автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Обеспечение работоспособности распределительных электрических сетей 10кВ сельскохозяйственного назначения на основе разработанных методов и средств диагностирования

На правах рукописи

РЫБАКОВ Леонид Максимович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 10 кВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Челябинск - 2005

Работа выполнена на кафедре «Электрические машины и эксплуатация электрооборудования в сельском хозяйстве» ФГОУ ВПО "Челябинский государственный агроинженерный университет".

Научные консультанты

доктор технических наук, профессор Пястолов Алексей Андреевич]

доктор технических наук, профессор Буторин Владимир Андреевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Овсянников Александр Георгиевич

- доктор технических наук, профессор Лещинская Тамара Борисовна

- доктор технических наук, профессор Байрамгулов Юлай Жиянгалиевич

Ведущая организация - Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) (г. Москва)

Защита состоится « 1 » декабря 2005 г., в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 при ФГОУ ВПО "Челябинский государственный агроинженерный университет" по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроинженерного университета.

Автореферат разослан «31 » октября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Старцев А.В.

гооб-4 Лтггзи

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Обеспечение надежного электроснабжения агропромышленных приемников в значительной мере зависит от состояния изоляционных элементов распределительных электрических сетей 10 кВ сельскохозяйственного назначения (РЭСсхН-10 кВ), которые включают в себя внешнюю и внутреннюю изоляцию. Основными ее элементами являются: штыревая изоляция воздушной линии (ВЛ), опорная изоляция аппаратов, проходная изоляция комплектных (КТП) и закрытых (ЗТП) трансформаторных пунктов, вводы высокого (ВН) и низкого (НН) напряжения, а также главная (маслобарьерная) и витковая изоляция силовых трансформаторов. С позиции надежности, это слабые звенья РЭСсхН-10 кВ.

Сложившаяся ситуация и специфические условия эксплуатации РЭСсхН-10 кВ приводят к значительному числу отказов электрооборудования. Отказы электрооборудования и перерывы в электроснабжении предприятий агропромышленного комплекса вызывают как прямой экономический ущерб, связанный с восстановлением этого электрооборудования, так и технологический, обусловленный порчей сельхозпродукции.

Концепция развития электрификации сельского хозяйства России, разработанная под руководством академиков Россельхо-закадемии Бородина И.Ф., Кормановского Л.П., Краснощекова Н.В., Стребкова Д.С. и одобренная Президиумом Российской Академии сельскохозяйственных наук в 2001 году, предусматривает создание стратегии развития электрификации и энергетики сельского хозяйства, обеспечивающей эффективное и надежное электроснабжение потребителей во всех регионах, повышение надежности электроснабжения до уровня показателей развитых стран (снижение числа и продолжительности отключений в 10 раз), отработку и освоение системы эффективной эксплуатации электрооборудования.

Современное состояние сетей в сельской местности характеризуется их старением: более 30% воздушных линий и трансформаторных подстанций отработали свой нормативный срок службы. В условиях значительной протяженности распределительных

!' ^ .ЧЧЦИШ.АЛЬНА),

библиотека

-¿тая

"" ""I ■»» *

сетей (более 2,5 млн км сетей 10...0,4 кВ), большого количества трансформаторных пунктов (513 тыс. ТП) и ограниченности материальных ресурсов обеспечение работоспособности может быть достигнуто за счет своевременного обслуживания с использованием средств диагностирования.

Применяемые методы контроля состояния изоляции выполняются при снятом напряжении и не выявляют дефектов на начальной стадии их развития. Результаты контроля, полученные на отключенном трансформаторе, не отражают истинного состояния изоляции.

Практика эксплуатации РЭСсхН-10 кВ показывает, что обслуживание сетей основано на плановом или послеаварийном принципе. Это обусловлено невозможностью получения информации о техническом состоянии РЭСсхН-10 кВ из-за недостаточности современных средств их контроля.

Таким образом, в настоящее время проблема повышения длительности сохранения работоспособного состояния РЭСсхН-10 кВ является актуальной и должна решаться за счет повышения качества проведения профилактических работ при обслуживании этих сетей.

Цель исследования. Обеспечение длительности сохранения работоспособного состояния распределительных электрических сетей 10 кВ сельскохозяйственного назначения путем выбора рациональной стратегии обслуживания на основе разработанных методов и средств диагностирования и оптимизации комплектования запасными элементами.

Из поставленной цели вытекают задачи исследования:

1. Определить наиболее характерные отказы элементов РЭСсхН-10 кВ для региона Средней Волги, провести анализ применяемых методов диагностирования слабых элементов этих сетей.

2. Теоретически обосновать новые диагностические признаки технического состояния слабых элементов РЭСсхН-10 кВ, способствующие раннему выявлению в них дефектов.

3. Разработать методы и средства диагностирования слабых элементов РЭСсхН-10 кВ и обосновать периодичность оценки их технического состояния.

4. Разработать метод прогнозирования отказов слабых элементов электрических распределительных сетей 10 кВ на основе модели многофакторных повторяющихся сезонных климатических воздействий и обосновать необходимое количество запасных элементов для обслуживания этих сетей.

5. Разработать рациональную стратегию обслуживания РЭСсхН-10 кВ на основе информации о техническом состоянии ее элементов.

Объект исследования. Методы оценки технического состояния изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ, процесс диагностирования, методы планирования резерва запасных элементов и выбора рациональной стратегии обслуживания.

Предмет исследования. Закономерности, связывающие процессы изменения технического состояния изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ с сопутствующими диагностическими признаками, резервом этих элементов и стратегией их обслуживания.

Научная новизна результатов исследований состоит в следующем.

1. Систематизированы и обобщены климатические факторы для региона Средней Волги, влияющие на работоспособность РЭСсхН-10 кВ, проанализированы отказы в распределительных сетях и определены наиболее характерные из них.

2. Впервые теоретически обоснованы диагностические признаки слабых элементов РЭСсхН-10 кВ (для изоляторов сетей ВЛ - изменение значений параметров высокочастотного электромагнитного излучения (ВЧЭМИ) при разрядных процессах в зависимости от частоты тока, генерируемой дефектным изоляционным элементом, для силовых трансформаторов ~ изменение значения амплитуды выходного напряжения на разных частотах и смещение резонансных частот в зависимости от состояния главной и витковой изоляции).

3. Установлен диапазон спектра частот, генерируемых дефектным изолятором, в зависимости от характера дефекта и его расположения, положенный в основу разработанного метода диагностирования, позволяющего выявлять месторасположение дефектного изолятора на линии.

4. Установлены значения коэффициента передачи и разно-

сти напряжений при высоких частотах в зависимости от состояния главной и витковой изоляции трансформатора,

5. Разработан метод прогнозирования отказов РЭСсхН-10 кВ и на его основе - методика создания резерва запасных элементов для обеспечения бесперебойной работы их с учетом сезонных климатических воздействий.

6. Разработан критерий оценки эффективности стратегии обслуживания РЭССХН-10 кВ.

На защиту выносятся:

- новые диагностические признаки и регрессионные зависимости, используемые для идентификации вида дефекта и степени его развития;

- методы диагностирования изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ, разработанные на основе новых диагностических признаков технического состояния;

- вероятностно-статистические и полиномиальные модели прогнозирования отказов элементов РЭСсхН-10 кВ, положенные в основу оптимизации резерва этих элементов;

- критерий оценки эффективности стратегии обслуживания РЭСсхН-10 кВ на основе предложенных методов и средств диагностирования.

Практическая значимость и реализация результатов работы

1. Создана методологическая база для реализации системы обеспечения работоспособности РЭСсхН-10 кВ, позволяющая оперативно прогнозировать и предотвращать отказы, связанные с изоляционными элементами рассматриваемых сетей

2. Обобщен экспериментальный материал по оценке параметров ВЧЭМИ, генерируемых дефектными внешними изоляционными элементами, и полученных частотных характеристик главной и витковой изоляции силовых трансформаторов при моделировании различных видов дефектов, позволяющий создать теоретическую базу для проектирования технических средств диагностирования и обосновать новые диагностические признаки технического состояния элементов РЭСсхН-10 кВ, способствующие раннему выявлению в них дефектов.

3. Разработан метод определения расстояния от места измерений до места расположения дефектного элемента РЭСсхН-10 кВ с использованием анализа спектра частот 9, 27, 40 МГц и результатов измерения напряженности электромагнитного поля с последующим сравнением с данными калибровки сети, значительно сокращающий время поиска дефектных элементов.

4. Разработаны четыре типа устройств диагностирования состояния изоляции силовых трансформаторов по частотным характеристикам перед включением в работу, после ремонта и в период обслуживания трансформаторов при снятом напряжении и под напряжением, позволяющие выявить дефекты на начальной стадии их развития и снизить трудоемкость диагностирования.

5. Результаты диссертационной работы внедрены на агропромышленных и электросетевых предприятиях Республики Марий Эл, ГУПЭП «Коммунэнерго», Йошкар-Олинской ТЭЦ-1, инженерных центрах «Свердловэнергоремонт», «Чувашэнерго», «Кировэнерго», «Нижновэнерго».

6. Материалы теоретических и экспериментальных исследований внедрены в учебный процесс Марийского государственного университета по специальностям 100400 - «Электроснабжение», 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы» и 05.20.02 - «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждены в 1978-2005 годах на следующих международных, всесоюзных, всероссийских симпозиумах, совещаниях, конференциях и школах-семинарах: 2-й, 3-й международные симпозиумы по энергетике, окружающей среде и экономике (Казань, 1998, 2001); международный симпозиум «Теоретические и электрофизические проблемы повышения надежности и долговечности изоляции сетей с изолированной и резонансно-заземленной нейтралью» (Таллин, 1989); международная межвузовская школа-семинар «Методы и средства технической диагностики» (Ивано-Франковск, Йошкар-Ола, 1990-2004); всесоюзная конференция «Современные направления развития технологии производства и повышения качества электроизоляционных материалов» (Волжск, 1986); всесоюзный научный семинар «Научные и электрофизические проблемы повышения надежности сетей 6-35 кВ»

(Челябинск, 1987); V Всероссийский научно-методический семинар «Энергосбережение, сертификация-99» (Чебоксары, 1999); научно-техническая конференция «Повышение эксплуатационной надежности электрооборудования» (ЧИМЭСХ - ЧГАУ, Челябинск, 19782003); научно-техническая и методическая конференция «Электрооборудование, электроснабжение, электропотребление» (Москва, 1995, 1996); научно-техническая конференция «Энергосбережение, электроснабжение, электрооборудование» (Санкт-Петербург, 1999); научно-техническая конференция «Электроснабжение, энергосбережение, энергоремонт» (Новомосковск, 2000); научно-техническая конференция по итогам научных работ Марийского государственного университета, секция электроэнергетики (Йошкар-Ола, 1982-2004).

Разработанные диагностические средства по оценке технического состояния элементов РЭСсхН-10 кВ демонстрировались в Выставочном центре Москвы в 2003-2005 годах, отмечены серебряной медалью, четырьмя дипломами Министерства энергетики, Министерства промышленности, науки и технологии Российской Федерации, Департамента науки и промышленной политики г. Москвы, золотым дипломом Международного форума по проблемам науки и техники Академии Наук о Земле и рекомендованы к внедреник».

В 2005 году основные разделы диссертации обсуждены и одоб-ренны на кафедрах: электроснабжения Ивано-Франковского национального технического университета нефти и газа; электроснабжения Чувашского государственно университета; электроэнергетики и техники высоких напряжений Санкт-Петербургского государственного политехнического университета; техники высоких напряжений Уральского государственного технического университета; диагностики энергетического оборудования Санкт-Петербургского электроэнергетического института повышения квалификации Минэнерго РФ; электроснабжения Московского энергетического института; на научно-технических советах: СибНИЭ, Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Марий Эл, Магистральных электрических сетях ОАО «Мариэнерго», Инженерных центров ОАО «Чувашэнерго», «Кировэнерго», «Нижновэнерго», «Челяб-энерго» и ОАО «Свердловэнергоремонт».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 118 работ, в том числе пять монографий. Получены два авторских

свидетельства и два патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов по работе, списка литературы и десяти приложений. Она изложена на 356 страницах машинописного текста, включая 110 рисунков, 54 таблицы, список литературы из 264 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Состояние проблемы обеспечения работоспособности распределительных электрических сетей 10 кВ сельскохозяйственного назначения

В современных условиях рыночной экономики первоочередной задачей предприятий агропромышленного комплекса является повышение длительности работоспособного состояния электрифицированных установок.

Формированию основных направлений исследований в плане обеспечения работоспособного состояния электрооборудования в сельском хозяйстве посвящены работы И.Ф. Бородина, И.А. Будз-ко, Д.С. Стребкова, А.А. Пястолова, Т.Б. Лещинской, Г.П. Еро-шенко, А.Е. Мурадяна, В.А. Буторина, В.Н. Данилова А.Е. Неми-ровского, C.B. Оськина, В.Т. Петько, Н.Н. Сырых, О.И. Хомутова и др. Показано, что обеспечение работоспособности электрооборудования следует реализовать путем повышения качества профилактических работ.

Количественные показатели надежности некоторых элементов РЭСсхН-10 кВ для региона Средней Волги имеют низкие значения. Любое обслуживание означает управление состоянием обслуживаемой системы. Для РЭСсхН-10 кВ принятие решения по управлению происходит в условиях неопределенности, так как отсутствует информация о развитии дефектов и возникновении отказов. При этом всегда имеется риск принятия неправильного решения. Излишняя работа по обслуживанию удорожает эксплуатацию, а несвоевременное выполнение работ ведет к отказу РЭСсхН-10 кВ. Признаком достаточности информации для обслуживания является его успешность. Практика же свидетельст-

вует, что половина отказов происходит из-за низкой эффективности средств контроля, не позволяющих оценивать возможное развитие дефектов на ранней стадии их возникновения.

Выдача текущей информации об обслуживаемой системе (РЭСсхН-10 кВ) является задачей технической диагностики. Для обеспечения эффективности диагностирования необходимо, чтобы оно выполнялось непрерывно или с оптимальной периодичностью и осуществлялось без вывода оборудования из работы, т.е. под напряжением. Такое диагностирование позволяет реализовать более совершенную стратегию обслуживания - по фактическому состоянию РЭСсхН-10 кВ.

Теории развития стратегии обслуживания оборудования в различных отраслях промышленности посвятили свои исследования Е.Ю. Барзилович, Р. Барлоу, Г.В. Дружинин, В.А. Каштанов, Б.И. Кудрин, Л.П. Леонтьев, Б.Г. Меньшов, Г.И. Разгильдеев, Ф. Прошан В.В. Сушков, Р.Я. Федосенко, Л. Хантер, А .Я. Шор и др.

В решение задач технической диагностики в области электроэнергетики значительный вклад внесли коллективы ОРГРЭС, НИИПТ, ВНИИЭ, СибНИИЭ, ВИЭСХ, а также ведущие специалисты: P.C. Ахметшин, С.А. Бажанов, И.Г. Беляков, В.П. Вдовико, Ч.А. Джуварлы, A.C. Кудратилаев, Ю.Н. Львов, А.Е. Монастырский, А.Г. Овсянников, В.Н. Осотов, B.C. Поляков, П.М. Сви, В.В. Смекалов, В.В. Соколов и др.

Другой составной частью обеспечения работоспособности РЭСсхН-10 кВ и повышения эффективности выбранной стратегии обслуживания является научное обоснование резерва запасных элементов. Вопросам планирования резерва отдельных элементов электрооборудования посвящены работы И.Г. Барга, В.А. Бутори-на, И.А. Пястоловой, Ю.И. Рыжикова, В.А. Силаева, H.H. Сырых, О.И. Хомутова и др.

Согласно существующей системе технического обслуживания и ремонта электрооборудования сельскохозяйственного назначения расчет количества запасных элементов проводят нормированным путем, исходя из списочного состава эксплуатируемого электрооборудования. При таком нормировании не принимается во внимание фактический спрос на запас.

В соответствии с изложенным для достижения поставленной це-

ли были сформулированы задачи исследования, последовательность решения которых показана на рис 1.

И1 1ФОРМАЦИЯ О НАДЕЖНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 10 кВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Изучение условий эксплуатации

Изучение условий ремонта

Анализ методов обеспечения работоспособности РЭСсхН-10 кВ

Анализ существующих методов опенки технического состояния и надежности РЭСсхН-10 кВ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 10 кВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Совершенствование средств системы технического обслуживания и ремонта

Разработка технических средств диагностирования

Совершенствование документации системы технического обслуживания и редюита

Разработка методов диап юстирования

' < ■

Разработка методов оттпотзации периодичност диашоспфования внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ

Разработка метод а оптимизации периодичности диагностирования изоляции трансформатора РЭСсхН-10 кВ

Разработка метода отгпшиэации

резерва (апасных элементов

РЭСсхН-10 кВ

Разработка критерия выбора рациональной стратегии обслуживания РЭСсхН-10 кВ

Рис. 1. Последовательность решения проблемы обеспечения работоспособности распределительных электрических сетей 10 кВ сельскохозяйственного назначения

Глава 2. Анализ отказов изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ и методов их диагностирования

Статистика показывает, что наибольшее число отключений сельских распределительных сетей 10 кВ региона Средней Волги связано с потерей работоспособности их изоляционных элементов. На долю отказов внешней изоляции приходится 30% от общего числа этих отключений. Основная часть отключений РЭСсхН-10 кВ (54%) приходится на летний период времени, что объясняется интенсивной грозовой деятельностью. Наибольшее число отказов изоляции в РЭСсхН-10 кВ вызвано атмосферными (40%) и внутренними (33%) перенапряжениями. Отказы силовых трансформаторов в РЭСсхН-10 кВ из-за витковой изоляции составляют 55%, главной изоляции 16%, причинами повреждения изоляции являются атмосферные (21%) и внутренние перенапряжения (34%).

Для получения статистической модели отказов элементов РЭСсхН-10 кВ применена точечная оценка математического ожидания и среднеквадратического отклонения интенсивности отказов за каждый месяц.

Статистическая модель отказов в РЭСсхН-10 кВ представляет собой зависимость распределения интенсивности отказов от времени по месяцам в течение года:

^п (к) = ^ + I ап со$(пк + X Ъп ът(пк , (1)

2 /=1 6 /=1 6 где к = 1, 2, ..., 12 - номер месяца;

п = 1, 2, ..., 6 - шаг для вычисления постоянных ряда Фурье.

1 12 1 12 % 1 12 л ао = т £ Ук ; я л = т I У к со*(пк 7); Ьп = 7 £ Ук5т(пк~); (2) /=1 61=1 6 61=1 6 где ук - число отказов за каждый месяц.

Полученная модель представлена в виде графика на рис. 2.

Из рисунка видно, что интенсивность отказов в РЭСсхН-10 кВ в течение года непостоянна. Имеется два характерных пика отказов: первый пик приходится на май - июнь, второй - на ноябрь - декабрь. Пики отказов сдвинуты относительно друг друга на 6 месяцев. Основываясь на этих особенностях, можно сделать следующее заключение относительно механизма отказов элемен-

тов РЭСсхН-10 kB. Резкое повышение интенсивности отказов в ноябре-декабре связано с потерей работоспособности изоляторов из-за воздействия на них одностороннего тяжения проводов при их обрывах. В мае - июне отмечается увеличение интенсивности отказов из-за повреждения изоляционных элементов вследствие грозовой активности. В октябре при общем сезонном увлажнении снова наблюдается повышение интенсивности отказов изоляционных элементов вследствие накопления дефектов в период грозовой активности. В декабре вновь проявляется одностороннее тяжение на изоляторах BJI. Промежуток времени между пиками позволяет оценивать время развития дефекта, равное в среднем трем месяцам.

Рис. 2. Распределение интенсивности отказов элементов РЭССхН-10 кВ в течение года

Анализ отказов в РЭСсхН-10 кВ указывает на необходимость поиска нового научно обоснованного подхода к техническому обслуживанию РЭСсхН-10 кВ по фактическому состоянию с применением средств диагностирования, позволяющего не только обнаруживать дефекты, но и прогнозировать время безотказной работы.

Рассмотрены существующие методы и средства диагностирования внешней изоляции распределительных сетей 10 кВ и внутренней изоляции силовых трансформаторов напряжением 10/0,4 кВ, сравнительная их оценка приведена в диссертации. Для оценки состояния изоляции трансформаторов обычно применяется одновременно несколько способов, т.к. один способ не дает однозначного ответа о состоянии внутренней изоляции. Это усложняет оценку состояния изоляции и значительно увеличивает затраты на ее диагностирование.

Применяемые методы диагностирования изоляции РЭСсхН-10 кВ и силовых трансформаторов не позволяют осуществлять диагностирование без их отключения, выявлять дефекты на ранней стадии возникновения, учитывать старение и увлажнение изоляции. Эти методы не обладают универсальностью, высокой чувствительностью и однозначностью оценок. Они относительно сложны и трудоемки. Поэтому необходим поиск новых диагностических признаков и на их основе - разработка новых методов и средств диагностирования состояния внешней и внутренней изоляции РЭСсхН-10.

Глава 3. Теоретическое обоснование диагностических признаков состояния изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ

Для выявления диагностических признаков внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ в начальной стадии формирования дефекта были изучены процессы образования неоднородных состояний в изоляторе как прообразы зарождающихся дефектов. С этой целью для оценки разрядов в воздушном включении изолятора оценивались напряженность поля в нем, механизм образования ВЧЭМИ на дефектном изоляторе, формирование электромагнитных волн на проводах ВЛ при наличии дефектного изолятора, распространение импульсных сигналов по трехпроводной линии.

Воздушные включения в теле изолятора могут быть представлены схемой замещения (рис. 3), где А, В - электроды изолятора, к которым приложено напряжение и линии, синусоидальным характером изменения которого в данном случае можно пренебречь; С+С\- С0 - полная емкость изолятора; С\ - та часть его емкости, которая определяется числом силовых линий, пронизывающих воздушные включения; 1-2 - искровой промежуток (воздушное включение). Волновые сопротивления обеих полубесконечных частей линии обозначены 2.

Ток в каждой из полубесконечных линий при мгновенном пробое воздушного включения 1-2:

I =---

2

иС\

-ехр

(С + С,)-

1 I я /

_ (С + С,)|_ = 2 ТехР 2С0|

(3)

--1/2

г

в

Рис.3. Эквивалентная схема замещения системы провод -изолятор при разрядных процессах в воздушном включении изолятора

Процесс разряда в изоляторе изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени (С+С/)%2.

В действительности изолятор генерирует не единичный импульс, а целые серии импульсов О(со), появляющихся вблизи максимумов приложенного синусоидального напряжения:

ф) =

1 - ехр^- ст^со^ ^ + ехр^- ст?<э

1^,(4) /=0

где <о - угловая частота; стт - дисперсия рассеяния моментов времени возникновения импульсов по отношению к периоду повторяемости Т; Т - период повторяемости; б - дельта-функция, которая при отсутствии гармонических колебаний обращает в нуль второе слагаемое в квадратных скобках; 8(ю) - спектральная плотность импульса тока;

т - число импульсов в серии; N - число средних значений амплитуд; А,, - амплитудный коэффициент.

Спектр имеет дискретную и непрерывную составляющие. Амплитуда дискретной составляющей быстро уменьшается с увеличением частоты. Предварительными исследованиями установлено, что для ВЧЭМИ, генерируемых воздушными включениями изоляторов, характерны частоты 10-60 МГц. При таких частотах членами ехр(-о,/о)2) можно пренебречь. Тогда без дискретных составляющих энергетические параметры спектра в линии будут иметь вид

G(a») =

T 4

1 + 7®

ZC0

N 2 £ v¡ ;

/=0

ft>0 +Ao>/2

Pcp ~ '2 (®0 ) = JG(w)¿/co = G(ío0 )Дсо .

са0-Дт/2

0)= Аю/Г- I A.f

l V /=o

i

*0

1 + jcoZCo /2 1 + j'(oZCq /2

(5)

(6) , (7)

где /0 - составляющая тока сигналов на частоте f0 = а(/2л.

Суммарная мощность излучения

P = U2/R, (8)

где U - напряжение на клеммах антенны; R - сопротивление излучения.

Зависимость напряженности поля на расстоянии / от линии рассчитывается по выражению

Е = \,62U/I-sin (2nhih2/IX), (9)

где Е - действующее значение напряженности поля; h\, h2 - соответственно высота расположения провода фазы BJ1, генерирующей ВЧЭМИ, и приемной антенны; / - расстояние между излучателем и приемной антенной; X - длина волны.

Выражение для числа разрядов в единицу времени в газовом включении в виде тонкой щели между диэлектриками с проводимостью у запишем следующим образом:

" = yod/\Zo(dn + «01п[(л - ю)/(т1 - l)J. (10)

где у0 - удельная проводимость диэлектрика, предполагаемая постоянной; d - толщина воздушного включения (е-1, у-0); с1д - толщина слоя диэлектрика (е, у0); "П = U/u3, U - напряжение, приложенное к образцу с включением, и3 - напряжение зажигания; m = un/u, , u„ - напряжение пробоя, ur - напряжение гашения.

Высокочастотные импульсы, генерируемые дефектным изолятором, поступают в провода линии и распространяются по ним в оба направления от места их образования. Импульс тока разряда в

дефектном изоляторе возбуждает в окружающем пространстве и проводах самой линии электромагнитное поле, характеристики которого определяются параметрами системы провода линии - земля. Вблизи ЛЭП преобладает поле основной волны, на удалении от нее - поле излучения. Таким образом, ВЧЭМИ можно измерять как гальваническим методом (подключаясь к проводам линии), так и антенным методом (на значительном удалении от линии).

Для грехпроводной линии можно определить шесть значений коэффициента распространения у: три от падающих волн и три от отраженных волн. Три пары решений соответствуют трем волновым каналам: все фазы относительно земли, средняя фаза и крайние фазы. фаза - фаза. Для практических целей наиболее полезной информацией будет обладать решение уравнений три фазы - земля.

Ксли от источника сигналов отходят три провода, то всегда между каждой парой существует свое симметричное, а между каждым проводом и землей - свое несимметричное напряжение. И то. и другое может быть измерено измерителем ВЧЭМИ в любых точках вдоль линии. При этом на антенну воздействуют в основном электромагнитные поля, образующиеся между несущим сигнал проводом и землей за счет распространения несимметричных токов. Коэффициент переноса К характеризует собой ослабление сигналов на пути их распространения от проводов ВЛ в антенну и выражается отношением напряженностей между несущим сигнал проводом и землей и между проводом антенны и землей:

К = ЕН/Еа =12 1п(4Л,/¿)/2М2, (П)

где Е„ - напряженность поля между несущим сигнал проводом и землей; Еа - напряженность поля между проводом антенны и землей; / - расстояние между проводами в горизонтальной плоскости: И1 - высота провода над землей; Л - диаметр несущего сигнал провода; Ь2 - высота антенны над землей.

Таким образом, выявлена взаимосвязь технического состояния изоляционного элемента Со и параметров ВЧЭМИ I, Р, Г и и. Вследствие этого указанные параметры могут служить диагностическими признаками.

Для обоснования диагностических признаков состояния внутренней изоляции силовых трансформаторов схема замещения об-

моток при исследовании на частотах до 103 кГц представлена в матричной форме, состоящей из элементарных контуров И-Ь-С. На рис. 4 приведена схема замещения части обмотки трансформатора. Значения индуктивности Ь, емкостей К и С определяются геометрическими размерами конструкции витка, слоя, обмотки или катушки в целом.

Расчетным путем определены резонансные частоты обмоток высокого напряжения силовых трансформаторов в зависимости от величины диэлектрической проницаемости. Условием расчета является емкостная связь между обмотками низкого и высокого напряжения. При этом параметры схемы замещения принимались средними по обмотке высокого напряжения.

-п+1-

II III Т>

№1

-¿4=

II

II »1 11$

|ХХ||Х

Рис. 4. Схема замещения для слоевой обмотки трансформатора: Ь - витковая индуктивность; К - витковая емкость одного слоя; С - витковая емкость между слоями; п - число слоев

Полная продольная емкость К' определяется по формуле

ЛГ' = еоег2(4 /10)/,А7(4Дсл -я/2-^/10), (12)

где гг - эквивалентная диэлектрическая проницаемость масла и твердой изоляции; - диаметр провода; /, - средняя длина витка слоя; N - число витков в слое; ДсЛ- толщина слоевой изоляции.

Полная емкость между обмотками Сн определяется как емкость между двумя цилиндрами:

Сн = е„ег • 2(</, /10)-/ср/(4Д-ф-^ПО), (13)

где /ср - средняя длина междуобмоточной изоляции; А - толщина междуобмоточной изоляции.

Емкость обмотки относительно бака трансформатора Сб

Сб - (е0ег4й?/ /Ю)/(4Аб - л/2 /10)- Ща + 2Ь)/псп , (14) где Аб - толщина изоляции между баком и внешней поверхностью обмотки; пся - число слоев; а,Ь - средние размеры параметра бака.

Для определения состояния слоевой изоляции во внутренних объемах обмотки необходимо, чтобы в процессе диагностирования участвовали емкости слоевой изоляции. Это может быть достигнуто подачей тестового сигнала с частотой менее критической:

Юдиаг<ЮКр:= У4Ш. (15)

При равенстве частоты приложенного напряжения собственной частоте слоев, катушек или обмотки в них возникает резонанс.

При определении междуслоевой емкости расчеты проводятся по среднему слою высоковольтной обмотки:

со(ф=2тг/ = 1/у1Ьс-Кс, откуда Кс = \/ьс4п2/2, (16) где ¿с - индуктивность слоя; Кс - емкость слоя;

£с=ц02яад7(А/р)Лсл/3, (17)

где Ят - радиус слоя; Ыс - число витков слоя; Д^ - ширина слоя; А - высота слоя; р = 0,95 - коэффициент Роговского.

Теоретическими исследованиями установлены резонансные частоты по слоям обмоток силовых трансформаторов 10/0,4 кВ 1-П габаритов.

Увлажнение внутриобмоточной изоляции трансформаторов вызывает увеличение внутриобмоточных емкостей и приводит к уменьшению собственных частот составляющих обмотки (слоя, катушки) трансформатора, а появление витковых замыканий уменьшает значение индуктивности слоя и увеличивает значение собственных частот обмотки. На АЧХ (резонансных кривых) это отражается смещением значений резонансных частот по оси частот (с ростом емкости - уменьшение частоты, при снижении индуктивности - увеличение). Поэтому направления смещения резонансных частот можно рассматривать в качестве диагностического признака состояния главной и витковой изоляции трансформатора.

В результате теоретических исследований обоснованы диагностические признаки: для внешних изоляционных элементов

РЭСсхН-10 кВ - напряженность электромагнитного поля при определенных частотах, число импульсов, генерируемых дефектными изоляторами; для трансформаторов 10/0,4 кВ - смещение резонансных частот.

Глава 4. Экспериментальные исследования по обоснованию диагностических признаков внешней и внутренней изоляции элементов РЭСсхН-10 кВ.

Методика диагностирования

Для подтверждения теоретических выводов были проведены экспериментальные исследования по обоснованию диагностических признаков в лаборатории и на реальных объектах в условиях эксплуатации.

Исследовались модели изоляции, изоляторы с различным объемом воздушных включений в условиях лаборатории и на реальных лиьиях 10 кВ. В ходе исследования измерялись характеристики разрядных процессов при изменении приложенного напряжения от нуля до 25 кВ. Измерения проводились как гальваническим, так и антенным методом.

Одновременно с регистрацией параметров ВЧЭМИ на исследуемых образцах полученный ВЧ-сигнал обрабатывался на персональной ЭВМ с помощью программы, вычисляющей среднее количество импульсов Ы, средний ток I за 1 секунду, среднюю мощность Р импульса ВЧЭМИ (или ЭМИР - электромагнитное излучение разряда), как для гальванического, так и для антенного метода измерения сигналов.

Исследования показали, что существует связь между параметрами ВЧЭМИ, объемом и формой воздушного включения, напряжением на образцах, формой и материалом электродов. По полученным результатам выявлена связь между параметрами ВЧЭМИ и перечисленными характеристиками в виде полиномов.

На основании материалов исследований выполнена оценка взаимосвязи между такими факторами, как объем включения V (х/), мм3, напряжение на образцах и (х2), кВ,с количеством импульсов N (у/),с величиной среднего тока I {у3) ,мА, и средней мощность Р {у4), мВт, за период промышленной частоты. По полученным данным выявлены параметры ВЧЭМИ, дающие наибо-

лее полное представление о состоянии образцов изоляции: /V; 1ср; Рср. Ниже приведены формулы для изоляционного материала полихлорвинила (электродная система: «стержень-стержень», форма воздушного включения вытянутая):

N = ехр(2,37 + 0,4211 + 0,52У);

I = 0,05ехр(0,01 +■ 0,5и+0,ЗУ); (18)

Р = 7,5ехр(0,01 + 0,2911 + 0,31У). По описанным энергетическим параметрам ВЧЭМИ можно получить оценку технического состояния исследуемого образца.

Для каждого вида образца (рис. 5) при приложенном напряжении 5,10, 15, 20 кВ снимались амплитудно-фазовые диаграммы (АФД) и подсчитывался коэффициент К=Н1/Ы25 где N1 - число импульсов за положительный полупериод; Ы2- число импульсов за отрицательный полупериод. Как показали эксперименты, коэффициент уменьшается по мере удаления от высоковольтного электрода расположения дефекта в изоляции, что позволяет по величине коэффициента К находить местоположение дефекта.

Проверка адекватности полученных результатов проводилась на изоляторах ШФ-10Г с различными размерами воздушной полости, которые просверливались со стороны крепления токонесущего провода. Разрядные процессы происходят в воздушном промежутке между проводом и арматурой, в электродной системе стержень - стержень (см. рис. 5).

При анализе результатов исследований, полученных по антенному методу с разной частотой регистрации параметров ВЧЭМИ, обнаружено, что они близки к результатам гальванического метода при регистрации параметров ВЧЭМИ в диапазоне частот 5...45 МГц (рис. 6). На частоте 40 МГц коэффициент корреляции составляет 0,97. При регистрации на частотах свыше 500 МГц зависимость числа импульсов от приложенного напряжения появляется при напряжении от 10 до 15 кВ.

Результаты исследований, полученные при измерении гальваническим и антенным методами, позволяют сказать следующее:

-диагностические признаки дефектов штыревой изоляции РЭСсхН-10 кВ в диапазоне частот 5...40 МГц при полосе пропускания 110 кГц приемника АЯ 5000 выражены сильно; при частотах 57; 605,3; 885,6 и 1000 МГ ц - слабо;

V1

и"

р1

I . 1

I « I » '

» -г. » гг

Г

Л'

«г-!.

г

1»|

11У!

з 11

- число импульсов ВЧЭМИ (за период напряжения промышленной частоты) и их амплитудное значение увеличиваются по мере увеличения приложенного напряжения; их диагностическая ценность проявляется уже при напряжении 5 кВ (рис. 6), что характерно для реальных сетей. При частоте 40 МГц результаты

гальванического и антенного методов близки, поэтому этот признак можно рекомендовать в качестве диагностического;

и, л i it » а 2

Рис. 6. Число импульсов ВЧЭМИ в зависимости от метода измерения: Антенный: 1 - 1000 МГц; 2 - 885,6 МГц; 3 - 605,3 МГц; 4-57 МГц; 5 - 40 МГц; 6-10 МГц; 7 - гальванический

- по мере увеличения объема воздушного включения в дефектном штыревом изоляторе (удаление высоковольтного электрода от заземленного в сквозном воздушном включении) коэффициент К уменьшается.

Следующим этапом было измерение сигналов под напряжением с использованием микровольтметра типа MINILOCK с антенной. При измерениях на реальных линиях зафиксированы сигналы, идентичные по характеру полученным при измерениях в условиях лаборатории с максимальным уровнем в диапазоне частот 30-45 МГц. Не зафиксировано существенных изменений интенсивности и частотного распределения принимаемых сигналов при изменении нагрузки на линии - числа подключенных трансформаторов 10/0,4 кВ.

Схема технических средств диагностирования внешней изоляции, разработанная автором и защищенная патентом, представлена на рис. 7.

зЧзнпзн^мх]

jj-CEHCl]-1

Рис. 7. Структурная схема информационно измерительной системы приема и обработки ВЧ-сигнала «MarGU Diagnostic»

Устройство представляет собой широкополосную антенну 1, принимающую высокочастотные излучения от изоляционных элементов ВЛ. Сигнал проходит через полосовой фильтр 2, настроенный на частоту измерения, усилитель 3, детектор 4 и устройство обработки 5. Низкочастотная антенна 6 соединена последовательно с узкополосным фильтром 7, настроенным на частоту питающей сети (50 Гц), усилителем 8 и устройством обработки 5.

Методикой диагностирования внешней изоляции предполагается выполнение следующих этапов:

первый этап - анализ конфигурации исследуемой линии, определение электрических параметров каждого участка. Полученные данные заносятся в программу моделирования и в результате определяются наиболее характерные частоты и места измерения, в которых расположение и уровень сигнала наиболее информативны при регистрации. Этот этап заменяет процесс калибровки линии непосредственно при измерениях;

второй этап предусматривает измерение уровня сигнала на частотах, полученных на первом этапе расчетным путем, и запись результатов для последующего анализа; проводится экспресс-анализ измеряемых сигналов, по результатам которого производится устранение помех от работающих радиостанций и источников излучения, не связанных с диагностируемой линией. Измерения сигнала осуществляются в нескольких контрольных измерительных площадках вдоль линии (измерительная площадка - свободная от всех отражающих предметов площадь, очерченная эллипсом, у которого большой диаметр равен 21, малый - -Л7, см. выражение (9));

на третьем этапе сопоставляются результаты измерения и определяется зона с наиболее ослабленной изоляцией, которая подвергается более детальному исследованию.

В целях проверки результата моделирования электромагнитных полей при наличии дефектного изолятора на РЭСсхН-10 кВ и распространения импульсных сигналов был выполнен анализ АЧХ сигнала на различных расстояниях от источника. Были выявлены характерные частоты: 9, 27, 40 МГц, которые могут служить диагностическими признаками, определяющими наличие

дефектов на линии и их месторасположение. Полученные результаты представлены на рис. 8. Анализ приведенных графиков позволяет сделать вывод о необходимости применения разных частот для определения места дефекта.

и, мВ 200 т

.V' V

о -1—Ы- I I V I—I—К 4~I—+-Ч—Н Ч—I 1 3 5 7 9 11 13 15

а) тестовый сигнал частотой 9 МГц

1 3 5 7 9 11 13 15 1,т

б) тестовый сигнал частотой 27 МГц

и.иЪ

в) тестовый сигнал частотой 40 МГц

Рис. 8. Результаты моделирования распространения сигналов по ВЛ при включении генератора сигнала в середине неразветвленной линии длиной 15 км; генератор сигнала подключен к фазе А

Для идентификации дефектов в элементах РЭСсхН-Ю кВ необходимо иметь для каждого объекта диагностирования внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ три вида спектрограмм (фазо-частотные, амплитудно-частотные, амплитудно-фазовые диаграммы), полученные при регистрации ВЧ-сигналов при хорошей погоде и большой влажности воздуха в течение года. При росте значений

параметров ВЧ-сигналов определяется диапазон частот (5-100 МГц), в котором возрос сигнал.

Точное значение частоты дает возможность определить зону расположения дефектного элемента. Сравнение измеренных значений с данными предыдущих измерений, сохраненных в памяти ЭВМ, позволяет точнее оценить вид и расположение дефекта.

В результате работы программы формируется отчет, в котором отображаются исходные данные, и сообщаются название и местоположение объекта, который, по имеющейся информации, обладает данным дефектом.

Экспериментальное исследование по обоснованию диагностических признаков силовых трансформаторов проводилось с учетом содержания влаги в масле в количестве 10...25 г/т, что соответствует увлажнению изоляции на основе целлюлозы (главной и вит-ковой)-0,8-7%:

Wm=Ae~BT(wM .28,76.10-452'29/(r+233'86)f+Cr), (19) где W„, - влажность твердой изоляции на основе целлюлозы, % к сухой массе; А, В, К, с - коэффициенты, зависящие от вида и марки бумажной изоляции; Т - температура бумаги, °С; WM -влагосодержание масла, г/т.

Таким образом, по температуре и влажности масла можно рассчитать влажность твердой изоляции - важнейшего параметра для оценки состояния изоляции трансформатора.

Изоляция всех контролируемых силовых трансформаторов в процессе экспериментальных исследований подвергалась разной степени увлажнения и находилась в трех состояниях: I - увлажненная выше нормированных значений (влагосодержание в масле W>0,0025%); II - увлажненная до допустимого предельного состояния (влагосодержание в масле 0,0018%<W<0,0025%); III -сухое состояние (влагосодержание в масле W<0,0010%). Имитация витковых замыканий производилась уменьшением индуктивности в пределах 2...4% от номинального значения.

В ходе экспериментальных исследований разработаны следующие методы оценки состояния изоляции:

- метод, основанный на измерении коэффициента передачи высокочастотного сигнала, поданного на обмотку низкого напря-

жения и снятого с обмотки высокого напряжения (к — ^вх/^цо));

- метод, основанный на измерении разности входного и выходного напряжений тестового сигнала на вводе контролируемого трансформатора (А11= |£/2(Вх)| - |£Л(0)|)-

Функциональная схема разработанного устройства диагностирования с использованием принципа измерении коэффициента передачи высокочастотного сигнала, поданного на обмотку низкого напряжения и снятого с обмотки высокого напряжения (к = и^Щ), приведена на рис. 9.

Рис. 9. Функциональная схема ТСД силовых трансформаторов по отношению напряжений в рабочем режиме.

Выводы обмоток ВН (2) и НН (3) контролируемого силового трансформатора 1 посредством изолированных высоковольтных проводников 4 и 5 со съемными зажимами присоединяются к устройству, содержащему высоковольтный емкостной делитель 6 с блоком 7 отбора напряжения тестовых импульсов, фильтрами присоединения 8, 9, фильтрами от помех 10, 11, параметрических согласующих блоков 12, 13 для подключения упомянутых цепей контроля ко входу переносного компьютера 14, а также усилителя с генератором 15 синусоидальных высокочастотных импульсов и блока электропитания 16.

В память компьютера 14 внесены все контролируемые объекты с их первоначально измеренными величинами и накопительно последние результаты измерений. Показатели снимаются с контролируемого оборудования, находящегося в рабочем режиме, в одно и то же время сезона: зима - лето с учетом температуры окружающего воздуха и электрической нагрузки.

Использование разработанного метода АЧХ, более чувствительного к деструкции твердой изоляции по сравнению с традиционными методами, позволяет выявить дефекты на ранней стадии их возникновения в главной и витковой изоляции (рис. 10), предотвращая развитие аварий.

Рис. 10. Амплитудно-частотные характеристики трансформатора ТМ-100-10/0,4 кВ при различных состояниях внутрислоевой изоляции по увлажнению и при изменении индуктивности, связанной с витковыми замыканиями (Ь, - номинальная индуктивность, Ь|> Ь2>Ьз)

Результаты диагностирования приборами, полученные традиционными методами и разработанными устройствами, показали, что предложенные средства более чувствительны к дефектам в бумажно-масляной изоляции трансформаторов, по сравнению с традиционными методами. При наличии влаги в масле более 0,0010% показания прибора уже реагируют на начальную стадию образования дефекта (табл. 1).

И

а я 1

= 1 5*

ч

!

в *

¡1

-г

в Я

<

8

Ъ'

Л

I «п «п о гп (N0 —« оо гЧ с"» —

■ « Л. »п о й в - в п - -1« 5ч «о г(— ~ о о гл — «чо г^гТ — гч «*» о о о ^

г-Зк * яз'Э-©а Р?? я * -

«Й2: V" оГо? 2 » 2 № О» »2 2

I

5 8 X Г13 8 8 = 282558 = 888882

8.8.3 ~ 8 8.3 8. а 3.8. 3 В 3.5.8„5.8.8.3.Й

Л

II

£3

9 Э-

¡85

I —• — —« Г<1 <

о"—"о"—"еГоо о* — о*о о — о о о о ©"о о

о — о-н—'воо' — ооооовв^в—' О

»л о во «л о», ^ Г* О, в. «п ^ ^ 1Л О, О Ф П О о я о*-о"о ООМ-"о О - в в О - О N о

0 О О О О О О О О ® ^ »ч м км ■■■■■мм

пшъштштш

§

л

-¿яг г.

м-" —

! в

<ч — •"« »1

в ов во ^

5 — п в о в в

ШГ

Таким образом, подтверждена возможность использования информационных диагностических признаков, полученных на основании теоретических исследований. Выявлены количественные значения диапазонов изменения этих признаков.

Глава 5. Мероприятия по обеспечению работоспособности элементов РЭСсхН-10 кВ

1. Прогнозирование резерва запасных элементов РЭСсхН-10 кВ

На основе статистики отказов элементов РЭСсхН-10 кВ предприятий Республики Марий Эл (см. главу 2) проведены исследования по определению влияния определяющих климатических факторов Х( на интенсивность отказов у,(А,,) этих элементов. После обработки статистических данных находились полиномиальные зависимости интенсивности отказов элементов от воздействующих климатических факторов в кодированном виде.

к к к К=1 =Ъ0 + IV,- +1 Ьух^- +%ь11(х,)2 + ..., (20)

1=1 к у /=1

где Ь0,Ь,,Ьу,Ьи- выборочные оценки коэффициентов полинома, характеризующие степень влияния факторов на интенсивность отказов; хх,х2,...,х/с- воздействующие факторы в кодированном виде.

Результаты экспериментов проверяются на воспроизводимость (по критерию Кохрена), на значимость коэффициентов регрессии (по критерию Стьюдента), на адекватность полученной модели результатам испытаний (по критерию Фишера).

Рассмотрены следующие климатические факторы: - относительная влажность воздуха, %; Т2 - температура воздуха, °С; •Ь - количество осадков, выпавших за сутки, мм; У4 - скорость ветра, м/с; Т 5 - число грозовых часов, ч, и приведены статистические данные (среднее за 10 лет) по интенсивности отказов: У1 - обрыв проводов; у3 - пробой аппаратной изоляции; у4 - срабатывания средств контроля изоляции; у5 - пробой изоляции ВЛ; у6 - отказ трансформаторов.

Воздействие указанных факторов на интенсивность отказов учитывалось в течение каждого года на протяжении 10 лет. Для оценки А. 5 анализ проводился в период с апреля по ноябрь включительно, для оценки А. 1 - с декабря по февраль.

Полученные полиномиальные зависимости интенсивности

отказов элементов в кодированном и раскодированном виде представлены в диссертации

Эти зависимости позволили получить упрощенные формулы для расчета интенсивности отказов элементов электрических сетей. Некоторые зависимости интенсивности отказов по месяцам года 0=1, 2,... 12), полученные с помощью программы <&Шюика», приведены ниже;

уи = (1,2 + 0,017И- 0,082^) ехр (1,02(1 - 12,5)\ мес1; (21) Ум = 2,47 + 10,149 ехр (-0,46(1 - 6,36)2), мес'1; (22)

ум = 4,491 + 2,6681 - 0,203^ , мес1; (23)

у6, = 5,258 + 21,529 ехр (-0,4120 - 6,67)2), мес 1 ; (24)

где у4 - интенсивность отказов элементов электрических сетей (1 - провод; 3 - линейный разъединитель; 5 - изолятор ВЛ; 6 -трансформатор).

Функции (21), (22), (23), (24) позволяют прогнозировать интенсивность отказов на определенный месяц года.

Полученные уравнения регрессии и функциональные зависимости интенсивности отказов с использованием разработанных вероятностных моделей прогнозирования (при вероятной достаточности Рдосг = 0,90; 0,95; 0,99) позволили провести оценку числа запасных элементов распредсетей по месяцам и сезонам года. Расчетные данные прогнозируемого резерва элементов РЭСсхН-10 кВ для электросетевых предприятий Республики Марий Эл приведены в таблицах 2, 3.

По сравнению с существующим способом нормируемого резервирования запасных элементов РЭСсхН-10 кВ предложенный метод прогнозирования запасов с учетом сезонности воздействующих климатических факторов позволяет, с одной стороны, снизить ущерб из-за отсутствия запасов на складе, с другой - снизить затраты на «омертвление» средств при хранении излишек запасных элементов.

Таблшм 2. hxpiHuD запас мсмемтоа раслрыеллслыюй сет 10 кВ по месяцам года с учетом мгтспснавостя икни аля злектросепаых прсдярагтий Гкпувппя М»рай Эл

Месяц Изоляторы ВЛ ЛР Трансфо рмсгары Провод* ran ПЫБ-10

»1МЧ 9- 9. УаММ 9т »чн»

1 6.96 10 2.47 4 5.25 8 18,29 26 0.3 1 0,5 1 i

2 9,02 13 2,47 4 5.26 8 14,16 20 0,3 1 0.6 1

3 10,67 15 2,52 4 5.34 8 12,09 17 0,6 1 22 4

4 11,92 17 3.25 5 6,40 9 10,94 16 1.2 2 X9 5

5 12,76 18 «,80 10 12.08 17 10,27 IS 2,4 4 3.« 6

6 13,19 19 12,03 17 23,15 33 9,90 14 SJ 8 62 9

7 13,22 19 10,87 16 25,84 37 9,77 14 7 7,3 11

S 12.847 18 5.41 8 15,65 22 9,87 14 3 5.7 8

9 12.06 17 2.8 4 ?,56 11 10,21 15 и 2 3,1 5

10 10,87 16 2,49 4 5,48 8 10,84 16 u 2 2.1 3

11 9.28 13 2.47 4 5,27 8 11,83 17 0,9 2 1,7 3

12 7,27 11 2,47 4 5,26 8 13,28 19 0,4 1 1.2 2

Примечание: - м «тематическое ожидание роерм запасных элементов У«г-м» - прогнозируемый ремра мласных икмекгоа с Pw"0.9:

* При планироаанки расхода провода на »осстаноаление отказов исходить из расчета; 30 werpoi провода на один отказ.

Таблица 3. РемраиыП запас элементов (ипромтлып! сегн ЮкВао ссмиам года для -мекгросетеаыж прсдвраатМ Республика Мар«М Эл

Сезон Изоляторы ВЛ ЛР Трансфо омагоом Обрыа промаа РВП ПНБ-10

шт % шт % шт % м Ч от % шг %

зима 38 20 12 14 24 14 1890 31 3 9 6 10

весна 54 29 32 38 59 32 1350 22 14 41 20 34

лето 54 29 28 34 70 40 1290 21 12 35 24 42

осень 40 22 12 14 24 14 1560 26 5 15 8 14

2. Обоснование периодичности диагностирования изоляционных элементов РЭСсхН - 10 кВ

Одним из главных вопросов диагностирования является определение периодичности его выполнения. Для обоснования периодичности контроля внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ, ввиду ее незначительной стоимости, использовались показатели надежности, в качестве которых рассматривали интенсивность отказов ее элементов.

Для обоснования периодичности контроля внутренней изоляции ввиду значительной стоимости ее восстановления следует использовать разумный компромисс надежности с экономической целесообразностью.

В связи с этим периодичность обследования силовых трансформаторов целесообразно определить из условия, при котором снижение ущерба У, связанного с повышением надежности за счет перехода на обслуживание по состоянию, должно быть больше или равно суммарным затратам на проведение диагностирования Зд:

У^Зд, (25)

где Зд = Кпр+С0; Кпр - стоимость приборов и программных средств; С0 — затраты на проведение диагностирования.

Периодичность диагностирования трансформаторов строится на принципе минимизации затрат:

3 = 3j +3ц +3Ш +3rv - min, (26)

Полученные формулы для определения видов затрат приведены в табл. 4.

В табл. 4 приняты следующие обозначения: Зя - затраты на диагностирование одного трансформатора, руб.; N - общее число силовых трансформаторов в распределительной сети; t - межпроверочный срок, лет; Зр - затраты на замену одного трансформатора с учетом демонтажа неработоспособного, монтажа и ревизии нового трансформатора и транспортных расходов; у, - доля неработоспособных трансформаторов, выявленных при диагностировании, выполняемом один раз в три года; К - коэффициент отбраковки, учитывающий обнаружение неработоспособного оборудования при увеличении периодичности диагностирования; Зк - затраты на капитальный ремонт одного трансформатора, руб.; А, - удельная ава-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА i С. Петербург I 09 МО акт '

рийная повреждаемость трансформаторов; Я.,, - удельное число неработоспособных трансформаторов, выявленных при диагностировании; М - количество забракованных и поврежденных трансформаторов за расчетный период ; Рс - средняя мощность потребителя, кВт; У- удельный ущерб от недоотпуска 1 кВт-ч; тс - среднее время восстановления электроснабжения при повреждении трансформатора.

Таблица 4. Формулы определения затрат

Вид затрат, руб. Расчетная формула

3] - затраты на диагностирование и •«*. I

Зц- затраты на замену неработоспособного трансформатора, выявленного при диагностировании 311 = 3РМ/1У1[\ + К(1-3)]

Зш - затраты на ремонт силовых трансформаторов, отказавших в период эксплуатации между существующими циклами диагностирования Зш ~3Ю М/( {Ха+Х„[1 + К(1-3)1}

3;у - ущерб от недоотпуска электроэнергии потребителям 3,у =УалРс. М тс{Ха + Хп[1 + К(1 - 3)]}

Для нахождения минимума суммарных затрат в функции от периода диагностирования необходимо первую производную выражения (26) с учетом всех составляющих приравнять к нулю. Тогда оптимальная величина периода диагностирования 'опт = - ЗрУг 3-К+ЗкК-л + 3КХ„-3К-ЗК ■1„7/(У/>сЛЛс^пК) • (27)

Полученные модели оценки оптимальной периодичности диагностирования изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ позволяют проводить обслуживание при появлении зарождающихся дефектов, что существенно снижает затраты на эксплуатацию РЭСсхН-10 кВ и повышает длительность сохранения их работоспособного состояния.

3. Обоснование стратегии обслуживания элементов РЭСсхН-10 кВ

Основой математической модели определения эффективности выбора рациональной стратегии обслуживания является экономи-

ческое сравнение существующих подходов к проведению обслуживания в РЭСсхН-10 кВ с предлагаемым.

Из опыта работы РЭСсхН-10 кВ известно, что в настоящее время из-за дефицита материальных ресурсов эксплуатация РЭСсхН-10 кВ основана на послеотказовом принципе. Поэтому при сравнении методов обслуживания в качестве базовой принимается эта модель.

Предлагаемая модель эффективности представляет собой отношение

АГя = Зу-(0/3„1(/)->тт, (28)

где , ЗуД1(,) - удельные значения суммарных затрат на эксплуатацию за время / соответственно ¡-го подхода и послеотказо-вого обслуживания.

Выбор метода обслуживания РЭСсхН-10 кВ осуществлен из условия минимизации значения Мд. В табл. 5 приведены принятые выражения для выбора рациональной стратегии обслуживания,

Таблица 5. Формулы определения рациональной стратегии обслуживания

Вид обслуживания Подход к обслуживанию Расчетная формула

с, После отказа Мд\ ~ г03ав

С2 (по времени эксплуатации) Плановый Мд2 = /(')„/*0 +k/Z0

С3 (по техническому состоянию) С применением средств диагностирования МдЗ + Рпр(Тпр )Рцкл- <?от(Тпр ))/{?Отср)

В таблице приняты следующие обозначения: Zo - частота проведения аварийных ремонтов в единицу времени без проведения плановых ремонтов; Зав - затраты на аварийный ремонт; Д*)а - среднее значение интенсивности потока отказов РЭСсхН-10 кВ; к - отношение затрат на плановый и аварийный ремонты (ЗплД,,,); кл - отношение стоимости диагностирования За к ущербу У; р„р(Т„9) - вероятность проведения технического об-

служивания; ра - вероятность обнаружения скрытого дефекта (предотказного состояния) средствами диагностирования; цт(Тпр) - вероятность возникновения отказа за время Тар; тср - время между ремонтами.

Анализ выражений в табл. 5 показал, что наибольшей эффективностью обладает стратегия обслуживания элементов РЭСсхН-10 кВ по техническому состоянию.

Глава 6. Экономическая эффективность обеспечения работоспособности РЭСсхН-10 кВ

Экономическая эффективность разработанных методов обслуживания РЭСсхН-10 кВ и силовых трансформаторов по техническому состоянию на основе методов и средств диагностирования изоляционных элементов, использование которых в условиях сельскохозяйственного производства улучшает качество обслуживания и обеспечивает необходимую длительность сохранения работоспособного состояния РЭСсхН-10 кВ, достоверно оценивается годовым экономическим эффектом.

Оптимизация годовой трудоемкости работ по обслуживанию РЭСсхН-10 кВ на предприятиях Республики Марий Эл позволила получить годовой экономический эффект в размере 300 тыс. руб. (в ценах 2001 г.) за счет снижения годового процента отказов изоляционных элементов, 250 тыс. руб. - от внедрения средств диагностирования трансформаторов. В пять раз сокращена длительность отключений, связанных с поиском дефектных изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ за счет внедрения новых методов и средств отыскания мест отказов.

Оптимизация резерва запаса элементов для эксплуатируемых РЭСсхН-10 кВ по РМЭ позволила получить годовой экономический эффект в размере 100 тыс, руб. (в ценах 2001 г.) за счет минимизации «омертвленных» в запасе средств.

Оптимизация периода диагностирования внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ дала экономический эффект 183 тыс. руб. (в ценах 2001 г.) только для одного электросетевого предприятия Республики Марий Эл.

Основные выводы

1. На основании данных по отказам изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ для региона Средней Волги установлено долевое участие различных видов отказов в общем количестве: среднее значение удельной повреждаемости изоляции ВЛ на 100 км в год составляет 10, изоляции разъединителей на 100 шт. - 4,5, изоляции силовых трансформаторов на 100 шт. - 6. Основная часть отключений РЭСсхН-10 кВ (54%) приходится на летний период, что объясняется интенсивной грозовой деятельностью. Наибольшее число отказов изоляции в РЭСсхН-10 кВ вызвано атмосферными (40%) и внутренними (33%) перенапряжениями. Отказы силовых трансформаторов в РЭСсхН-10 кВ из-за витковой изоляции составляют 55%, главной изоляции 16%, причинами повреждения изоляции являются атмосферные (21%) и внутренние перенапряжения (34%). Выявленные виды отказов позволили обосновать направления по разработке мероприятий для обеспечения работоспособности РЭСсхН-10 кВ на основе их диагностирования и организации рациональной стратегии обслуживания. Существующие методы диагностирования элементов РЭСсхН - 10 кВ слабо развиты и не позволяют выявлять дефекты на ранней стадии их развития.

2. Теоретически обоснованы взаимосвязи между техническим состоянием изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ и параметрами ВЧЭМИ и АЧХ; установлены новые диагностические признаки для внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ: напряженность электромагнитного поля Е„ при определенных частотах и число импульсов N ВЧ-сигнала, генерируемого дефектными изоляционными элементами. Для изоляции трансформаторов новыми диагностическими признаками являются: смещение резонансной частоты и изменение ее амплитуды в зависимости от вида дефекта (увлажнение главной изоляции и витковое замыкание).

3. Выявлена сильная корреляционная связь (0,96) между параметрами ВЧЭМИ, регистрируемыми антенным и гальваническим методами. Наиболее достоверным диагностическим признаком являются число импульсов ВЧ-сигналов и их амплитудное значение за период промышленной частоты. Экспериментальными исследованиями разрядных процессов во внешней изоляции

РЭСсхН-10 кВ установлена область частот (35—45 МГц), характеризующая предпробойное состояние элемента.

4. На основе предложенных диагностических признаков, информационно-измерительной системы «MarGU Diagnostic» и программного обеспечения впервые разработаны метод и средства диагностирования внешней изоляции РЭССсхН-10 кВ, позволяющие без снятии напряжения оценить текущее состояние изоляционных элементов, в два раза сократить трудозатраты и в полтора раза повысить точность оценки состояния этих элементов.

5. Впервые разработаны метод и технические средства диагностирования изоляции силовых трансформаторов по изменению его АЧХ при увлажнении главной изоляции и витковых замыканиях (по критериям к = UBX/U0 и AU= \UBX\-\U0\), у которых чувствительность в десятки раз выше по сравнению с традиционными методами. Эти средства обеспечивают проведение оценки состояния изоляционных элементов без снятия напряжения.

6. Проведена количественная оценка степени влияния внешних воздействующих климатических факторов на безотказность «слабых» элементов РЭСсхН-10 кВ. Так, запас для замены отказавших изоляторов BJI в период май-август будет определяться количеством осадков (Ь3 = 0,017), числом грозовых часов (Ь5 = 0,014), а для провода: воздействием интенсивности ветра (Ь4 = 0,3162), интенсивности грозовых часов (Ь5= 0,36), а также взаимодействием интенсивности ветровой и грозовой деятельности (Ь45 = 0,308). Полученные закономерности позволяют в процессе эксплуатации регулировать резерв запасных элементов с учетом сезонности проявления отказов.

7. Разработанная рациональная стратегия обслуживания РЭСсхН-10 кВ по техническому состоянию на основе предложенных методов и средств диагностирования, оптимизации периодичности оценки технического состояния и запаса элементов обеспечивает снижение числа отключений сельских электрических сетей в два раза, а продолжительность отключений - в три раза. Эту стратегию целесообразно использовать для обслуживания потребителей I и II категорий надежности.

8. Результаты диссертационной работы внедрены в агропромышленных и электросетевых предприятиях Марий Эл (ГУПЭГ1

«Коммунэнерго», Йошкар-Олинской ТЭЦ-1) ОАО «Чувашэнер-го», «Кировэнерго», «Нижновэнерго».

9. Оптимизация годовой трудоемкости работ по обслуживанию РЭСсхН-10 кВ на предприятиях Республики Марий Эл позволила получить годовой экономический эффект в размере 3ÖÖ тыс. руб. (в ценах 2001 г.) за счет снижения годового процента отказов изоляционных элементов, 250 тыс. руб. - от внедрения средств диагностирования трансформаторов. Только по Парань-гинскому РЭС ОАО «Мариэнерго» годовой экономический эффект от внедрения методов и средств диагностирования внешней изоляции составил 183 тыс. руб. в ценах 2001 г.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Рыбаков U.M., Желонкин А.И., Блинов А.Е. Развитие энергетики в Марийской АССР. - Йошкар-Ола: Map. кн. изд-во, 1991. - 106 с.

2. Рыбаков Л.М., Хеттов Ф.Х. Повышение надежности работы трансформаторов и электродвигателей высокого напряжения. -Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1991. - 160 с

3. Рыбаков Л.М., Халилов Ф.Х. Вопросы ограничения перенапряжений в сетях 6-35 кВ. - Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1991.-131 с.

4. Рыбаков JI.M., Калявин В.П. Диагностирование оборудования систем электроснабжения. - Йошкар-Ола: Map. кн. изд-во, 1994.-196 с.

5. Калявин ЯП., Рыбаков JI.M. Надежность и диагностика электроустановок: Учебное пособие / Марийский гос. ун-т. -Йошкар-Ола, 2000. - 348 с.

6. Рыбаков ЯМ. Методы и средства обеспечения работоспособности электрических распределительных сетей 10 кВ: Научное издание. - М.: Энергоатомиздат, 2004. - 421 с.

7. Рыбаков JI.M. Некоторые вопросы старения изоляции трансформаторов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1977. - № 6. - С. 24-25.

8. Рыбаков JIM, Филиппов Г.А., Хромова Г.В. К вопросу о

критерии оценки состояния изоляции трансформаторов распределительной сети // Повышение надежности энергосистем: Меж-вуз. сб. - Иваново, 1978. - С. 129-133.

9. Рыбаков JI.M. Прогноз состояния изоляции трансформаторов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1979.-№ 1. - С. 36-38.

10. Рыбаков Л.М. К вопросу перенапряжений в сельских распределительных сетях 6-10 кВ // Теоретические и электрофизические проблемы растекания токов в мощных заземляющих устройствах многолетнемерзлых грунтах Крайнего Севера: Сб, науч. тр. - Норильск, 1982. - С. 173-176.

11. Рыбаков Л.М., Семко Г.Н, Рыбакова Г.А. Анализ повреждаемости электрооборудования в сельских сетях: Метод, вопр. исслед. надежности больших систем энергетики // Тр. АН СССР, Сиб. отд-ние. - Кишинев, 1984. - Вып. 29. - С. 86-89.

12. Рыбаков Л.М. Рыбакова Г.А. Совершенствование меъ. ад испытаний изоляции сетей 6-10 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1985. - №11. - С. 46-48.

13. Рыбаков Л.Ы., Беляков И.Г., Ахметшин P.C. Контроль состояния изоляции трансформатора по ее диэлектрической характеристике // Промышленная энергетика. - 1986. - №10. - С. 42-45.

14. Разумова Л.Г., Рябков A.B., Рыбаков Л.М. О старении изоляции в трансформаторах // Электрические станции. - 1987. -№5. - С. 76-77.

15. Рыбакова Г.А., Рыбаков Л.М. Диагностика электрооборудования с учетом показателей надежности и воздействующих факторов // Повышение эксплуатационной надежности электрооборудования в сельском хозяйстве: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. -Челябинск, 1988. - С. 65-69.

16. Рыбаков Л.М., Рыбакова Г.А. Диагностическое обеспечение электрооборудования в распределительных сетях 10 кВ // Сб. науч. ст. междунар. межвуз. шк.-семинара «Методы и средства технической диагностики». Вып. IX. - Ивано-Франковск, 1990. -С. 19-23.

17. Рыбаков Л.М., Рыбакова Г.А., Ахметшин P.C. О критерии оценки эксплуатации трансформаторов по количеству отбра-

ковки из-за порчи масла // Актуальные вопросы интенсификации животноводства в Волго-Вятской экономической зоне: Межвуз. сб. - Йошкар-Ола, 1990. - С. 199-202.

18. Рыбаков Л.М., Рыбакова Г.А. Диагностика изоляции распределительных сетей 10...35 кВ // Сб. науч. ст. междунар. межвуз. шк.-семинара «Методы и средства технической диагностики». Вып. XII. - Ивано-Франковск, 1995. - С. 99-103.

19. Рыбаков Л.М. Моделирование дефектов воздушных линий 10-35 кВ в лабораторных условиях и измерения высокочастотных излучений, генерируемых дефектами / JI.M. Рыбаков, И.И. Биткин, A.B. Выдренков // Сб. науч. ст. междунар. межвуз. шк.-семинара «Методы и средства технической диагностики». Вып. XIII. - Йошкар-Ола, 1996. - С. 98-100.

20. Рыбаков Л.М., Лычко А.Б. Методы определения дефектов в изоляции воздушных линий напряжением 10-35 кВ по результатам регистрации интенсивности высокочастотных изтуче-ний // Электрооборудование, электроснабжение, электропотребление: Материалы науч.-техн. и метод, конф.- М., 1996. - С. 37-39.

21. Рыбаков Л.М., Лычко А.Б. Автоматизированная система диагностирования распределительных сетей методом регистрации высокочастотного излучения // Сб. науч. статей междунар. межвуз. шк.-семинара «Методы и средства технической диагностики». Вып. XIV. - Ивано-Франковск, 1997. -C.110-115.

22. Рыбаков Л.М. Диагностирование состояния изоляции электроустановок // Электрификация металлургических предприятий Сибири: Сб. докл. науч.-техн. и метод, конф. Вып. 7. -Томск: Изд-во Томского гос. ун-та, 1997. - С. 248-263.

23. Рыбаков Л.М. Электромагнитные волны на линиях электропередачи при разрядах в дефектном изоляторе // Вестн. ЧАГУ. Т. 25.-Челябинск, 1998.-С.148-150.

24. Rybakov L.M. Occurrence and propagation of HF signals by power line 10-35 kV / L.M. Rybakov, A.B. Lychko // Proc. 2st Intern. Simp, of Energy, Environment and Economics: EEE-2, - 1998. - Kazan, Russia, 7-10 September. - Vol. 1. - P. 357-360.

25. Рыбаков Л.М., Лычко А.Б., Лычко O.E. Определение местоположения дефектного изолятора на ЛЭП 6-10 кВ // Сб. науч. статей междунар. межвуз. шк.-семинара «Методы и средства

технической диагностики». Вып. XV. - Йошкар-Ола, 1998. - С. 144-150.

26. Rybakov L.M. Diagnostics of isolation distributive networks 10... 35 KV // Proc. 2st Intern. Simp, of Energy, Environment and Economics: EEE-2. - 1998. - Kazan, Russia, 7-10 September. - Vol. l.-P. 361-364.

27. Рыбаков JI.M. Диагностирование изоляции воздушных линий электропередачи до 35 кВ // Сб. науч. статей междунар. межвуз. шк.-семинара «Методы и средства технической диагностики». Вып. XVI. - Ивано-Франковск, 1999. - С. 173-177.

28. Рыбаков Л.М., Соловьев Д.Г. Повышение надежности работы аппаратов сельских распределительных сетей 10-35 кВ совершенствованием их диагностирования // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып. VIII. - Томск: Изд-во Томского гос. ун-та, 1999. - С. 117-123.

29. Рыбаков Л.М., Соловьев Д.Г. Возникновение и распространение электромагнитных сигналов по линиям электропередачи от дефектных изоляторов // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Вып. IX. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 2000.-С. 111-115.

30. Биткин И.И. Моделирование источника высокочастотных излучений при наличии дефекта изоляции в сети 10 кВ / И.И. Биткин, J1.M. Рыбаков, Д.Г. Соловьев // Сб. науч. ст. междунар. межвуз. шк.-семинара «Методы и средства технической диагностики». Вып. XVII. - Йошкар-Ола, 2000. - С. 34-39.

31. Рыбаков Л.М., Соловьев Д.Г. Разработка информационно-измерительных систем для регистрации параметров высокочастотных сигналов // Научно-тех. сб. «Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений». № 37 (том 8). - Ивано-Франковск, 2000. - С. 119-127.

32. Rybakov L.M., Solovuev D.G. Informational-measuring system for registration and processing of high freqency signals generated by defective isolators // Proc. Rus. Nat. Simp, of Energy Enginering: RNSPE. - 2001. - Kazan, Russia, 10-14 September. - Vol. 1. - P. 401-404.

33. Рыбаков Л.М. Соловьев Д.Г. Информационно-измерительная система для диагностирования изоляции // Механизация и

электрификация сельского хозяйства. - 2001. - №6. - С. 19-22.

34. Рыбаков Л.М., Сошников А.Е., Соловьев ДТ Анализ причин аварийных отключений в распределительных сетях 10-35 кВ // Электрика. - 2001. - №3. - С. 16-20.

35. Рыбаков Л.М., Соловьев Д.Г., Васюнин B.C. и др. Обоснование диагностических признаков наличия дефектов во внешней изоляции РЭС 10 кВ // Научно-технический сборник «Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений». № 38 (том 8). - Ивано-Франковск, 2001. - С. 228-233.

36. Ахметшин P.C., Рыбаков Л.М. Амплитудно-частотные характеристики силовых трансформаторов распределительных сетей как диагностические признаки состояния изоляции // Проблемы энергетики. -2002. - № 9-10, - С. 100-108.

37. Ахметшин P.C., Рыбаков Л.М. Разработка средств диагностирования изоляции трансформаторов 1-И габаритов по изменению их частотных характеристик // Проблемы энергетики. -2002. -№ 11-12-С. 49-55.

38. Рыбаков Л.М., Столяров C.B. Наумов E.H. Техническое состояние сетей 10 кВ // Электрика - 2002. - №2 - С. 19-21,

39. Рыбаков Л.М. Соловьев Д.Г., Васюнин B.C. Диагностирование дефектов изоляции распределительных электрических сетей // Электрика. - 2002. - № 7 - С 34-36.

40. Рыбаков Л.М, Соловьев Д.Г., Васюнин B.C. Идентификация дефектов в изоляторах ШФ-10Г с использованием амплитудно-фазовой диаграммы // Вестник ЧГАУ.- 2002. - т. 36. - С. 64-68.

41. Рыбаков Л.М., Васюнин B.C. Особенности формирования частичных разрядов в изоляции электрооборудования высокого напряжения // Вестник ЧГАУ - 2002. - т. 37. - С. 68-71,

42. Васюнин B.C., Рыбаков Л.М. Информационно-измерительная система регистрации и обработки высокочастотных сигналов, генерируемых дефектными изоляторами // Электрика - № 12.-2002.-С. 35-36

43. Ахметшин Р. С., Рыбаков Л.М. Технические средства диагностирования силовых трансформаторов 10/0,4 кВ с использованием частотных характеристик // Электрика - 2002. № 12. -С. 33-35.

44. Рыбаков Л.М., Трофимова О.С. Прогнозирование без-

отказности работы. Обоснование аварийного запаса материалов для распределительных электрических сетей среднего напряжения 10 кВ // Сб. науч. статей междунар. межвуз. шк.-семинара «Методы и средства технической диагностики». Вып. XIX. -Йошкар-Ола, 2002. - С. 132-141.

45. Рыбаков JI.M., Анчарова Т.В., Ахметшин P.C. Диагностирование силовых трансформаторов I и П габаритов напряжением 10/0,4 кВ под рабочим напряжением с использованием частотных характеристик. // Вест. МЭИ. -№3. -2003. - С. 39-48.

46. Рыбаков JI.M., Шумелева Е.М., Соловьев Д.Г. Анализ повреждений распределительных сетей 10 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003. - №1. - С.25-27.

47. Рыбаков JI.M. Периодичность диагностирования силовых трансформаторов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003. - №3 - С. 20-22.

48. Рыбаков JI.M., Волков C.B. Прогнозирование отказов элементов и аппаратов в распределительной сети 10 кВ // Проблемы энергетики. - 2004. - № 1 -2. - С. 84-87.

49. Рыбаков JI.M., Волков C.B. Обоснование комплектования аварийным запасом элементов, аппаратов и оборудования распределительной сети 10 кВ // Проблемы энергетики. - 2004. -№ 3-4. - С. 87-90.

50. Рыбаков JI.M., Волков C.B. Вероятностное прогнозирование отказов элементов и аппаратов в распределительной сети 10 кВ // Электрика.- 2004. - № 2. - С. 17-19.

51. Рыбаков JI.M., Буторин В.А., Бадретдинов Б.Ф. Стратегия обслуживания РЭСсхН-10 кВ по результатам диагностирования технического состояния // Сб. науч. статей междунар. межвуз. шк.-семинара «Методы и средства технической диагностики». Вып. XXI. - Йошкар-Ола, 2004. - С. 90-94.

52. Рыбаков JI.M., Васюнин B.C., Соловьев Д.Г. Идентификация дефектов на штыревых изоляторах распределительных сетей 10 кВ И Электричество. - 2004. - № 11. - С. 16-24.

53. Рыбаков JIM., Волков C.B., Максимова И.В. Обоснование комплектования запасом элементов // Энергетик,- 2004. - № 12. - С. 31-33.

54. Рыбаков JI.M., Егошин Ю.Ю., Федоров А А. Обоснова-

ние стратегии технического обслуживания силовых трансформаторов 10/0,4 кВ по фактическому состоянию. // Вести, УГТУ-УПИ. Энергосистема: управление, качество, конкуренция. Сб. докл. II Всероссийской науч.-техн. конф. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004.. - № 12(42). - С. 270-274.

55. Рыбаков Л.М., Биткин И.И., Макаров Л.M Обоснование диагностических признаков состояния изоляторов силовых трансформаторов // Тр. Международного Форума по проблемам науки, техники и образования. Т.2.- М.: Академия Наук о Земле, 2004.-С. 136-138.

56. Рыбаков Л.М. Прогнозирование безотказности работы сельских распределительных электрических сетей 10 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства- 2004. - № 7. -С. 18-19.

57. Рыбаков Л.М., Буторин В.А., Волков C.B. Прогнозирование отказов и комплектование запасными элементами распределительных сетей 10 кВ // Механизация и электрификация сельского хозяйства - 2005. - № 1. - С. 21-23.

58. Рыбаков Л.М., Ахметшин P.C. Технические средства диагностирования силовых трансформаторов 10/0,4 кВ на основе частотных характеристик // Электричество.- 2005. - № 5. - С. 20-26.

59. A.c. № 845280 СССР, М. Кл.3 H 03 К13/00. Устройство для контроля состояния изоляции силовых трансформаторов / P.C. Ахметшин, И.Г. Беляков, Л.М. Рыбаков. (СССР). - №845280; Заяв. 11.03.79; Опубл. 07.07.81; Бюл. № 25. - 120 с.

60. A.c. № 1357886 СССР, М. Кл.3 G 01 R 31/06. Устройство для контроля состояния изоляции силовых трансформаторов под рабочим напряжением / P.C. Ахметшин, И.М. Бермежанов, Л.М. Рыбаков. (СССР). - № 1357886 - Заяв. 05.11.85; Опубл. 07.12.87; Бюл. № 45. - 135 с.

61. Патент №2207581 RU С2 G01 R31/08, 31/11 Способ определения состояния линейной изоляции распределительных сетей и определения места ее повреждения. Рыбаков Л.М., Биткин И.И., Соловьев Д.Г. - Заяв. 17.04.2003; Опубл. 27.06.2003.

62. Патент №635870. Переносное устройство для контроля состояния изоляции силовых трансформаторов. Рыбаков Л.М., Ахметшин P.C. - Заяв. 17.11.2003; Опубл. 06.08.2004.

46

Подписано в печать 26.10.2005 г. Формат 60x84/16. Объем 2,0 уч.-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ 320. УОП ЧГАУ

у

РНБ Русский фонд

2006-4 17348

I

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 10 кВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕНОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

1.1. Общая характеристика проблемы обеспечения работоспособности РЭССхН-10 кВ.

1.2. Существующие системы обслуживания РЭСсхН-10 кВ.

1.3. Постановка цели и задач исследования.

Глава 2. АНАЛИЗ ОТКАЗОВ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЭСсхН-10 кВ, МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИХ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ.

2.1. Метод обработки статистической информации по отказам элементов распределительных сетей.

2.2. Анализ отключений сельских распределительных сетей ЮкВ.

2.3. Анализ безотказности элементов распределительных электрических сетей 10 кВ.

2.4. Анализ отказов силовых трансформаторов распределительных сетей.

2.5. Обоснование закона распределения наработок между отказами электрооборудования.

2.6. Анализ методов и средств диагностирования внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ и их сравнительная оценка.

2.7. Анализ методов и средств диагностирования силовых трансформаторов.

2.8. Выводы.

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РЭСсхН-10 кВ.

3.1. Процесс образования высокочастотных сигналов в дефектной изоляции.

3.2. Электромагнитные волны на линиях электропередачи при разрядах в дефектном изоляторе.

3.3. Моделирование распространения импульсных сигналов по од-нопроводной и трехпроводной линиям.

3.3.1. Распространение импульсных сигналов по однопроводной линии.

3.3.2. Распространение импульсных сигналов по трехпроводной линии.

3.4. Обоснование диагностических признаков силовых трансформаторов.

3.5. Исследование влияния изменения собственных частот обмоток силовых трансформаторов на амплитудно-частотные характеристики.

3.6. Выводы.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ВНЕШНЕЙ И ВНУТРЕННЕЙ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ РЭСсхН 10 кВ. МЕТОДИКА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ.

4.1. Экспериментальные исследования ВЧ-сигналов внешней изоляции гальваническим и антенным методами в лабораторных условиях при моделировании различных видов дефектов.

4.2. Исследование ВЧ-сигналов при поверхностных разрядах на внешней изоляции.

4.3. Экспериментальные исследования распространения ВЧ-сигналов по проводам ВЛ 10 кВ.

4.4. Алгоритм обработки результатов исследований ВЧ-сигналов

4.5. Методика диагностирования внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ с использованием полученных экспериментальных результатов и математического моделирования.

4.6. Методика диагностирования изоляции силовых трансформаторов 10/0,4 кВ.

4.7. Выводы.

Глава 5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ РЭСсхН-10 кВ.

5.1. Прогнозирование резерва запасных элементов РЭСсхН-10 кВ

5.1.1. Прогнозирование резерва запасных элементов на основе регрессионного анализа.

5.1.2. Вероятностное прогнозирование резерва запасных элементов распределительных сетей 10 кВ.

5.1.3. Сравнительный анализ комплектования резервов запасных элементов существующими и предлагаемым методами.

5.2. Обоснование периодичности диагностирования изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ.

5.2.1. Обоснование периодичности диагностирования внешней изоляции распределительных сетей 10 кВ.

5.2.2. Обоснование периодичности диагностирования внутренней изоляции силовых трансформаторов 10/0,4 кВ.

5.3. Обоснование стратегии обслуживания элементов РЭСсхН-10 кВ

5.4. Выводы.

Глава 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЭСсхН-10 кВ.

6.1. Экономическая эффективность от применения метода и средств диагностирования РЭСсхН-10 кВ регистрацией ВЧ-излучений.

6.2. Экономическая эффективность от применения метода и средств оценки состояния силовых трансформаторов с использованием АЧХ

6.3. Выводы.

Актуальность темы. Обеспечение надежного электроснабжения агропромышленных приемников в значительной мере зависит от состояния изоляционных элементов распределительных электрических сетей 10 кВ, сельскохозяйственного назначения (РЭСсхН-10 кВ), которые включают в себя внешнюю и внутреннюю изоляцию. Основными ее элементами являются: штыревая изоляция воздушной линии (BJI), опорная изоляция аппаратов, проходная изоляция комплектных (КТП) и закрытых (ЗТП) трансформаторных пунктов, вводы высокого (ВН) и низкого (НН) напряжения, а также главная (маслобарьерная) и внтковая изоляция силовых трансформаторов. С позиции надежности, это слабые звенья РЭСсхН-10 кВ.

Сложившаяся ситуация . и специфические условия эксплуатации РЭСсхН-10 кВ приводят к значительному числу отказов электрооборудования. Отказы электрооборудования и перерывы в электроснабжении предприятий агропромышленного комплекса вызывают как прямой экономический ущерб, связанный с восстановлением этого электрооборудования, так и технологический, обусловленный порчей сельхозпродукции.

Концепция развития электрификации сельского хозяйства России, разработанная под руководством академиков Россельхозакадемии Бородина И.Ф., Кормановского Л.П., Краснощекова Н.В., Стребкова Д.С. и одобренная Президиумом Российской Академии сельскохозяйственных наук в 2001 году, предусматривает создание стратегии развития электрификации и энергетики сельского хозяйства, обеспечивающей эффективное и надежное электроснабжение потребителей во всех регионах, повышение надежности электроснабжения до уровня показателей развитых стран (снижение числа и продолжительности отключений в 10 раз), отработку и освоение системы эффективной эксплуатации электрооборудования.

Современное состояние сетей в сельской местности характеризуется их старением: более 30% воздушных линий и трансформаторных подстанций отработали свой нормативный срок службы. В условиях значительной протяженности распределительных сетей (более 2,5 млн км сетей 10.0,4 кВ), большого количества трансформаторных пунктов (513 тыс. ТП) и ограниченности материальных ресурсов обеспечение работоспособности может быть достигнуто за счет своевременного технического обслуживания с использованием средств диагностирования.

Применяемые методы контроля состояния изоляции выполняются при снятом напряжении и не выявляют дефектов на начальной стадии их развития. Результаты контроля, полученные на отключенном трансформаторе, не отражают истинного состояния изоляции.

Практика эксплуатации РЭСсхН-10 кВ показывает, что обслуживание сетей основано на плановом или послеаварийном принципе. Это обусловлено невозможностью получения информации о техническом состоянии РЭСсхН-10 кВ из-за недостаточности современных средств их контроля.

Таким образом, в настоящее время проблема повышения длительности сохранения работоспособного состояния РЭСсхН-10 кВ является актуальной и должна решаться за счет повышения качества проведения профилактических работ при обслуживании этих сетей.

Цель исследования. Обеспечение длительности сохранения работоспособного состояния распределительных электрических сетей 10 кВ сельскохозяйственного назначения путем выбора рациональной стратегии обслуживания на основе разработанных методов и средств диагностирования и оптимизации комплектования запасными элементами.

Из поставленной цели вытекают задачи исследования:

1. Определить наиболее характерные отказы элементов РЭСсхН-10 кВ для региона Средней Волги, провести анализ применяемых методов диагностирования слабых элементов этих сетей.

2. Теоретически обосновать новые диагностические признаки технического состояния слабых элементов РЭСсхН-10 кВ, способствующие раннему выявлению в них дефектов.

3. Разработать методы и средства диагностирования слабых элементов РЭСсхН-10 кВ и обосновать периодичность оценки их технического состояния.

4. Разработать метод прогнозирования отказов слабых элементов электрических распределительных сетей 10 кВ на основе модели многофакторных повторяющихся сезонных климатических воздействий и обосновать необходимое количество запасных элементов для обслуживания этих сетей.

5. Разработать рациональную стратегию обслуживания РЭСсхН-10 кВ на основе информации о техническом состоянии ее элементов.

Объект исследования. Методы оценки технического состояния изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ, процесс диагностирования, методы планирования резерва запасных элементов и выбора рациональной стратегии обслуживания.

Предмет исследования. Закономерности, связывающие процессы изменения технического состояния изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ с сопутствующими диагностическими признаками, резервом этих элементов и стратегией их обслуживания.

Научная новизна результатов исследований состоит в следующем.

1. Систематизированы и обобщены климатические факторы для региона Средней Волги, влияющие на работоспособность РЭСсхН-10 кВ, проанализированы отказы в распределительных сетях и определены наиболее характерные из них.

2. Впервые теоретически обоснованы диагностические признаки слабых элементов РЭСсхН-10 кВ (для изоляторов сетей В Л - изменение значений параметров высокочастотного электромагнитного излучения (ВЧЭМИ) при разрядных процессах в зависимости от частоты тока, генерируемой дефектным изоляционным элементом, для силовых трансформаторов - изменение значения амплитуды выходного напряжения на разных частотах и смещение резонансных частот в зависимости от состояния главной и витковой изоляции).

3. Установлен диапазон спектра частот, генерируемых дефектным изолятором, в зависимости от характера дефекта и его расположения, положенный в основу разработанного метода диагностирования, позволяющего выявлять месторасположение дефектного изолятора на линии.

4. Установлены значения коэффициента передачи и разность напряжений при высоких частотах в зависимости от состояния главной и витковой изоляции трансформатора.

5. Разработан метод прогнозирования отказов РЭСсхН-10 кВ и на его основе - методика создания резерва запасных элементов для обеспечения бесперебойной работы их с учетом сезонных климатических воздействий.

6. Разработан критерий оценки эффективности стратегии обслуживания РЭССХН-10 кВ.

На защиту выносятся:

- новые диагностические признаки и регрессионные зависимости, используемые для идентификации вида дефекта и степени его развития;

- методы диагностирования изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ, разработанные на основе новых диагностических признаков технического состояния;

- вероятностно-статистические и полиномиальные модели прогнозирования отказов элементов РЭСсхН-10 кВ, положенные в основу оптимизации резерва этих элементов;

- критерий оценки эффективности стратегии обслуживания РЭСсхН-10 кВ на основе предложенных методов и средств диагностирования.

Практическая значимость и реализация результатов работы

1. Создана методологическая база для реализации системы обеспечения работоспособности РЭСсхН-10 кВ, позволяющая оперативно прогнозировать и предотвращать отказы, связанные с изоляционными элементами рассматриваемых сетей.

2. Обобщен экспериментальный материал по оценке параметров ВЧЭ-МИ, генерируемых дефектными внешними изоляционными элементами, и полученных частотных характеристик главной и витковой изоляции силовых трансформаторов при моделировании различных видов дефектов, позволяющий создать теоретическую базу для проектирования технических средств диагностирования и обосновать новые диагностические признаки технического состояния элементов РЭСсхН-10 кВ, способствующие раннему выявлению в них дефектов.

3. Разработан метод определения расстояния от места измерений до места расположения дефектного элемента РЭСсхН-10 кВ с использованием анализа спектра частот 9, 27, 40 МГц и результатов измерения напряженности электромагнитного поля с последующим сравнением с данными калибровки сети, значительно сокращающий время поиска дефектных элементов.

4. Разработаны четыре типа устройств диагностирования состояния изоляции силовых трансформаторов по частотным характеристикам перед включением в работу, после ремонта и в период технического обслуживания трансформаторов при снятом напряжении и под напряжением, позволяющие выявить дефекты на начальной стадии их развития и снизить трудоемкость диагностирования.

5. Результаты диссертационной работы внедрены на агропромышленных и электросетевых предприятиях Республики Марий Эл, ГУПЭП «Коммунэнерго», Йошкар-Олинской ТЭЦ-1, инженерных центрах «Свердловэнергоремонт», «Чувашэнерго», «Кировэнерго», «Нижновэнерго».

6. Материалы теоретических и экспериментальных исследований внедрены в учебный процесс Марийского государственного университета по специальностям 100400 - «Электроснабжение», 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы» и 05.20.02 - «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы обсуждены в 1978-2005 годах на следующих международных, всесоюзных, всероссийских симпозиумах, совещаниях, конференциях и школах-семинарах: 2-й, 3-й международные симпозиумы по энергетике, окружающей среде и экономике (Казань, 1998, 2001); международный симпозиум «Теоретические и электрофизические проблемы повышения надежности и долговечности изоляции сетей с изолированной и резонансно-заземленной нейтралью» (Таллинн, 1989); международная межвузовская школа-семинар «Методы и средства технической диагностики» (Ивано-Франковск, Йошкар-Ола, 19902004); всесоюзная конференция «Современные направления развития технологии производства и повышения качества электроизоляционных материалов» (Волжск, 1986); всесоюзный научный семинар «Научные и электрофизические проблемы повышения надежности сетей 6-35 кВ» (Челябинск, 1987); V Всероссийский научно-методический семинар «Энергосбережение, сертификация-99» (Чебоксары, 1999); научно-техническая конференция «Повышение эксплуатационной надежности электрооборудования» (ЧИМЭСХ -ЧГАУ, Челябинск, 1978-2003); научно-техническая и методическая конференция «Электрооборудование, электроснабжение, электропотребление» (Москва, 1995, 1996); научно-техническая конференция «Энергосбережение, электроснабжение, электрооборудование» (Санкт-Петербург, 1999); научно-техническая конференция «Электроснабжение, энергосбережение, энергоремонт» (Новомосковск, 2000); научно-техническая конференция по итогам научных работ Марийского государственного университета, секция электроэнергетики (Йошкар-Ола, 1982-2004).

Разработанные диагностические средства по оценке технического состояния элементов РЭСсхН-10 кВ демонстрировались в Выставочном центре Москвы в 2003-2005 годах, отмечены серебряной медалью, четырьмя дипломами Министерства энергетики, Министерства промышленности, науки и технологии Российской Федерации, Департамента науки и промышленной политики г. Москвы, золотым дипломом Международного форума по проблемам науки и техники Академии Наук о Земле и рекомендованы к внедрению.

В 2005 году основные разделы диссертации обсуждены и одобрены на кафедрах: электроснабжения Ивано-Франковского национального технического университета нефти и газа; электроснабжения Чувашского государственного университета; электроэнергетики и техники высоких напряжений Санкт-Петербургского государственного политехнического университета; техники высоких напряжений Уральского государственного технического университета; диагностики энергетического оборудования Санкт-Петербургского электроэнергетического института повышения квалификации Минэнерго РФ; электроснабжения Московского энергетического института; на научно-технических советах: СибНИЭ, Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Марий Эл, Магистральных электрических сетей ОАО «Мариэнерго», Инженерных центров ОАО «Чувашэнерго», ОАО «Свердловэнергоремонт», «Кировэнерго», «Нижновэнерго» и «Челяб-энерго».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 118 научных работ, в том числе пять монографий. Получены два авторских свидетельства и два патента.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и семи приложений. Она изложена на 356 страницах машинописного текста, включая 110 рисунков, 54 таблицы, список литературы из 264 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании данных по отказам изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ для региона Средней Волги установлено долевое участие различных видов отказов в общем их количестве: среднее значение удельной повреждаемости изоляции ВЛ на 100 км в год составляет 10, изоляции разъединителей на 100 шт. - 4,5, изоляции силовых трансформаторов на 100 шт. - 6. Основная часть отключений РЭСсхН-10 кВ (54%) приходится на летний период, что объясняется интенсивной грозовой деятельностью. Наибольшее число отказов изоляции в РЭСсхН-10 кВ вызвано атмосферными (40%) и внутренними (33%) перенапряжениями. Отказы силовых трансформаторов в РЭСсхН-10 кВ из-за витковой изоляции составляют 55%, главной изоляции 16%, причинами повреждения изоляции являются атмосферные (21%) и внутренние перенапряжения (34%). Выявленные виды отказов позволили обосновать направления по разработке мероприятий для обеспечения работоспособности РЭСсхН-10 кВ на основе их диагностирования и организации рациональной стратегии обслуживания.

2. Теоретически обоснованы взаимосвязи между техническим состоянием изоляционных элементов РЭСсхН-10 кВ и параметрами ВЧЭМИ и АЧХ; установлены новые диагностические признаки для внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ: напряженность электромагнитного поля при определенных частотах и число импульсов ВЧ-сигнала, генерируемого дефектными изоляционными элементами. Для изоляции трансформаторов новыми диагностическими признаками являются: смещение резонансной частоты и изменение ее амплитуды в зависимости от вида дефекта (увлажнение главной изоляции и витковое замыкание).

3. Выявлена сильная корреляционная связь (0,96) между параметрами ВЧЭМИ, регистрируемыми антенным и гальваническим методами. Наиболее достоверным диагностическим признаком являются число импульсов ВЧ-сигналов и их амплитудное значение за период промышленной частоты. Экспериментальными исследованиями разрядных процессов во внешней изоляции РЭСсхН-10 кВ установлена область частот (35-45 МГц), характеризующая предпробойное состояние элемента.

4. На основе предложенных диагностических признаков, информационно-измерительной системы «MarGU Diagnostic» и программного обеспечения впервые разработаны метод и средства диагностирования внешней изоляции РЭССсхН-10 кВ, позволяющие без снятии напряжения оценить текущее состояние изоляционных элементов, в два раза сократить трудозатраты и в полтора раза повысить точность оценки состояния этих элементов.

5. Впервые разработаны метод и технические средства диагностирования изоляции силовых трансформаторов по изменению его АЧХ при увлажнении главной изоляции и внтковых замыканий (по критериям к~ UbJUq и AU = I^bxH^oI), У которых чувствительность в десятки раз больше по сравнению с традиционными методами. Эти средства позволяют оценивать состояние изоляционных элементов без снятия напряжения.

6. Проведена количественная оценка степени влияния внешних воздействующих климатических факторов на безотказность «слабых» элементов РЭСсхН-10 кВ. Так, запас для замены отказавших изоляторов BJI в период май-август должен определяться количеством осадков (Ь3 = 0,017), числом грозовых часов (Ь5 = 0,014), а для провода: воздействием интенсивности ветра (Ь4 = 0,3162), интенсивности грозовых часов (bs= 0,36), а также взаимодействием интенсивности ветровой и грозовой деятельности (Ь45 =0,308). Полученные закономерности позволяют в процессе эксплуатации регулировать резерв запасных элементов с учетом сезонности проявления отказов.

7. Разработанная стратегия обслуживания РЭСсхН-10 кВ по техническому состоянию обеспечивает повышение безотказности электроснабжения с одновременным снижением затрат на восстановительные работы на 50%. Эту стратегию целесообразно использовать для обслуживания потребителей I и II категорий надежности.

8. Результаты диссертационной работы внедрены в агропромышленных и электросетевых предприятиях Марий Эл (ГУПЭП «Коммунэнерго», Йошкар-Олинской ТЭЦ-1) ОАО «Чувашэнерго», а также в учебный процесс Марийского государственного университета по специальности 100400 - «Электроснабжение» и для подготовки аспирантов по специальности 05.09.03 -«Электротехнические комплексы и системы» и 05.20.02 - «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве».

9. Оптимизация годовой трудоемкости работ по техническому обслуживанию РЭСсхН-10 кВ на предприятиях Республики Марий Эл позволила получить годовой экономический эффект в размере 300 тыс. руб. (в ценах 2001 г.) за счет снижения годового процента отказов изоляционных элементов, 250 тыс. руб. - от внедрения средств диагностирования трансформаторов. Только по Параньгинскому РЭС ОАО «Мариэнерго» годовой экономический эффект от внедрения методов и средств диагностирования внешней изоляции составил 183 тыс. руб. в ценах 2001 г.

включение

2) сверху и снизу - подложки из оргстекла, между ними - образец изоляции, на верхней подложке располагался высоковольтный электрод;

3) снизу - образец изоляции, сверху - две подложки, на которых располагался высоковольтный электрод.

Нижний электрод заземлялся, а на высоковольтный электрод ступенчато подавалось кратковременно высокое напряжение: ступени напряжения составляли 5 кВ (5, 10, 15, 20, 25 кВ), время выдержки - 10 с. Измерения проводились с помощью измерителя AR 5000 на частотах 10; 40; 57; 605,3; 885,6 и 1000 МГц по схеме, представленной на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Схема измерения ВЧ-сигналов с помощью прибора AR 5000: ИТ - испытательный трансформатор; - защитное сопротивление; Сх - модель дефектного изоляционного элемента; Д - делитель напряжения; ИК - измерительный комплекс; ИР - AR 5000; А - антенна

За указанный промежуток времени проводилось измерение ВЧ-излучений с помощью измерительного комплекса, структурная схема которого показана на рис. 4.4. Результаты измерений приведены в Приложении 4. Данные измерений записывались с помощью программы «MarGU Diagnostic» в режиме реального времени. Образцы, используемые для снятия характеристик ВЧ-излучений, моделируют динамику процесса разрушения стенок диэлектрика с образованием воздушных включений. Объем воздушных включений (полостей) в образцах изоляции А, Б, В составил от 4 до 6 мм (табл. 4.3).

При регистрации ВЧ-излучений на исследуемых образцах снимались параметры ВЧЭМИ: N - число импульсов, I - средний ток за период, Р - мощность за период, Q - суммарный заряд, W - энергия (рис. 4.8) как для гальванического, так и для электромагнитного методов измерения сигналов.

Для каждого образца при приложенном напряжении 15 кВ снимались амплитудно-фазовые диаграммы (АФД). АФД представляет собой диаграмму, на которой по оси X отложена фаза появления ВЧ-сигнала, по оси Y- заряд импульса, а по оси Z— значения интенсивности сигналов разряда [235].

Цифра, отложенная по оси Z(T.e. цвет или тон окраски), дает количество импульсов, зарегистрированных в одном прямоугольнике (т.е. в амплитудном и фазовом интервалах) диаграммы. Временной интервал выбран равным 1/125 периода сети (если не оговорено иное), а интервал по амплитуде (заряду) взят равным 1/20 всей шкалы (т.е. используется 20 порогов по заряду, если не оговорено иное). Полученные данные записывались в виде матрицы в выходной файл out.txt. Данные в файле представлены в очень удобном виде и их можно обрабатывать разными программами. Например, обрабатывая данные программой MathCad, получили трехмерный график, изображенный на рис. 4.9, а при обработке программой Excel - график, представленный на рис. 4.10 [39,177,235].

O.nlCn u

12

10

U.e 5 а) суммарный заряд Ч \ ч \ и« s id is а а б) число импульсов

120 в) средний ток

-"К

ОС -J и hfl 5

U Л ) 1С I» г) средняя мощность д) средняя энергия

Рис. 4.8. Параметры ЧР в зависимости от метода измерения: Антенный: 1 - 1000 МГц; 2 - 885,6 МГц; 3 - 605,3 МГц; 4-57 МГц; 5-40 МГц; 6-10 МГц; 7 - гальванический

Рис. 4.9. Трехмерный график числа импульсов ВЧЭМИ фаза

Рис. 4.10. Трехмерный график числа импульсов ВЧЭМИ

Обрабатывая матрицу, из файла out.txt считали отдельно количество импульсов за положительный (N\) и отрицательный (Л^) полупериоды и определяли их отношение (коэффициент К) по формулам

19 59 19 119 ХГ

Ni = X Xni,j; N2=xXnij; к = -ь, i=0j=0 i=0j=60 N2 где i — 1/3 периода сигнала промышленной частоты; j — 0-59 для положительного полупериода; j = 60-119 для отрицательного полупериода.

Материал образца изоляции - органическое стекло. В зависимости от расположения воздушного включения в образце изоляции получены разные результаты (табл. 4.4).

1. Абрамов, В.Д. Эксплуатация изоляторов высокого напряжения / В.Д. Абрамов, М.В. Хомяков. М.: Энергия, 1976. - 246 с.

2. Аварийность в электроэнергетике: информ. бюл. № 5. М.: СПО ОРГРЭС, 1995.-32 с.

3. Авраменко, А.А. Определение частоты отказов сельских ВЛ 10 кВ /А.А. Авраменко, И.Г. Барг, Д.В. Холмский // Электрические станции. 1982. -№7. - С.59-61.

4. Автоматическое устройство для измерения характеристик частичных разрядов в трансформаторах / T.Amemiga, H.Kawada, M.Honda, T.Tonue // Тр. ин-та инженеров-электриков. Сер. Мощные аппараты и системы. -1984.-№ 2-С. 422-428.

5. Активные RC-фильтры: схемы и расчет // Радио. -1995.-№12.-С.52.

6. Аронов, М.А. Электрические разряды в воздухе при напряжении высокой частоты / М.А. Аронов, Е.С. Колечицкий, В.П. Ларионов. М.: Энер-гоиздат, 1969. - 173 с.

7. А.с. № 1357886 СССР, М. Кл.3 G 01 R 31/06. Устройство для контроля состояния изоляции силовых трансформаторов под рабочим напряжением / Р.С. Ахметшин, И.М. Бермежанов, Л.М. Рыбаков (СССР). № 1357886-Заяв. 05.11.85; Опубл. 07.12.87; Бюл. № 45. - 135 с.

8. А.с. № 845280 СССР, М. Кл.3 Н 03 К13/00. Устройство для контроля состояния изоляции силовых трансформаторов / Р.С. Ахметшин, И.Г. Беляков, J1.M. Рыбаков. (СССР). -№ 845280; Заяв. 11.03.79; Опубл. 07.07.81; Бюл. №25.- 120 с.

9. Афифи, А. Статистический анализ: подход с использованием ЭВМ / А. Афифи, С. Эйзен. Пер. с англ. - М.: Мир. 1982. - 488 с.10Афонин, Н.С. Надежность электроснабжения промышленных предприятий / Н.С. Афонин. М.: Госэнергоиздат, 1958. - 296 с.

10. Л.Бажанов, С.А. Профилактические испытания изоляции оборудования высокого напряжения. / С.А. Бажанов, В.Ф. Воскресенский. М.: Энергия, 1977.-288 с.

11. Базуткин, В.В. Техника высоких напряжений: изоляция и перенапряжения в электрических системах: учеб. для вузов / В.В. Базуткин, В.П.

12. Балашов, Н.Б. Библиотека по автоматике. Миниатюрные импульсные трансформаторы на ферритовых сердечниках / Н.Б. Балашов. М.: Энергия, 1986.-117 с.

13. Барзилович, Е.Ю. Об оптимальном управлении контролируемым монотонно возрастающим случайным процессом / Е.Ю. Барзилович // Изв. АН СССР. Сер. Техническая кибернетика. 1966. -№3. - С.20-24.

14. Барзилович, Е.Ю. Оптимальное управление при эксплуатации сложных систем по состоянию / Е.Ю. Барзилович, Н.Н. Заболоцкий, К.М. Шпилев // Вопросы радиоэлектроники. Сер. 12. 1964. Вып. 31. - С. 21-25.

15. Барзилович, Е.Ю. Некоторые новые результаты в использовании минимаксных подходов для решения задач технического обслуживания. / Е.Ю. Барзилович М.И. Павленко // Основные вопросы теории и практики надежности. М., 1965. - С. 186-202.

16. Барлоу, Р. Математическая теория надежности / Р. Барлоу, Ф. Про-шан. М.: Советское радио, 1969. - 488 с.

17. Бирюков, С.В. Устройство на микросхемах: цифровые измерительные приборы, источники питания, потребительские конструкции / С.В. Бирюков. М.: Символ-Р, 1998. - 400с.

18. Ъ2.Большаков, В.И. Частотные характеристики высоковольтных трансформаторов тока / В.И. Большаков // Изв. Сиб. отд. АН СССР. Сер. техн. наук. Вып. I. 1970. - №3. - С. 41-44.

19. Бондаренко, В.Г. RC генераторы синусоидальных колебаний / В.Г. Бондаренко. - М.: Связь, 1986. - 208 с.

20. ЪА.Будзко, И.А. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов / И.А. Будзко. М.: Колос, 1975. — 251 с.

21. Буторин, В.А., Рыбаков Л.М., Волков С.В. Прогнозирование отказов и комплектование запасными элементами распределительных сетей 10 кВ /

22. B.А. Буторин, JI.M. Рыбаков, С.В. Волков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2005. - №1. - С.21-23.

23. Вайда, Д. Исследование повреждений изоляции / Д. Вайда. Пер. с венгр. М.: Энергия, 1982. - 400 с.

24. ЪЪ.Ванин, Б.В. Исследование электрической прочности увлажненной трансформаторной изоляции / Б.В. Ванин.: ВНИИЭ. М., 1959 - Вып. 8. - С. 42-43.

25. Васюнин, B.C. Диагностика дефектов изоляции распределительных электрических сетей / B.C. Васюнин, J1.M. Рыбаков, Д.Г. Соловьев // Электрика.- №7. 2002.- С.34-36

26. Васютинский, С.Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов /

27. C.Б. Васютинский. М.: Энергия, 1970. - 432 с.41 .Венцелъ, Е.С. Теория вероятностей / Е.С. Венцель. М.: Наука, 1999. - 576 с.

28. АЪ.Владимирский В.В. Распространение электромагнитных волн по одиночному проводу / В.В. Владимирский // Изв. АН СССР. Сер. физика. -1944. Т. VIII, №3. - С. 139-149.

29. Волков, С.В. Прогнозирование отказов элементов и аппаратов в распределительной сети 10 кВ / С.В. Волков, Л.М. Рыбаков // Проблемы энергетики. 2004. - № 1-2. - С. 84-88.

30. Володарский, В.А. Оптимизация периодичности предупредительных замен в условиях частично неопределенной исходной информации / В.А. Володарский // Надежность, контроль качества. -1988. -№5.-С.33-37.

31. Вопросы математической теории надежности / Е.Ю. Барзилович, Ю.К. Беляев, В.А. Каштанов и др. М.: Радио и связь, 1983. - 376 с.49 .Геллер, Б. Импульсные процессы в электрических машинах / Б. Геллер, А. Веверка. Пер. с англ. -М.: Энергия, 1973. -440 с.

32. Геллер, Б. Волновые процессы в электрических машинах / Б. Геллер, А. Веверка. М.: ГЭИ, 1980. - 631 с.51 .Герцбах, И.Б. Модели профилактики / И.Б. Герцбах. М.: Советское радио.-1979.-207 с.

33. Герцбах, И.Б. Модели отказов / И.Б. Герцбах, Х.Б. Кордонский. -М.: Советское радио, 1986. 256 с.

34. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов / В.Е. Гурман. 7-е изд. - М.: Высш. шк., 1999. - 479 с.

35. Гнеденко, Б.В. К вопросу о профилактике технических систем / Б.В. Гнеденко // Управление, надежность и навигация. Саранск, 1978, -Вып. 4.-С. 97-100.

36. Гнеденко, Б.В. Математические методы в теории надежности / Б.В. Гнеденко, В.К. Беляев, А.Д. Соловьев. М.: Наука, 1965. -240 с.

37. Говоров, Ф.П. Повышение эффективности работы распределительных сетей 6. 10/0,38 кВ / Ф.П. Говоров, А.Г. Перепечный. // Электрооборудование, электроснабжение, электропотребление: Материалы науч.-техн. и метод, конф. М., 1995. - С. 20-23.

38. Голембо, З.Б. Системный подход к анализу кибернетических систем: (Системные проблемы организаций эксплуатации сложных технических систем) / З.Б. Голембо, Г.В. Веников, О.Ф. Рядуцкий // Техническая кибернетика. М., 1977. - т. 8. - С. 12-30.

39. ГОСТ 1232-82. Изоляторы линейные, штыревые, фарфоровые и стеклянные на напряжение 1 .35 кВ. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 19 с.

40. ГОСТ 1516.1-91. Электрооборудование переменного тока на напряжение от 3 до 500 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 59 с.

41. ГОСТ 27301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 13 с.

42. ГОСТ 18242-72. Статистический приемный контроль по альтернативному признаку. М.: Изд-во стандартов, 1972. - 16 с.

43. ГОСТ 20074-83. Электрооборудование и электроустановки: Метод измерения характеристик частичных разрядов. Взамен ГОСТ 20074-74; Введ. 01.02.84.-М.: Изд-во стандартов, 1985.-21 с.

44. ГОСТ 20419-83. Материалы керамические, электротехнические. Классификация и технические термины. М.: Изд-во стандартов, 1986 - 13 с.

45. ГОСТ 22012-82. Радиопомехи индустриальные от линий электропередачи и электрических подстанций: Нормы и методы измерений. Взамен ГОСТ 22012-76; Введ. 01.07.83.-М.: Изд-во стандартов, 1983.-20 с.

46. ГОСТ 26093-84. Изоляторы керамические: методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 16 с.

47. ЮДавиденко, КВ. Системы диагностирования высоковольтного мас-лонаполненного силового электрооборудования I И.В. Давиденко, В.Н. Осотов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. -117с.

48. Ершов, М.С. Модели эффективности непрерывного контроля изоляции обмоток силовых трансформаторов / М.С. Ершов, Б.И. Карпинец // Изв. высш. учеб. заведений. 1990. -№1. - С. 51-55.

49. ЪЖежеленко, И.В. Высшие гармоники в электрических сетях / И.В. Жежеленко, В.М. Сорокин // Электричество. 1974. - № 2. - С. 23-28.84Журавлев, Э.Н. Радиопомехи от коронирующих линий электропередачи / Э.Н. Журавлев. М.: Энергия, 1971. - 200 с.

50. Завадский, Ю.В. Статистическая обработка эксперимента / Ю.В. Завадский. М.: Наука, 1976. - 296 с.

51. Ишкин, В.Х. Расчет параметров высокочастотных трактов по линиям электропередач / В.Х. Ишкин, Ю.П. Шкарин; под. ред. А. Н. Перова. М.: Изд-во МЭИ, 1999.- 122 с.

52. Калявин, В.П. Основы теории надежности и диагностики: Учебник. / В.П. Калявин. -СПб.: Элмор, 1998. -172с.

53. ЪЪ.Калявин, В.П. Надежность и диагностика электроустановок: Учеб. пособие / В.П. Калявин, JI.M. Рыбаков. Марийский гос. ун-т. Йошкар-Ола, 2000.-348 с.

54. Каштанов В.А., Шнурков П.В. Оптимальные процедуры проверки при произвольном распределении времени индикации отказов / В.А. Каштанов, П.В. Шнурков // Основные вопросы теории и практики надежности, под. ред. Н.Г. Бруевича-М., 1980.-С. 155-171.

55. Климатологический справочник СССР: метеорологические данные за отдельные годы. Куйбышев, 1980. - Вып. 29, ч. 5. - 316 с.

56. Кокарев, А.Б. Исследование штыревых фарфоровых изоляторов сельских электрических сетей напряжением 10 кВ с целью повышения их эксплуатационной надежности: Автореф. дис. .канд. техн. наук / А.Б. Кокарев. -Челябинск, 1981.- 19 с.

57. Концепция развития электрификации сельского хозяйства России. М.: ВИЭСХ, 2001. -37 с.

58. Котиков, В.И. Повышение надежности работы распределительных сетей 10-35 кВ / В.И. Котиков, JI.M. Рыбаков, С.В. Столяров // Методы и средства технической диагностики: Сб. науч. стат. междунар. межвуз. шк.-семинара-Йошкар-Ола, 2000. Вып. 17. -С. 146-151.

59. Краснова, Н.С. О частотных характеристиках трансформаторов / Н.С. Краснова //Изв. вузов. Сер. Энергетика. 1970. -№ 11. - С. 6-12.

60. Юв.Лейбман, Ю.А. Оптимальный период контроля системы с целью выявления необнаруженных отказов / Ю.А. Лейбман, Г.И. Зверева // Электросвязь. 1971. -№11. - С. 20-23.

61. Липкинд, М.С. Высшие гармоники, генерируемые трансформаторами / М.С. Липкинд. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 98 с.

62. Ю.Макарцев А.И. К выбору организации ремонтного производства с максимальной эффективностью / А.И. Макарцев // Пром. энергетика. 1996. -№2.-С. 14-15.

63. Ш.Маслов Л.И. Финансовый риск менеджмент в экономике нефтегазового комплекса / Л.И. Маслов, В.Т. Алымов // Газовая промышленность. - 1999. -№5. -С.14-16.

64. Методика (основные положения) определения экономической эффективности в народном хозяйстве новой техники, изобретений, рационализаторских предложений. М.: ВНИИПИ, 1982. - 41 с.

65. Методика определения 'надежности ВЛ и их элементов на основе оценки технического состояния и учета внешних воздействий. М.: БТИ. ОРТРЭС, 1999.-30 с.

66. Методика определения экономического ущерба от отказов электроэнергетического оборудования энергосистем. М.: Экономтехэнерго, 1984.-34 с.

67. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: ВИЭСХ, 1998. - 219 с.

68. М.Р. 159-85. Выбор вида распределения случайных величин: методические рекомендации / А.Б. Ческис; ВНИИМ. М. -1985. -20 с.

69. Милосердое, Е.П. Некоторые особенности волновых процессов в многослойных обмотках трансформаторов / Е.П. Милосердое, Ю.И. Понамо-рев // Техника высоких напряжений и преобразователи: межвуз. сб. Свердловск, 1977. Вып. 1. - С. 10-15.

70. Мудрое, В.П. К вопросу о выборе стратегии профилактического обслуживания / В.П. Мудров // Тр. МЭИ. М., 1973. -Вып. 158. -С. 17-21.

71. Мякинин, Е.Г. Оценка дугостойкости штыревых изоляторов BJI-10 кВ /Е.Г. Мякинин // Повышение надежности электрооборудования в сельском хозяйстве: сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1990. - С. 64-69.

72. Нейман P.JI., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники / Р. Л. Нейман, К.С. Демирчян. JL: Энергия. - 1986. - Т. 1. - 522 е.; Т. 2. -407 с.

73. HP 34-70-73-85. Нормы расхода материалов и изделий на ремонт и техническое обслуживание мачтовых трансформаторных подстанций напряжением 6-20/0,4кВ и комплектных трансформаторных подстанций напряжением 10/0,4 кВ. -М.: СПО Союзтехэнерго, 1986. 8 с.

74. Объем и нормы испытания электрооборудования / Под общ. ред. Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамиконянца. 6-е изд., с изм. и доп. - М.: Изд-во НУ ЭНАС, 2001. -256 с.

75. Овсянников, А.Г. Разработка методов диагностики изоляции высоковольтного энергетического оборудования под рабочим напряжением на основе регистрации частичных разрядов: Автореф. дис. .д-ра техн. наук / А.Г. Овсянников. -Новосибирск, 2001. 44с.

76. Овсянников, А.Г. Применение дефектоскопов «Филин» для выявления загрязненных изоляторов воздушных линий / А.Г. Овсянников, В.Т. Сибиряков, В.Ю. Левичев // Энергетика. 1987. -N3. - С. 25-26.

77. Овчаров, В.В. Эксплуатационные режимы работы и непрерывная диагностика электрических машин в сельскохозяйственном производстве / В.В. Овчаров. Киев: Изд-во УСХА, 1990. - 168 с.

78. Оптимальные планы проверок // Оптимальные задачи надежности / Под.ред. А.Ушакова. -М., 1968. С.127-284.

79. Островский, В.Н. Оптимальный период контроля системы с восстановлением / В.Н. Островский, А.И. Перегуда // Надежность и контроль качества. 1977, -№7. - С. 12-15.

80. Отраслевая методика по разработке нормативов потребности в резервном оборудовании и запасных частях для ремонтного обслуживания энергосистем. М.: ВНИИЭ, 1975. - 21 с.

81. Папков, Б.В. По поводу статьи В.А.Скопинцева «Актуальные вопросы управления риска возникновения аварий на объектах электроэнергетики.» / Б.В. Папков //Эл.станции. -1998. -№1.-С.65-67.

82. Патент № 2207581 RU С2 G01 R31/08, 31/11. Способ определения состояния линейной изоляции распределительных сетей и определения места ее повреждения /Рыбаков Л.М., Биткин И.И., Соловьев Д.Г. Заяв. 17.04.2003. - Опубл. 27.06.2003.

83. Патент № 2003133332/28. Переносное устройство для диагностирования состояния изоляции силовых трансформаторов / Рыбаков Л.М., Ах-метшин Р.С. -Заяв. 17.11.2003.-Опубл. 6.08.2004.

84. Перелъман, JI.C. Уточнение теории распространения волн вдоль длинной многопроводной линии в связи с некоторыми техническими вопросами / J1.C. Перельман // Изв. НИИ постоянного тока. M.-JL, 1963. - Сб. 10. -С. 103-120.

85. Петрович, М.Л., Давидович М.И. Статистическое оценивание и проверка гипотез на ЭВМ / M.J1. Петрович, М.И. Давидович. М.: Финансы и статистика, 1989. — 191 с.

86. Положение об экспертной системе контроля и оценки состояния и условий эксплуатации силовых трансформаторов, шунтирующих реакторов, измерительных трансформаторов тока и напряжения: РД 153-34.3-46.304-00. М.: СПО ОРГРЭС, 2000. - 30 с.

87. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской федерации: РД 34.20.501 -95 / Мин-во топлива и энергетики РФ, РАО «ЕЭС России». 15-е изд., перераб. и доп. - М.: СПО ОРГРЭС, 1996. -285 с.

88. Правил а устройства электроустановок. Разд. 2: Передача электроэнергии. Гл. 2.4, 2.5. 7-е изд. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.- 160 с.

89. Пучковский, В.В. Основы закономерности влагообмена силовых трансформаторов: дис. .д-ра техн. наук / В.В. Пучковский. Иваново, 1980. -410 с.

90. Радиопомехи индустриальные от воздушных линий электропередачи и высоковольтного оборудования: практические рекомендации по уменьшению радиопомех: РД 50-724-93. М.: Изд-во стандартов, 1993.-14 с.

91. Радиопомехи индустриальные от воздушных линий электропередачи и высоковольтного оборудования: описание физических явлений: РД 50-723-93. М.: Изд-во стандартов, 1993. - 132 с.

92. Радиопомехи индустриальные от воздушных линий электропередачи и высоковольтного оборудования: методы измерения и процедура устранения: РД 50-725-93. М.: Изд-во стандартов, 1993. - 48 с.

93. Разгильдеев, Г.И., Захаров А.Г. Математическая модель замены электрооборудования с учетом неравноценности отказов / Г.И. Разгильдеев, А.Г. Захаров //Изв. вузов СССР. 1981. -№9. - С. 28-31.

94. Разумова Л.Г. О старении изоляции в трансформаторах / Л.Г. Разумов, А.В. Рябков, Л.М. Рыбаков // Электрические станции. 1987. - №5. - С. 76-77.

95. Расчет экономической эффективности новой техники: справочник / Под ред. К.М. Великанова. Л.: Машиностроение, 1993. - 430 с.

96. РД 34.10.173-88. Типовые нормативы резервного запаса и обменного фонда трансформаторов I-III габаритов для электросетевых и ремонтных предприятий (цехов) энергосистем. -М.: СПО Союзтехэнерго, 1989. -8 с.

97. РД 34.10.178-88. Нормы резерва материально-технических ресурсов и оборудования для закрытых трансформаторных подстанций 6.20/0,38 кВ и распределительных пунктов 6.20 кВ. -М.: СПО Союзтехэнерго, 19888 с.

98. РД 34.10.392-88. Нормы потребности во вспомогательных материалах, линейной арматуре и изделиях на ремонт и техническое обслуживание BJI 0,4.20 кВ сельских электрических сетей М.: СПО Союзтехэнерго, 1988.- 12 с.

99. РД 50-690-89. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по цензурированным выборкам. -М.: СПО Союзтехэнерго, 1989. 15 с.

100. Рекомендации по экономической оценке ущербов, наносимых сельскохозяйственному производству отказами электрооборудования. -М.: ВИЭСХ, 1987.-67с.

101. Руденко, Ю.Н. Надежность систем энергетики / Ю.Н. Руденко, И.А. Ушаков. -М.: Наука, 1986. 215 с.

102. Русан, В.И. Исследование надежности и структурных характеристик сельских электрических сетей: Дис .канд. техн. наук / В.И. Русан. — Минск, 1978.- 178с.

103. Рыбаков, JI.M. Диагностика внутренней изоляции регистрацией частичных разрядов / JI.M. Рыбаков, А.В. Савинова // Методы и средства технической диагностики: Сб. науч. стат. междунар. межвуз. шк.-семинара. -Йошкар-Ола, 1998.-Вып. 15. -С. 158-161.

104. Рыбаков, JI.M. Диагностирование состояния изоляции электроустановок / JI.M. Рыбаков // Электрификация металлургических предприятий Сибири: Тез. докл. науч.-техн. и методической конф.- Томск, 1997. -Вып. 7. С. 248-263.

105. Рыбаков, Л.М. Исследования характеристик старения изоляции трансформаторов сельских сетей и обоснование методов и периодичности их испытания: Автореф. дис. .канд. техн. наук / Л.М. Рыбаков. -Челябинск, 1977.-20 с.

106. Рыбаков, Л.М. Некоторые вопросы старения изоляции трансформаторов / Л.М. Рыбаков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1977. - № 6. -С. 24-25.

107. Рыбаков, JI.M. О грозовых перенапряжениях в сельских сетях 6-10 „ кВ / J1.M. Рыбаков //Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1984. -№5. -С.47-48.

108. Рыбаков, JI.M. Оценка состояния изоляции силовых трансформаторов по электрическим и химическим показателям масла / Л.М. Рыбаков // Тр. / ЧИМЭСХ. Вып. 111.- Челябинск, 1976. С. 57-59.

109. П2.Рыбаков, Л.М. Прогноз состояния изоляции трансформаторов / Л.М. Рыбаков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1979-№ 1.- С.36-38.

110. MS.Рыбаков, Л.М. Совершенствование метода испытаний изоляции сетей 6-10 кВ / Л.М. Рыбаков, Г.А. Рыбакова // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985. -№11. - С. 46-48.

111. Рыбаков, Л.М. Информационно-измерительные системы для диагностирования изоляции / Л.М. Рыбаков, Д.Г. Соловьев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2001. -№6. - С. 19-22.

112. Рыбаков, Л.М. Идентификация дефектов штыревой изоляции с использованием амплитудно-фазовых диаграмм / Л.М. Рыбаков, Д.Г. Соловьев, B.C. Васюнин // Электричество. -2004. -№11.- С. 16-24

113. Рыбаков, Л.М. Электромагнитные волны на линиях электропередачи при разрядах в дефектном изоляторе / Л.М. Рыбаков // Вестн. ЧГАУ. Т. 25. -Челябинск, 1998.-С. 148-150.

114. Рыбаков, Л.М. Развитие энергетики в Марийской АССР / Л.М. Рыбаков, А.И. Желонкин, А.Е. Блинов. Йошкар-Ола: Map. кн. изд-во, 1991. -106 с.

115. Рыбаков, JI.M. Диагностирование оборудования систем электроснабжения / Л.М. Рыбаков, В.П. Калявин. Йошкар-Ола: Map. кн. изд-во, 1994,- 196 с.

116. Рыбаков, Л.МВозникновение и распространение высокочастотных сигналов вдоль ЛЭП 10.35 кВ / Л.М. Рыбаков, А.Б. Лычко // Материалы докл. второго междунар. симпоз. по энергетике, окружающей среде и экономике: ЭЭЭ-2. Казань, 1998. -Т. 1. - С. 355-358.

117. Рыбаков, Л.М. Определение местоположения дефектного изолятора на ЛЭП 6-10 кВ / Л.М. Рыбаков, А.Б. Лычко, О.Е. Лычко // Методы и средства технической диагностики: Сб. науч. статей междунар. межвуз. шк.-семинара. Йошкар-Ола, 1998. Вып. 15-С. 144-150.

118. Рыбаков, Л.М. Контроль состояния высоковольтной изоляции силовых трансформаторов по изменению диэлектрических характеристик /

119. Рыбаков, JI.M. Грозовые перенапряжения в сельских сетях 6-10 кВ / Л.М. Рыбаков, Г.А. Рыбакова // IV Всесоюз. симпоз. по атмосферному электричеству: тез. докл. /АН СССР; Высокогорн. геофиз. инст-т. Нальчик, 1990.-С. 282-283.

120. Рыбаков, Л.М. Диагностика изоляции распределительных сетей 10.35 кВ / Л.М. Рыбаков, Г.А. Рыбакова// Методы и средства технической диагностики: Сб. науч. стат. междунар. межвуз. шк.-семинара. Ивано-Франковск, 1995. -Вып. 12. - С. 99-103.

121. Рыбаков, Л.М. Исследование выбора целесообразной системы капитальных ремонтов электрооборудования и профилактического обслуживания / Л.М. Рыбаков, Г.А. Рыбакова // Map. гос. ун-т. Йошкар-Ола, 1986. - 10 е.- Деп. в ВИНИТИ. - 16.01.87. - №2254-эн.

122. Рыбаков, Л.М. Возникновение и распространение электромагнитных сигналов по линиям электропередачи от дефектных изоляторов / Л.М. Рыбаков, Д.Г. Соловьев // Электрификация металлургических предприятий Сибири. Томск, - 2000.-Вып. 9.-С. 111-115.

123. Рыбаков, JI.M. Анализ причин аварийных отключений в распределительных сетях 10-35 кВ / JI.M. Рыбаков, А.Е. Сошников. Д.Г Соловьев // Электрика.-2001.-№3.-С. 16-20.

124. Рыбаков, JI.M. Техническое состояние сетей 10 кВ / JI.M. Рыбаков, С.В. Столяров, Е.Н. Наумов // Электрик. 2002. - №2. - С. 19-21.

125. Рыбаков, JI.M. К вопросу о критерии оценки состояния изоляции трансформаторов распределительной сети / JI.M. Рыбаков, Г.А. Филиппов, Г.В. Хромова // Повышение надежности энергосистем: межвуз. сб. Иваново, 1978.-С. 129-133.

126. Рыбаков, Л.М. Вопросы ограничения перенапряжений в сетях 635кВ. / JI.M. Рыбаков, Ф.Х Халилов. Красноярск: Изд-во Красноярского унта, 1991.-131 с.

127. Рыбаков, Л.М. Повышение надежности работы трансформаторов и электродвигателей высокого напряжения / JI.M. Рыбаков, Ф.Х. Халилов. -Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1991. 160 с.

128. Рыбаков, Л.М. Прогнозирования безотказности работы сельских распределительных сетей 10 кВ / JI.M. Рыбаков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2004. - №7. - С. 18-19.

129. Рыжиков, Ю.И. Теория очередей и управления запасами / Ю.И Рыжиков. СПб.: Питер, 2004.-384с.

130. Сазыкин, В.Г. Технические аспекты эксплуатации изношенного оборудования / В.Г Сазыкин // Пром. энергетика. 2000 - №1. - С. 14-18.

131. Сарапкин, В.В. Высокочастотные колебания в линиях 6, 10 и 35 кВ, образующиеся от нормальных и дефектных изоляторов / В.В. Сарапкин // Электричество. 1966. - №9. - С. 39-42.

132. Cew, П.М. Измерение частичных разрядов в изоляции оборудования высокого напряжения энергосистем / П.М. Сви. М.: Энергия, 1977. -199 с.

133. Cew, П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения / П.М. Сви. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 240 с.

134. ИЪ.Сви, П.М. Приборы для контроля изоляции методом высокочастотной дефектоскопии / П.М. Сви // Электрические станции. 1961. - №12. - С. 22-21.

135. Сизых, С.В. Теоретические исследования развития пробоя в воздухе в постоянных и сверхвысокочастотных электрических полях: Автореф. дис. .канд. физ.-мат. наук / С.В. Сизых. М., 1985. - 20 с.

136. Система планово-предупредительного ремонта и технического обслуживания электрооборудования сельскохозяйственных предприятий / Гос-агропром СССР. М.: ВО Агропромиздат. - 1987. -191 с.

137. Системный анализ и структура управления / Под. ред. В.Г. Шори-на. М.: Знание, 1975. - 304 с.

138. Скляревич, А.Н. Отыскание оптимальных характеристик профилактики систем с возможным накоплением нарушений / А.Н. Скляревич, A.M.,

139. Маргулин, В.Ф. Ядина // Автоматика и вычислительная техника. 1967. №2. - С. 25-28.

140. Скляревич, А.Н. Оптимальная периодичность обслуживания восстанавливаемой системы с возможными нарушениями / А.Н. Скляревич, Л.Я. Розенблат // Автоматика и вычислительная техника. 1977. №4. - С. 3134.

141. Скляров, В.Ф. Диагностическое обеспечение энергетического производства / В.Ф. Скляров, В.А. Гуляев. Киев: Техника, 1985. - 184 с.

142. Соколов, В.В. Актуальные задачи развития методов и средств диагностики трансформаторного оборудования под напряжением / В.В. Соколов // Изв. АН. Сер. Энергетика. 1977.- №1. - С. 42-44.

143. Соловьев, А.Д. Основы математической теории надежности / А.Д. Соловьев. М.: Знание, 1975. -Вып. 1. - 163 с.

144. Сотсков, Б.С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники / Б.С. Сотсков. М.: Высш. шк., 1970.-270 с.

145. Сушков, В.В. О стратегиях технического обслуживания нефтепромыслового электрооборудования, эксплуатируемого в Западной Сибири / В.В. Сушков // Машины и нефтяное оборудование. 1980. -№8. - С. 6-9.

146. Сушков, В.В. Диагностика технического состояния электрооборудования нефтяных месторождений Западной Сибири / В.В. Сушков, А.А. Пухальский // Пром. энергетика. 1997. - №3. - С. 16-19.

147. Теория и практика измерения частичных разрядов при контроле высоковольтной изоляции силового оборудования в условиях эксплуатации // http://www.mes-sz/spb.ru/scctioris/PDmeasaure.htm.- 2001.

148. Техника высоких напряжений: Учеб. / Под общ. ред. А.И. Долги-нова. М.: Энергия, 1962. - 454 с.

149. Техника высоких напряжений: Учеб. / Под общ. ред. Д.Р. Разевига.- М.: Энергия, 1976. 488 с.

150. Техническое состояние и показатели надежности объектов распределительных электрических сетей 0,38-10 кВ сельскохозяйственного назначения за 1999 год.- М.: СПО ОРГРЭС, 2001. 6 с.

151. Тихонов, В.И. Марковские процессы / В.И. Тихонов, М.А. Миронов- М.: Советское радио, 1973. 488 с.

152. ТНР 34.00.002-83. Типовые нормы расхода энергостолбов и спецжелезобетона на ремонт BJ1 и МТП 0,4-20 кВ. -М.: СПО Союзтехэнерго, 1983.-4 с.

153. Тюрин, Д.Н. Статистический анализ данных на компьютере / Д.Н. Тюрин, А.А. Макаров / Под. ред. В.Э. Фигурнова. М.: ИНФРА - М, 1998. -382 с.

154. Уилкс, С. Математическая статистика / С. Уилкс М.: Наука, 1978.- 525 с.

155. Федосенко, Р.Я. Параметры дефектных изоляторов / Р.Я. Федосен-ко, В.М. Зайцев // Электрические станции. 1981. -№5. - С. 60-61.

156. Федосенко, Р.Я. Эксплуатационная надежность электросетей сельскохозяйственного назначения / Р.Я. Федосенко, А .Я. Мельников,- М.: Энергия, 1977.-320 с.

157. Формы представления данных полученных при измерении частичных разрядов в высоковольтном оборудовании // http://www.mes-sz/spb.ru /PDmeasaure.htm .- 2001.

158. Хаушильд, В.Н. Статистика для электротехников в приложении к технике высокого напряжения / В.Н. Хаушильд. Л.: Энергоатомиздат, 1989. -140 с.

159. Хорошилов, В.П. Сигнализатор дефектной изоляции для сельских электрических линий / В.П. Хорошилов, В.В. Сарапкин // Науч. тр. / ЦИМЭЖ. Днепропетровск, 1970.-Вып. 1.-С. 71-73.

160. Цветков, В.А. О диагностическом обслуживании энергетических агрегатов / В.А. Цветков, Г.А. Уланов // Электрические станции. 1996. -№1. - С. 12-14.

161. Черепанов, С.С. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве /С.С Черепанов. М.: Колос, 1978. -288с.

162. Электрическая изоляция высокочастотных установок высокого напряжения /под. ред. М.А. Аронова, В.П. Ларионов. М.: АО «Знак», 1994. -287 с.

163. Электрические изоляторы / Под ред. Н.С. Костюкова. М.: Энер-гоатомиздат, 1984. — 510 с.

164. Электрические системы. Электрические сети: учеб. для энерг. спец. вузов /В.А. Веников, А.А. Глазунов, Л.А. Жуков и др.; под. ред. В.А. Венико-ва, В.А. Строева. 2 изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1998. -511 с.

165. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хозяйства: учеб. под ред. В.А. Веникова. Кн. 3. Надежность и эффективность сетей электрических систем / Ю.А. Фокин. М.: Высш. шк., 1989. - 151 с.

166. Яковлев, JI.B. Оценка технического состояния воздушных линий электропередачи 35-750 кВ и мероприятия по повышению их надежности / Л.В. Яковлев // Электрические станции. 1998. - № 6. - С. 25-33.

167. Austin, J. On-line Digital Computer System for Measurement of Partial Discharge In Insulation Structures / J. Austin, R.E. James // IEEE Trans. On Electr. Insul. 1976. - Vol. EI-11, №.4, Dec. - P. 129-139.

168. Bania J. W. A new Approach to define internal Partial Discharge Intensity / J.W. Bania,M.R. Raghuveer // IEEE Trans on Electric Insul. 1986. - Vol. El-21 №1. - P. 79.

169. Bartnikas, R.A. Commentary on Partial Discharge Measurement and Delection / R.A. Bartnikas //IEEE Trans.On Electr. Insul.-1987.-Vol.EI-22,№.5, Oct.-P.629-655.

170. Helvik, B. Periodic maintenance on the effect of imperficiness. 10th Int. Symp. Fault. Tolerant Comput. - Kyoto, Okt. 1-3, 1980 - P. 204-206.

171. Mengung, С. Partial discharges energy measurement on insulation systems and equipments / C. Mengung, P. Cuerin, B. Fallou // Conf. IEEE Inter. Simp, on Electr. Insul. 1988. - Vol. 2. - P. 1226-1229.

172. Norris, E.T. Power Transformer Insulation in Service / E.T. Norris I I Electrical Review. 1986. - Vol. 178, №18. - P. 672-674.

173. Okamoto, T. Novel PD computer-aided measurements system / T. Okamoto //IEEE Trans, on Electr. Insul. 1996. - Vol. EI-21. - P. 1015-1019.

174. Tanaka, T. Internal partial discharges and material degradation / T. Tanaka //IEEE Trans, on Electr. Insul. 1986. - Vol. EI-21. - P. 899-905.

175. Toshiko, K. Surface discharge and its application. / K. Toshiko // IEEE Trans, on Electr. Insul. 1986. - Vol. EI-15, №3, June. - P. 153-166.

176. Vaillancourt, G.H. Simultaneous Measurement of Partial Discharge and Radio Interference Voltage / G.H. Vaillancourt, A. Dechamlain, R.A. Malewski I I IEEE Trans. on Instrumentation and Measurements. 1982. - Vol. IM-31, №1, March. - P. 49-52.