автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Совершенствование систем оценки технического состояния кабелей электротехнических комплексов и систем

На правах рукописи

\

V/

ПУГАЧЕВ Андрей Анатольевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КАБЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Самара 2007

003173398

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении дополнительного профессионального образования «Петербургский энергетический институт повышения квалификации» на кафедре «Диагностика энергетического оборудования».

Научный руководитель доктор технических наук, доцент,

Таджибаев Алексей Ибрагимович,

Петербургский энергетический институт повышения квалификации

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор,

Гольдштейн Валерий Геннадьевич,

Самарский государственный технический университет

кандидат технических наук, доцент, Сенько Владислав Владимирович,

Тольяттинский государственный университет

Ведущее предприятие Государственное образовательное учреж-

дение высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет»

Защита состоится 12 ноября 2007 г. в 13 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Самарском государственном техническом университете (СамГТУ) по адресу: г. Самара, Молодогвардейская ул., д. 244, Главный корпус, ауд. 200.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГТУ, а с авторефератом на официальном сайте СамГТУ www.sarngtu.ru.

Отзывы по данной работе в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: Россия, 443100, г. Самара, Молодогвардейская ул. 244, Главный корпус, Самарский государственный технический университет, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.04, тел.: (846) 278-44-96, факс (846) 278-44-94, e-mail: aees@rambler.ru.

Автореферат разослан 10 октября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.217.04,

кандидат технических наук, доцент

Е.А. Кротков

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность темы

Для решения широкого круга задач, связанных с проектированием и эксплуатацией сложных электротехнических комплексов и систем (ЭКС), с оптимизацией их структуры, с обеспечением надежности параллельной работы, с проектированием и эксплуатацией автоматизированных систем диспетчерского управления, релейной защиты и автоматики, необходимым ингредиентом является объективная информация о техническом состоянии оборудования и прежде всего, электрических кабелей, кабельной арматуры, кабельных концевых и промежуточных муфт

Развитие в решении этих задач во многом определяется качественным уровнем систем оценки технического состояния (ОТС) электрооборудования Условиями обеспечения необходимой эффективности новых разработок в этой области являются реализация целенаправленного управления обслуживанием, ремонтом и режимами работы оборудования, корректные действия оперативного персонала и функционирование средств противоаварийного управления, которые в значительной мере определяют надежность, безопасность и экономичность кабельных сетей ЭКС

Актуальность решения задач совершенствования технологий ОТС увеличивается в условиях реорганизации электроэнергетической отрасли, когда происходят изменения структуры технического обслуживания, когда традиционные способы контроля и оценки состояния не решают в полной мере задачи эксплуатации Кроме того, в современных условиях в эксплуатации сочетаются состарившиеся кабели и кабели с новыми материалами и свойствами, для которых традиционные методы выявления дефектов оказываются неприемлемыми Это ставит важную задачу поиска новых технических решений оценки состояния, обеспечивающих более совершенную организацию технического обслуживания и ремонта

Значительного улучшения системы оценки состояния можно достигнуть исследуя ее как многофакторную задачу Многие дефекты можно обнаружить только в результате измерения и последующей обработки комплекса первичных признаков Такие задачи требуют работы с большим объемом данных, широкого использования информационных средств Поэтому для создания современных технологий оценки состояния кабелей, способных удовлетворить требования ЭКС, необходим высокий уровень экспериментальных и теоретических исследований широкого класса задач, связанных с изучением свойств электрических кабелей и кабельной арматуры в условиях возникновения и развития дефектов, обоснованием новых признаков и сочетаний признаков, формирующих признаковые пространства, разработкой методических основ и способов ОТС, совершенствованием технических средств, реализующих предлагаемые методы

Анализ функционирования кабельных линий как элементов электротехнических комплексов и систем и их моделей показал, что оценка

состояния является неотъемлемой частью систем управления ЭКС, режимами их работы, ремонтом и обслуживанием

Учитывая, что при выборе состава признаков, статические и динамические характеристики систем оценивания зависят от всех элементов технологической цепочки эксплуатации, требуется ясное представление того, какое место занимает оценка технического состояния в системе ремонта и обслуживания, каким образом она может повлиять на выбор режима работы отдельной электроустановки или электротехнического комплекса в целом

Важность решения задач совершенствования методов и средств оценки состояния кабелей неоднократно отмечалась на международных и отечественных семинарах, конференциях, форумах, посвященных проблемам эксплуатации ЭКС, в правительственных и отраслевых решениях Можно констатировать, что оценка технического состояния электрических кабелей является важнейшим элементом всех основных аспектов эксплуатации ЭКС, что является подтверждением актуальности проблемы и темы диссертации

Целью диссертации является разработка современных моделей и методов мультипараметрического состояния кабелей и в целом ЭКС, позволяющих получить объективные результаты оценки

Для достижения поставленной цели в работе на основе исследований разработаны усовершенствованные процедуры ОТ С, выполнена проверка допустимости применения системы оценки на примерах расчетов для ряда реальных ЭКС В соответствии с этим формулируются и решаются следующие научно-технические задачи.

1. Определение критериев ОТС для повышения надежности ЭКС при разнообразных внешних и внутренних воздействиях.

2 Научное обоснование мультипараметрических методов ОТС кабельных линий

3. Экспериментальные исследования методов и средств ОТС

4 Разработка технических решений и мероприятий по реализации задач совершенствования систем ОТС

Основные положения, выносимые на защиту.

1 Модели систем ОТС на основе представления кабеля как элемента технологической цепочки и как участника управления техническим состоянием ЭКС

2 Методы анализа процессов в кабеле как в объекте ОТС, учитывающие сложность и неоднородность конструкции и воздействия внешних и внутренних факторов генерируемых в ЭКС

3 Новые признаки и сочетания признаков состояния кабелей, учитывающих использование новых материалов и качественные изменения в структуре, режимах и управляемости ЭКС

4. Методика комплексной ОТС кабелей, опирающаяся на многофакторный анализ

Объектом исследования являются кабели и кабельные сети ЭКС б, 10, 35, 110 кВ, работающие в разнообразных технологических, климатических и физических условиях по концентрации, расположению, индивидуальным техническим особенностям и величинам нагрузок, генерации, интенсивности грозовой деятельности, проводимости грунтов. Отдельные функционально связанные с ними устройства и электроустановки и тестовое оборудование для проверки состояния кабельных сетей

Основные методы научных исследований. Научные исследования базируются на физическом и математическом моделировании кабелей и кабельных электрических сетей, методах теории вероятности и математической статистики, методах анализа переходных процессов, теории частичных разрядов Использованы современные численные методы, обеспечивающие достоверность полученных в работе результатов. Прикладные разделы диссертации разработаны с применением современных алгоритмов вычислительной математики

Научную новизну определяют следующие результаты работы

1 Формирование систем ОТС кабелей на основе анализа предложенных моделей, позволившего выявить факторы, наиболее существенно влияющие на статические и динамические показатели, и устранить второстепенные факторы

2 Научное обоснование признаков ОТС кабелей с полимерной изоляцией, базирующееся на уходе релаксационного максимума тангенса угла диэлектрических потерь

3 Концепция оценки динамических и статических свойств возникновения и развития дефектов, связанных с проникновением влаги

4. Разработка методики ОТС, учитывающей комбинированное воздействие влаги и электрического поля на образование триингов

5 Разработка мультипараметрической методики ОТС полимерных кабелей, основанной на анализе частотных свойств

Практическая пенность работы

1 На основе анализа существующих методов ОТС электроустановок кабельных сетей показано, что при воздействиях внешних и внутренних факторов они не отвечают требованиям эксплуатации

2 Предложены рекомендации, средства и технические мероприятия, обеспечивающие повышение надежности ОТС кабельных сетей при интенсивных нагрузках, физических, химических и иных воздействиях

3 Рекомендованы к широкому внедрению методики ОТС, позволяющие улучшить надежность эксплуатации кабелей ЭКС и получить данные об их текущих ресурсах при интенсивных внутренних и внешних воздействиях, возникающих в оперативных и аварийных режимах

Апробадия работы. Основные положения диссертации и отдельные ее разделы докладывались и обсуждались на Международном научно-техническом семинаре «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования», 2004 г (г Санкт-Петербург), Международной научно-технической конференции «Перенапряжения и надежность эксплуатации электрооборудования», 2005 г (г Будапешт, Венгрия), Международной научно-технической конференция «Электроэнергетика-2006», 2006 г (г Варна, Болгария); Международной научн -практ конф «Теоретические и практические проблемы развития электроэнергетики России» 2005 г (г Санкт-Петербург), на VI Международной конференции «Современные средства защиты электрических сетей предприятий нефти и газа от перенапряжений», 2007 г (г Самара), заседаниях секций специализированного Научно-технического совета ПЭИПК

Реализация результатов работы: предложены и используются в ООО «Энергоарсенал» (г Челябинск), ОАО «Звезда Энергетика» (г Санкт-Петербург), ООО «Энерган-Урал» (г Екатеринбург), ОАО «Самарнефтегаз» (г Самара), а также в учебном процессе в курсах «Монтаж и эксплуатация электрических сетей» и «Электромагнитная совместимость в электроэнергетике» в Самарском государственном техническом университете (г Самара), «Контроль и испытания высоковольтного электрооборудования», «Диагностика, определение остаточного ресурса и отыскание мест повреждения в кабельных сетях», «Диагностика и контроль электрооборудования собственных нужд электростанций» в Петербургском энергетическом институте повышения квалификации (г Санкт Петербург).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в семи печатных работах, опубликованных автором лично и в соавторстве, в том числе одна работа в издании по списку ВАК

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, содержит 210 страниц основного текста, списка использованной литературы из 102 наименований

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследований Показана научная новизна и практическая значимость работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту, сведения об апробации и внедрении результатов

В первой главе диссертации дан обзор методов оценки состояния и проведен анализ повреждаемости изоляционных конструкций и арматуры кабелей ЭКС, их конструктивных узлов Сформулированы задачи исследований, обеспечивающие необходимость учета статических и динамических свойств признаков технического состояния, учитывающих

влияние смежного электрооборудования ЭКС, а также новых материалов и конструктивного исполнения кабелей, влияющего на их эксплуатационные свойства

Оценка состояния электрических кабелей является важнейшим аспектом эксплуатации ЭКС и всегда была предметом исследований отечественных и зарубежных ученых Существенный вклад в развитие научных основ ОТС электрооборудования, в том числе, и кабелей внесли научные исследования И А Биргера, В В Клюева, Г С Кучинского, Ю Н Львова, А Г Овсянникова, В А Савельева, В А Канискина, А.В Мозгалевского и других

Существенный вклад в анализ методов оценки состояния кабелей, в теорию и ускорение внедрения современных технологий в практику эксплуатации внесли участники международного научно-технического семинара «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования» Результаты обсуждений и принятые решения на этом семинаре стали основой для ускорения внедрения в практику эксплуатации новых технических средств и совершенствования систем оценки технического состояния

Ранние разработки методов и средств испытаний и измерений, нашедшие применение в практике эксплуатации кабелей ЭКС, недостаточно отвечают современным требованиям ОТС Например, применение высоковольтных испытаний для выявления слабых мест для кабельных сетей с полимерной изоляцией оказалось недопустимым, так как это приводит к резкому ускорению развития дефектов Проведенный анализ позволяет констатировать, что ни один из используемых методов в отдельности не обеспечивает обнаружения всех дефектов

В значительной мере это связано также с расширяющимся применением в современных ЭКС кабелей и кабельной арматуры, использующих новые виды материалов и конструкций, а именно полимерной изоляции, термоусаживаемых муфт и др В этих условиях применяемые для ОТС методы, широко распространенные в эксплуатации кабелей традиционного исполнения, имеют ограниченные возможности Необходимы комплексные подходы к решению задач ОТС и их реализация в виде соответствующих методических разработок

При этом все большую роль начинают играть методы, связанные с щадящими воздействиями на кабель, в которых используются

наложение сверхнизкочастотного напряжения (СНЧ) на

контролируемую цепь,

- измерение частичных разрядов,

- анализ диэлектрических характеристик в широком частотном диапазоне,

- инфракрасный термографический анализ

Применение этих методов, открывает совершенно новые возможности по своевременному выявлению дефектов Однако их теоретически и экспериментально обоснованное внедрение возможно только на основе тщательных исследований причинно следственных связей между дефектом и новыми признаками

Не менее важным моментом является необходимость рассмотрения кабеля как элемента ЭКС с соответствующими воздействиями в виде перенапряжений, увеличениями токов сверх допустимого значения, что приводит к существенному изменению временных факторов развития дефектов

Одним из наиболее эффективных способов исследования процессов, происходящих в кабелях и ЭКС, а также качества функционирования, является моделирование В процессе построения моделей определяются основные связи между составляющими частями и присущие объекту закономерности, отсеиваются малозначимые признаки Поэтому необходимы анализ и формирование обобщенных моделей функционирования системы ОТС, учитывающие динамические и статистические свойства признаков состояния, их зависимость от условий функционирования ЭКС

Проведенный анализ позволяет констатировать необходимость комплексного исследования признаков технического состояния, анализа их комбинаций, обоснования технологии распознавания состояний, учитывающих применение новых материалов и конструктивных решений, а также режимные условия функционирования и изменение свойств смежного оборудования ЭКС

Во второй главе проведен анализ влияния эксплуатационных факторов на силовые электрические кабели ЭКС

В процессе эксплуатации на кабели, кабельную арматуру, концевые и промежуточные муфты влияет ряд факторов, определяющих динамические и статические свойства изоляции, воздействие электрического поля, воздействие теплового поля, воздействия окружающей среды, механические воздействия, воздействия агрессивных агентов окружающей среды или продуктов, образовывающихся в компонентах электрической изоляции Все перечисленные факторы должны быть учтены при анализе свойств, характеризующих состояние кабелей Они зависят не только от параметров материалов и конструкции кабелей, но и от состояния существующего смежного оборудования и ЭКС в целом

Комплекс исследований показал, что эффективным средством для оценки технического состояния кабелей являются измерения частичных разрядов (ЧР)

При плавном повышении напряжения до £/н (напряжение начальных ЧР) в изоляции появляются ЧР слабой интенсивности Начальные ЧР с кажущимся зарядом дЧР=10~15-1СГ14 Кл обусловлены развитием электронных процессов в местах наибольшей напряженности электрического поля (заусенцах, воздушных включениях) Развитие таких разрядов сопровождается слабым разрушением диэлектрика. Дальнейшее повышение напряжения приводит к возрастанию <7чр и изменению физического процесса развития ЧР (например, образование триинга - ветвистого побега - в твердой изоляции; образование газообразных пузырьков в изоляции, пропитанной жидким диэлектриком, вследствие разложения диэлектриков под воздействием ЧР) Такие разряды

могут привести к отрицательным последствиям для кабельной изоляции Критические ЧР приводят к более интенсивному разрушению изоляции, в ряде случаев снижению £4р, резкому сокращению срока службы кабелей

Термическое старение изоляции является следствием постепенного химического изменения входящих в ее состав органических составляющих, пропитывающих масс и масел Повышение температуры ускоряет протекание химических реакций Скорость протекания химических процессов определяется кинетической реакцией, для термического старения -термической и термоокислительной деструкцией молекул полимеров Повышение температуры ускоряет протекание химических процессов, в том числе при воздействии на диэлектрик продуктов, возникающих в результате ЧР, или реакций микрорадикалов, образовавшихся под действием ЧР, с кислородом газовой среды или другими активными веществами, возникшими в результате ЧР

Таким образом, ресурс электрической изоляции существенно зависит от температуры, так как скорость химических реакций, происходящих между продуктами, возникающими в результате ЧР и диэлектриком, зависят от температуры кабеля Это требует обоснования моделей, которые бы реально отражали условия теплопередачи

Развитие дефектов при наличии влаги определяется формированием водных триингов (ВТ)

Анализ ВТ в полимерной кабельной изоляции показало, что в процессе развития ВТ можно выделить несколько стадий, которые развиваются последовательно друг за другом, но закономерности их развития существенно отличаются это - увлажнение изоляции, зарождение ВТ, его рост, резкое ухудшение электрических свойств и пробой полимерной изоляции Однако закономерности развития этих стадий существенно отличаются

В электрическом поле молекулы воды, подчиняясь законам электродинамики, будут увлекаться в область наибольшей величины напряженности электрического поля Если в исходном состоянии изоляция кабеля представлена в «сухом» виде, то силы поля будут действовать на молекулы воды и складываться с обычными силами кинетики сорбции влаги в полимерах, ускоряя процесс переноса воды с поверхности изоляции в направлении токопроводящей жилы, то есть в сторону увеличения вектора напряженности электрического поля

Проведенный расчет для опытных образцов кабелей переменного тока с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) показал, что локальные напряженности электрического поля во включениях, заполненных водой, и в СПЭ существенно отличаются, а, следовательно, различными будут и давления По результатам расчета, приведенным в табл 1, видно, что СПЭ будет испытывать значительно большие удельные давления, которые будут уравновешиваться упругими силами твердого диэлектрика, так как он, являясь элементом конструкции кабеля, находится в равновесии

Таблица 1

Локальные напряженности электрического поля в воде Е[ и в СПЭ Е2

Величина Е, Е2 Руд1 РуЬ2

Форма включения ■— МВ/м МВ/м Па Па

Сферическая форма 0,42 14,8 70 2370

включения

Цилиндрическая форма 0,55 19,4 120 4100

включения

Молекулы воды будут испытывать значительно меньшие удельные давления, которые, складываясь с упругими силами водяных паров, будут ускорять процесс проникновения влаги в изоляцию

При переменном напряжении процесс будет иметь динамический характер, и амплитуды удельных давлений будут увеличиваться по мере втягивания молекул воды в область большей неоднородности поля

На основе теоретических и экспериментальных исследований найдены зависимости длины ВТ I от различных факторов

1 = а}+Ъ} 1п¥}

где О,} и - коэффициенты, учитывающие зависимость длины от /-го

фактора, Р - факторы, влияющие на статические и динамические свойства

триинга, к которым относятся напряженность электрического поля Е, частота воздействующего электрического поля температура возникновения и роста триинга Т, концентрация солевого состава 5

В третьей главе проведено исследование развития дефектов и старения кабелей, разработан комплекс моделей функционирования систем ОТС кабелей, электротехнических комплексов и систем, дан анализ признаковых пространств, которые обеспечивают нормирование, компактность признаков, формирование разделяющих поверхностей, ранжирование признаков технического состояния с целью организации многоэтапной процедуры оценивания

Традиционным подходом при оценке ресурса является установление взаимосвязи между величиной среднего ресурса и воздействующими на изоляцию кабеля эксплуатационными факторами Особое значение имеют неразрушающие методы контроля состояния и прогнозирования надежности кабелей

Одним из наиболее эффективных способов исследования процессов, происходящих в кабелях и ЭКС, а также исследования качества функционирования является моделирование В процессе построения моделей определяются основные связи между составляющими частями и присущие объекту закономерности, отсеиваются малозначимые признаки. Поэтому был проведен анализ и получены обобщенные модели функционирования системы

ОТС, учитывающие динамические и статические свойства признаков состояния, их зависимость от условий функционирования ЭКС

Простейшим представлением системы ОТС является модель, которая показывает зависимость признака технического состояния от параметров дефекта Но это простейшее представление не учитывает зависимость от большого числа реальных факторов зависимость дефектов от материалов, из которых изготовлен кабель, от конструкции, от режима работы ЭКС, от состояния смежного оборудования и тд Учет этих зависимостей должен опираться на более глубокий анализ процессов, происходящих в кабельных конструкциях, расширение и детализацию моделей

Физические поля и процессы, сопровождающие работу кабелей, многообразны и включают в себя электромагнитные, электростатические, тепловые, газодинамические, механические поля и процессы В общем случае для более полного описания состояния кабелей потребуется решение системы связанных между собой уравнений Связи этих уравнений определены различными физическими явлениями и процессами Так, например, тепловые процессы, описываемые с помощью уравнения теплопередачи, в свою очередь, влияют на электромагнитный режим, поскольку электропроводность и тангенс угла диэлектрических потерь являются функциями температуры

Анализ тепловых режимов и температурных пространств определяется комплексом источников Такими источниками являются джоулево тепловыделение в результате протекания тока по проводящей части, диэлектрические потери Скорость изменения объемной плотности тепловой энергии в некоторой точке электроустановки представляется уравнением.

Здесь в правой части фигурирует сумма п объемных источников вне зависимости от их природы Все источники дк целесообразно разбить на две группы Первая группа источников имеет неизменный знак, вторая - меняет знак в зависимости от конкретных условий Наиболее сложными и неизученными являются процессы с нагревом и охлаждением из-за теплопроводности и конвективной теплопередачи, которые относятся к группе знакопеременных источников

Для анализа процессов, происходящих в электроустановках, в работе введены граничные условия в виде конкретной температуры на данном участке границы, в виде распределения теплового потока на единицу площади, в виде конвективного и радиационного условий Расчеты с ними позволили аналитическим путем определить распределение температур для кабелей

Для ОТС электрооборудования КС и ЭКС были проведены анализ частотных свойств и соответствующие комплексные исследования, на основе которых показана целесообразность использования многочастотных методов

Свойства электроустановки с точки зрения возникновения и развития дефектов определяются токами, протекающими через изоляционные конструкции емкостным током, обусловленным геометрической емкостью,

сквозным током проводимости, током абсорбции, обусловленным релаксационными поляризациями В многослойной изоляции процессы сложнее и определяются дифференциальными уравнениями для адекватной модели диэлектрика

Для произвольного числа слоев, в том числе и при увлажнении, получим выражение в комплексном виде

где Ет - вектор комплексных амплитуд напряженностей электрического поля в

слоях изоляции, с1 Ет / - вектор производных от комплексных амплитуд, ¡7, -вектор свободных членов, \\А || - матрица коэффициентов при производных, ||5|[ -матрица коэффициентов при неизвестном векторе Ет, подлежащем определению Решением уравнений относительно Е, и tg<5, можно найти диэлектрические свойства изоляционных конструкций на различных частотах, что позволяет определить априорно признаки технического состояния

Таким образом, результаты исследований условий развития дефекта и соответствующее изменение признаков технического состояния говорят о необходимости анализа многомерных признаковых пространств, реализованных как однородными, так неоднородными признаками Поэтому на базе проведенных исследований обоснована и уточнена модель функционирования систем оценки ТС кабелей

Здесь важным аспектом является анализ условий возникновения и развития дефектов при воздействии перенапряжений Как правило, локальное возникновение и развитие дефекта происходит в результате формирования канала в виде водного или электрического триинга В однородном электрическом поле сумма приложенных к молекуле воды сил поля равна нулю Поэтому однородное поле и его силы не оказывают прямого влияния на движение молекул воды в электрической изоляции, то есть сорбция влаги будет идти за счет активированной диффузии благодаря перепаду давлений

В неоднородном поле сумма сил, не равна нулю Поэтому силы поля / направлены в сторону возрастания абсолютной величины вектора напряженности поля Е независимо от направления вектора при постоянном или переменном напряжении, то есть при изменении направления электрического поля диполь все равно будет увлекаться в сторону возрастания электрического поля Причина заключается в том, что при изменении направления вектора Е изменяется также и направление поляризации диэлектрика Разработанные методики были апробированы при моделировании процессов кабелей с маслопропитанной и полимерной изоляцией в условиях их функционирования в ЭКС Полученные данные являются основой выбора признаковых пространств и обосновать технологии оценки состояния кабелей

В четвертой главе дано обоснование мультипараметрического пространства признаков технического состояния кабелей В частности на основе анализа диэлектрических свойств кабелей выбрана характеристика, чувствительная к старению Такой характеристикой является местоположение (ё^ы, смещение которого адекватно связано с ресурсом

При выборе параметра - критерия работоспособности учитывалась целесообразность измерения параметров, как на опытных образцах, так и на всей длине кабеля Это условие исключает возможность использования непосредственно структурных и теплофизических параметров, так как для их измерения необходимо брать пробы с нарушением целостности кабеля. По мере увеличения времени старения в области «-релаксации происходит увеличение тангенса угла диэлектрических потерь {tgS!Л) в максимуме температурной и частотной зависимостей и, что самое существенное, происходит смещение максимума частотной зависимостей tgSм на температурных зависимостях в область более высоких температур, а на частотных - в область низких частот, (рис 1, 2)

Установлено, что эти закономерности сохраняются при измерении tgS на прессованных пластинах, срезах с изоляции и оболочек кабеля и на отрезках кабелей Экспериментально установлено, что между выбранными параметрами -критериями работоспособности АТи и А/м и общепринятым критерием -температурой холодостойкости Гх - имеется прямая корреляционная связь

Был разработан экспресс - метод, позволяющий определить параметр А/м на основе проведения измерений, проводя измерения лишь на двух частотах Суть этого метода заключается в следующем

Зависимость потерь энергии от частоты определяется формулой

а" - е"т зеск/Ъс,

где г"т — фактор потерь энергии в области максимума, X - параметр распределения времен релаксации, х = \гф/т - частотный параметр

Экспериментальные зависимости в отличие от теоретических не являются симметричными относительно частоты максимума tgSы В области частот, близких к частоте максимума ветви, в расчетных и экспериментальных зависимостях симметричны и характеризуются одним значением параметра распределения При этом для левой части наблюдается практически полное совпадение расчетных и экспериментальных значений tgS Поэтому необходимо для измерения tgS на двух частотах выбирать/\ к/2 с участков, где вычисленные и расчетные значения совпадают

Методики прошли апробацию применительно к кабелям с изоляцией из полиэтилена и сшитого полиэтилена Для СПЭ и ПЭ наблюдаются два вида диэлектрических потерь, дипольно-сегментальные (а-процесс) и дипольно-групповые (/? и у-процессы) Исследования показали, что основным является а-процесс, который и определяет признаки состояния изоляции

Другим наиболее распространенным типом кабелей являются кабели с ПВХП изоляцией

tgS■lOA 6

2

Рис 1 Зависимости от температуры для отрезков кабеля

1 - исходная, 2,3- после старения 650, 1000 ч

3

2 1

1 2 3 4 5 1^(Гц)

Рис 2 Зависимости tgS от частоты для отрезков кабеля 1 - исходная, 2,3- после старения 2000, 8500 ч

Сопоставление частотных зависимостей фактора диэлектрических потерь для дипольно-сегментального процесса сшитых и линейных полимеров показало, что у сшитых полимеров области максимумов более широки, то есть спектр времен релаксации шире

Изменение содержания компонентов ПВХП вследствие десорбции пластификатора использовано для разработки метода технической диагностики Диагностирующим параметром, характеризующим массовое соотношение компонентов, выбран параметр АО, определяемый методом термогравиметрии на микропробе Микропроба снимается с изоляции кабельного изделия исходной массой Он около 20 мг и подвергается тепловому воздействию на воздухе при температуре выше температуры дегидрохлорирования, но ниже температуры пиролиза, в течение времени, достаточного для полной потери пластификатора и завершения процесса дегидрохлорирования.

Параметр А б рассчитывают как величину относительной потери массы пробы за время нагрева в процентах, если масса пробы после нагрева равна Ок

Ав = ~ °к -100%

Величина диагностирующего параметра позволяет прогнозировать долговечность кабелей с изоляцией из ПВХП при проведении технического диагностирования

Определение параметра Д<5 в процессе эксплуатации кабелей с изоляцией из ПВХП позволяет оперативно оценивать их долговечность, при этом сравнивают фактическое значение Дв с установленным в нормативном документе

Исследование образцов провода одной марки различного сечения показывает, что константы скорости старения зависят от толщины изоляции и наружного диаметра Так, в табл 2 приведены геометрические размеры и константы скорости старения для изоляции из ПВХП различных сечений

Таблица 2

Константы скорости старения изоляции из ПВХП

Сечение жилы, мм2 Толщина изоляции, мм Радиус провода, мм Радиус жилы, мм Константа скорости, с-1

0,75 0,78 1,38 0,60 7,4 Ю-10

6 1,40 3,00 1,60 8,5 Ю-10

16 1,40 4,20 2,80 1,7 10~9

35 1,50 5,75 4,25 3,4 Ю-9

По величине параметра ДС можно оценить эксплуатационные свойства кабельного изделия С этой целью получены корреляционные зависимости между диагностическим параметром, а также физико-механическими свойствами изоляции

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований по методам измерения частичных разрядов, определения параметров кабелей при проведении испытаний сигналом сверхнизкой частоты, обоснована мультипараметрическая методика оценки состояния кабелей

На первом этапе экспериментальных исследований был проведен лабораторный анализ способов измерения частичных разрядов (ЧР) Из оптического, акустического и электрического методов измерения ЧР был выбран электрический метод, который наряду с физической реализуемостью применительно к кабелям позволяет увеличить быстродействие, что является важным показателем при обследовании больших длин кабелей При сопоставлении вариантов схем измерения обоснована для применения в обследовании кабелей балансовая схема, обеспечивающая максимальное подавление помех На основе экспериментальных исследований разработана методика и получена конечная формула определения градуировочного коэффициента

к = т_ и02 С0

т-1 Ад0

где т = £/01 /и02, ит и и02 - напряжения импульсов генератора, Ад0-

показания регистрирующего прибора при градуировке

Испытания показывают, что превышения определенного порога напряжения приводят к возникновению ЧР с интенсивностью ^чр = 10"12-10"" Кл, механизм которых отличается от обычных Такие разряды могут пробить, например в маслопропитанном кабеле пространство между слоями бумаги, но не могут вызвать быстрое разрушение изоляции Однако длительное воздействие такого уровня напряжения приводит к старению изоляции за счет разрушения частичными разрядами

Следующим характерным значением воздействующего напряжения является такое, при котором ЧР достигает значений Ю-8 -10~7 Кл, и приводит к интенсивному разрушению кабельной изоляции и резкому сокращению срока службы Таким образом, найдены пороговые значения частичных разрядов, которые с разной интенсивностью влияют на скорость развития дефектов и старения изоляций кабеля и кабельной арматуры

Во второй группе экспериментальных исследований проведены испытания, в которых получены качественные и количественные характеристики способа ОТС, основанного на методе сверхнизкочастотных колебаний (СНЧ) Исследования связаны с необходимостью широкого внедрения этого метода в эксплуатацию ЭКС

Проведенные испытания позволяют констатировать, что метод СНЧ является наиболее приемлемым для кабелей с ПЭ изоляции, так как надежно выявляет место повреждения, но не вызывая новых повреждений Экспериментальные исследования кабелей с вязкой пропиткой также подтвердили применимость методов использующих СНЧ Отметим, что при этом уровень воздействия на изоляцию существенно ниже, чем при традиционных высоковольтных испытаниях Возможность применения этого метода сразу к трем фазам обеспечивает снижение затрат на проведение испытаний Показано, что для каждого типа изоляции целесообразен подбор формы напряжения СНЧ

Опыт эксплуатации различных типов кабелей показывает, что его эффективный срок службы, в течение которого обеспечивается надежная, экономичная и безопасная работа, определяется ресурсом изоляционных конструкций Ресурс изоляции, в свою очередь, зависит от интенсивности воздействия на нее эксплуатационных факторов При нормативных условиях эксплуатации ресурс изоляции принимается равным установленному в паспортных данных При отклонении интенсивности действия эксплуатационных факторов фактический ресурс изоляции будет при нормативных воздействиях отличаться от установленного

Ресурс рассматривается как суммарная наработка на отказ объекта от начала его эксплуатации до перехода в предельное состояние

В реальных условиях изоляционные конструкции работают при различной интенсивности воздействия эксплуатационных факторов Предположим, что

фактор Х1 имеет определенное значение в течение наработки с1г, величина

которой бесконечно мала, тогда фактически сработанный ресурс с1Я будет равен

(Ш = е ах' •йг,

приведенная зависимость представляет собой дифференциальное уравнение первого порядка при его решение получим

я2 (Х,-Х01)

ЛЯ= | е ¿г,

где АЯ- фактическая убыль ресурса при данном значении фактора Х1 на интервале наработки Если X > Х01 (X, < Хы), то изоляция сработает

больший (меньший) ресурс по отношению к ресурсу, который бы она сработала при X. - Х1и на интервале Щ, Я2.

Полученные зависимости позволяют учесть все факторы, воздействующие на кабель в процессе эксплуатации, позволяет установить численные значения показателей ресурса кабелей с различными изоляционными конструкциями

На основании результатов по определению фактического и остаточного ресурса можно прогнозировать фактический ресурс изоляционных конструкций, а также находить их остаточный срок службы при известных условиях эксплуатации

Полученные формулы позволяют прогнозировать остаточный ресурс изоляционных конструкций в зависимости от интенсивности воздействия эксплуатационных факторов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования, выполненные в диссертационной работе, обеспечили решение ряда научных и технических задач, направленных на совершенствование систем ОТС кабелей электротехнических комплексов и систем Основой этого совершенствования явилось представление ОТС кабелей как мультипараметрического процесса, изменяющегося во времени и пространстве Диссертация является результатом научно-исследовательских работ проводимых в рамках правительственных, региональных и отраслевых программ

Наиболее существенные научные и практические результаты заключаются в следующем,

1 На основе анализа повреждаемости электрических кабелей и исследований задач управления состоянием, обоснованы общие подходы к совершенствованию системы ОТС Показана необходимость определения диагностических признаков, учитывающих применение новых материалов и конструкций целесообразность внедрения в практику оценивания мультипараметрических методов Доказана необходимость учета динамических свойств признаков технического состояния по мере изменения срока службы кабельной арматуры и в условиях воздействия режимных особенностей ЭКС

2 Проведен анализ эксплуатационных факторов, влияющих на статистические и динамические свойства признаков состояния кабелей Найдены численные показатели изменения признаков состояния изоляционных конструкций кабелей, концевых и промежуточных муфт в результате электрических, механических и тепловых воздействий, влияния агрессивных агентов Найдены выражения, определяющие зависимость длины водного триинга от напряженности электрического поля, температуры, концентрации солевого состава влаги

3 Обоснован комплекс моделей и осуществлено моделирование систем ОТС кабелей, муфт и их конструктивных элементов На основе моделирования

дан анализ признаков технического состояния и признаковых пространств, их зависимость от материалов, конструкции и формы дефектов. Впервые получены зависимости при тепловом воздействии, учитывающие процессы теплопроводности и конвективной теплопередачи в кабельных конструкциях. Предлагаемые модели и результаты исследований позволяют выполнить априорное формирование признакового пространства, учесть при анализе тепловых полей конструктивные неоднородности.

4. Проведен анализ свойств изоляционных конструкций кабелей, на основе частотных моделей показана возможность и целесообразность многочастотных методов ОТС. Обоснованы модели статики и динамики триинговых процессов при комбинированном воздействии влаги и электрических разрядов.

5. Разработаны новые признаки и методы ОТС, обоснованные частотными свойствами изоляции и изоляционных конструкций кабелей на полимерной основе. Технические решения используют уход релаксационного максимума тангенса угла диэлектрических потерь в температурной и частотной областях при проведении исследований. Получены количественные характеристики, определяющие уход релаксационного максимума для полимерной и поливинилхлоридной изоляции и изоляции из сшитого полиэтилена, которые позволили дать рекомендации по практической реализации предлагаемых технических решений ОТС.

6. Разработана методика оценки состояния кабелей, опирающаяся на мультипараметрическое пространство признаков и позволяющая учесть все эксплуатационные факторы, возникающие в условиях функционирования электротехнических комплексов и систем.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

В изданиях по списку ВАК

1. Привалов И.Н., Пугачев A.A., Таджибаев А.И. Диагностика электрических кабелей // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2007. № 3. С. 176-182.

Книги:

2. Таджибаев А.И., Пугачев A.A. Модели и результаты моделирования при оценке технического состояния кабелей электротехнических комплексов и систем // СПб.: ПЭИПК, 2006 г. -62 с.

3. Таджибаев А.И., Канискин В.А., Пугачев A.A. Оценка технического состояния кабелей и кабельных сетей. - СПб.: ПЭИПК, 2007 г. -173 с.

Статьи:

4. Пугачев A.A. Исследование электрической прочности изоляции кабелей в условиях эксплуатации электротехнических комплексов и систем // Материалы международной конференции «Электоэнергетика 2005», г. Кошице, Словакия, СПб.: ПЭИПК, 2005 г. - С. 524-529.

5. Пугачев A.A. Прохаска М., Жак Ф. Управляемые реакторы EGE и опыт их применения // Материалы международной конференции «Перенапряжения и надежность эксплуатации электрооборудования», 14-18 ноября 2005 г. Будапешт, Венгрия, СПб.: ПЭИПК, 2005 г. - С. 126-144.

6. Тепловые схемы замещения и анализ тепловых состояний кабельных муфт // А.И.'Гаджибаев, В.А. Канискин, Пугачев A.A. и др. // Материалы международной научно-технической конференции «Электроэнергетика-2006», 5-7 окт. 2006 г. Варна, Болгария, СПб.: ПЭИПК, 2006 г. - С. 411-419.

7. Пугачев A.A., Прохаска М. Применение дугогасящих реакторов в кабельных сетях // Материалы Международной научно-практической конференции «Повышение надежности работы электрооборудования нефтяной промышленности», г. Самара, СПб.: ПЭИПК, 2007 г. - С. 105-109.

Личный вклад автора.

Все основные положения диссертации разработаны автором лично. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат разработка принципов, методов и математических моделей [1, 2], анализ результатов исследований кабельных сетей электроустановок и оценка технического состояния кабельных сетей [2, 3, 5], статистическая обработка данных по перенапряжениям и аварийности, разработаны основы анализа, базирующиеся на моделировании процессов технического состояния кабелей [4, 6, 7].

Разрешено к печати диссертационным советом Д 212.217.04 Протокол № 13 от 13 сентября 2007 г. Заказ № 5 . Формат 60x84 1/16. Бумага тип. № 1. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Петербургский энергетический институт повышения квалификации. 196135, г.Санкт-Петербург, ул. Авиационная 23

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КАБЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ.

1.1. Анализ аварийности электрических кабелей.

1.2. Практический опыт диагностики силовых кабельных линий методом отклика напряжения. \\

1.3. Измерение электрического сопротивления металлических элементов конструкции кабелей.

1.4. Измерение параметров изоляции кабелей.

1.5. Испытания повышенным напряжением.

1.6. Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ И СТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРИЗНАКОВ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ.

2.1. Воздействие электрического поля.

2.2. Кратковременная и длительная электрическая прочность изоляции кабелей.

2.3. Тепловое старение и окисление изоляции.

2.4. Изменение состояния кабелей в условиях увлажнения.

2.5. Исследования влияния эксплуатационных факторов на увлажнение в кабельных композициях на основе полиэтилена.

2.6. Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КАБЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ И СИСТЕМ.

3.1. Исходные модели.

3.2. Частотные модели свойств кабелей.

3.3. Моделирование при воздействии перенапряжений на динамические свойства.

3.4. Моделирование температурных пространств для кабелей.

3.5. Оценка состояния кабелей в системе управления режимами работы, ремонтом и обслуживанием ЭКС

3.7. Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ МУЛЬТИПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА ПРИЗНАКОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КАБЕЛЕЙ.

4.1. Обоснование критерия работоспособности кабеля.

4.2. Обоснование математической модели ресурса.

4.3. Расширенная трактовка математической модели ресурса.

4.4. Корреляционный анализ признаков технического состояния кабелей на основе поливинилхлоридной изоляции.

4.5. Разработка метода диагностирования кабельных изделий с полиэтиленовой изоляцией по результатам микрокалориметрического анализа.

4.6.Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КАБЕЛЕЙ И ОБОСНОВАНИЕ МУЛЬТИПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ. \

5.1. Измерение характеристик частичных разрядов в электрической изоляции силовых кабелей.

5.2. Испытание кабелей сигналом сверхнизкой частоты.

5.3. Методика мультипараметрической оценки технического состояния кабелей. ^

5.4. Методика оценки технического состояния кабелей при различных интенсивности эксплуатационных факторов.

5.5. Выводы по пятой главе.

Эксплуатация кабелей, кабельной арматуры, вводов, муфт во многом определяет эффективность функционирования электротехнических комплексов и систем (ЭКС). Управление обслуживанием, ремонтом и режимами работы оборудования, действия оперативного персонала и средств противоаварий-ной автоматики, функционирование систем мониторинга являются неотъемлемыми элементами эксплуатации кабелей, основой которых является оценка технического состояния (ОТС).

Современные условия характеризуются сочетанием старых кабелей с современными кабелями, отличающимися конструктивно исполнением и новыми материалами, когда традиционные методы оценки состояния не решают в полной мере возникающие при эксплуатации задачи. Остроту проблеме ОТС придает необходимость внедрения технологии эксплуатации кабелей и ЭКС по состоянию. Многие дефекты и аномальные режимы можно обнаружить только в результате измерения и последующей обработки комплекса первичных признаков. Такие задачи требуют обработки большого объема данных, широкого использования информационных технологий. Поэтому для создания современных технологий оценки состояния кабелей, способных удовлетворить требования ЭКС, необходим высокий уровень экспериментальных и теоретических исследований широкого класса задач: изучение свойств кабелей в условиях возникновения и развития дефектов, обоснование новых признаков и сочетаний признаков, формирующих признаковые пространства, разработка методических основ и способов ОТС, совершенствование технических средств, реализующих предлагаемые методы.

Другими словами, оценка состояния кабелей является важнейшим элементом всех основных аспектов эксплуатации ЭКС. Актуальность решения задач совершенствования методов и средств оценки состояния неоднократно отмечалась на международных и отечественных семинарах, конференциях, форумах, посвященных электроэнергетике, в правительственных и отраслевых решениях.

В первой главе диссертации дан обзор методов оценки состояния и проведен анализ повреждаемости изоляционных конструкций и арматуры кабелей ЭКС, их конструктивных узлов. Сформулированы задачи исследований, обеспечивающие необходимость учета статических и динамических свойств признаков технического состояния, учитывающих влияние смежного электрооборудования ЭКС, а также новых материалов и конструктивного исполнения кабелей, влияющего на их эксплуатационные свойства.

Проблемам, связанным с оценкой технического состояния электрооборудования уделялось внимание многими отечественными и зарубежными учеными, что отражено в соответствующих публикациях: в области общей теории технической диагностики [1, 2, 3, 4, 5]; в области оценки состояния кабелей и кабельных сетей [2, 6, 7, 8, 9]. Значительный вклад в теорию и практику обеспечения эффективности внесли исследования переходных процессов [10, 11, 12, 13, 14], надежности и методов ее обеспечения с помощью методов и средств ОТС [15, 16, 17, 18, 19]. Особое место в создание систем ОТС занимает международный научно-технический семинар «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования». Именно на этом семинаре учеными обсуждены и сформулированы подходы по таким вопросам, как теории мультипараметрической ОТС на основе многофакторного анализа; новые методы оценивания, учитывающие конструктивное исполнение современного оборудования и кабелей; внедрение новых технических решений. Книги, изданные по материалам тридцати заседаний семинаров, охватывают, по существу, все аспекты ОТС [20].

Решения в этой области подготовили необходимые предпосылки для создания научных основ оценки технического состояния электрооборудования. Вместе с тем их анализ показывает, что традиционные методы и средства оценки имеют ограниченные возможности и требуют дальнейшего совершенствования.

Во второй главе проведен анализ влияния эксплуатационных факторов на кабели. В процессе эксплуатации на кабели, кабельную арматуру, концевые и промежуточные муфты влияет ряд факторов, определяющих динамические и статические свойства изоляции: воздействие электрического поля; воздействие теплового поля; воздействие окружающей среды; механические воздействия; воздействие агрессивных агентов окружающей среды или продуктов, образовывающихся в компонентах электрической изоляции. Все перечисленные факторы должны быть учтены при анализе свойств, характеризующих состояние кабелей. Они зависят не только от материалов и конструкции кабелей, но и от состояния существующего смежного оборудования и ЭКС в целом.

В третьей главе проведено исследование развития дефектов и старения кабелей, разработан комплекс моделей функционирования систем ОТС кабелей, электротехнических комплексов и систем, дан анализ признаковых пространств, которые обеспечивают нормирование, компактность признаков, формирование разделяющих поверхностей, ранжирование признаков технического состояния с целью организации многоэтапной процедуры оценивания.

В четвертой главе дано обоснование мультипараметрического пространства признаков технического состояния кабелей. В частности, на основе анализа диэлектрических свойств кабелей выбрана характеристика, чувствительная к старению. Такой характеристикой является местоположение tgSM, смещение которого адекватно связано с ресурсом.

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований по методам измерения частичных разрядов, определения параметров кабелей при проведении испытаний сигналом сверхнизкой частоты, обоснована мультипараметрическая методика оценки состояния кабелей.

Полученные зависимости позволяют учесть все факторы, воздействующие на кабель в процессе эксплуатации, установить численные значения показателей ресурса кабелей с различными изоляционными конструкциями.

Результаты работы использованы:

• в учебном процессе Петербургского энергетического института повышения квалификации;

• при разработке схем индивидуального энергоснабжения проектов ОАО «Звезда Энергетика» на объектах Невское ПХГ ОАО «Газпром» и Кынское месторождение ОАО «Роснефть»;

• при разработке и внедрении стратегии управления оценкой технического состояния объектов ООО «Энергоарсенал» (г. Челябинск).

• при разработке схемных решений ОТС объектов ООО «Энерган Урал» (г. Екатеринбург).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования, выполненные в диссертационной работе, обеспечили решение ряда научных и технических задач, направленных на совершенствование систем ОТС кабелей электротехнических комплексов и систем. Основой этого совершенствования явилось представление ОТС кабелей как мультипараметрического процесса, изменяющегося во времени и пространстве. Диссертация является результатом научно-исследовательских работ проводимых в рамках правительственных, региональных и отраслевых программ. Наиболее существенные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1.Ha основе анализа повреждаемости электрических кабелей, исследований задач управления состоянием, обоснованы общие подходы к совершенствованию системы ОТС. Показана необходимость определения диагностических признаков, учитывающих применение новых материалов и конструкций, целесообразность внедрения в практику оценивания мультипараметрических методов. Доказана необходимость учета динамических свойств признаков технического состояния по мере изменения срока службы кабельной арматуры и в условиях воздействия режимных особенностей ЭКС.

2. Проведен анализ эксплуатационных факторов, влияющих на статистические и динамические свойства признаков состояния кабелей. Найдены численные показатели изменения признаков состояния изоляционных конструкций кабелей, концевых и промежуточных муфт в результате электрических, механических и тепловых воздействий, влияния агрессивных агентов. Найдены выражения, определяющие зависимость длины водного триинга от напряженности электрического поля, температуры, концентрации солевого состава влаги.

3. Обоснован комплекс моделей и осуществлено моделирование систем ОТС кабелей, муфт и их конструктивных элементов. На основе моделирования дан анализ признаков технического состояния и признаковых пространств, их зависимость от материалов, конструкции и формы дефектов. Впервые получены зависимости при тепловом воздействии, учитывающие процессы теплопроводности и конвективной теплопередачи в кабельных конструкциях. Предлагаемые модели и результаты исследований позволяют осуществить априорное формирование признакового пространства, учесть при анализе тепловых полей конструктивные неоднородности.

4. Проведен анализ свойств изоляционных конструкций кабелей, на основе частотных моделей показана возможность и целесообразность многочастотных методов ОТС. На базе модели обоснована статика и динамика триинговых процессов при комбинированном воздействии влаги и электрических разрядов.

5. Разработаны новые признаки и методы ОТС, обоснованные частотными свойствами изоляции и изоляционных конструкций кабелей на полимерной основе. Технические решения используют уход релаксационного максимума тангенса угла диэлектрических потерь в температурной и частотной областях. Получены количественные характеристики, определяющие уход релаксационного максимума для полимерной и поливинилхлоридной изоляции и изоляции из сшитого полиэтилена, которые позволили перевести техническое решение в русло практической реализации.

6. Разработана методика оценки состояния кабелей, опирающаяся на мультипараметрическое пространство признаков и позволяющая учесть все эксплуатационные факторы, возникающие в условиях функционирования электротехнических комплексов и систем.

1. Мозгалевский А.В. Автоматический поиск неисправности. JL: Машиностроение, 1967.

2. Неразрушающий контроль и диагностика / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2003.

3. Павлов П.В. Кибернетические методы технического диагноза. М.: Машиностроение, 1966.

4. Киселёв Н.В., Сечкин В.А. Техническая диагностика методами нелинейного преобразования. -J1.: Энергия, Лен. отд., 1980.

5. Вапник В.Н., Червоненкис А.Я. Теория распознавания образов. М.: Наука, 1974.

6. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. -Л.: Энергия, 1979.

7. Сви П.М. Контроль изоляции оборудования высокого напряжения. Мл Энергия, 1980.

8. Костелянец Н.Ф., Кузнецов Н.Л. Испытания и надежность электрических машин. М.: Высшая школа, 1988.

9. Объём и нормы испытаний электрооборудования / Под общ. ред. Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамиконянца. 6-е изд. - М.: НЦ ЭНАС, 2000.

10. Ю.Гольдберг О.Д., Абдулаев И.М., Абиев А.Н. Автоматизированный контроль параметров и диагностика асинхронных электродвигателей. -М.: Энергоатомиздат, 1991.

11. Гемке Р.Г. Неисправности электрических машин. Л.: Энергия, 1975.

12. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1984.

13. Ваксер Н.М. Изоляция электрических машин Л.: ЛПИ, 1985.

14. Тиходеев Н.Н., Шур С.С. Изоляция электрических сетей. Л.: Энергия, 1979.-302 с.

15. Крылова И.Б. Номограммы для выбора кабелей и защит, чувствительных к коротким замыканиям // Электрические станции. -1997.-№8.

16. Холодный С.Д. Методы испытаний и диагностика кабелей и проводов. -М.: Энергогатомиздат, 1991.

17. Розанов М.Н. Надёжность электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1984.

18. Гук Ю.Б. Анализ надёжности электроэнергетических установок. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1988.

19. Назарычев А.Н., Таджибаев А.И., Андреев Д.А. Совершенствование систем проведения ремонтов электрооборудования электростанций и подстанций. СПб.: ПЭИПК, 2004.

20. Таджибаев А.И. Обзор методов оценки состояния электроустановок и постановка задач исследования // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 25. - СПб.: ПЭИПК, 2005. С.5-41.

21. Таджибаев А.И. Формирование обобщенной модели системы оценки состояния электрооборудования // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 22. - СПб.: ПЭИПК, 2004. С.170-178.

22. Таджибаев А.И. Автоматизированные системы распознавания состояний электроустановок. СПб.: Энергоатомиздат, СПб отд-ние, 2001. - 176 с.

23. АСУ ТП Боткинской ГЭС: Отчёт по НИР / Л.Р. Рутковский, А.И. Таджибаев; № ГР 73521563. Л.: 1987.

24. Таджибаев А.И., Соловьёв Н.С. Многочастотные методы контроля состояния электрических цепей // Тезисы докладов на Всесоюзной научно-технической конференции «Перспективы использования трёхфазного электрического тока». JL: ВНИИ Электромаш, 1991.

25. А.С. 1875211 СССР. Устройство для выявления повреждений ротора синхронной машины / А.И.Таджибаев, Е.В.Калинина, Ибрахим Тарек.-Опубл. в Б.И., 1993, №2.

26. Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений / Ф.Х. Халилов, Г.А. Евдокунин, А.И. Таджибаев и др. СПб.: Энергоатомиздат, СПб отд-ние, 2002. - 272 с.

27. Особенности стационарных тепловых режимов нелинейных ограничителей перенапряжений при загрязнении внешней изоляции / А.И. Боровков, Г.Д. Кадзов, А.И.Таджибаев и др. // Электричество-2004.-№4.

28. Таджибаев А.И. Преобразование признаков при оценке состояния энергетического оборудования.- СПб.: ПЭИПК, 1996.-51 с.

29. Степанов С.В. Профилактические работы и сроки их проведения. М.: Сов. радио, 1972.-90 с.

30. Блюмберг В.А., Синягин Н.Н. Основные принципы системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования по техническому состоянию // Промышленная энергетика. 1977 - № 7. -С 30-34.

31. Таджибаев А.И. Теория и практика распознавания анормальных состояний электрооборудования. СПб.: ПЭИПК, 1995.- 57 с.

32. Оценка состояния изоляции генераторов / А.И. Таджибаев, В.В. Старовойтенков, Н.М. Ваксер и др. СПб.: СПбГТУ, 2001. - 84 с.

33. Arapid Method for Determining the Servise Life of Polimerinsulated / B.I. Sazhin, V.A. Kaniskin, A.I. Tadzhibaev E.M. Kostenko, Y.V. Levandovskaya // Electrical Technology, Pergamon, Elsevier Ltd., 1997 № 3 - PP. 11-17.

34. Таджибаев А.И., Титков B.B. Математические модели и оценка состояния электроустановок на основе анализа температурных пространств. СПб.: ПЭИПК, 2005 - 76 с.

35. Защита электрических сетей предприятий нефти и газа от перенапряжений. / Г.М. Иманов, А.А. Пухальский, А.И. Таджибаев и др. СПб.: ПЭИПК, 1999. - 313 с.

36. Канискин В.А., Таджибаев А.И. Исследование надежности полимерных изоляционных конструкций при воздействии перенапряжений // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Вып. 54. Кн. 2. - Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2005. - С. 6170.

37. Автоматический контроль состояния изоляции электрооборудования и релейная защита от замыкания на землю / Н.С. Соловьев, С.В. Чурсин, С.В. Головкин, П.М. Ширнин Сб. науч. тр. // Электроэнергетика. СПб, 1992.

38. Экспресс-метод определения ресурса кабелей с полимерной изоляцией. / Б.И. Сажин, В.А. Канискин, Э.М. Костенко и др. // Электричество. -1997.-№ 7 С. 27-30.

39. Разработка и изготовление устройств защиты ЛЭП. Отчёт по НИР / Павлов Г.М., Колмаков О.В. № ГР 79011415. Л., 1980.

40. Таджибаев А.И., Соловьёв Н.С., Головкин С.В. Методологические основы многочастотной диагностики // Тезисы докладов научнотехнической конференции «Проблемы науки, образования, общества». -Псков: Псковский филиал ЛГТУ, 1991.

41. Таджибаев А.И. Оценка состояния высоковольтного оборудования по результатам тепловизионного обследования на основе методов распознавания объектов // Труды АООТ «НИИ Электрокерамика».-СПб.: 1998.-С. 121-141.

42. Таджибаев А.И. Метод априорного определения первичного признакового пространства для инфракрасного термографического анализа оборудования. // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 21.- СПб.: ПЭИПК, 2003.- С. 170-178.

43. Таджибаев А.И. Линейный анализ и некоторые функции преобразования признаков технического состояния электроустановок. // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 26-СПб.: ПЭИПК, 2004. - С. 170-178.

44. Nazarichev A., Tadzhibaev A., Sergeeva Е. Operating Control of Electrical Eguipment of Power Supply Systems / 18th International Conference on Electricity Distribution Turin, 6-9 June 2005,- BLOCK-1.- PP. 1/1-1/4.

45. Таджибаев А.И., Чурсин C.B., Хон Сен Хо. Пусковые органы релейной защиты и автоматики энергосистем с частотной компенсацией // Известия вузов: Энергетика. 1989. -№ 8.

46. Таджибаев А.И., Соловьёв Н.С. Контроль изоляции цепей генераторного напряжения блока генератор-трансформатор двухчастотным методом / Деп. в ЦНТИ по энергетике и электрификации Информэнерго 18.06.90, № 3210-ЭН90.

47. А.с. 1697138 СССР. Фильтр-реле тока / А.И. Таджибаев, С.В. Чурсин. Опубл. в Б.И., 1991, №45.

48. А.с. 1594570 СССР. Устройство вычисления симметричной составляющей трёхфазных цепей / А.И. Таджибаев, А.И. Гиль, А.П. Лапунов. Опубл. в Б.И.- 1990.- № 35.

49. А.с. 1644179 СССР. Устройство для вычисления симметричной составляющей трёхфазных цепей / А.И. Таджибаев, Ю.А. Ротачёв, С.В. Чурсин.-Опубл. в Б.И.- 1991-№ 15.

50. Птицьш JI.K., Сиднев А.Г. Математическое обеспечение систем диагностирования. СПб.: СПбГТУ, 1993.

51. Неразрушающие методы испытаний и диагностики кабельных линий с бумажно-пропитанной изоляцией / В.А. Канискин, С.А. Коцур, А.И. Таджибаев и др. // Перенапряжения и надежность эксплуатации электрооборудования. Вып. 4.- СПб.: ПЭИПК, 2005.- С. 201-215.

52. Афонин А.В., Таджибаев А.И. Погрешности измерений при проведении термографического обследования высоковольтного электрооборудования // Промышленная энергетика 2005 - № 6 - С. 16-18.

53. Дорошев К.И. Эксплуатация комплектных распределительных устройств 6 220 кВ. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

54. Назарычев А.Н., Таджибаев А.И. Модели расчета эксплуатационной надежности и управления техническим состоянием электрооборудования. СПб.: ПЭИПК, 2002. - 38 с.

55. Назарычев А.Н., Таджибаев А.И., Андреев Д.А. Совершенствование системы проведения ремонтов электрооборудования электростанций и подстанций.- СПб: ПЭИПК, 2004. 63 с.

56. Гук Ю.Б. Теория надёжности в электроэнергетике. JL: Энергоатомиздат, 1990.

57. Пархоменко П.П., Согомонян Е.С. Основы технической диагностики. -М.: Энергоатомиздат. 1981. - 352 с.

58. Таджибаев А.И. Метод оценки состояния электроустановок на основе подбора решения на базе данных тепловых состояний // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 27-СПб.: ПЭИПК, 2004. - С. 188-197.

59. Назарычев А.Н., Таджибаев А.И., Андреев Д.А. Оценка технического состояния силовых кабелей по результатам замеров эксплуатационных факторов. // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 28.- СПб.: ПЭИПК, 2005. С. 132-346.

60. Методы и технические средства обеспечения безаварийной работы собственных нужд АЭС / А.К. Черновец, Ю.Б. Гук, А.И. Таджибаев и др. СПб.: ПЭИПК, 1998. - 217 с.

61. Надежность систем энергетики: достижения, проблемы, перспективы. / Г.Ф.Ковалев, М.Б. Сеннова, А.И. Таджибаев и др. Новосибирск: Наука, 1999.-434 с.

62. Канискин В.А., Таджибаев А.И. Эксплуатация силовых электрических кабелей. Ч. 4: Основные физические процессы, приводящие к старению изоляции. СПб: ПЭИПК, 2002 - 70 с.

63. Эксплуатация силовых электрических кабелей. Часть 2. Диагностика силовых кабелей и определение остаточного ресурса в условиях эксплуатации / М.А. Боев, В.А. Канискин, А.И. Таджибаев и др.- СПб: ПЭИПК, 2002.- 76 с.

64. Таджибаев А.И., Назарычев А.Н., Андреев Д.А. Справочник инженера по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электрических станций и сетей. -М.: Инфра-Инженерия, 2006. 928 с.

65. Таджибаев А.И., Канискин В.А., Костенко Э.М. Неразрушающий метод определения ресурса электрических кабелей с полимерной изоляцией в условиях эксплуатации // Электричество 1995.-№ 5 - С. 19-23.

66. Автоматизированные системы контроля состояния энергетического оборудования / А.И. Таджибаев, С.М. Соколов, А.Е. Монастырский и др. // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Вып. 51- Сыктывкар, 2000 С. 95-112.

67. Назарычев А.Н., Андреев Д.А., Таджибаев А.И. Обоснование сроков эксплуатации электрооборудования. // Промышленная энергетика-2005.- №4.

68. А.с. 1282255 СССР. Реагирующий элемент для импульсных измерительных органов / А.И. Таджибаев, С.В. Чурсин. Опубл. в Б.И. -1987. -№1.

69. Макаров А.А., Мелентьев J1.A. Методы исследования и оптимизации энергетического хозяйства. Новосибирск: Наука, 1973.

70. Берзилович Е.Ю., Каштанов В.А. Некоторые математические вопросы теории обслуживания сложных систем. М.: Сов. радио, 1971.

71. Гук Ю.Б., Синенко М.М., Тремясов В.А. Расчёт надёжности схем электроснабжения. Л.: Энергоатомиздат, 1990.

72. Таджибаев А.И., Чаман Сингх. Использование процедур распознавания при обработке изображений высоковольтного оборудования в инфракрасном спектре / Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 1. - СПб.: ПЭИПК, 1996.

73. Разработка методов снижения аварийности сетей с изолированной нейтралью и устройства контроля изоляции и защиты от однофазных замыканий. Отчёт по НИР / А.И. Таджибаев, Н.С.Соловьёв, Г.А. Евдокунин, Е.В. Калинина № ГР 83561253. СПб., 1993.

74. Таджибаев А.И. Элементы релейной защиты и автоматики энергосистем. -Л.: ЛПИ, 1982.

75. Привалов И.Н., Пугачев А.А., Таджибаев А.И. Диагностика электрических кабелей // Научно-технические ведомости СПбГПУ. -2007. №3.-С. 176-182.

76. Таджибаев А.И., Пугачев А.А. Модели и результаты моделирования при оценке технического состояния кабелей электротехнических комплексов и систем // СПб.: ПЭИПК, 2006. 62 с.

77. Таджибаев А.И., Канискин В.А., Пугачев А.А. Оценка технического состояния кабелей и кабельных сетей. СПб.: ПЭИПК, 2007. -173 с.

78. Пугачев А.А. Исследование электрической прочности изоляции кабелей в условиях эксплуатации электротехнических комплексов и систем // Материалы международной конференции «Электоэнергетика 2005», г. Кошице, Словакия. СПб.: ПЭИПК, 2005. - С. 524-529.

79. Тепловые схемы замещения и анализ тепловых состояний кабельных муфт // А.И. Таджибаев, В.А. Канискин, А.А. Пугачев и др. // Материалы международной научно-технической конференции

80. Электроэнергетика-2006», Варна, Болгария, 5-7 окт. 2006 г. СПб.: ПЭИПК, 2006. -С.411-419.

81. А.с. 1638663 Российская Федерация. Устройство присоединения для измерения диэлектрических потерь изоляции высоковольтного оборудования при рабочем напряжении / А.Г.Константинов, В.Н. Осотов. Опубл. в Б.И., 1991, № 12.

82. А.с. 1415434 СССР. Устройство формирования импульсов / А.И.Таджибаев, С.В.Чурсин. Опубл. в Б.И., 1988, № 29.

83. А.с. 1473074 СССР. Преобразователь серии импульсов в прямоугольный импульс / А.И.Таджибаев, С.В.Чурсин, В.С.Смирнов. Опубл. в Б.И., 1989, № 14.

84. А.с. 1458839 СССР. Способ определения свойств изоляции электроустановок / А.Г. Машкин, В.Ю. Машкина. Опубл., в Б.И. 1989, №6.

85. Бендат Д., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов.- М.: Мир, 1971.

86. Поляков B.C. Опыт тепловизионной диагностики высоковольтного оборудования атомных электростанций / Методы и средства оценкисостояния энергетического оборудования. Вып.4. - СПб.: ПЭИПК, 1997.

87. Афонин А.В., Петров С.П., Таджибаев А.И. Исследования искажений при тепловизионных обследованиях энергетического оборудования. / Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. — Вып. 10. СПб.: ПЭИПК, 2000.

88. Добрынин А.Б., Афонин А.В., Таджибаев А.И. Методика определения термодинамической температуры при тепловизионных обследованиях / Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 10. СПб.: ПЭИПК, 2000.

89. Афонин А.В., Таджибаев А.И. Инфракрасная термография в энергетике: излучения в инфракрасном диапазоне. СПб.: ПЭИПК, 2000.

90. Афонин А.В., Таджибаев А.И., Сергеев С.С. Инфракрасная термография в энергетике: технические средства приема инфракрасных излучений. -СПб.: ПЭИПК, 2000.

91. Афонин А.В., Таджибаев А.И. Инфракрасная термография в энергетике. Терморадиометрические измерения. СПб.: ПЭИПК, 2000.

92. Принятие решений при отказах энергетического оборудования и в аварийных режимах энергосистем / В.П. Васин, А.С. Рожков, С.Н. Самойлов и др. // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Вып. 13. - СПб.: ПЭИПК, 2000.

93. Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника. Оценка состояния изоляции генераторов / А.И. Таджибаев, В.В. Старовойтенков, Н.М. Ваксер и др. СПб.: СПбГТУ, 2001.