автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.06, диссертация на тему:Электромагнитные поля электроэнергетического оборудования в задачах диагностирования

На правах рукописи

РГо ОД 1 9 ИЮН 2000

СИГИДА ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ЗАДАЧАХ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Специальность 05.0S.06 - «Физические поля корабля, окегна, атмосферы

и их взаимодействи?»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владивосток - 2000

Работа выполнена в Тихоокеанском военно-морском институте им. С. О. Макарова и Институте ¡автоматики и процессов управления ДВО РАН

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Киншт Н. В.

- кандидат технических наук, доцент Грязнов А. Н.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Юдин В. В.

- кандидат технических наук, доцент Клоков В. В.

Ведущая организация - Дальтехэнерго ОАО Дальэнерго РАО "ЮС России".

Защита состоится " 29 " июня 2000 г. в 14°° часов на заседании диссертационного Со Д 064.01.01 при Дальневосточном государственном техническом университете по ащ: 690600, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 10, ДВГТУ.

С диссертацигй можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государствен технического университета

Автореферат разослан мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

БорисовЕ. К.

]иц, 1-0П.О5ч-изд О

2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ: Актуальность темы. Работа всякого электротехнического оборудования сопровождается азованием собственных или изменением естественных полей: теплового, акустического, ктромагнитного. Весьма важным источником собственных высокочастотных эдектро-нитных полей в широком диапазоне частот, которые можно явно обнаружить при экс-атации оборудования в рабочих режимах, являются частичные разряды (ЧР). ЧР возни-ут в изоляции при местном ослаблении её электрической прочности шк.в случае проявил и развития очагового дефекта, так и при общем старении изоляциг. ЧР представляют ой локальный пробой части диэлектрика, имеющего или пониженную электрическую 1Чность, или повышенную напряженность электрического поля. Как правило, ЧР развился в весьма.малых объемах газовых включений изоляции. Сопровождающие нормаль-э работу оборудования и его аварийные режимы при перенапряжениях, ЧР стимулируют оренное разрушение изоляции за счет воздействия ионизирующего излучения, темпера-ы, бомбардировки высокоэнергетическими частицами, образования химически актирных (дуктов и других факторов. Интенсивность ЧР и, в особенности, спектральные характе-тики несут информацию о степени деградации электрической изоляции. Техническое состояние.(ТС) высоковольтного электроэнергетического оборудования 5ЭО) в наибольшей степени определяется состоянием его изоляции. Поэтому измере-; и анализ собственного электромагнитного поля (ЭМП) ВВЭО в широком диапазоне тот представляет собой весьма перспективный метод оценки ТС оборудования. . Его достоинства очевидны: возможность оценки состояния оборудования в режиме мони-'Инга без вывода оборудования из рабочего режима, возможность осуществления прогноза работоспособности на всех стадиях деградации изоляции, в том числе •■ на весьма ранних. Кроме этого актуальность работы обусловлена следующими факторами: Большой ганошённосшо ВВЭО классов напряжений 110 кВ и выше. Более 30 % общего чис-установленных трансформаторов отработало гарантированные техническими условиями ми-(йльные сроки службы. Средняя наработка по отдельным видам оборудования составляет 20 — пода В связи с тяжелой экономической обстановкой обновление парка ВВЭО затруднено. Необходимостью прогнозирования технического состояния. Огромные материальные гери, тяжелые последствия от аварий и опасно связанных с ними случаев травматизма ;луживающего персонала обуславливают необходимость повышения эффективности учредительных мероприятий.

Требованием создания новых или усовершенствования по производительности, безо-:ности и метрологической точности существующих технологий профилактического кон->ля. Существующие методы контроля и диагностики обладают значительной трудоемкого, недостаточной метрологической надёжностью измерений, зачастую требуют вывода

оборудования из рабочего режима на достаточно продолжительное время до получения конечных результатов. Как показал опыт применения, имеющиеся методы не позволяют с полной достоверностью определять и прогнозировать состояние объекта контроля.

Высокий уровень высокочастотных помех от коронных разрядов, ВЧ-связи, источников радиоизлучения, тиристорных преобразователей и многих других источников определяют границы проблемы реализации этой идеи. Она охватывает целый ряд сложны* задач, начиная от приема, измерения и фиксации сигналов и (или) их спектров, первично? обработки, накопления и заканчивая созданием банка данных с их последующей глубокой обработкой и вынесением оценки ТС изоляции ВВЭО. Представленная работа охватывает исследования, относящиеся к первоначальным перечисленным задачам.

Целью работы являются анализ процессов, необходимых технических средств и разра ботка методики регистрации собственных ЭМП как информационного носителя, харакгери зующего ТС ВВЭО Для достижения поставленной вдли были решены следующие задачи:

1. Проанализировано состояние парка отечественного ВВЭО и проблемы его диагно старо вания.

2. Дан анализ электрофизических процессов генерирования и излучения собственны: ЭМП ВВЭО.

3. Проведен анализ принципов и возможностей регистрации собственных ЭМП и се лекции помех.

4. Разработана методика регистрации собственных ЭМП.

Научная новизна работы.

1. Впервые исследованы закономерности генерации и излучения собственных элек тромагнитных полей элементами электроэнергетического оборудования.

2. Впервые произведены экспериментальные исследования собственных ЭМП ряд объектов электроэнергетики.

3. Обоснована и предложена методика обследования высоковольтного электроэнерп тического оборудования в задачах оценки их технического состояния.

Практическая значимость работы.

1. Разработаны технические требования к комплексу необходимой аппаратуры для р< гистрации и анализа ЭМП ВВЭО на электроподстанциях.

2. Разработан оптимальный состав экспериментального комплекса аппаратуры из типе вых измерительных приборов для регистрации собственных ЭМП обследуемых ВВЭО.

3. Разработана методика регистрации и составления паспорта собственного ЭМП ед] ниц ВВЭО.

Достоверность полученных результатов обусловлена:

1. Адекватностью используемых моделей электрофизических процессов в ВВЭО.

. Применением общепринятых методов измерения ЭМП. . Применением сертифицированных в России измерительных приборов. . Использованием традиционных методов технической диагностики. шробация работы и публикации.

)сновные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались и вдались на заседаниях Президиума ДВО РАИ, на кафедрах теоретических основ электро-пш ДВГТУ и радиотехнического вооружения ТОВМИ им. С. О. Макарова, на научных тарах института автоматики и процессов управления (ИАПУ ДВО РАН), советах специали-энергетиков при департаменте "Востокэнерго" РАО "ЮС России". По теме диссертацион-аботы опубликованы б тезисов докладов и 2 статьи. Материалы работы прошли экспертизу ли лауреатом конкурса коллективных грантов губернатора Приморского края. Отдельные ътаты работы использованы в разработке НИР "Ионосфера", "Перспектива", "Конверсия". [а защиту выносятся:

. Обоснование принципов использования собственных ЭМП в задачах оценки тех-ского состояния ВВЭО

. Результаты качественного анализа источников собственных ЭМП. . Обоснование принципов и возможности регистрации собственных ЭМП. . Методика регистрации собственных ЭМП. >бъем и структура работы. •

Диссертационная работа изложена на 182 страницах машинописного текста, иллюстри-:я 89 рисунками и 12 таблицами. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка 1ьзованных источников из 74 наименований и 8 приложений. В приложениях представ-технические данные приборов аппаратуры, входящих в состав комплекса, некоторые (ческие характеристики, схемы расположения оборудования на подстанциях (ПС).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

0 введении представлен обзор литературных источников, посвященных рассмотрению фи-ких процессов, сопровождающихся получением ВЧ составляющих ЭМП ВВЭО. На осно-

1 работ Сканави Г. И., Кучинского Г. С., Вайтхеда С. и др. сформулированы важнейшие тва ЧР, позволяющие в конечно и итоге оценить спектральные свойства их излучений, акже приведены данные, характеризующие корону и молекулярные колебания :форматорного масла как источники помех по отношению к излучению ЧР.

'ервая глава посвящена анализу состояния проблемы диагностирования ВВЭО.,Рас-эено состояние парка ВВЭО РАО "ЕЭС России", его аварийности, опросы диагностики ВВЭО приобретают в последнее время всё большую актуаль->. Это связано с несколькими основными причинами. Во-первых, увеличение еди-

ничных мощностей оборудования приводит к возрастанию объема потерь при их от! Во-вторых, развитие электроэнергетических систем тесно связано с увеличением кол ства единиц оборудования, а, следовательно, и с увеличением числа аварий. В-трет рост стоимости оборудования требует наиболее полного исследования его ресурсг четвертых, рост разветвленное™ распределительных сетей и сложности управления требует заблаговременного предупреждения о возможных отказах оборудования.

Эти и другие причины ставят проблему оценки состояния и прогнозирования рас способности ВВЭО на одно из первых мест в системе технического обслуживания.

Установлено, что значительная часть ВВЭО России на грани физического изно старения. В первую очередь, это относится к основному энергетическому оборудова имеющему изоляцию масло-барьерного или бумаго-масляного типа: силовые трансфо торы высших классов напряжения, высоковольтные вводы, измерительные, трансфорл ры тока и напряжения. В табл. 1 приведены данные о количестве и наработке экегьт руемых трансформаторов высших классов напряжения по состоянию на 01.01.1998 г.

Табл!

Класс напряжения, кВ Тип трансформаторного оборудования Мощность МВА Количество в эксплуатации Средняяi работка, J

110 Трансформаторы 120-250 290 15,2

220 Трансформаторы 120-1000 200 21,4

Автотрансформаторы 120-250 950

330 Автотрансформаторы 120-250 150 21,7

500 Трансформаторы 135-1000 140

Автотрансформаторы 167-267 500 20,1

750 Автотрансформаторы 333-417 40 14,2

Традиционно в электроэнергетической практике сложилась система контроля В в основе которой лежат так называемые тестовые методы диагностики, требующи своей реализации вывода оборудования из работы. К ним относятся измерения сопр ления изоляции, токов утечки, тангенса угла диэлектрических потерь и др. В настс время ремонтное диагностирование является основным средством выявления деф ВВЭО в отечественной энергетике. Оно определяет сложившуюся структуру технич ; го обслуживания (ТО) с четкой регламентацией сроков контроля и плановых ремонт!

Новые направления совершенствования системы эксплуатационного контроля у ции базируется на принципах функционального диагностирования и используют \к испытаний под рабочим напряжением без отключения оборудования.

По результатам анализа методов технической диагностики, применяемых в России и рубежом, можно выделить несколько наиболее чувствительных к дефектам и перспек-вных: хроматографический анализ газов, растворенных в трансформаторном масле, 1Ловизорный и акустический контроль и др. К их числу относятся методы оценки со-зяния изоляции ВВЭО, использующие электромагнитные процессы, связанные с ЧР..

Статистика относит ЧР к числу нескольких важнейших причин, с которыми связаны иболеё частые повреждения маслонаполненного оборудования. Сюдг. в первую очередь носят силовые и измерительные трансформаторы и в особенности высоковольтные зды высших классов рабочего напряжения. Последнее обстоятельство увязывается с л фактом, что с ростом класса напряжения все более интенсивно используется изоля-я и увеличивается доля её объема, где рабочие напряженности электрического поля • иближаются к предельно допустимым значениям. До последнего времени наиболее глубокие разработки диагностики ВВЭО по электрическо-методу измерения ЧР были сделаны коллективом, возглавляемым В. П. Вдовико (СибНИИЭ). : результате создала аппаратура, требующая стационарного монтажа ВВЭО, предназначенная I измерения некоторой усредненной величины - так называемого среднего тока ЧР. Между тем, диагностика состояния маслонаполненного оборудования должна выяв-гь и идентифицировать развивающиеся дефекты и износовые процессы, определять гпень их развития, оценивать ожидаемое время до отказа оборудования и выводить формацию о состоянии оборудования в удобном виде. В этом смысле интегральные характеристики изоляции, к числу которых следует от-Л'и средний ток ЧР, сглаживает, усредняет информацию о локальных дефектах и тем лым дезориентирует обслуживающий персонал, нередко завышая оценку действитель-го состояния изоляции.

Во второй главе рассматриваются элементы ВВЭО как источники собственных ЭМП, оцесс возникновения и развития частичных разрядов, их параметры, методы их регист-лш, качественный анализ источников ВЧ ЭМП.

Источниками ВЧ составляющих ЭМП ВВЭО, кроме ЧР, являются коронные разряды; эльзящиё разряды на поверхности изоляции, искрение контактов работающего элек-зоборудования, колебания молекул трансформаторного масла и др. ЧР возникают в толще изоляции во включениях с пониженной электрической прочного. ЧР обычно не приводят к сквозному пробою изоляции, однако они вызывают мест-г разрушение диэлектрика и при длительном существовании в определенных условиях гут привести к ослаблению электрической прочности изоляционной конструкции Воз-кновение ЧР всегда свидетельствует о местной неоднородности диэлектрика. В связи с ш регистрация ЧР позволяет оценивать ТС изоляционной конструкции и выявлять

местные дефекты, которые практически невозможно определить обычными испытаниям или измерениями интегральных характеристик.

Обычно ЧР возникают в малоразмерном (порядка 10 ч- 100 микрон) газовом пузыр ке при достижении на нем напряжения ив з , равного напряжению зажигания разряд При этом ток разряда за весьма короткий интервал времени 1:0 и Ю"10 с. достигает нек< торого наибольшего значения (рис. 1), далее ток монотонно убывает вплоть до момент ^ погасания (ив п ) разряда и суммарное время импульса тока составляет 1И « 10'9 10"8 Если текущее значение общего напряжения на устройстве продолжает расти, разр; повторяется. За время одной полуволны синусоидального напряжения промышленнс частоты может произойти несколько ЧР. Их число, амплитуда 1тах> время 1И самым сущ ственным образом зависят от геометрических параметров включения, напряженное! электрического поля в окрестности включения, а также от электрофизических характ ристик диэлектрика и заполняющего включение газа. Из приведенных соображен! видно, что частотный диапазон спектральных характеристик тока ЧР простирается ) частот порядка Ю10 Гц.

Искровой разряд каждого элементарного ЧР образует практически идеальный виб[ тор Герца. Для радиочастот Ю10 Гц все пространство вокруг источника излучений мож рассматриваться как дальняя зона, для которой имеют место выражения проекций m¡ нитного и электрического векторов поля:

,т т, i ¿ : „ . ( 2л-т)

Н = Н=--=—sin0-sin cot--

2r->. ■ v / ■ ■■■•'•'•

"•'•'•'"'• Е = Е. = -'J— • —— sin0 - sini oit — ^ILZ. I

. líe 271-t-X ' V J ••

где Im - амплитуда гармоник тока с частотой со;

I - размер включения;

(1, е - магнитная и электрическая проницаемости среды, окружающей включение; X - длина волны, соответствующая частоте ю;

г, 0, у - сферические координаты с центром, лежащим в середине включения;

г - расстояние до точки наблюдения;

0, \|/ — углы высоты и азимута соответственно.

С теми или иными временными задержками таким же образом излучают сферические шы ЧР других газовых включений диэлектрика, каждое из которых характеризуется 1ими пространственными координатами. Суммирование полей приводит к весьма су-ственному возрастанию полимодальности спектра сигнала в месте его приема, отстоя-го от высоковольтного аппарата на расстоянии, измеряемом метрами. Сложность принимаемого сигнала возрастает также еще и вследствие несовпадения зстранственного расположения осей вибраторов, которые определяются в каждом от-[ьном включении локальным характером геометрии поля высоковольтного аппарата. В процессе эксплуатации изоляция стареет, проходя различные стадии деградации. В, ультате так называемого термохимического старения образуются продукты разруше-[ исходных молекул диэлектрика. При этом для жидкой компоненты изоляционной (струкции - трансформаторного масла - характерно, особенно на ранних стадиях де-дации, образование газообразных продуктов. При этом возникают новые газовые точения, а существовавшие ранее - увеличиваются в своих размерах. Собственно ЧР также оказывают сильное воздействие на процессы старения за счет мического воздействия каналов разрядов, излучений, бомбардировки потоком высоко-ргетических заряженных частиц, образования химически активных веществ и др. фак-ов. Таким образом, развитие ЧР приводит к появлению газообразных продуктов, что в ю очередь, увеличивает их интенсивность, и в целом, ухудшение свойств изоляции во мени носит черты лавинообразного процесса.

В работе детально рассмотрен высоковольтный ввод как источник ВЧ компонент из-ения ЭМП. Маслонаполненные вводы высокого напряжения являются составной чао конструкций трансформаторов, баковых масляных выключателей, шунтирующих кторов, а также применяются в качестве самостоятельных изоляционных конструкций вводе (выводе) напряжения в закрытых распределительных устройствах. В работе отмечены следующие особенности электрического поля таких вводов в связи ¡осматриваемой проблемой. Во-первых, поле вынесено за пределы баков и поэтому в тательной степени пространственно отделено от полей других фрагментов высоко-ьтного устройства. Во-вторых, в своей наиболее существенной части электрическое е ввода плоскопараллельное, его ось совпадает с осью токопровода. Кроме того, оно в

максимальной степени, посредством внутренней конструкции, приближено к однород) му. Это позволяет считать, что все газовые включения, с точки зрения числовых значен вектора напряженности электрического поля, находятся в одинаковых условиях. По эт же причине искрсвые вибраторы включений одинаково ориентированы.

С высоковольтным вводом можно связать еще один вид колебаний.

При рассмотргнии физических процессов, протекающих внутри бумажно-масляной изо ции, отметим следующее: молекулы масла, находясь под действием сильного электрическ поля Е, поляризуются и совершают колебательные движения. Частота колебаний таких дипо. достаточно велик, а амплитуды колебаний всех диполей пропорциональны интенсивно спектрального состава юлучения. Этот индуцированный д ипольный момент может существа изменить эквивалентную проницаемость материала, окружающего токоведущую трубу.

Молекулы чистого трансформаторного масла имеют резонансную частоту f = 1 МГц. При появлении пузырьков газа диэлектрическая проницаемость изоляции измеш ся. и частота излучения увеличивается. За основу расчета частоты излучения берётся в . мя релаксации дипольного момента (движения ионов) которое определяется диффуз) ионов в слое. Время релаксации определяется по формуле:

т = т/" ' (2)

' 1 О)

■■■■•■■•. ' 2тс-г '

где К-постоянная Больцмана( 1,38- 1Сги Дж/К);

Е - энергия аетивации;

Т - абсолютная температура, К0.

В маслонаполненных вводах частота излучения трансформаторного масла, в зависимост: концентрации пузырьков газа, должна наблюдаться в диапазоне примерно от 7,96 до 40 МГц.

Сам процесс поляризации в комплексном материале довольно сложен: он связан с тепло движением частиц, и, следовательно, сильно зависит от температуры. Увеличение частоты и чения молекул тражформатсрнош масла может характеризовать ухудшение состояния изоля1

Коронные разряды, возникающие на вводах, шлейфах и проводах ЛЭП генерир ЭМП, лежащие е; диапазоне от нескольких сот килогерц до 40 - 50 МГц. Их харакп стики хорошо изучены, не несут собственной информации о состоянии внутренней ляции и поэтому здесь не рассматриваются.

В работе рассмотрены некоторые принципы построения диагностической моде; организации диагностирования основного ВВЭО ПС на основе измерения ВЧ сос ляющих ЭМП, поскольку они несут информацию о его ТС.

Диагностическая модель обычно включает в себя следующие фрагменты. Во-первых, :менты, которые ассоциированы с конкретными неисправностями, либо с процессами, вводящими к неисправностям. При построении диагностической модели следует опи-ь ее выходы (реакции), измеряемые или. контролируемые в процессе диагностирова-1. Далее формализуются связи между ТС элементов, входными воздействиями и реак-ши. для этого принято, что на ПС действует совокупность эквивалентных, источников

составляющих ЭМП е^), к=Т, п , (рис. 2). Кроме того, на территории ПС измерены

[ряжения, создаваемые этим полем: и,^), 3 = 1, т.

Е, (¡со)

Источники ЭМП

0 4

4и1,,>|

Е30со)

е-

в-

-е-

—о 1 Точки

измерения

~°2 ЭМП

К(]ю)

Е„0®)

—о —о

"I

V V

ЦОш)

>ис. 2. Генерирование и распределение ЭМП на ПС

Рис. 3. Эквивалентная схема измерения ЭМП.

Изображенная на рис. 2 сетка сопротивлений отражает комплексные сопротивления учению, что соответствует реальным электрофизическим характеристикам воздуха, а же учитывает наличие большого количества проводов, порталов и других конструк-;. Переходя к спектрам напряжений, можно представить процесс анализа в виде обоб-шой эквивалентной схемы (рис. 3). Связь между величинами источников поля и изме-мых напряжений представлена з матричной форме:

и0ш) = К0®)-Е0ш), (4)

Щш) и Е(- векторы спектров напряжений и источников, соответственно; К(з®>-матрица комплексных коэффициентов передачи.

Определение элементов матрицы К()(в) в теоретическом аспекте сводится к задаче гностики многополюсников. С практической точки зрения определение этой матрицы ясно производиться при паспортизации конкретной ПС.

Как видно из рассмотренного выше, маслоиаполнепный ввод является генератором ;твенного ЭМП, параметры которого зависят от состояния внутренней изоляции.

В третьей главе представлены результаты разработки состава измерительного комшк аппаратуры для замера собственных электромагнитных излучений ВВЭО и обоснование тр< ваний к техническим параметрам измерительных приборов. Произведен сравнительный ана различных типов измерительных приборов, приведены и рассмотрены их технические хара! ристики. На основании технических требований и рассмотренных характеристик предлагаЕ оптимальный состав измерительного комплекса из типовых измерительных приборов.

Для регистрации собственного ЭМП предложен комплекс измерительной аппарг ры, показанный на рис. 4.

Рис.4. Состав измерительного комплекса для регистрации ЭМП ВВЭО

В состав комплекса могут входить устройства для анализа ВЧ и НЧ составляю! спектра объекта контроля (ОК). Состав аппаратуры: А - набор диапазонных направ/ ных антенн, АК — антенный коммутатор, ПАС - панорамный анализатор спектра, Ш широкодиапазонный радиоприемник, ЦВК - цифровая видеокамера, ПК - персоналы компьютер, РУ — регистрирующие устройства, АЦП - преобразователь аналог-цифра е, 1° - измерительные преобразователи влажности, давления, температуры; узкоподос радиоприемное устройство, осциллограф, анализатор НЧ спектра,; магнитный носит информации, БАК - блок акустического контроля. На схеме сплошными линиями с значены приборы и связи, использовавшиеся при практических измерениях на ПС М Востока. Обозначенные на схеме штриховой линией устройства и связи на практике п не использовались, но являются перспективными для изучения и применения.

Приемные антенны. Могут применяться ненаправленные антенны для приема сига и окружающего фона, а также узконаправленные антенны для обеспечения селекции нала на фоне помех. Направленные антенны обладают достаточно высоким коэффи-нтом направленного действия и высоким уровнем подавления боковых лепестков. За т этих параметров производится улучшение соотношения сигнал/шум на входе прием-:а. Рассмотрены диапазонные антенны, рассчитанные на сравнитель но узкий диапазон :нимаемых частот сигналов, и широкополосные, рассчитанные на работу в широком пазоне частот сигналов. Сравнительный анализэтих типов антенн и условий ограни-ия их применения по геометрическимразме рам из-за наводок электрического поля изи тестируемого объекта позволяет выделить логопсриодические антенны как наибо-оптимальные для применения. Применялась логопериодическая антенна "Дельта К-

Измерительные устройства. В качестве измерительных устройств применяются ши-одиапазонные специализированные радиоприемники, панорамные спектроанализато-осциллографы и др.

Для определения спектра периодического несинусоидапьного сигнала необходимо ерять амплитуды и частоты его гармонических составляющих. Для :>той цели разрабо-■J и применяются приборы - анализаторы спектра. Целью аппаратурного спектрально-нализа является выделение, наблюдение и измерение параметров спектров сигналов.

Были рассмотрены анализаторы спектра последовательного действия и анализаторы 1алов реального масштаба.

Анализ показал, что для использования в измерительном комплексе наиболее при-гмыми являются анализаторы спектра параллельного действия (реального времени), измерений использовался спекгроанализатор "PROMAX МС 277В".

Широкодиапазонные специализированные приемники позволяют определять часто--сигналов, их уровень, осуществлять накопление сигнала на заданной частоте и т.д. ако наиболее полно их возможности реализуются при сопряжении с персональным пьютером. В этом случае приемник дополнительно выполняет функции аналог - циф-)го преобразователя. На практике применялись приемники. AR - ЗОООА и AR - 8000, ощие специальный порт для связи с персональным компьютером.

Устройства регистрации. В качестве устройств регистрации применяются видеокамер^!, >аппараты, самописцы, ДЗУ персональных переносных компьютеров. Предпочтение следует вать устройствам, имеющим возможность подключения к персональному компьютеру. В ериментальных работах использовалась цифровая видеокамера фирмы "Sony" и ПЭВМ. *1:

Как правило, всё ВВЭО ПС расположено на довольно небольшой по рамерам площадке и анция между отдельными крупными элементами (трансформаторами, автотрансформатора-

ми, высоковольтными вводами) не превышает десятка метров. На каждой фазе трехфазного г трансформатора располагается 2 высоковольтных ввода, расстояние между ними -3,5 м, м< его более мелкими элементами - значительно меньше. Собственная частота, излучаемая всем в значительной мере зависит от материала изготовления и геометрических размеров элем( Таким образом, элекгромагаитньш фон излучений на площадке весьма разнообразен и заии диапазон от десятков КГц до десятков ГГц при весьма различных колебаниях амплитуды.

Возникает необходимость подавления мешающих, помеховых, сигналов и вьщ ние на их фоне сигнал а собственного ЭМП диагностируемого объекта.

Рассмотрены вопросы селекции сигналов по направлению, частоте, амплитуде, i модуляции, времени, фазе, поляризации. Разработана методика селекции исследуе> сигнала от помех. Произведена оценка общего электромагнитного фона подстанции.

В четвертой главе приводится методика проведения замера собственных ЭМП. зультаты практических экспериментов регистрации спектров ЭМП ВВЭО.

Практические замеры производились на ПС Приморского края начиная с 1997 г. Ос ные измерения проводились в 1998- 1999 г на ПС "Дальневосточная" и подстанции 50t ЛУТЭК Приморской ГРЭС. Объектом измерений служили, в основном, высоковольтные ды автотрансформаторов 500 кВ. В результате накоплен ценный с практической точки зр материал. Доказана принципиальная возможность получения спектра собственных ЭМП.

Полученные на подстанции "Дальневосточная" с помощью панорамного спект надизатора замеры собственных электромагнитных излучений трх фаз автотрансфо торов АТ-1, 2 фиксировались на цифровую видеокамеру, обрабатывались и анализир лись на персональном компьютере.

Общий фон представлен характерным повышением амплитуды частотных состав, щих спектра от 15 до 30 дБ в диапазоне 40 100 МГц. Собст венные сигналы ЭМП пред< лены нарастанием амплитуды частотных составляющих примерно от 125 + 130 МГц до -МГц. Нарастание амплитуды происходит от нижней части диапазона в сторону увелич частоты. По мере продвижения по частотному диапазону происходит нарастание амшпп составляющих спектра, особенно в 2-х - 3-х точках и носят индивидуальный характер каждого вывода. Наряду с быстрым изменением амплитуды отдельных частотных со< ляющих, имеет место общая пульсация амплитуды сигната с периодом в несколько секущ

Наблюдается перемещающееся движение спектра ЭМП в сторону более выс( части диапазона, ширина движущейся части » 25 МГц, период пульсации 3 г- 4 с. На1 пульсирующей части от и 120 МГц до 200 МГц.

Сравнение минимальных и максимальных амплитуд составляющих, спектра излуч (рис. 5) позволило устшювить, что высоковольтные вводы имеют индивидуальные особ« сш, на основании которых необходимо составить персональный паспорт каждого ввода.

Рис.5. Сравнение значений амплитуды частотных составляющих спектра в момент мгновенных максимума и минимума автотрансформатора АТ - 1, фаза А

Из приведенного на рис.6 примера видно, что фазы одного автотрансформатора

меют четко различимые индивидуальные характеристики.

Рис.6. Совмещение максимальных мгновенных амплитуд частотных составляющих

спектров АТ-2 фаз А и В

Методически предлагаемый метод имеет следующие особенности:

1. Диагностирование оборудования под нагрузкой в его естественных рабочих режимах и ггеоусловиях;

2. Применение общих теоретических принципов и алгоритмов теории технической диагао-ики;

3. Компьютеризация получения и обработки диагностической информации;

4. Мониторинг, построение, наполнение и анализ баз данных о техническом состоянии I новного электроэнергетического оборудования.

Рис. 7. Сравнение мгновенных спектров автотрансформатора АТ-2 в момент минимума амплитуд фаз А, В, С Выявлено белее десятка параметров, которые в дальнейшем могут быть использован! качестве диагностических признаков (табл. 2).

Таблица 2

№ группы Свойство

Интегральные характеристики спектра

Средняя анергия спектра

1 Частотный диапазон

Амплитуда спекгра

Зашумленность спектра

оХаракгериййки фрагментов

Количество поддиапазонов с экстремумами

Амплитуды экстремумов

Частоты амплитуд фрагментов

2 Диапазон (на основе априорного разбиения на поддиапазоны)

Форма .

Фронты

Энергия фрагмента спектра

Характеристики устойчивых единичных выбросов (частота, амплитуда)

3 Изменчивость спектра (во времени)

4 Свойства детектированного сигнала

•рганизационные принципы метода заключаются в следующем: . Обследование ВВЭО с целью паспортизации собственного ВЧ электромагнитного {ения при существующем техническом состоянии;

. Прогноз изменения технического состояния ВВЭО на основе анализа данных пас-1 и данных повторных регулярных измерений и принятие организационных решений, иных с процессом эксплуатации оборудования.

работе представлены требования к характеристикам приемных устройств, роду ра, шкалам измерений, частотному диапазону, динамическому диапазону изменения [ггуды, диаграммам направленности антенн, определены погодные условия проведе-иагностики.

Методика диагностического обследования

• Производится регистрация общего ЭМП подстанции, как в направлении объектов юстирования, так и в другие стороны.

• Измерение собственных ЭМП трансформатора производится в непосредственной >сти от него. Точки измерений находятся на расстоянии не менее 6 м напротив вво-Зриемная антенна располагается на высоте не более 2 м, ось антенны ориентирована ьект диагностирования.

• Измерения ЭМП производят при вариации ориентации антенны - вертикальной и онтальной - с целью оценки влияния поляризации электромагнитных волн.

• На дисплее спектромонитора или специализированного радиоприемника наблю-общий вид спектра ЭМП на всех поддиапазонах.

• Производится выделение участков спектра с характерными признаками.

• Спектр, наблюдаемый на дисплее спектромонитора или специализированного ра-мемника, фиксируется видеокамерой или передается в персональный компьютер зльнейшего анализа характера его изменчивости во времени, количества и парамет-фактерных точек, выявления других индивидуальных особенностей.

» Видеосъемки проводятся в течение не менее 50 - 60 сек.

» Фиксируются значенга давления, влажности, температуры з начале и конце нзме-Обработка видеосъемки

Разработанное при участии автора программное обеспечение для обработки видео-л предусматривает перевод ее в черно-белый цвет, оцифровку и перекодировку в альный формат. Программа написана на языке Delphi.

Видеозаписи спектров оцифровываются и редактируются на ПЭВМ Pentium с мощью программы нелинейного видео монтажа ADOBE PREMIER с исподьзова! платы Miro Vidio DC 3D.

Для визуального представления множество видео кадров обрабатывалось с ni щью программы COREL PHOTOPAINT. Окончательное редактирование произведе помощью программы PAINT.

Обработанные и проанализированные результаты замеров сравниваются с пр дущими показаниями из базы данных, выявляются тенденции изменения состоян использованием пакета инженерных исследований M AT LAG.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом комплексных теоретических и экспериментальных исследований, Haï ленных на изучение собственных электромагнитных полей ВВЭО в задачах оценк ТС, являются следующие результаты:

; 1: Проанализировано состояние парка отечественного ВВЭО. Показано, что срок ит около 45 % трансформаторов перешел за 20 лет, а 30 % - за 25 лет. Повреждаемость трансф' торов, в среднем, составляет 2,2 % в год от числа эксплуатируемых. Это требует наличия к ной С'ГД. Одним из перспективных направлений в кардинальном обновлении методов кон состоянйя ВВЭО является создание комплекса диагностики ВВЭО по параметрам собстве: ЭМП, поскольку его параметры при различного рода дефектах уже на ранних стадиях отличаться от таковых при нормальном состоянии дшты< элементов ВВЭО.

2. Произведен анализ электрофизических процессов в ВВЭО, который показывает, ч точниками ЭМ излучений могут являться 4P, пузырьки геза в трансформаторном масле и сг соковольтный ввод. Параметры этих излучений зависят от электрофизического состояния i рукционных материалов и общего состояния ВВЭО. Определены диапазоны частот, ипфор онных с точки зрения определения ТС ВВЭО на основе анализа его собственного ЭМП.

3. Произведено обоснование принципов и возможностей регистрации собственных 2 лучений. Произведен сравнительный анализ отечествен! ых и импортных измерительных i ров, имеющихся на рынке аппаратуры. Обоснован состав измерительного комплекса в Bapi минимальной и перспективной комплектации.

В результате экспериментальных исследований пространственно-временных и спек ных характеристик разрядных процессов, происходящих внутри ВВЭО, определены осн требования к устройствам регистрации ЭМП, их основные частотные диапазоны. Ко> состоит из антенных устройств, широкодиапазонного радиоприемника и панорамного спе нализатора, устройств регистрации й документирования, персонального компьютера.

4. Разработаны и практически отработаны основные методические приемы производства черешш и регистрации собственных ЭМП на объектах РАО "ЕЭС России". Начато накопле-е информации для составления базы данных и паспортизации крупных ВВЭО для выявления адснции их поведения.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

1. Сигида В. И., Дементьев С. Г., Корж Г. П. Определение излучающих свойств соковольтного ввода. // Тез. докл. 42-й всероссийской межвузовской научно-шической конференции. - Владивосток: ТОВМИ, 1999. Т 1, - С. 30 - 33.

2. Киншт В. Н., Грязное А. Н,. Сигида В. И. Спектральные характеристики высо-вольтного электрооборудования. // Тез. докл. 42-й всероссийской межвузовской науч--технической конференции. - Владивосток: ТОВМИ, 1999. Т 1, - С. 66 - 69.

3. Киншт Н. В., Сигида В. И. Анализ собственного электромагнитного излучения соковольтного оборудования. // Тез. докл. 42-й всероссийской межвузовской научно-шической конференции. - Владивосток: ТОВМИ, 1999. Т 1, - С. 70 - 73.

4. Киншт Н. В, Сигида В. И, Скроботов М. А. Построение диагностической мо-пи высоковольтного ввода. // Тез. докл. 42-й всероссийской межвузовской научно-шической конференции. - Владивосток: ТОВМИ, 1999. Т 1, - С. 73 - 75.

5. Сигида В. И. Комплекс для замера электромагнитного излучения высоко-льтного электрооборудования. Р Тез. докл. 42-й всероссийской межвузовской научно-шической конференции. - Владивосток: ТОВМИ, 1999. Т 1, - С. 120 - 123.

6. * Сигида В. И. Математическая модель старения электрооборудования. // Тез. кл. 42-й всероссийской межвузовской научно-технической конференции. - Владиво-ж: ТОВМИ, 1999. Т 1, - С. 123 - 127.

7. Киншт Н. В, Грязнов А Н, Говорухин В. II, Сигида В. И. Диагностика высоко-(тьтного оборудования на основе анализа собств.енных электромагнитных излучений. //

статей "Проблемы и методы разработки и эксплуатации вооружения и военной тех-ки ВМФ". Выпуск 23. -Владивосток: ТОВМИ, 2000. - С. 46 - 52.

8. Киншт Н. В, Сигида В. И, Авраменко Ю. Г, Щербаков В. И. Технические сред-!а обработки широкополосных сигналов. // Сб. статей "Проблемы и методы разработки жсплуатации вооружения и военной техники ВМФ". Выпуск 23. - Владивосток: ТОВ-Л, 2000. - С. 53 - 57.

Перечень использованных сокращений.

Ведение

Глава 1. Техническое состояние и система технического обслуживания парка высоковольтного электроэнергетического оборудования

России

1.1 Оценка состояния парка трансформаторов.

1.2. Анализ повреждаемости трансформаторного оборудования

1.3. Главные причины повреждений.

1.4. Факторы, влияющие на повреждаемость ВВЭО

1.5. Влияние естественных физических полей и техногенных факторов на надёжность ВВЭО.

1.6. Выбор метода учета технического состояния ВВЭО.

1.7. Системы диагностики технического состояния ВВЭО.

1.8. Организация технического обслуживания ВВЭО.

1.9. Интегральная оценка электрофизических параметров ВВЭО как технические характеристики среды.

1.10. Система контроля трансформаторного оборудования

1.11. Опыт контроля состояния трансформаторов.

1.12. Практическая диагностика ВВЭО на примере электропод-стацции "Дальневосточная".

Глава 2. Количественный анализ источников ВЧ ЭМП.

2.1. Электрическая подстанция, как объект диагностирования

2.2. Особенности конструкции некоторых высоковольтных устройств.

2.3. Частичные разряды в диэлектриках

2.4. Основные характеристики ЧР

2.5. ЧР при переменном напряжении.

2.6. Измерение характеристик ЧР и измеряемые величины.

2.7. Методы и схемы измерения характеристик ЧР.

2.8. Другие источники, создающие ВЧ электромагнитные поля

Глава 3. Принципы и возможности регистрации собственных

ЭМП и селекции помех.

3.1. Комплекс для измерения ЭМП

3.1.1. Антенны

3.1.2. Анализаторы спектра.

3.1.3. Широкодиапазонные специализированные радиоприемники

3.2. Принципы селекции сигналов

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований ВЧ ЭМП ВВЭО

4.1. Описание подстанции "Дальневосточная".

4.2. Схемы для измерения ЭМП.

4.3. Методика измерения собственного ЭМП ВВЭО.

4.4. Основные свойства спектров собственного ЭМП трансформатора ТДЦ 250000 /

4.4.1. Мгновенные спектры ЭМП.

4.4.2. Огибающие спектров.

4.4.3. Сравнение спектров различных фаз.

4.4.4. Динамика изменения спектра

4.5. Обработка видеосъемки.

Актуальность темы. Работа всякого электротехнического оборудования сопровождается образованием собственных или изменением естественных полей: теплового, акустического, электромагнитного. Важным источником собственных высокочастотных электромагнитных полей в широком диапазоне частот, которые можно явно обнаружить при эксплуатации оборудования в рабочих режимах, являются частичные разряды (ЧР). ЧР возникают в изоляции при местном ослаблении её электрической прочности как в случае проявления и развития очагового дефекта, так и при общем старении изоляции. ЧР представляют собой локальный пробой части диэлектрика, имеющего или пониженную электрическую прочность, или повышенную напряженность электрического поля. Как правило, ЧР развиваются в весьма малых объемах газовых включений изоляции. Сопровождающие нормальную работу оборудования и его аварийные режимы при перенапряжениях, ЧР стимулируют ускоренное разрушение изоляции за счет воздействия ионизирующего излучения, температуры, бомбардировки высокоэнергетическими частицами, образования химически активных продуктов и других факторов. Интенсивность ЧР и, в особенности, спектральные характеристики несут информацию о степени деградации электрической изоляции.

Техническое состояние (ТС) высоковольтного электроэнергетического оборудования (ВВЭО) в наибольшей степени определяется состоянием его изоляции. Поэтому измерение и анализ собственного электромагнитного поля (ЭМП) ВВЭО в широком диапазоне частот представляет собой весьма перспективный метод оценки ТС оборудования. 7

Его достоинства очевидны: возможность оценки состояния оборудования в режиме мониторинга без вывода оборудования из рабочего режима, возможность осуществления прогноза его работоспособности на всех стадиях деградации изоляции, в том числе - на весьма ранних.

Кроме этого актуальность работы обусловлена следующими факторами.

- ВВЭО классов напряжений 110 кВ и выше значительно изношено. Более 30 % общего числа установленных трансформаторов отработало гарантированные техническими условиями минимальные сроки службы. Средняя наработка по отдельным видам оборудования составляет 20 - 22 года. В связи с тяжелой экономической обстановкой обновление парка ВВЭО затруднено.

- Необходимо раннее прогнозирование технического состояния ВВЭО. Огромные материальные потери, тяжелые последствия от аварий и опасно связанных с ними случаев травматизма обслуживающего персонала обуславливают необходимость повышения эффективности предупредительных мероприятий.

- Требуется создание новых или совершенствование существующих технологий профилактического контроля по показателям производительности, безопасности и метрологической точности. Существующие методы контроля и диагностики обладают значительной трудоемкостью, недостаточной метрологической надёжностью измерений, зачастую требуют вывода оборудования из рабочего режима на достаточно продолжительное время до получения конечных результатов. Как показал опыт применения, имеющиеся методы не позволяют с полной достоверностью определять и прогнозировать состояние объекта контроля.

Значительный уровень высокочастотных помех от коронных разрядов, ВЧ-связи, источников радиоизлучения, тиристорных преобразователей и многих других источников определяют границы проблемы реализации этой идеи. Она охватывает целый ряд сложных задач, начиная от приема, измерения и фиксации сигналов и (или) их спектров, первичной обработки, накопления и заканчивая созданием банка данных с их последующей глубокой обработкой и 8 вынесением оценки ТС изоляции ВВЭО. Представленная работа охватывает исследования, относящиеся к первоначальным перечисленным задачам.

Проблема исследования процессов, происходящих в диэлектриках при высоких напряжениях, рассматривается отечественными и зарубежными учеными с начала тридцатых годов: Кананыкин Б. Н., Гутин С. С., Ермолаев А. П., Сканави Г. И. [76], Аустен А., Вайтхед С., и д.р.[68]

С развитием электроэнергетики, повышением рабочих напряжений оборудования все более важное значение приобретает качество изолирующего материала, его стойкость к пробоям и деградационным процессам. Частичные разряды в изоляции становятся одной из основных причин аварийности ВВЭО. Исследованию процессов развития ЧР в изоляции ВВЭО посвящен целый ряд исследований [7, 8, 10, 45, 46, 72, 81]. Были разработаны методики диагностики единиц электрооборудования путем применения контактных датчиков для измерения параметров ЧР: среднего тока и кажущегося заряда [14, 15, 16, 34, 35, 55]. Позднее данные методики были рекомендованы к широкому применению и на их основе были разработаны соответствующие ГОСТы [24, 26]. Методики диагностирования ТС ВВЭО по ЧР продолжают совершенствоваться [17, 18, 20, 28, 29, 66, 67, 77, 78], однако, как показывает практика их применения [50, 53, 63, 68, 87], они не дают достаточно полной гарантии выявления развивающихся процессов деградации изоляции оборудования.

В исследованной литературе собственные электромагнитные поля рассматриваются, в основном, только как источник радиопомех [41]. Кучинский Г. С. [46] рассматривает контроль ЧР с использованием радиоприемных антенн очень ограниченно - для диагностирования изоляторов на линиях электропередачи в узком частотном диапазоне.

Целью работы является анализ процессов, происходящих в бумажно-масляной изоляции, и связанных с генерированием и излучением собственного электромагнитного поля; разработка требований к техническим средствам изме9 рения электромагнитных полей и разработка методики регистрации собственных ЭМП как информационного носителя, характеризующего ТС ВВЭО. Для достижения поставленной цели были определены и решались следующие задачи:

1. Проанализировать состояние парка отечественного ВВЭО и проблемы его диагностирования.

2. Дать анализ электрофизических процессов генерирования и излучения собственных ЭМП ВВЭО.

3. Произвести анализ принципов и возможностей регистрации собственных ЭМП и селекции помех.

4. Разработать методику регистрации собственных ЭМП.

Объектом исследования данной работы являются частичные разряды в изоляции маслонаполненного высоковольтного электроэнергетического оборудования.

Предмет исследования - собственные электромагнитные поля ВВЭО.

При решении поставленных задач использовались методы эмпирических исследований: наблюдение, сравнение, измерение, эксперимент, анализ.

Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях Президиума ДВО РАН, на кафедрах теоретических основ электротехники ДВГТУ и радиотехнического вооружения ТОВМИ им. С. О. Макарова, на научных семинарах института автоматики и процессов управления (ИАПУ ДВО РАН), советах специалистов энергетиков при департаменте "Востокэнерго" РАО "ЕЭС России". По теме диссертационной работы опубликованы 6 тезисов докладов и 2 статьи. Материалы работы прошли экспертизу и стали лауреатом конкурса коллективных грантов губернатора Приморского края. Отдельные результаты исследования использованы в разработке НИР "Ионосфера", "Перспектива", "Конверсия".

10

На защиту выносятся:

1. Обоснование принципов использования собственных ЭМП в задачах оценки технического состояния ВВЭО.

2. Результаты качественного анализа источников собственных ЭМП.

3. Обоснование пршпщпов и возможности регистрации собственных ЭМП.

4. Методика регистрации собственных ЭМП.

Диссертационная работа изложена на 183 страницах машинописного текста, иллюстрируется 80 рисунками и 13 таблицами. Работа состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка использованных источников из 90 наименований и 9 приложений.

160 выводы

В результате мониторинга технического состояния силовых автотрансформаторов в период с 03.04.99г. по 25.05.2000 г. методом анализа его собственных электромагнитных излучений под рабочим напряжением можно сделать следующие выводы.

1. Общий ЭМ фон представлен характерным повышением амплитуды в диапазоне от 40 до 100 МГц и амплитудой до 30 дБ. Собственные сигналы ЭМИ представлены нарастанием амплитуды примерно от 125 - 130 МГц до конца шкалы диапазона 170 МГц. Окончательный спад происходит в районе частоты 200 МГц. Нарастание амплитуды происходит от нижней части диапазона в сторону увеличения частоты. По мере продвижения по частотному диапазону происходит нарастание амплитуды, особенно в 2-х - 3-х точках и носят индивидуальный характер для каждого вывода. Наряду с быстрым изменением амплитуды отдельных частотных составляющих имеет место общая пульсация амплитуды сигнала с периодом в несколько секунд.

Наблюдается перемещающееся движение спектра ЭМИ в сторону более высокой части диапазона, ширина движущейся части « 25 МГц, период пульсации 3 - 4 с. Начало пульсирующей части от « 120 МГц до 200 МГц.

2. Разработанная и отработанная на практике методика измерения и документирования спектров собственных ЭМП реальных ВВЭО на подстанции "Дальневосточная" позволяет выявлять и документировать ярко выраженные классификационные признаки, по которым можно составить индивидуальный паспорт каждой крупной единицы ВВЭО.

3. Разработанная методика обработки видеосъемки позволяет формализовать классификационные признаки, и ускорить процесс обработки полученных результатов измерения спектров собственных ЭМП реальных ВВЭО.

161

4. Первые опыты проведения измерений характеристик собственных ЭМП ВВЭО показывают, что измерительный комплекс, состоящий из спек-троанализатора "Promax-377 В", логопериодической антенны "Дельта К-331", видеокамеры "Sony", широкополосного радиоприемника AR-8000, персонального компьютера компактна и мобильна, имеет довольно низкие весовые характеристики, удобно монтируется в автомобиле или микроавтобусе. Для обслуживания такой установки достаточно 2, оптимально - 3 человека. Время развертывания установки 10-15 минут при сетевом, либо автономном электропитании. Проведения диагностических замеров занимают от 30 до 1часа на одну контролируемую единицу, в зависимости от глубины контроля. Входящий в состав комплекса персональный компьютер позволяет документировать, архивировать, обрабатывать и передавать полученную диагностическую информацию. При этом отпадает необходимость в видиосъемках.

5. Начато накопление информации для составления базы данных и паспортизации крупных ВВЭО для выявления тенденции изменения их состояния.

162

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итогом комплексных теоретических и экспериментальных исследований данной работы, направленных на изучение собственных электромагнитных полей ВВЭО в задачах оценки их ТС, являются следующие результаты:

1. Проанализировано состояние парка отечественного ВВЭО. Показано, что срок службы около 45 % трансформаторов перешел за 20 лет, а 30 % - за 25 лет. Повреждаемость трансформаторов, в среднем, составляет 2,2 % в год от числа эксплуатируемых. Это требует наличия надёжной СТД. Одним из перспективных направлений в кардинальном обновлении методов контроля состояния ВВЭО является создание комплекса диагностики ВВЭО по параметрам собственного ЭМП, поскольку его параметры при различного рода дефектах уже на ранних стадиях будут отличаться от таковых при нормальном состоянии данных элементов ВВЭО.

2. Произведен анализ электрофизических процессов в ВВЭО, который показывает, что источниками ЭМ излучений могут являться ЧР, пузырьки газа в трансформаторном масле и сам высоковольтный ввод. Параметры этих излучений зависят от электрофизического состояния конструкционных материалов и общего состояния ВВЭО. Определены диапазоны частот, информационных с точки зрения определения ТС ВВЭО на основе анализа его собственного ЭМП.

3. Произведено обоснование принципов и возможностей регистрации собственных ЭМ излучений. Произведен сравнительный анализ отечественных и импортных измерительных приборов, имеющихся на рынке аппаратуры. Обоснован состав измерительного комплекса в вариантах минимальной и перспективной комплектации.

В результате экспериментальных исследований пространственно-временных и спектральных характеристик разрядных процессов, происходящих внутри ВВЭО, определены основные требования к устройствам регистрации ЭМП, их основные частотные диапазоны. Комплекс состоит из антенных устройств, широкодиапазонного радиоприемника и панорамного спектроанализа-тора, устройств регистрации и документирования, персонального компьютера.

4. Разработаны и практически отработаны основные методические приемы производства измерений и регистрации собственных ЭМП на объектах РАО "ЕЭС России". В результате проведенного диагностического обследования ПС практически показано, что отдельные единицы оборудования имеют индивидуальные спектры ЭМИ; частоты спектральных линий ЭМИ ЭО при стабильных метеоусловиях обладают стабильностью во времени и объективно связаны с ТС оборудования. Начато накопление информации для составления базы данных и паспортизации крупных ВВЭО для выявления тенденции их поведения. Паспортизация ЭМИ оборудования по единым методикам позволяет осуществлять накопление и обобщение информации с целью разработки и совершенствования руководящих материалов по широкому применению рассматриу ваемых методов в производстве

В настоящее время наиболее актуальным с практической точки зрения является развертывание работ по паспортизации ЭМИ высоковольтного оборудования в рабочих режимах.

Непосредственным практическим результатом этой работы ожидается внедрение предлагаемой методики для выявление единиц оборудования с аномальными характеристиками ЭМИ и подлежащих первоочередному диагностическому обследованию по применяемым традиционным стандартным методикам.

164

1. Айзенберг Г. 3. Коротковолновые антенны. М.: Связьиздат, 1962. - 89 с.

2. Алексеев Б. А., Несвижский Е. И. Система контроля и диагностики состояния трансформаторов. I/ Электрические станции, 1990, № 3.

3. Андрюхин С. П., Вдовико В. П. Установка для обнаружения и измерения частичных разрядов в изоляции высоковольтных аппаратов. В кн. Электрофизическая аппаратура и электрическая изоляция. - М.'. Энергия, 1970. С. 438-442.

4. Антенна измерительная П6-23. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЮК 1.400.016 ТО. 1980.

5. Антенна измерительная П6-23А. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЮК1.400.016. М.: МО СССР, 1979.

6. Антенна измерительная П6-33. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М.: МО СССР, 1980. 43 с.

7. Бабиков М. А., Комаров Н. С., Сергеев А. С. Техника высоких напряжений. М. Л.: Энергия, 1963.

8. Балыгин И. Е. Электрическая прочность жидких диэлектриков. М.-Л.: Энергия, 1962.- 342 с.

9. Долганов А. И. Техника высоких напряжений в электроэнергетике. М.: 1968.-464 с.

10. Бумажно-масляная изоляция в высоковольтных изоляционных конструкциях. Под ред. Кучинского Г. С. М. Л.* 1963.

11. Бутырин П. А. Диагностика линейных многополюсников. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1983. - № 6. - С.81-85.

12. Вавин В. Н. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи. М.: Энергия, 1977.

13. Васильев В., Гуров И. Компьютерная обработка сигналов. Дюссельдорф, Киев, Москва, С. - Петербург: Изд. БХВ, 1998.

14. Вдовико В П., Овсянников А. Г. Диагностика электрической изоля165ции высоковольтного оборудования под рабочим напряжением. // Энергетик. М.: HTA «Энергопрогресс». - 1995. - № 10.

15. Вдовико В. П. Оперативная диагностика электрической изоляции высоковольтного оборудования под рабочим напряжением. Сибирский НИИ энергетики, Новосибирск, 1995.

16. Верзаков Г. Ф., Киншт Н. В., Рабинович В. И. и др. Введение в техническую диагностику. М.: Энергия, 1968. - 224 с.

17. Воевода А. Н, Гурин В. В, Носачев В. А. Частичные разряды в силовых трансформаторах и частота испытательного напряжения переменного тока. // Электрические станции. 1975. - № 1.

18. Вяткин Ю. В., Гамоля Н. Д., Загоскин Д. Д., Киншт Н. В., Преображенская О.В. Построение логических моделей в задачах диагностики высоковольтного оборудования // Тезисы докладов ВЭЛК, 1999.

19. Гервиц М. Н. и др. Методика диагностики усилия прессовки обмоток трансформатора. // Электрические станции. 1997. - №5.

20. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Издание пятое. М.: Высшая школа, 1977, 479 с.

21. ГОСТ 20074 74. Электрооборудование и изоляция на напряжение свыше 1000 В. Методы измерения характеристик частичных разрядов. Веден 13.08.74.- 1974.166

22. ГОСТ 20911 75. Техническая диагностика. Основные термины и определения. - М.: Государственный стандарт СССР, 1975 г.

23. ГОСТ 21023 75. Трансформаторы силовые. Методы измерений характеристик частичных разрядов при испытаниях напряжением промышленной частоты. Введен 25.06.75 - 1975.

24. Грицевский П. М., Мамченко А. Е., Степенский Б. М. Основы автоматики, импульсной и вычислительной техники. М.: Радио и связь, изд. 2-е, 1987-384 с.

25. Гурин В. В, Сви П. М. Испытания силовых трансформаторов на частичные разряды в условиях эксплуатации. // Электрические станции. 1975 №5,-С. 34-39.

26. Гурин В. В., Соколов В. В, Кучера Б., Валента Л. Диагностика автотрансформатора в эксплуатации методом измерения и локализации частичных разрядов. // Электрические станции. 1993. № 10. -С. 57 - 64.

27. Дзиркал Э. В. Задание и проверка требований к надёжности сложных изделий. М.: Радио и связь, 1981. 176 с.

28. Долгих А. И. Техника высоких напряжений в электроэнергетике. -М.: Энергия. 1968. 464 с.

29. Жук М. С, Мол очков Ю. Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. М.: Энергия, 1966. 678 с.

30. Журавлев Э. Н. Радиопомехи от коронирующих линий электропередач. М.: Энергия, 1971. 199 с.

31. Зайцев К. А., Шарлот С. А. Автоматическая регистрация частичных разрядов в электрической изоляции. // Электротехника, 1966, № 6, С. 51 54.

32. Зайцев К. А. Прибор для изучения частичных разрядов в диэлектриках. // Вестник электропромышленности. 1960, № 10, С. 58-61.

33. Зарудный В. И. Надежность судовой навигационной аппаратуры. -Л.: Судостроение, 1973 г. 208 с.

34. Измерения в электронике. Справочник. Под ред. Кузнецова В. А. М.: Энергоатомиздат, 1987. 510 с.

35. Каценеленбаум Б.З. Высокочастотная электродинамика. М.: Наука, 1966.167

36. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. М.: Мир, 1984. -Кн. 1.-416 с.

37. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. М.: Мир, 1984. -Кн. 2. 822 с.

38. Киншт Н.В, Кац М.А. Определение характеристик источников электромагнитных излучений оборудования подстанций. // Электричество. 1999. - № 3.

39. Киншт Н.В., Герасимова Г.Н., Кац М.А. Диагностика электрических цепей. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 192 с.

40. Киншт Н.В., Кац М.А. Диагностика точечных источников электромагнитных шумов. // Электричество. 1999. - № 4.

41. Киншт Н.В., Кац М.А., Рагулин П.Г., Вайман П.М. Диагностика линейных электрических цепей. Владивосток: ДВГУ, 1987. - 232 с.

42. Кучинский Г. С., Кизевиттер В. Е., Пинталь Ю. С. Изоляция установок высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1987. 368 с.

43. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. Л.: Энергия, 1979. 224 с.

44. Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения. Ленинград.: Энергоатомиздат, 1983. 320 с.

45. Леонидова И.Б. и др. Некоторые вопросы надежности работы крупных силовых трансформаторов. // "Эксплуатация и совершенствование высоковольтных аппаратов и трансформаторов", Труды ЯИЭ, вып.49, "Энергия", Х.,С.3 17.

46. Липштейн Р. А., Шахнович М. И. Трансформаторное масло. М.: Энергоатомиздат, 1983.

47. Львов М.Ю. Фактор риска при эксплуатации высоковольтных вводов трансформаторов. // Энергетические станции. 1999. - № 2.

48. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. Пер. с франц. Под ред. Волкова Г. Н. М.: Мир, 1983. Т. 2. - 256 с.

49. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. Пер. с франц. Под ред. Волкова Г. Н. М.: Мир, 1983. Т. 1. - 234 с.

50. Мамиконянц Л.Г. О повреждаемости герметичных вводов трансформаторов. // Энергетика. 1996. - №12.

51. Методические указания по диагностике развивающихся дефектов по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов: РД 34.46.302-89. М.: Союзтехэнерго, 1989.

52. Методические указания по диагностике состояния изоляции высоковольтных вводов 110-750 кВ. Консультативный материал. М.: АО «Моси-золятор» 1994.

53. Методические указания по определению содержания воды и воздуха в трансформаторном масле: РД 34.43.107-95. М.: Союзтехэнерго, 1995.

54. Методические указания по подготовке и проведению хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов: РД 34.46.303-98. М.: АО ВНИИЭ, 1998. 57 с.

55. Методические указания по применению в энергосистемах тонкослойной хроматографии для оценки остаточного ресурса твердой изоляции по наличию фурановых соединений в трансформаторном масле: РД 34.51.304-94. М.: Союзтехэнерго, 1994.

56. Методические указания по эксплуатации трансформаторных масел: РД 34.43.105-89. М.: Союзтехэнерго, 1989.

57. Мишук Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. Перевод с немецкого. М.: Мир, 1990.

58. Монастырский А. Е., Калачева Н. И., Таджибаев А. И., Аничков Л. А. Методы и средства оценки состояния маслонаполненного оборудования. С.-Петегбург: Петербургский энергетический институт, 1996.- 70 с.

59. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1973.-608 с.

60. О мерах по повышению надежности герметичных вводов 110 750 кВ. Противоаварийный циркуляр Ц-06-88(а).

61. Об измерениях сопротивления КЗ трансформаторов. Эксплуатационный циркуляр Ц-02-88(а).

62. Объем и нормы испытаний электрооборудования. Под редакцией Алексеева В.А, Когана Ф.Л, Мамиконянца Л.Г. РД 34.45-51.300-97. Изд. 6-е. М.: ЭНАС, 1998 .-256 с.

63. Опыт монтажа, ремонта и эксплуатации трансформаторов 110кВ и выше: Тез. докл. Технический семинар "РАО "ЕЭС России" и АО "Мосизоля169тор". М.: 1995 - 141 с.

64. Осотов В.Н. Основные направления совершенствования системы диагностирования силового электротехнического оборудования. // Электростанции. 1977. - № 5.

65. Осотов В.Н. Современное состояние и проблемы диагностики электрооборудования в Сердловэнерго. // Сб. докл. III симпозиум "Электротехника 2010 год". Т.2, 1995г. - С.81 - 84.

66. Плеханов В.М. Диагностика состояния высоковольтных выключателей в электросетях России: // Сб. докл. III симпозиум "Электротехника 2010 год". Моск. обл. г. Звенигород, 1995. - Т.2 - С. 72-79.

67. Погребинский С.Б., Стрельников В.П. Проектирование и надежность многопроцессорных ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988. 166 с.

68. Русов В. А. Спектральная вибродиагностика. Вып. первый. -Пермь: 1996. 86 с.

69. Сви П. М. Измерения частичных разрядов в изоляции оборудования высокого напряжения энергосистем. -М.: Энергия, 1977. 199 с.

70. Сводный технический отчет по итогам отраслевых мероприятий по сбору информации, анализу и обобщению состояния электротехнического оборудования энергосистем России. Приказ РАО "ЕЭС России" от 08.12.98 № 249. М.: РАО "ЕЭС России", 1999. - 176 с.

71. Северцев H.A. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке. М.: Высшая школа, 1989. - 432 с.

72. Сидоров Ю.Е. Статистический синтез автоматизированных решающих систем при априорной неопределенности. М.: Воениздат, 1993 г. - 227.

73. Сканави Г. И. Физика диэлектриков. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1958. 907 с.

74. Соколов В.В. Актуальные задачи развития методов и средств диагностирования трансформаторных сборок под напряжением. // Известия Академии наук. Энергетика. 1997. - №1.

75. Страхов А.Ф. Автоматизированные антенные измерения. М.: Радио и связь, 1985. - 185 с.

76. Стрыгин В. В., Щарев J1. С. Основы вычислительной, микропроцессорной техники и программирования. М.: Высшая школа, 2-е издание, 1989. 479 с.

77. Тиняков Н. А., Степанчук К. Ф. Техника высоких напряжений. Изд. Вышэйшая школа, Минск .1971. 326 с.

78. Типовая технологическая инструкция. Трансформаторы напряжением 110-1150 кВ мощностью 80 МВ-А и более: РДИ 34.38.058-91. -М.: ЭНАС, 1991.-79 с.

79. Трансформатор тока серии ТФЗМ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ВЛИЕ.670105.001 ТО. 1984.

80. Федорков Б. Г., Телец В. А. Микросхемы ЦАП и АЦП: функционирование, параметры, применение. М.: Энергоатомиздат, 1990. 320 с.

81. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. -М.: Связь, 1977.

82. Хиппель А. Р. Диэлектрики и волны. Пер. с англ. Под ред профессора Дроздова Н. Г. М.: Изд. иностранная литература, 1960. 438 с.

83. Хренников А.Ю, Шлегель O.A., Запорожец М.И. Диагностика повреждений силовых трансформаторов, находящихся в эксплуатации на ТЭЦ волжского автозавода. // Электрические станции. 1994. № 2.

84. Цифровые устройства и микропроцессоры. Под ред. Кречетникова К. Г. Владивосток, ТОВМИ им. С.О. Макарова, 1999. 99 с.

85. Чумаков Н.М., Серебряный Е.И. Оценка эффективности сложных технических устройств. -М.: Советское радио,1980. 192 С,

86. ШулЬц Ю. Электроизмерительная техника, 1000 понятий для практиков. М.: Энергоатомиздат, 1989. 287 с.I