Метод оценки и прогнозирования пожароопасных дефектов полимерной изоляции высоковольтного электрооборудования в нефтегазовой отрасли

• Автор: Смотрин, Константин Александрович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

И МЕТОДЫ ЕЕ ОЦЕНКИ.

1.1. Анализ пожарной опасности электрооборудования.

1.2. Особенности электрооборудования нефтегазовой отрасли на примере морской льдоустойчивой стационарной платформы Приразломная

1.3. Существующая система оценки состояния электрооборудования

и пути ее совершенствования

1.4. Оценка состояния электрооборудования по параметрам ЧР.

1.5. Сравнительный анализ методов измерения параметров ЧР

1.5.1. Акустический метод.

1.5.2. Оптический метод.
1.5.3. Хроматографический метод.
1.5.4. Электрические методы.
1.5.4.1. Измерение тангенса угла диэлектрических потерь.
1.5.4.2. Измерение вольткулоновских характеристик
1.5.4.3. Измерение токов утечки.
1.5.4.4. Регистрация высокочастотных колебаний в электрических
цепях.
1.5.5. Регистрация электромагнитного излучения
1.5.6. Сопоставление методов измерения параметров ЧР
1.6. Средства измерения параметров ЧР
1.7. Выводы
2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 3 кВ ПРИ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДАХ.
2.1. Генерация и распространение импульсов ЧР в электрических цепях
2.1.1. Схема замещения объекта с сосредоточенными параметрами
2.1.2. Параметры ЧР в одиночном дефекте.
2.1.3. Особенности распространения импульсов ЧР в объекте с распределенными параметрами
2.2. Разработка схемы замещения объекта с распределенными параметрами, в котором происходят ЧР.
2.3. Моделирование процессов в объекте с распределенными параметрами при ЧР.
2.3.1. Объект испытания.
2.3.2. Источник высокого напряжения.
2.3.3. Калибратор.
2.3.4. Комплексное сопротивление нагрузки на конце линии
2.3.5. Измерительный элемент и соединительный конденсатор.
2.3.6. Методика проведения измерений и исследуемые параметры
2.4. Результаты моделирования процессов при ЧР в объекте с распределенными параметрами.
2.4.1. Градуировка измерительной схемы
2.4.2. Исследование зависимости измеряемых параметров ЧР от места расположения дефекта.
2.4.3. Исследование зависимости измеряемых параметров ЧР от длительности импульса разряда
2.4.4. Исследование зависимости измеряемых параметров ЧР от амплитуды импульса эквивалентного генератора напряжения
2.4.5. Исследование зависимости измеряемых параметров ЧР от
значения комплексного сопротивления нагрузки на конце линии.
2.5. Выводы.
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЕФЕКТА, ГЕНЕРИРУЮЩЕГО ЧАСТИЧНЫЕ РАЗРЯДЫ
3.1. Обзор нормируемых характеристик ЧР.
3.2. Выбор и обоснование диагностического параметра напряжения, при котором в дефекте начинаются ЧР.
3.3. Разработка модели дефекта высоковольтной полимерной изоляции
3.4. Электрические поля в изоляции электрооборудования
3.5. Определение напряженности электрического поля, при которой происходит разряд в межэлектродном промежутке.
3.5.1. Определение напряженности однородного электрического поля,
при которой происходит разряд в межэлектродном промежутке.
3.5.2. Определение напряженности неоднородного электрического поля, при которой происходит разряд в межэлектродном промежутке
3.6. Разработка математической модели дефекта, генерирующего частичные разряды
3.6.1. Математическая модель дефекта, генерирующего ЧР, в однородном электрическом поле.
3.6.1.1. Зависимость напряжения, при котором в дефекте начинаются
ЧР, от размера изоляционного промежутка
3.6.1.2. Зависимость напряжения, при котором в дефекте начинаются
ЧР, от размера дефекта.
3.6.2. Математическая модель дефекта, генерирующего ЧР, в резко неоднородном электрическом поле на примере системы электродов иглаплоскость.
3.6.2.1. Зависимость напряжения, при котором в дефекте начинаются
ЧР, от размера изоляционного промежутка
3.6.2.2. Зависимость напряжения, при котором в дефекте начинаются
ЧР, от размера дефекта.
3.6.3. Расчет напряжения, при котором в дефекте начинаются ЧР,
для различных вариантов межэлектродных промежутков.
3.6.3.1. Система электродов в виде соосных цилиндров
3.6.3.2. Система электродов цилиндрплоскость
3.7. Практическое определение напряжения, при котором в дефекте начинаются ЧР
3.8. Выводы
4. ЗАВИСИМОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ 4 ОТ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕФЕКТОВ ИЗОЛЯЦИИ И МЕТОД ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОЖАРООПАСНЫХ ДЕФЕКТОВ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
4.1. Разработка и обоснование структуры оптимального приемника электромагнитного излучения 4
4.2. Экспериментальное обоснование математической модели.
4.2.1. Физическая модель изоляции с дефектом
4.2.2. Описание лабораторной установки.
4.2.3. Методика проведения эксперимента.
4.2.4. Результаты экспериментальных исследований
4.2.4.1. Результаты статистической обработки экспериментальных данных
4.2.4.2. Зависимость кратковременной электрической прочности от напряжения возникновения 4.
4.2.4.3. Зависимость напряжения возникновения 4 от размера изоляционного промежутка образцов.
4.3. Зависимость напряжения возникновения 4 в изоляционных конструкциях высоковольтного кабеля от состояния изоляции.
4.4. Метод оценки и прогнозирования пожароопасных дефектов
кабелей с полимерной изоляцией.
4.4.1. Метод оценки и прогнозирования пожароопасных дефектов высоковольтных кабелей с полимерной изоляцией.
4.4.2. Метод оценки дефектов низковольтных кабелей с полимерной изоляцией
4.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список литературы


Результаты работы внедрены в ОАО Приборостроительный завод Вибратор СанктПетербург, ООО Центр новых технологий электроэнергетики СанктПетербург, ООО ВГ Технокомплекс СанктПетербург, СанктПетербургском энергетическом институте повышения квалификации, Марийском государственном техническом университете. Математическая модель дефекта полимерной изоляции, генерирующего ЧР, в неоднородном электрическом иоле с обоснованием напряжения возникновения ЧР как диагностического параметра для оценки состояния полимерной изоляции электрооборудования 3 кВ. Физическая модель дефекта полимерной изоляции, генерирующего ЧР, с учетом малой толщины слоя изоляции и неоднородности электрического поля. Структура и параметры средства измерения электромагнитного излучения ЧР. Метод оценки и прогнозирования пожароопасных дефектов полимерной изоляции электрооборудования на напряжение 3 кВ, основанный на измерении напряжения возникновения ЧР. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийской междисциплинарной научной конференции Седьмые Вавиловские чтения ЙошкарОла, декабря г. Всероссийской междисциплинарной научной конференции с международным участием Девятые Вавиловские чтения ЙошкарОла, ноября г. И Международной научнопрактической конференции Перспективные разработки науки и техники Белгород, ноября г. Международной научнопрактической конференции Наука и инновации Белгород, октября г. МарГТУ в ,, гг. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ из них 2 в журналах, рекомендованных ВАК России. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Она изложена на 0 страницах, содержит страницы рисунков и таблиц. Библиографический список включает 1 наименований. Развитие современной экономики невозможно без совершенствования систем генерации, распределения и потребления электрической энергии. Электрическая энергия остается самой доступной и удобной для преобразования ее в другие виды энергии и передачи на огромные расстояния без значительных потерь. В нестоящее время практически нет другого вида энергии, способного конкурировать с электрической энергией по доступности и удобству ее использования. Вместе с тем, использование электрической энергии связано с пожарной опасностью, с опасностью взрывов при эксплуатации электроустановок во взрывоопасных производствах. Опасность возникновения пожаров при эксплуатации электрооборудования появляется при наличии горючей изоляции, кислорода воздуха или другого окислителя и источника зажигания. Большинство изоляционных материалов относятся к классу горючих веществ резина, лакоткани, бумага, картон, полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, трансформаторное масло и т. Источниками зажигания, т. Если все пожары, происшедшие на территории Российской Федерации, принять за 0, то пожары от электроустановок в целом по стране составляют около . Статистические данные по количество пожаров, возникших в результате аварийных режимов работы электроустановок, и последствия от них за последние пять лет приведены на рисунке 1. По данным , на промышленных предприятиях доля пожаров от электрооборудования достигает . Данные о пожарах от электроустановок и количественное соотношение между ними по видам назначению электрооборудования приведены в таблице 1. Таблица 1. По данным таблицы 1. Электрические сети служат для передачи и распределения электроэнергии от места ее получения к местам потребления. Основным потребителем электрической энергии, безусловно, являются промышленные предприятия до от общей выработки электроэнергии . Источниками питания промышленных предприятий, как правило, являются сети энергосистем. Высокое напряжение подается на трансформаторную подстанцию предприятия, где оно понижается до необходимых величин как правило, до 6 кВ ,3. Под этим напряжением электроэнергия по кабелям подается к цеховым подстанциям, от которых получают питание потребители непосредственно с шин цеховых подстанций например, высоковольтные электродвигатели систем электроприводов или через трансформаторы потребители с напряжением В.