автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение эффективности функционирования электрических сетей Южного Вьетнама с учетом прогнозирования показателей надежности их элементов

й*

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московский государственный горный университет

На правах рукописи НГУЕН ДО ХОАНГ ТЬЫОНГ

УДК 622.012:621.3.014

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ЮЖНОГО ВЬЕТНАМА С УЧЕТОМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Специальность 05.09.03 — «Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный руководитель канд. техн. наук, доц. ПЛАЩАНСКИИ Л. А.

Официальные оппоненты: докт. техн. наук, шроф. АЛЕКСЕЕВ В. В., канд. техн. наук, доц. СЕМИЧЕВСКИИ П. И.

Ведущее предприятие — Институт проблем комплексного освоения недр (ИПКОН РАН).

Защита диссертации состоится « .¿.О » Р^^с^Сг 199<£ г.

в на заседании специализированного совета

К-053.12.03 в Московском государственном горном университете по адресу: 117935, ГСП, Москва, В-49, Ленинский проспект, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. . •

Автореферат разослан декабря 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

канд. техн. наук, проф. ШЕШКОЕ. Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокие темпы промышленного производства в 'Социалистической Республике Вьетнам обусловливают увеличение потребления электроэнергии,что в свою очередь вызывает необходимость расширения ее поставок за счет существующих станций или строительства новых.

Объединение электрических сетей Северного и Ккного регионов страны в единую энергетическую систему, приведение параметров к единым стандартам, унификация проектньа решений и типизация электрооборудования привели к необходимости пересмотра и реконструкции электрических сетей Южного Вьетнама. .

Для региональных электрических сетей характерно наличие нескольких уровней напряжения : 230;66;35;31,5;15 и 6,6 кВ .Это связано с политическим прошлым Вьетнама ,так как французская, японская и американская администрации строили отдельные электростанции, эдектророборудование которых соответствовало стандартам этих стран. Стандарт хе Северного Вьетнама бил ориентирован на стандарт б. СССР. Отказаться от уровня напряжения 66 кВ сразу не представляется возможным, гак как оно использовано в качестве питающего на обширной территории, где функционируют десятки подстанций с этим уровнем напряжения.

Развегвленность и неупорядоченность сетей , изношенность электрооборудования являются причиной многочисленных отказов элементов системы электроснабжения, возникновения однофазных замыканий на землю, вызывающих различные коммутационные перенапряжения. Всё это приводит к значительному ущербу . Особенно продолжительны простои .связаные с выходом из строя генераторов и силовых трансформаторов.

Учитывая изложенное,выявление причин отказов электрооборудования, прогнозирование надежности работы трансформаторов и деконструкция электрических сетей Южного Вьетнама для обеспечения надежной работы в объединенной энергетической системе являются актуальной научной задачей.

Делыо данной работы является установление закономерностей функционирования электрических сетей путем рационализации структуры сети и прогнозирования показателей надежности электрооборудования, направленных на повышение эффективности системы элек-

троснабжения.

Идея работы заключается в том , что составляющие комплексного износа изоляции обмоток трансформатора от температуры и влажности окружающей среда возможно просуммировать, так как они приведены к одинаковым базисным условиям.

Научные подозрения , разработанные лично соискателем, и их новизна.

1. Математическая модель для определения ущерба от перерывов в электроснабжении для условий длительных и кратковременных простоев, позволяются, минимизировать величину ущерба.

2. Комплексная критериальная модель прогнозирования износа изоляции обмоток трансформаторов, отличающаяся тем,что позволяет оценить состояние иволяции с учетом стационарной нагрузки,длительных- и кратковременных перегрузок.

3. Аналитические зависимости перегрева обмоток в зависимости от загрузки трансформатора и времени протекания короткого замыкания, позволяющие установить температуру обмоток при длительных и кратковременных перегрузках и продолжительности аварийного режима .

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются достаточным объемом экспериментальных исследований, выполненных на электростанциях ЧИ АНЬ.ТХУ ДЫК и на подстанции САЙГОН, обработкой результатов с использованием методов теории вероятностей и математической статистики, реализацией программы по определению укерба и рекомендаций по реконструкции электрических сетей Южного Вьетнама, удовлетворительной сходимостью аналитических зависимостей и результатов статистического моделирования с результатами .экспериментальных исследований ( расхождение результатов не превышает 15% при достоверной вероятности 0,95 ). ,

Значение работы . Научное значение работы состоит в разработке математической модели определения ущерба от перерывов в электроснабжении для условий длительных и кратковременных простоев, комплексной критериальной модели прогнозирования износа изоляции обмоток трансформатора, позволяющей оценить состояние изоляции с учетом стационарной нагрузки, а также длительных и кратковременных перегрузок.

Практическое значение работы состоит в оценке показателей

надежности электрооборудования ряда электростанций и подстанций Юкного Вьетнама, разработке рекомендаций по реконструкции структуры электрических сетей в целях создания единой энергетической системы, а также разработке программы для определения ущерба при кратковременных и длительных перегрузках.

Реализация выводов и рекомендаций . Результаты диссертационной работы в части надежности электрооборудования, программы определения ущерба и рекомендации по реконструкции электрических сетей, реализованных при установке серийных автотрансформаторов вместо трехобмоточкых специального назначения, использованы Управлением электрохозяйства Шного Вьетнама для модернизации электрических сетей и объединения их в единую энергетическую систему.

Апробация работы . Результаты работы докладывались и обсуждались на международном научно-практическом семинаре "Проблема повышения надежности, уровня безаварийности эксплуатации электротехнических и электромеханических систем, комплексов и оборудования горных и промышленных предприятий".(Мэсква ,1993г.).

Публикации . По результатам вшгалненых исследований опубликована одна работа.

Структура и объем работы . Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 65 наименований и приложения на 5 страницах. Основной текст содержит Ш страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, подходы к решению задач в работе.

В первой главе проведен анализ состояния вопроса и обоснование задач исследования. Рассмотрены характерная схема и характеристика электрооборудования электростанций Южного Вьетнама, проанализированы уровни напряжений и условия, при которых стгто возможным наличие нескольких давней питающего напряжения. Это связано с политическим прошлым Вьетнама, так как японская,Французская и американская администрации строили отдельные электростанции , электрооборудование которых соответствовало стандартам этих стран. Диапазон уровней напряжения весьма широк : 230; 110; 66; 35; 31,5; 15 и 6 КЕ

Мощности электростанций также весьма разнообразны : от нескольких сот мегаватт до десятков мегаватт. Южные электросети, обслуживающие регионы Южного Вьетнама, включают электростанции • ЧИ АНЬ, ТХУ ДЫК, САЙГОН, ДАНИМ и ряд мелких станций. Подстанция САЙГОН является заключительным звеном в кольцевой системе данного региона.

Хотя система электроснабжения кольцевая и степень надежности по перебросу мощности значительна, вместе с тем эксплуатационная надежность электрооборудования электростанций и подстанций низка в силу различного характера оборудования (по изготовлению, стандартам, качеству)и необходимости в запасных частях,изготовленных в разных странах.

Увеличение мощности энергосистемы, предстоящее объединение с энергосистемой Северного Вьетнама, вызвали необходимость в коренной реконструкции сетей, приведение их к единым стандартам по напряжению и номенклатуре электрообрудования, не прибегая в то я® время к ликвидации среднего уровня напряжения 66 кВ, которое широко применяется для большого числа небольших подстанций. С другой стороны, переоборудование всех подстанций напряжением 66 кВ требует значительных капитальных вложений.

В связи с изложенным в работе поставлена задача разработки рекомендаций по реконструкции электроснабжения данного региона с возможно минимальными затратами и высокой степенью .надежности.

Несмотря на единство принципов и основных положений .системы электроснабжения характеризуются большой индивидуальностью, обусловленной природно-климатическими, технологическими и производственными факторами, что отражается на эксплуатационной надежности и предъявляет особо жесткие требования к структурной надежности СЭС и источников питания, от которых зависит качество электроэнергии и напряжения.

При резком увеличении потребности в электроэнергии значительно возросло число аварий и отказов,ущерб от которых исчисляется миллионами донгов.

В начале 70-х годов в результате исследований ряда советских (ныне российских) авторов ЕА. Веникова, Ю.Б. Гука, ЕВ.Михайлова и других .были получены для основных элементов СЭС показатели надежности. Однако они не учитывают специфики эксплуатации электро-

оборудования в различных регионах страны. Особено это относится к регионам с большой влажностью (постоянной) и высокой температурой окружающей среды, к которым относится Южный Вьетнам. Поэтому опубликованные-данные могут использоваться для предварительной оценки надежности.

Для условий СРВ данные надежности элементов СЭС, полученные российскими учеными, носят условный характер, а среди исследований, учитывающих специфические условия страны, практически нет комплексных и они имеют единичный разрозненна характер.

Надежность наиболее распространяет« элементов СЭС-силовых трансформаторов, кабельных линий, электродвигателей- в значительной степени определяется надежностью работы изоляции, прочность? которой изменяется в течение эксплуатации и зависит от ряда факторов, оказывавших на нее негативное воздействие: природно-климатические с высокой динамикой показателей,электродинамические ' процессы при резких изменениях тока.

Экстремальные нагрузки на изоляцию элементов,приводящие к превышению предела прочности, вызывают внезапные отказы ; в расчетах показателей надежности СЭС необходимо учитывать величину и характер поведения нагрузки потребителей.

Основными причинами ограничения нагрузки являются мероприятия по регулированию ее максимума, что особенно характерно для региональных .сетей Южного Вьетнама.

Приведенный обзор предполагаемых причин отказов элементов СЭС не исчерпывает всех видов отказов электрооборудования и не позволяет сделать однозначных выводов, особенно для специфических условий Южного Вьетнама, поэтому необходимо на основе анализа эксплуатационной надежности элементов СЭС провести исследования причин отказов и их физических закономерностей с целью предотвращения последних.

Надежность функционирования СЭС как любой сложной технической системы определяется надежностью составляющих ее элементов, характером взаимосвязей между ниш, обусловленным структурой СЭС-особенностями режимных реализаций в СЗС (ограничения режимов и пропускной способности элементов при изменении структуры в различных состояниях), т. е надежностью элементной, структурной и функциональной.

Помимо этого, при оценке структурной надежности СЭС необходимо учитывать технико-экономические аспекты отказов, в связи с чем для оценки показателей СЭС необходимо иметь данные о различных показателях надежности ее элементов и метод, позволяющий по известным показателям надежности электрооборудования к структуре СЭС определить соответствующие показатели системы в целом.

Существует много методов оценки структурной надежности, из них вероятностные методы определения показателей надежности наиболее приемлемы для условий СРВ, поскольку они обоснованы статистическими данными об отказах электрооборудования, сбор и систематизация которых в специфических условиях эксплуатации Южного Вьетнама только разворачиваются.

Анализ состояния вопроса и задание Управления электрохозяйства Южного Вьетнама позволили сформулировать задачи исследования: определить основные показатели надежности элементов системы электроснабжения Южного Вьетнама, выявить зависимость безотказной работы элементов от природно-климатических и производственных факторов эксплуатации электрооборудования; разработать математическую модель определения ущерба от перерывов в электроснабжении для длительных и кратковременных простоев и выработать рекомендации по минимизации этого ущерба; выработать рекомендации по модернизации общей структуры электроснабжения Южного Вьетнама с учетом надежности системы и минимальных затрат при переходе на уровни напряжения нового стандарта; разработать математическую модель прогнозирования надежности силовых трансформаторов, позволяющую установить эффективность системы в зависимости от типа применяемых трансформаторов.

Вторая глава посвящена сбору и обработке статистических данных .выбору аппарата теории вероятности и математической статистики, связанного с обработкой данных.

Сбор данных был организован на следующих объектах: теплоэлектростанции ТХУ ДОК; гидроэлектростанции ЧИ АНЬ; регулировочном центре САЙГОН; управлении электрохозяйства Южного Вьетнама.

В табл. 1 приведены данные об отказах генераторов теплоэлектростанции ТХУ ЛЫК за 6 лет( с 1986 по 1991 г).

В качестве примера приведены полказатели надежности теплогенераторов 32 теплоэлектростанции ТХУ ДЫК.

- б -

Таблица I

Статистические данные oes отказах генераторов теплоэлектростанции ТХУ ЛЫК

i

\ г *\о st S* S* Gt Са. <Д5

s\A % о> Ь. СО СП —4 « м 3 3 о « а о» 0> ■ч ко «о S) t- а » 9» еч се а 8 ®» 3 О» ■м 8 »4 <k> з О) м г о 0» в» ■ч «4 в» m ч «о N. (в о> м а во в) о» а 3 § 3 а V» «о г» N «О а •в сч е» м п Л) о» "Ч о п м м a •н & со •■» м к п •в a г «) «к о Л -ч 5

I 0 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I 0 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0

2 I 0 0 I 0 I 0 0 0 0 0 0 I 0 I I 0 I 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

3 I i jo I :о 2 I 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0 I 0 .0 0 0 0 0 0 I 0 I 0 0 I 0

4 0 2 Q 3 0 0 I I 0 0 0 I 0 0 I I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Г а 0 I 0 0 0 0 0 0 0

5 I 2 0 2. 0 I I I 0 0 0 0 0 I 0 0 0 2 I 0 0 0 0 0 0 2 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0

б 0 0 I О1! 2 0 I 7 I 0 I 0 0 2 2 0 I 0 I 0 0 0 0 0 I 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0

7 0 0 4 0- 0' I I 0 0 0 0 0 0 I о; 0 I 2 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

8 0 0 I 0 0 I 1 0 il I I 0 I 2 0 IÍI I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I

9 г; i. I 2 0 0 ojo I I I" 0 2i 0 г! 2 0 0 0 I 0 0 0 0 I 0 0 0 0 I I 0 0 0 0 0

10 i о: о I 0 0 0 I 0 0 I 0 2 ! 2 oj о! 2! I 0 0 0 0 01 0 0 I о! 0 0 0 0 0 0 0 0 0

II i i I 0 о| 0 0 0 0 1[ 2 0; 0 0 о! 0 oi 0 0 I о! 1 I о1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 oj 0

12 2 0' 0 0 I 0 I 0 I I I 0 0 oj 0 oj 0 о; 0 0 0 о! 1 0 б 0 0 0 ; 0 0 0 0 0 0 0

Среднее число отказов ХЯ1—¿-¿Лг-1/6*(4+4+1С1+5+5+7)- 5,833 ;

N 1(1

& " ("гГГ^ ГК1 - 1 /5*[2*< 4- 5,833)1 +2М. 5-5,833) +

а « */г

+(10-5,833) +(7-5,833) И -2,316.

С доверительной вероятностью, равной 0,85, установлен доверительный интервал для значения^ зл С Й по формуле

¿г*

Для распределения Стьюдента при Р-0,95 ; л-5 получим

Ь^-3,365 .

Тогда доверительный интервал для 52

< 5,853 + ¿3^365]

[2.65< < 9М\

Доверительный интервал для дисперсии с доверительной вероятностью Р-0,55 определяется по формуле

[

Я-З* / г** ^ и-Д

V2 х Ох V V 2

* п,1

Из таблицы ХИ-квадрат при п-5

= I5.

Тогда .. я 0'

та?«;* «дам*»

В табл. 2 приведены показатели надежности электрооборудования в системе электроснабжения Южного Вьетнама

Было установлено, что основной причиной отказов являюся отказы в обмотках, выход из строя подшипниковых узлов генераторов, разрушение изоляторов воздушное выключателей напряжением 66-110 кВ и 6-20 кВ, а тага® нарушение технической системы силовых контактов..

Таблица 2

Количественные показатели надежности элементов системы электроснабжения Южного Вьетнама

! 1 Частота |Врема-восс- Интенсив! Время 1

! , Показатели отказов, 1/год !тановлвния, ! ч ность пл!планова?с1 анового ! ремонта!

! ! ремонта, ! 1/год ! ч !

1 Теплогенератор 1 ( 33-100 мВт ) 1 4-9 , 74- 179 1 ■ I ; 1 360- |

I Гидрогенератор ! (100 мВт)для ГЭС Чи Ань 0,45-4,8? 1-3 1 ! 1 360 ,

1 Воздушные выключатели 5 (220 кВ) ! 0,02-0,1 1 25 ! 0,2-0,5 , ! 75 !

! Масляные выключатели I (220 кВ) 0,0020,1 ; 5о 0,1-0,4 | ! 80 ,

1 Выключатели!маслонапол I бб-ЦО кВ ! нанкыэ 0,001-. 0,02 ! 20 0,08-0,2$ 30 '

'маломасляные 0,0151 ! ! 0.04 ! 25 ! 0,03-0,1^ 40 ,

.! Выюгачатвли|маслонапол 1 ! нешше 0,00040,0005 ! 10 1 0,08-0, 18 !

1 5 ! п лг_ 1 ^аломасляны? ^ ^ 1 20 1 0,01-0,1," 20 ,

Время восстановления теплогенераторов колеблется в пределах 113-140 ч, воздушны); и масляных выключателей-25-50 ч, масляных выключателей напряжением 66-110 кВ и 6-20 кВ в пределах 20-25 ч. При сравнении полученных данных по частоте отказов генераторов (4-9) видно,что это значение со для условий Южного Вьетнама находится выше допустимого предела российских данных (0,8-4,0).

3 третьей главе разработана методика и подпрограмма для определения ушорба при перерыве электроснабжения.

аункци» затрат связана с функцией ущерба соотношением Z- а К + с. p + Y" —> min.

Дм выбора структурной схемы СЭС важно знать значения Z .так как они позволяют сравнить разные варианты с учетом надежности системы в виде ущерба .

При кратковременной аварии ущерб

при длительной

где Td - календарное время работы оборудования ;AFJj- потеря мощности iCOij- параметр потока отказов ;T&ij- время восстановления оборудования.

Ущерб от снижения частоты сети

ty = Р*™. g coij. Уо? .Tij •

Ущэрб Yof зависит от частоты сети в данный момент и определяется по графику рис. 1. . • . Ущерб со стороны потребителя

Уп - Уоп • . X Pxij • соц . Tij ;

8 f bU i«t Уоп«(0,22-25,7) [руб/кВг. ч].

для расчета надежности структурной схемы используется метод "дерево отказов". Сущность метода заключается в построении дерева целевой функции, основание ветви которого-стартовая метка дерева. Начиная с целевой функции определяются все возможные состояния аварий, возникновение которых приводит к исходной точке. Эхо логика АЩИ) и CRC ИЛЮ состояния аварий. Приняв какое-ни-

- Iß -

Pue.I. Зависимость удельного удерба от частоты сети

будь состояние аварии за вторичную цель, рассматривают начальную или первичную цель. От этой вторичной цели находят состояние аварии, которое приводит к этой вторичной цели, затем от вторичной цели переходят к третьему состоянию и так продолжают "дерево"' до его полного развития. Таким образом, начиная с какой-то функции, "дерево отказов" строится от основания до вершины.

С такой структурой "дерево отказов" охватывает все аварийные состояния через логико-математические функции И и ИЛИ по порядед и направленна Начиная с любой точки мы можем найти "основание" и результат, создаваемый аварией.

При построении "дерева отказов" для структурной схемы электростанции четко устанавливают кратковременные и длительные аварии.

Авария называется кратковременной, когда восстанавливается состояние работы путем каких-либо коммутаций или соединений( например, автоматическое включение резерва при аварии линии).

Авария называется длительной, когда ее нельзя остановить какими-либо переключениями или соединениями.

Время перебоя в электроснабжении считается с момента начала аварии до момента восстановления нормальной работы.

Объединение с системой электроснабжения северных районов Вьетнама, приведение параметров к единому стандарту, унификация проектных решений-и необходимость типизации электрооборудования привели к пересмотру и реконструкции электрических сетей Южного Вьетнама, где сочеталось высокое напряжение 230 кВ. среднее напряжение ббкВ и низкое напряжение 6-15 кВ, которые взаимозависимы в структурном плане.

Среднее напряжение 66 кВ как питающее напряжение подстанций на огромной территории является "нестандартным" для нынешних условий, что мешает коренной реконструкции сетей, хотя отказаться от него сейчас невозможно из-за огромных экономических затрат.

Поскольку основными шинами напряжения 66 кВ являются лмны электростанции ТХУ ДЫК, решено заменить трехобмоточные трансформаторы на подстанции САЙГОН трехфазными автотрансформаторами, соорудив при этом новую подстанцию ЛОНГ ВИНЬ, где также предложено установить автотрансформаторы напряжением 230 кВ с распредустройством 230 кВ и распредусройством 66 кВ. Шины лод-

нагрузки. Зависимость износа изоляции от тока нагрузки

С . 95 « ( 1*т- . С* = е >

где|-относительное значение тока нагрузки ; ш-показатель степени ; го-1 при Г* «0,6-1,0 ;т-1,34 при I* -1,0-1,4 .

Разработаны модели износа изоляции в переходных процессах при токах КЗ, а также определен износ изоляции от сил электродинамических воздействия при переменной нагрузке.

Переходный процесс при коротком замыканиии длится несколько секунд,и можно считать его адиабатическим. Тогда уравнение нагрева имеет вид

РГо С * * " (г ~ *•)] • = с.&.с^т;

где потери в обмотке, соответствующие всплеску тока и температуре, которая существовала в момент всплеска тока ; ТГ- Т0 -увеличение превышения температуры из-за всплеска тока ; « - температурный коэффициент .

Решение этого уравнения представляется выражением

«•7*. К& ■ t

Т-Т0 = -4--(е -1) ,

еС

где 7 ~ плотность тока ;К^- коэффициент, учитывающий добавочные потери в обмотке за счет вытеснения тока ; с - теплоемкость ; 6 - плотность материала проводника ; У -удельная проводимость материала ; Ь - время переходного процесса .

Результаты расчетов в графическом виде представлены на рис. 3 Из зависимости видно, что перегрев обмотки практически линейно зависит от времени тока КЗ, т. е

т - То- » к.гкз

где К - постоянный коэффициент при неизменном токе КЗ, численно равный превышению температуры перегрева обмотки по сравнению с маслом при адибатическом процессе нагрева обмотки и температурой воздуха в единицу времени.

Подставляя значения о< и вычисляя константы, получаем 3.2 С е*»--О -з -г

г

нг.е 7.ю.1*кз.г*з

=-:- •(€ -4);

1 * К 5 . Го

Рис.З.,Зависимость перегрэва обмоток (Т- £)от. времени короткого замыкания при I* = ««г (а) и от загрузки трансформатора X* при

* = Ус^ (б)

Г? <Ь2 , 7. 40~*. 1*КЗ • Л

с* 4о=- • ( е -и-

Однако износ происходит и при охлаждении после отключения т&йа КЗ. Определяем износ изоляции обмоток за время охлаждения до температуры 0, . Охлаждение происходит по закону экспоненты практически за время .равное 4Т ( Т- постоянная времени охлаждения ).

Ге95к<1*--0 Г

2 " 0,0*1.*. t-.Ito.tKa ^>в " 6

2 . -2 2 О, 03 . X* кз • С к 5 4.1.10.« .1*^3 .Гкз

+ 2,75. е + 12,35. е

- -/6,7. ег'40 3'

Полной износ изоляции обмоток при КЗ будет определяться суммой износа при нагреве и охлаждении обмотки

Р95*(Г*'--0 , 0,061. к ■ II кз • £кз . - --г-тт- ( е " +

0,0?1. X. Ь , I* к5

Т. е , 0.031.I» кз. из

0,05 с* КЗ .*иЗ . „ 4,1. Ю Ы .

* е + г2.35'в

Численный анализ подтверждает ,что за время нагрева износ очень незначителен по сравнению с износом за время охлаждения обмоток от наибольшей температуры за время КЗ до их рабочей температуры или до температуры окружавшей среды, поэтому износом за время КЗ можно пренебречь. Так, например, при токе КЗ, 1*„у18 и 0,5 износ изоляции класса А трансформатора составит по отношению к суточному износу ( -24 ч) : для нагрева 9.10 , _5

а для охлаждения до рабочей нормальной температуры-/: -

-с г

_______ ¡¡¿-2с -¿^-3,97. 10 -1,09.10 .

фи ¿К}> 2с износ изоляции за время охлаждения может быть рассчитан с достаточной степенью точности по первым двум слагаемым.

При коротком замыкании обтекаемые током обмотки, находящиеся в магнитном поле рассеяния, подвергаются, помимо теплового воздействия, воздействию электродинамических сил. Эти силы создают механические, напряжения в металле обмоток трансформатора и их изоляции. Величина сил при КЗ значительно возрастает, и они могут быть причиной повреждения изоляции и выхода из строя трансформатора

Срок службы изоляции обмоток трансформатора Г^ в зависимости от воздействия электродинамических сил определяется выражением

■т> = А'1 .е*о/в<

где А -31,5 года; В -1,9 при ХЬ>7 ; Яо- ; ^-критичес-

кое граничное значение прочности изоляции; ^-среднее квадратичес-кое значение случайного процесса изменения механического напряжения в изоляции от тока нагрузки.

При действии динамической нагрузки в течение ^ износ изоляции в относительных единицах определяется выражением

£ ^ Д, В

Подставляя значения А,В и В , получим с „„ , -О.в . У.об. X *

£ = 79ЛЛ*?.а

где Х^- /хеб'^оГ значение ^о» принятое за базисную величину. При резкопеременной нагрузке в течение ч с характеристиками

Х0 -8 , Х^-7 по этому выражению получим £ -11,4 , т. е 1 ч такого режима работы эквивалентен 11,4ч работа в нормальном режиме. Следовательно, для трансформаторов с резкопеременной нагрузкой необходим учет этой составляющей.

Для условий СРВ свойственно воздействие,влажности и температуры окружающей среды на изоляцию. Разработана модель износа изоляции от этих факторов:

температура окружающей среды

г . 95« С Г* + Т*с><ГА-:0 в;« У, .„

= —-е .е . и+ ь>.са <?.!-)

¿о

влажность окружающей среды

Р. а + Я*0£Га-¿3 ИпУ,. ,

= -1_.е * .е . (Х

где Т^ГдИ Яо<ГА-амплитуды температуры и влажности вокруг обмоток.

На основе теории подобия при известном К-idem получим комплексную модель износа изоляции m

гГ-1) «W*»-*) лоаи.1*кз.Ы% £ = t* • е + _г- .(е -i)

Т, е / , „ О.ои.

+ ттт:—ГТ1 *(1,б.е +¿,75*

0,0 U.K. to.T&KS 2 «

X е 4 + 42,35. е ~ i6,7 *

, 95* (1^+ q0fA ~i) Sin V t „ ¿a4

4-_L.e 1 . e . (t+ M. ms?.|-).

to ^

Полученная обобщенная критериальная модель дает возможность прогнозировать износ изоляции обмоток трансформаторов с учетом высокой температуры и большой относительной влажности, характерных для условий Шного Вьетнама, что позволяет реорганизировать службу профилактики и ремонта, установить рациональные межпрофилактические ремонтные сроки , необходимый объем запасных частей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Б диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи повышения эффективности функционирования электричес-!сих сетей Шного Вьетнама путем изменения структуры этих сетей и прогнозирования показателей надежности и износа изоляции обмоток силовых трансформаторов при резкопеременной нагрузке.

На основании теоретических и экспериментальных исследований в работе сделаны следующие выводы.

•1. Брега наработки на отказ масляных выключателей согласуется с нормальным законом, а время восстановления электроснабжения из-за отказов электрооборудования подчиняется экспоненциальному вакону.

2. Время восстановления теплогенераторов колеблется в пределах 113-140 ч , масляных выключателей напряжением 66-110 кВ и

6-20 кВ от 10 до 25 ч , воздушных и масляных выключателей 220 кВ

-25-50 ч.

а Составляющая ущерба от потери мощности и составляющая ущерба из-за снижения частоты сети являются основными при определении величины ущерба от перерывов в электроснабжении.

4. Износ изоляции обмоток трансформаторов с учетом высокой температуры и влажности окружающей среды в условиях Южного Вьетнама определяется обобщенной критериальной моделью, позволившей установить рациональные межпрофилактические сроки ремонта

5. Для трансформаторов, работавших в режиме резкопеременной нагрузки, учет динамической составляющей обязателен, поскольку

1ч работы в таком режиме эквивалентен 11,4 ч в нормальном режиме.,

6. Показатели надежности генераторов,математические модели 1 прогнозирования износа изоляции обмоток трансформаторов, программа расчета ущерба и рекомендации по реконструкции структуры электрических сетей Южного Вьетнама внедрены Управлением элек-' трохозяйства Южного Вьетнама .

Ib результатам диссертационной работы опубликована статья: Плацанский JL А., Нгуен До Хоаиг Тьыэнг . Определение ущерба горных предприятий от ненадежного электроснабжения: Сб. науч. тр. МГГУ "Проблема повышения надежности, уровня безаварийности эксплуатации электротехнических и электромеханических систем, комплексов и оборудования горных и промышленных предприятий." М., МГГУ, 1993 .

Подписано в печать 14.12.93 г. Формат 60*90/16. Объем 1 п. л. Тираж 100 экз. Заказ N 6оЗ

Типография Московского государственного горного университета. 7 ленинский проспект, 6.'"