электроустановок железных дорог.
Основные выводы по пятой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ


В случае же первого успешного АПВ после перекрытия загрязненного изолятора, находящегося под рабочим напряжением, то есть в нормальном эксплуатационном режиме, опасная ситуация не ликвидируется, а сохраняется в течение всего процесса увлажнения и нередко заканчивается перекрытием с неуспешным ЛПВ. В целом перекрытия при атмосферных перенапряжениях, как правило, сопровождаются успешным АПВ, а при перекрытиях загрязненных и увлажненных изоляторов в нормальном эксплуатационном режиме, напротив, зачастую неуспешным . В данных по отказам изоляторов КС рис. КС с неуспешным АПВ. КС, связанных с перекрытием изоляторов может быть отнесено к перекрытиям загрязненных изоляторов при увлажнении в нормальном эксплуатационном режиме. В целом весь опыт эксплуатации наружных электроустановок свидетельствует, что надежность работы изоляторов наружной установки, в первую очередь, определяется надежностью работы этих изоляторов в условиях загрязнения и увлажнения в нормальном эксплуатационном режиме ,. Хотя на этот счет есть и другие мнения, например, предлагается выбирать изоляцию в соответствии с величиной внутренних перенапряжений ,. Многочисленными сравнительными испытаниями загрязненных и увлажненных изоляторов самых разных типов при длительном воздействии постоянного и переменного напряжений установлено, что, так как энергетические процессы нагрев и подсушка увлажненного и загрязненного слоя, возникновение, развитие, поддержание и погасание частичных дуг, приводящие к перекрытию, обусловлены действующим значением напряжения, влагоразрядные напряжения при постоянном и переменном напряжениях совпадают . Однако в приводятся данные, свидетельствующие о том, что это выполняется только при слабых и умеренных загрязнениях изоляции, а при сильной степени загрязнения влагоразрядные напряжения при постоянном напряжении примерно на ниже, чем при переменном. Еще большая разница во влагоразрядных напряжениях при постоянном и переменном напряжениях приводится в . Проблема перекрытий изоляторов в нормальном эксплуатационном режиме в условиях загрязнения и увлажнения далеко не единственная ,. Протекание по загрязненным увлажненным изоляторам значительных токов утечки приводит к потерям энергии, а в системе электроснабжения постоянного тока еще и к интенсивной электрокоррозии арматуры изоляторов. Кроме того, при больших токах утечки возможны возгорания деревянных траверс и стоек опор. В электроэнергетике, в структуре потерь энергии по элементам сети, основная часть потерь приходится на линии электропередачи, примерно , из них около 5 составляют потери на корону. В целом, даже при оптимальных проектных решениях эти потери значительны и неизбежны. Сам термин потери неточно передает технический смысл этого показателя. Объективно он представляет собой необходимый технологический расход электроэнергии, связанный с ее передачей и распределением, то есть вместо потерь правильнее применять термин технологический расход на передачу электроэнергии , . Все это в полной мере относится и к потерям энергии изза токов утечки по изоляторам наружной установки при оптимальном, по условиям надежности, уровне изоляции. Обоснованных оценок потерь электроэнергии изза токов утечки не имеется, а необходимость такой оценки очевидна, особенно для систем электроснабжения железных дорог, так как здесь высока насыщенность электроустановок изоляторами. Тем более что потери на корону в системе электроснабжения железных дорог незначительны, так как со снижением рабочего напряжения электроустановки мощность потерь на корону резко уменьшается в связи с тем, что она пропорциональна квадрату рабочего напряжения. В общем случае, при напряжении промышленной частоты потери энергии, обусловленные токами утечки по изоляции наружных электроустановок, складываются из диэлектрических потерь в сухую погоду и потерь, связанных с токами проводимости при увлажнении изоляции. Диэлектрические потери пренебрежительно малы и составляют в год, примерно, 0,4 кВтч на гирлянду изоляторов в системе электроснабжения на напряжение кВ. В случае токов проводимости при допущении, что удельная поверхностная проводимость Хг изоляционной конструкции в процессе увлажнения не изменяется и соответствует увлажнению слоя загрязнения до насыщения, оценка потерь энергии не может быть признана достаточно обоснованной .