автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Теоретическое и экспериментальное исследование процессов, сопровождающих коммутации вакуумными выключателями

На правах рукописи

ДЕГТЯРЕВ ИЛЬЯ ЛЕОНИДОВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ КОММУТАЦИИ ВАКУУМНЫМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ

Специальность: 05.14.12 - Техника высоких напряжений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2006

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кадомекая Кира Пантелеймоновна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доцент Лавринович Валерий Александрович

кандидат технических наук Заболотников Андрей Петрович

Ведущая организация:

Филиал ОАО «Инженерный центр ЕЭС» - «Фирма ОРГРЭС», г. Москва

Защита диссертации состоится 16 марта в 10°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.01 при Новосибирском государственном техническом университете (630092, Новосибирск, пр. К. Маркса 20, НГТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан февраля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ИЛ. Тимофеев

/мб>6Я

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В последние годы мировая практика электро-аппаратостроения ориентируется на направление, связанное с применением новых нетрадиционных видов изоляции. В области создания коммутационных аппаратов наметилась четкая тенденция использования новых дугогасящих сред. Для электрических сетей напряжением 6-35 кВ в настоящее время доминирующими стали вакуумные выключатели (ВВ). Так, доля ВВ в общем количестве выпускаемых аппаратов в странах Европы и США достигает 70%, в Японии -100%. В России в последние годы эта доля имеет постоянную тенденцию к росту и в настоящее время составляет более 50%.

Не исключением стало широкое использование ВВ 6-10 кВ в схемах управления электродвигателями (ЭД), в том числе и в схемах собственных нужд (СН) электрических станций. Необходимость частых коммутаций электродвигателей СН на тепловых, конденсационных, компрессорных и насосных станциях предопределяет использование именно вакуумной техники.

Вакуумные выключатели имеют ряд преимуществ перед традиционно применяемыми в средних классах напряжения масляными и электромагнитными выключателями: полная взрыво- и пожаробезопасность, экологическая чистота; большой коммутационный и механический ресурсы; компактность и быстродействие. Однако, наряду с перечисленными достоинствами, ВВ имеют и недостатки.

Их основным недостатком считается возможность генерирования перенапряжений при коммутациях индуктивных токов. За счет «жесткого» дугогаше-ния (связанного с возможностью погасания дуги в момент перехода тока через нуль в переходном процессе, сопровождающем ее повторное зажигание) их использование в схемах СН электрических станций может стать причиной преждевременного старения изоляции присоединений с ЭД и даже полного ее разрушения.

Изоляция вращающихся машин, с точки зрения электрической прочности является наиболее слабым элементом сети СН. В процессе эксплуатации, вследствие ряда неблагоприятных воздействий, электрическая прочность этой изоляции существенно снижается. К неблагоприятным факторам, ускоряющим процесс старения изоляции, можно отнести частые и тяжелые пусковые режимы ЭД, их эксплуатацию в условиях загрязненной и увлажненной среды, повышенную вибрацию, перегревы и т.п.

Все эти факторы приводят к снижению первоначального уровня изоляции электродвигателей, появлению мест с ослабленной изоляцией, что существенно повышает вероятность их повреждения при воздействии перенапряжений.

В соответствии с современными представлениями, существуют следующие механизмы возникновения перенапряжений при коммутациях ВВ электрических машин:

• при множественных пробоях межконтактного промежутка при включении ЭД; _

РОС. НАЦ БИБЛ С.Пе

ОЭ

• при срезе тока, сопровождающем отключение развернувшегося или неразвернувшегося двигателя;

• при повторных зажиганиях дуги и возникновении эскалации напряжения при отключении двигателя в пусковом режиме;

• при виртуальных срезах пусковых токов, сопровождающих процесс отключения неразвернувшегося двигателя.

На современное представление о причинах возникновения перенапряжений и способах защиты от них значительное влияние оказали труды В.А. Воздвиженского, К.И. Кузьмичевой, Ф.Х. Халилова, Г.А. Евдокунина и др.

В частности, некоторые авторы утверждают, что использование таких защитных аппаратов, как нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), снимает проблему коммутационных перенапряжений вне зависимости от типа применяемого выключателя.

Тем не менее, в эксплуатации нередки случаи, когда после замены маломасляных или электромагнитных выключателей на вакуумные, повреждаемость статорных обмоток электродвигателей при их коммутациях возрастает. Это свидетельствует о несовершенной координации характеристик защитных аппаратов (ОПН) с уровнями воздействующих перенапряжений.

Ситуация осложняется и тем, что в настоящее время опубликовано небольшое число экспериментальных работ, посвященных анализу перенапряжений, сопровождающих коммутации электродвигателей ВВ.

За период 1999-2003 г. специалистами ОАО «Транснефтьналадка» и ОАО «Сибтехэнерго» при непосредственном участии автора диссертации был проведен ряд исследований, посвященных экспериментальному определению уровней коммутационных перенапряжений в сетях электрических и насосных станций. Осциллографирование перенапряжений при коммутациях ВВ проводилось в электрических сетях двух нефтеперекачивающих станций и в сети СН одной теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Экспериментальные исследования позволили выявить основные закономерности развития перенапряжений при характерных коммутациях: включении электродвигателя; отключении вращающегося на номинальных оборотах электродвигателя; отключении электродвигателя в пусковом режиме с минимальной задержкой времени между моментами замыкания и размыкания контактов выключателя, т.е. при практически заторможенном роторе ЭД.

Осциллографирование процессов проводилось на присоединениях с ЭД различной мощности при разных длинах питающих кабелей, что позволило накопить значительный статистический материал и необходимые данные для последующего моделирования процессов на ЭВМ.

На основе экспериментальных исследований были составлены математические модели исследуемых явлений и проведены компьютерные исследования перенапряжений, возникающих при различных коммутациях, как при отсутствии, так и при наличии мер защиты от них.

Основная цель настоящей работы: экспериментальное, аналитическое и компьютерное исследование коммутационных перенапряжений, инициируе-

мых ВВ, и разработка мероприятий по их снижению до допустимого в условиях эксплуатации уровня.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

• проведены эксперименты в реальных сетях СН ТЭЦ и насосных станций, позволившие получить необходимые исходные данные для решения поставленной задачи;

• осуществлен подробный анализ экспериментальных осциллограмм переходных процессов, сопровождающих коммутации высоковольтных электродвигателей СН электрических и насосных станций ВВ, в том числе осциллограмм с эскалацией напряжений при отключении заторможенных двигателей. Определены наибольшие уровни и характер возникающих перенапряжений;

У «на основе экспериментальных данных разработаны математические

модели, позволяющие исследовать коммутационные перенапряжения при различных параметрах присоединений с ЭД и характеристиках ВВ;

• проанализированы электромагнитные переходные процессы, возникающие при повторных пробоях вакуумного промежутка, сопровождающих включение заторможенного электродвигателя;

• исследованы перенапряжения, связанные с отключением неразвер-нувшегося электродвигателя ВВ;

• разработана математическая модель, учитывающая распределенность параметров электродвигателя, и рассмотрены переходные процессы в обмотках электрических машин при воздействии импульсных перенапряжений;

• оценена эффективность действия аппаратных средств ограничения перенапряжений - ОПН и ЛС-цепочек. Определены требования к этим защитным аппаратам;

• по результатам экспериментов и расчетов предложены мероприятия, позволяющие увеличить эксплуатационный ресурс статорной изоляции обмоток электродвигателей.

Научная новизна основных положений и результатов работы может быть сформулирована следующим образом.

• Количество повторных пробоев, сопровождающих процесс включения заторможенного двигателя, существенно зависит от скорости смыкания и явления дребезга контактов, т.е., в основном, от конструктивных особенностей привода выключателя.

• Применение для защиты изоляции ЭД от перенапряжений аппаратов типа ОПН не исключает возможности падения на обмотку двигателя волны напряжения с крутым фронтом и последующего повреждения его витковой изоляции.

• Эффективное ограничение перенапряжений на главной изоляции вращающихся машин возможно лишь при установке ОПН на их выводах. На присоединениях с длиной КЛ не более 25-30 м приемлемый уровень ограничения перенапряжений может быть достигнут при подключении ОПН непосредственно за выключателем присоединения.

Практическая значимость результатов работы:

• по натурным осциллограммам процессов коммутаций определены основные характеристики вакуумных дугогасительных камер фирмы «Siemens» выключателей ВБКЭ: ток среза; скорость восстановления электрической прочности межконтактного промежутка после погасания дуги промышленной частоты; критическая скорость отключаемого высокочастотного тока, при котором дуга гаснет. Полученные характеристики дополняют немногочисленные данные заводов-изготовителей и научных статей в периодической литературе и могут быть использованы для обоснования параметров математической модели ВВ при расчетах перенапряжений;

• разработаны математические модели, позволяющие провести анализ переходных процессов, сопровождающих коммутации электродвигателей ВВ, выявить наибольшие уровни перенапряжений для данного присоединения и оценить эффективность действия защитных аппаратов. Кроме того, модель электродвигателя с распределенными параметрами может быть использована при обосновании уровней испытательных напряжений витковой изоляции обмоток на заводе-изготовителе;

• выдвинут ряд технических мероприятий, обеспечивающих решение поставленной задачи - снижение перенапряжений на изоляции вращающихся машин. Показано, что защита витковой и корпусной изоляции ЭД может быть обеспечена такими аппаратами, как демпфирующие емкости, ДС-цепочки и ОПН. Предложены оптимальные схемы подключения этих аппаратов. Кроме технических мероприятий, разработан комплекс рекомендательных мер как для производителей ВВ и вращающихся машин, так и для организаций, эксплуатирующих электроустановки с ЭД. Комплекс мер направлен на повышение надежности эксплуатации изоляции электродвигательных присоединений.

Достоверность результатов работы основывается на использовании результатов натурного эксперимента, разработке достаточно полных математических моделей, описывающих переходные процессы при коммутациях электродвигателей ВВ, а также на практически полном согласии результатов расчетов с экспериментальными данными.

Апробация работы и публикации. Отдельные результаты работы и работа в целом обсуждались на семинарах кафедры ТиЭВН и факультета Энергетики НГТУ, на Всероссийских конференциях в г. Новосибирске, а также на Всероссийской конференции молодых специалистов научных и проектных организаций НПК РАО «ЕЭС России» в с. Дивноморское Краснодарского края. Всего опубликованных работ - 9, в том числе по теме диссертации - 9, из них: 2 - научных статьи, 7 - тезисов докладов на научных конференциях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, четырех приложений и списка использованных источников, содержащего 69 наименований. Объем работы составляет 217 страниц, включая 123 рисунка и 28 таблиц.

Первый раздел посвящен экспериментальному исследованию коммутаций, осуществляемых вакуумными выключателями. Приведены характеристики

сети и коммутируемого оборудования, описана методика и условия проведения измерений. На основе большого количества экспериментальных осциллограмм процессов, сопровождающих различные коммутации, пояснена физическая картина возникновения перенапряжений.

Второй раздел работы посвящен исследованию процессов включения, сопровождающихся повторными пробоями в ВДК. Компьютерное моделирование процессов позволило рассмотреть более широкий крут схем и зачастую уточнить физику возникновения перенапряжений. В разделе также рассматриваются мероприятия, позволяющие снизить негативное влияние перенапряжений на изоляцию электродвигателей.

В третьем разделе анализируются переходные процессы, возникающие при отключении ВВ неразвернувшегося электродвигателя. Проведен анализ влияния характеристик ВДК и параметров присоединения на уровни перенапряжений. Выявлена эффективность аппаратных средств защиты от перенапряжений - ОПН и ЯС-цепочек. Выдвинуты требования к защитным аппаратам.

В четвертом разделе исследуются импульсные перенапряжения, воздействующие на витковую изоляцию вращающихся машин, коммутируемых ВВ. Проведен обзор литературы, рассмотрены основные причины дефектов ВИ, отражены результаты исследований ее электрической прочности. Приведены характеристики выдерживаемых изоляцией ЭД импульсных перенапряжений, нормируемые различными стандартами. В результате компьютерного моделирования и расчетов предложены мероприятия, направленные на снижение высокочастотных перенапряжений, воздействующих на витковую изоляцию электродвигателей при их коммутациях,

В приложении 3 проведено обобщение результатов исследований перенапряжений на главной и на витковой изоляции вращающихся машин, коммутируемых ВВ, и приведены наиболее рациональные схемы защиты.

В приложении 4 приведены три акта внедрения результатов диссертационной работы.

Положения, выносимые на защиту:

• выбор средств защиты изоляции электродвигателей, коммутируемых вакуумными выключателями, возможен лишь при анализе перенапряжений, воздействующих как на корпусную, так и на витковую изоляцию вращающихся машин;

• наиболее опасные для изоляции ЭД перенапряжения возникают при включении ЭД ВВ, поскольку каждое включение сопровождается повторными пробоями вакуумного промежутка и возникновением высоких кратностей перенапряжений на витковой изоляции первых статорных катушек;

• в эксплуатации важно тщательно следить за техническим состоянием ВВ, своевременно смазывать трущиеся детали привода;

• ОПН, устанавливаемый за выключателем присоединения может ограничить перенапряжения на выводах ЭД до безопасных значений лишь при длине КЛ менее 30 м;

• установка ОПН на присоединениях не может обеспечить надежную защиту витковой изоляции электродвигателей от перенапряжений;

• надежную эксплуатацию как главной, так и витковой изоляции обмоток статора можно обеспечить путем установки на выводах ЭД демпфирующей /?С-цепочки. Величина емкости ЛС-цепочки может быть в два раза меньше, чем величина емкости, рекомендуемая циркуляром Департамента стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России» Ц-5-98(э).

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы основные задачи исследования, отражена научная новизна работы, ее практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

Экспериментальное исследование перенапряжений. Осциллографиро-вание перенапряжений при коммутациях ВВ проводилось в системах СН двух нефтеперекачивающих станций и одной теплоэлектроцентрали. В качестве коммутационных аппаратов на присоединениях 10 кВ насосных станций использовались ВВ типа ВБКЭ-10 производства НЛП «Элвест», г. Екатеринбург, а на присоединениях ТЭЦ выключатели ВВТЭ-М производства ОАО «Электрокомплекс», г. Минусинск. Для защиты изоляции ЭД от перенапряжений использовались ОПН ЗАО «Феникс-88», г. Новосибирск.

Переходные процессы при коммутациях ЭД регистрировались девятика-нальным электроннолучевым осциллографом с механической разверткой типа Н023.

Измерительные входы осциллографа подключались коаксиальными кабелями к низковольтным плечам емкостных делителей напряжения ДН, устанавливаемых в ячейках присоединений с двигателями (рис.1). Таким образом, при каждой коммутации измерялись напряжения одновременно трех фаз относительно земли на выводах вакуумного выключателя со стороны коммутируемого присоединения.

Пусковые токи мощных ЭД записывались с помощью лабораторных трансформаторов тока, устанавливаемых во вторичных цепях штатных трансформаторов тока. Токи развернувшихся двигателей, регистрировались с помощью штатных трансформаторов тока.

Для регистрации токов в ОПН, установленных за выключателем присоединения, последовательно с ними врезались безындук-тивиые токовые шунты.

Шины 6(10) кВ

Рис.1. Принципиальная схема измерений

Осциллографированию процессов предшествовал тщательный осмотр деталей привода ВВ, измерение параметров и временных характеристик. В результате проверок была отмечена нестабильность работы приводов вакуумных выключателей ВБКЭ и ВВТЭ-М, заключающаяся в следующем:

• при включении выключателей происходит периодический отскок (дребезг) контактов;

• зафиксированы случаи самопроизвольного отключения выключателей в конце операции включения;

• у некоторых выключателей ВВТЭ-М отмечена пониженная скорость разведения контактов, вызванная затираниями движущихся частей привода.

Более детальный анализ показал, что нечеткая работа ВВ связана с несовершенством конструкции привода выключателей, а также недостаточным уходом за выключателями в процессе эксплуатации.

В ходе экспериментов выяснилось, что опасные для статорной изоляции двигателя перенапряжения возникали при двух характерных коммутациях: включении двигателя и отключении двигателя в пусковом режиме. В опытах отключения развернувшихся электродвигателей (при различных сочетаниях мощности двигателя и длины питающего кабеля) опасных перенапряжений на присоединениях не отмечено.

На рис.2 приведена характерная осциллограмма процесса включения ЭД вакуумным выключателем (мощность ЭД 2000 кВт, длина кабеля 290 м). Видно, что сближение контактов фаз В и А сопровождается повторными пробоями вакуумных промежутков, при которых кратность перенапряжений за выключателем присоединения на фазе А достигает 2,1 Щт (подключение фазы С происходит без перенапряжений).

Включение ЭД вакуум-

ными выключателями во всех случаях происходило с повторными пробоями межконтактного промежутка и с возникновением высокочастотных перенапряжений. Очевидно, что эти перенапряжения будут представлять опасность главным образом для витковой изоляции электродвигателей.

Отключение неразвер-нувшегося двигателя в большинстве случаев происходило без повторных побоев межконтактного промежутка и, соответственно, без опасных для изоляции ЭД перенапряжений. Тем не менее, в нескольких опытах была зафиксирована эс-

--1,4иф(п

Рис.2. Включение ЭД вакуумным выключателем

калация напряжений, при которой происходили многократные повторные зажигания дуги (рис.3).

;« -1—95 А

'опи У

Рис.З. Эскалация напряжений при отключении неразвернувшегося ЭД 2000 кВт вакуумным выключателем ВБКЭ (длина кабеля 550 м)

Видно, что примерно через 0,7 мс после возникновения повторных пробоев, перенапряжения достигли уровня, необходимого для срабатывания ОПН, что и прекращало эскалацию. После срабатывания ОПН и отключения первой фазы (фазы В) переходный процесс протекал с частотой свободных колебаний » 2,3 кГц. Отключение двух других фаз происходило без перенапряжений.

Из рис.3 следует, что при возникновении эскалации напряжений опасным воздействиям подвергается как главная, так и витковая изоляция ЭД. При этом использование ОПН ограничивает перенапряжения относительно земли, но не исключает падение на обмотку электродвигателя волн с крутым фронтом.

Согласно экспериментальным данным наиболее опасные для изоляции ЭД перенапряжения возникают при двух характерных коммутациях: включении двигателя и отключении двигателя в пусковом режиме. Поэтому целью дальнейших исследований явился компьютерный анализ переходных процессов, сопровождающих эти коммутации, как при отсутствии, так и при наличии специальных средств защиты.

Компьютерное исследование перенапряжений. Исследование перенапряжений на ПЭВМ проводилось в два этапа: на первом этапе рассматривались перенапряжения, воздействующие на главную изоляцию электродвигателей; второй этап был посвящен исследованию витковых перенапряжений.

Расчетная схема, принятая при исследованиях перенапряжений на главной изоляции, приведена на рис.4. В качестве схемы замещения кабеля, пи-

тающего электродвигатель, была принята схема в виде последовательного соединения шести Т-образных ячеек. Электродвигатель моделировался в виде Г-схемы замещения.

В качестве аппаратных мер защиты от перенапряжений в работе рассмотрены ОПН и ЛС-цепочки, подключаемые по схеме «фаза-земля» либо за выключателем присоединения, либо непосредственно к выводам ЭД. Параметры ДС-цепочек выбирались в соответствии с циркуляром Ц-5-98(э) «О защите от коммутационных перенапряжений при использовании вакуумных выключателей в сетях СН 6 кВ энергообъектов».

Процессы, сопровождающие включение электродвигателя ВВ. Исследования процессов включения ЭД ВВ позволили установить, что наиболее опасные для изоляции ЭД перенапряжения возникают при включении второй и третьей фазы ВВ, причем уровни перенапряжений, а также количество повторных пробоев существенно зависят от основных характеристик присоединения -длины кабеля и мощности ЭД. Выяснилось, что «наиболее неблагоприятными» являются присоединения с короткими длинами кабеля: при большой мощности двигателя наблюдается большое число повторных зажиганий дуги; при мощности ЭД менее 500 кВт повторные пробои сопровождаются высокими уровнями перенапряжений.

Расчеты показали также, что немаловажную роль в формировании повторных пробоев играет и сам выключатель. Разброс в действии отдельных полюсов, низкая скорость смыкания контактов, а также их дребезг могут способствовать длительному существованию повторных пробоев и возникновению высоких уровней перенапряжений.

Действительно, если при включении с разбросом происходит отскок контактов первой фазы, то скорость сближения полюсов второй и третьей фазы замедляется, и создаются условия дня длительного существования повторных пробоев. На рис.5 показан процесс включения второй фазы присоединения с ЭД 2000 кВт и длиной КЛ 50 м при отскоке контактов первой включаемой фазы. Длительность повторных пробоев составила 0,5 мс, число повторных зажиганий дуги - 27.

Уровни перенапряжений на выводах ЭД для случая на рис.5 не превышают 1,67С/фт, однако большое количество повторных пробоев может представлять опасность для его витковой изоляции.

При анализе эффективности средств ограничения перенапряжений выяснилось, что оснащение присоединения защитной ЯС-цепочкой, устанавливаемой на выводах ЭД, является существенно более эффективной мерой, чем оснащение присоединения ОПН. Это связано с тем, что величины перенапряжений при включении, как правило, не превосходят защитного уровня ОПН, необходимого для его «срабатывания».

Следует отметить, что при исследовании процессов включения было обнаружено хорошее согласие результатов расчетов с экспериментальными данными. Для иллюстрации на рис.6 приведен фрагмент осциллограммы, полученной при экспериментальных исследованиях и соответствующие кривые, полученные при компьютерном моделировании. Хорошая сходимость подтверждает адекватность принятой математической модели реальным процессам, происходящим в ВДК.

—260 А

—г— 2,1 Щт —«

| _ 1 мс |

Рис.6. Сравнение осциллограммы, полученной при экспериментах с осциллограммами тока в выключателе и напряжения в начале кабеля, полученными при расчетах (длина кабеля 230 м, мощность ЭД 250 кВт)

Процессы, сопровождающие отключение неразвернувшегося электродвигателя ВВ. В результате исследования перенапряжений, сопровождающих отключение неразвернувшегося ЭД ВВ, выяснилось, что «наиболее неблагоприятными» с точки зрения возникающих при эскалации перенапряжений

Вреня, мс

Рис.5. Напряжение в начале кабеля и ток в ВВ при включении второй фазы

250 200 150 100 50 О

ляются присоединения с короткими кабелями и ЭД мощностью 500 -=- 2000 кВт. Изоляция этих ЭД будет подвергаться опасным воздействиям в широком диапазоне скорости восстановления электрической прочности промежутка. В то же время, расчеты показали, что уровни перенапряжений, сопровождающих отключение ЭД 6 кВ мощностью 4000 + 8000 кВт, а также ЭД 10 кВ мощностью 6300 i- 8000 кВт, во всех случаях не превосходили значений, необходимых для «срабатывания» ОПН. Следовательно, применение ОПН для защиты изоляции этих ЭД не целесообразно.

Анализ эффективности защитных аппаратов (ОПН), проведенный на присоединениях насосных станций при варьировании характеристик восстановления электрической прочности межконтактного промежутка, показал, что при определенных параметрах ВДК «Siemens» выключателя ВБКЭ результаты расчетов практически совпали с результатами экспериментальных исследований. На рис.7 приведены фрагменты расчетных и экспериментальных осциллограмм процесса отключения присоединения с ЭД 2000 кВт и длиной KJI 550 м при защите изоляции ЭД ОТШ-Ю/11 фирмы «Феникс-88».

эксперимент расчет

I

95 А _ —¡—65 А

ток ОПН

Рис.7. Сравнение экспериментальных и компьютерных осциллограмм процесса отключения неразвернувшегося ЭД вакуумным выключателем

Хорошая сходимость компьютерных и экспериментальных осциллограмм подтверждает правомочность принятой математической модели и позволяет обозначить основные характеристики, связанные с коммутационной способностью ВДК:

• диапазон значений скорости восстановления электрической прочности межконтактного промежутка выключателей ВБКЭ-10 находится в пределах 44 -г 64 кВ/мс. Эти значения соответствуют приводимому в заводской документации диапазону скорости подвижного контакта при коммутации отключения 1,1 1,6 м/с;

• такой параметр ВДК как критическая скорость отключаемого ВЧ-тока при повторных зажиганиях дуги имеет достаточно высокие значения, которые согласно расчету, могут варьироваться в пределах 250 -ь 350 А/мкс. Кроме того, есть основания предполагать, что величина Л/Л в процессе эскалации может изменяться.

Расчетный уровень перенапряжений на выводах ЭД (рис.7), составил 3,5 и^, т.е. превышал величину, принятую для оценки электрической прочности корпусной изоляции ЭД (2,8 Щ„).

Расчеты перенапряжений, проведенные при варьировании характеристик присоединений и параметров ВВ показали, что эффективное ограничение перенапряжений при отключении ЭД 6-10 кВ возможно лишь при подключении ОПН непосредственно к выводам ЭД. Приемлемый уровень перенапряжений может быть достигнут и при установке ОПН сразу за выключателем присоединения, однако при этом длина КЛ, питающей ЭД, должна быть не более 2530 м.

Исследования позволили сформулировать требования к характеристикам ОПН, при выполнении которых уровни перенапряжений на выводах ЭД не превысят допустимых значений.

Уровни остающихся на ограничителе напряжений при воздействии на него коммутационных импульсов тока 30/60 мкс должны быть не менее:

• 14,4 кВ - при импульсе тока амплитудой 250 А - для ОПН 6 кВ;

• 23,2 кВ - при импульсе тока амплитудой 500 А - для ОПН 10 кВ.

Таким характеристикам защитных аппаратов удовлетворяют, например,

ОПН-Ю/9,5, ОПН-6/5,5 («Феникс-88»), МШ-9, \fWK-6 («АББ-УЭТМ»),

Исследования позволили также выявить требования к энергоемкости защитных аппаратов. Выяснилось, что даже при самых неблагоприятных расчетных условиях, энергия, поглощаемая варисторами ОПН, невелика. Следовательно, такая коммутация, как отключение заторможенного ЭД не предъявляет специальных требований к энергоемкости ОПН, характеризуемой удельной энергией н'уд= И^пн/^с (кДж/кВ).

Расчеты показали, что в отличие от ОПН, применение для защиты изоляции ЭД демпфирующей ДС-цепочки (устанавливаемой либо за выключателем присоединения, либо на выводах ЭД) приводит к более глубокому ограничению уровней перенапряжений, а также к существенному снижению количества повторных зажиганий дуги (или к полному исключению повторных зажиганий). Это связано с тем, что ДС-цепочка оказывается подключенной с самого начала переходного процесса, в то время как защитное действие ОПН начинает проявляться лишь при достаточном для его «срабатывания» уровне напряжения.

Исследование перенапряжений на витковой изоляции. Расчетная схема, принятая при исследованиях перенапряжений на витковой изоляции, приведена на рис.8. В качестве схемы замещения кабеля, питающего электродвигатель, была принята схема в виде последовательного соединения нескольких Т-образных ячеек. Для оценки межсекционных напряжений, а также напряжений на изоляции обмотки относительно земли в ее промежуточных точках, ЭД мо-

делировался в виде цепочечных схем с П-образными ячейками. Количество звеньев цепной схемы соответствовало числу фазных катушек ЭД.

И„1

и„2

Рис.8. Расчетная схема, принятая при анализе витковых перенапряжений

Расчетные уровни перенапряжений сопоставлялись со значениями электрической прочности В И, полученными при импульсных испытаниях катушек ЭД на заводе-изготовителе, а также с уровнями выдерживаемых изоляцией ЭД импульсных перенапряжений, нормируемых действующими стандартами. Величина наибольшего межвиткового напряжения рассчитывалась как отношение максимального напряжения на секции к числу витков в ней:

О)

и

и

макс витк

_ ^ макс, кат.

Расчеты перенапряжений на витковой изоляции ЭД показали, что наибольшие уровни витковых напряжений возникают на входных катушках статарных обмоток. При этом определяющие воздействия на витковую изоляцию характеризуются не амплитудой напряжения относительно земли, а величиной перепада напряжения. При коротких длинах кабеля величина напряжения на

первой статорной катушке ЭД может достигать 75-85% от величины перепада напряжения на его выводах (рис.9).

На рис.10 показан трехмерный график, характеризующий распределение импульсного напряжения вдоль кабельной линии и электродвигателя, возникающее при включении первого полюса ВВ присоединения с ЭД 2000 кВт. Ось графика «ик + ид» соответствует порядковому номеру узловых точек в схеме за-

Рис.9. Наибольшие напряжения на первой катушке ЭД (%) при различной длине КЛ

мещения кабеля (щ + пя = 1 -ь 20) и двигателя («к + ид = 21 + 51). Жирной линией обозначено напряжение, возникающее на выводах ЭД.

Рис.10. Пространственное распределение импульсного напряжения при включении первой фазы ВВ

Из рис.10 видно, что распространение импульсного напряжения вдоль присоединения с ЭД носит волновой характер. Часть волны напряжения, дойдя до места соединения кабеля и ЭД, проникает в двигатель, а часть отражается. Проникающая в двигатель волна приводит к повышению напряжения на начальных секциях обмотки.

Основными факторами, определяющими уровни витковых напряжений, являются длина кабельной линии и количество витков в катушке ЭД. Кратности перенапряжений на ВИ зависят также от числа фазных катушек ЭД, от наличия параллельных ветвей в схеме его обмотки, и от способа соединения обмоток фаз.

Расчеты показали, что на присоединениях 6 кВ с длиной КЛ менее 100 м, а также на присоединениях 10 кВ с длиной КЛ менее 160 м целесообразно предусмотреть средства защиты ВИ от перенапряжений электродвигателей мощностью более 1000 кВт. Витковая изоляция ЭД мощностью менее 1000 кВт не нуждается в средствах защиты от перенапряжений.

Анализ витковых перенапряжений и мер защиты от них позволил рассмотреть в совокупности варианты защиты витковой и корпусной изоляции ЭД, питаемых КЛ различной длины, и выявить наиболее рациональные аппаратные схемы защиты.

Для иллюстрации, на рис. 11 и рис.12 показаны области, характеризующие необходимость применения средств защиты изоляции ЭД 6-10 кВ на присоединениях с различной длиной кабеля и с различной мощностью ЭД. При построении областей защиты главной изоляции было принято, что скорость роста электрической прочности межконтактного промежутка ВВ составляет к = 40 кВ/мс.

Рт,кВт

Гт,кВт

В табл.1 приведены схемы защиты изоляции ЭД от перенапряжений для областей, приведенных на рис.11 и рис.12, отмеченных римскими цифрами I, II иШ.

Таблица 1

Схемы защиты изоляции ЭД 6 кВ от перенапряжений

Обозначение областа

Схема защиты, устанавливаемой

за выключателем присоединения

на выводах ЭД

—<1-(да)

-а—>-

0,1 шеф

(да)

|2В

г 0,1 шФ

II

ш

¥

-<-(да)

-о—>-

опн 1/4= о,1 мкф

5

С/2

I

г»

0,1 икФ

в С/2

Как видно из табл.1, наиболее предпочтительными схемами защиты вит-ковой и корпусной изоляции ЭД являются схемы, содержащие демпфирующие ДС-цепочки. Величина емкости ЛС-цепочек может быть принята в два раза меньше, чем величина емкости, выбранная согласно циркуляру Ц-5-98(э). Минимальное значение емкости, однако, должно быть не менее 0,1 мкФ. Активное сопротивление ЯС-цепочки должно соответствовать волновому сопротивлению кабеля.

Защита корпусной изоляции ЭД питаемых ЮТ протяженностью более 100-160 м, может быть обеспечена и ОПН, устанавливаемым на выводах ЭД однако, выбор ограничителей должен быть согласован с действием защиты от 033, а их характеристики должны удовлетворять соответствующим требованиям к величине остающихся напряжений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По работе могут быть сделаны выводы как методического характера, так и по существу рассмотренных вопросов.

К основным методическим выводам можно отнести следующие:

1. Проведенные натурные эксперименты коммутаций отключения нераз-вернувшегося двигателя вакуумным выключателем ВБКЭ-10 позволили уточнить характеристики ВДК этого выключателя:

• срез тока ВВ составляет 5 А;

• скорость восстановления электрической прочности межконтактного промежутка находится в пределах 44 -г 64 кВ/мс;

• критическая скорость отключаемого ВЧ-тока при повторных зажиганиях дуги может принимать значения в диапазоне 250 -=- 350 А/мкс.

При этих характеристиках результаты компьютерных расчетов и реальных экспериментов практически совпали между собой, что может служить доказательством правомочности принятой математической модели процессов.

2. Разработанные математические модели позволяют рассмотреть в комплексе перенапряжения, возникающие на главной и витковой изоляции электродвигателей (при различном сочетании характеристик вакуумного выключателя и параметров присоединений) и могут быть использованы при выборе мер защиты от перенапряжений.

3. Для достоверного моделирования витковых перенапряжений необходимо замещать КЛ схемой с числом Т-звеньев, зависящим от ее длины. Для КЛ длиной 100-300 м число Т-звеньев должно составлять 10-20. Количество П-звеньев в схеме замещения ЭД должно бьггь равно числу фазных катушек в статарной обмотке ЭД.

4. Математическое моделирование позволило установить уровни и формы коммутационных перенапряжений, воздействующих на витковую изоляцию электродвигателей и разработать требования к испытаниям на электрическую прочность витковой изоляции статорных катушек на заводе-изготовителе.

Длительности фронта воздействующих импульсов зависят от длины КЛ и варьируются в пределах 0,12 ^ 2,80 мкс для кабельных линий длиной 25 ^ 500 м. Уровни витковых напряжений при коротких КЛ могут достигать нескольких киловольт на виток.

В качестве испытательных напряжений ВИ на заводе-изготовителе должны применяться импульсы с длительностью фронта порядка 0,1 ^ 0,2 мкс и длительностью импульса около 3^5 мкс. Величины импульсных напряжений, прикладываемых к уложенным в статор катушкам ЭД мощностью, например, 2000 кВт, должны составлять: 15,5 кВ - для катушек ЭД 10 кВ и 9,5 кВ - для катушек ЭД 6 кВ. Испытания ВИ должны состоять из серии импульсов напряжения в количестве 10-15 при минимальной выдержке времени между импульсами.

Основные выводы, относящиеся к существу рассмотренных вопросов, можно сформулировать следующим образом.

1. Любое включение ЭД вакуумным выключателем сопровождается явлением повторных пробоев в вакуумных промежутках смыкающихся фаз. Повторные пробои представляют опасность для изоляции ЭД из-за высокой крутизны волн напряжения, воздействующих на обмотку. Для ограничения перенапряжений, возникающих при включении электродвигателя, необходимо регулировать ВВ на одновременное смыкание контактов.

2. Основной характеристикой ВВ, определяющей эскалацию напряжений, является скорость восстановления электрической прочности межконтактного промежутка.

Импульсы перенапряжений, возникающие при повторных пробоях вакуумного промежутка, представляют опасность как для главной, так и для витковой изоляции ЭД. В этом отношении «наиболее неблагоприятными» являются присоединения с короткими кабелями и ЭД мощностью 500 -г 2000 кВт. Изоля-

дня этих ЭД будет подвергаться опасным воздействиям в широком диапазоне скорости восстановления электрической прочности.

3. Приемлемый уровень ограничения перенапряжений на корпусной изоляции ЭД может быть достигнут лишь при установке ОПН на его выводах. В случае коротких кабелей, длиной менее 25-30 м, ОПН могут бьггь установлены за выключателями присоединений.

4. Основными факторами, определяющими уровни витковых напряжений, являются длина кабельной линии и количество витков в катушке ЭД. Кратности перенапряжений на ВИ зависят также от числа фазных катушек ЭД, от наличия параллельных ветвей в схеме его обмотки, и от способа соединения обмоток фаз.

5. Определяющие воздействия на витковую изоляцию характеризуются не амплитудой напряжения относительно земли, а величиной перепада напряжения. При коротких длинах кабеля величина напряжения на первой статорной катушке ЭД может достигать 75-85% от величины перепада напряжения на его выводах.

6. На присоединениях 6 кВ с длиной КЛ менее 100 м, а также на присоединениях 10 кВ с длиной КЛ менее 160 м целесообразно предусмотреть средства защиты ВИ от перенапряжений ответственных электродвигателей мощностью более 1000 кВт. ЭД 6-10 кВ мощностью менее 1000 кВт не нуждаются в средствах защиты их витковой изоляции.

7. Оптимальным способом защиты изоляции ЭД от перенапряжений, возникающих при коммутациях вакуумными выключателями, является установка на его выводах демпфирующей /?С-цепочки. Величина емкости ДС-цепочки может быть принята в два раза меньше, чем величина емкости, выбранная согласно циркуляру Ц-5-98(э) (минимальное значение емкости, однако, должно быть не менее 0,1 мкФ), а величина сопротивления должно соответствовать волновому сопротивлению кабеля

Сформулированные выше выводы позволяют выдвинуть комплекс рекомендательных мер как для производителей ВВ и вращающихся машин, так и для организаций, эксплуатирующих электроустановки с ЭД.

Рекомендации производителям вакуумных выключателей:

• разработать конструкцию привода выключателя, обеспечивающую высокую скорость смыкания контактов выключателя при минимальном их дребезге;

• максимально увеличить скорость движения подвижного контакта при операции отключения выключателя;

• выдвигать конкретные требования к организации процесса эксплуатации выключателя.

Рекомендации производителям вращающихся машин:

• провести соответствующие исследования и опубликовать данные об импульсной электрической прочности витковой и главной изоляции вращающихся машин. Представляет также интерес зависимость электрической прочности изоляции от количества приложенных импульсов напряжения (актуально именно для вакуумных выключателей). Подобные эксперименты могут быть

реализованы либо на опытных образцах ЭД либо на катушках машин, не подлежащих ремонту;

• опубликовать конструктивные характеристики обмоток ЭД: количество витков в катушках машин, число фазных катушек, способ соединения обмоток фаз;

• при проведении испытаний витковой изоляции использовать серию импульсов с длительностью фронта порядка 0,1 + 0,2 мкс и длительностью импульсов около 3^5 мкс. Испытаниям должна подвергаться каждая катушка до и после ее установки в пазы статора.

Рекомендации эксплуатирующему персоналу:

• тщательно следить за техническим состоянием ВВ, регулировать выключатель на одновременное смыкание контактов, своевременно смазывать движущиеся и трущиеся детали привода в соответствии с заводской документацией;

• оснастить наиболее ответственные присоединения средствами мониторинга импульсных перенапряжений. Это позволит накопить ценный статистический материал и оценить необходимость использования дополнительной защиты от импульсных перенапряжений.

Выполнение комплекса приведенных мер и технических мероприятий приведет к снижению числа повреждений ЭД, вызванных коммутационными перенапряжениями и позволит должным образом реализовать координацию изоляции - приведение в соответствие уровней и форм воздействующих перенапряжений со значениями электрической прочности изоляции оборудования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Дегтярев И.Л. Перенапряжения при отключении заторможенного электродвигателя 10 кВ вакуумным выключателем // Сб. научн. трудов НГТУ. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. - №2(24). - С.65-70.

2. Дегтярев И.Л. Экспериментальное и численное исследование перенапряжений, возникающих при коммутациях двигателей вакуумными выключателями. - Тезисы докладов региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Техника. Инновации». Новосибирск: Изд.-во НТГУ, 2001. Часть 2. - С.77-78.

3. Дегтярев И. Л., Кадом екая К.П., Копылов Р.В. Требования к ОПН в системе защиты двигателей в сетях собственных нужд электрических, компрессорных и насосных станций. Сб. мат. научно-техн. конф. 8-10 октября 2001 «Научные аспекты и актуальные проблемы разработки, производства, испытаний и применения ОПН». - Санкт-Петербург, АООТ «НИИ «Электрокерамика», Деп. Научно-техн. политики и развития РАО «ЕЭС России», деп. Электрических сетей РАО «ЕЭС России», ОАО НИ-ИПТ. - 2001.-С.114-117.

4. Дегтярев ИЛ. Экспериментальное исследование перенапряжений, сопровождающих включение электродвигателя 10 кВ вакуумным выключа-

тел ем. Сборник научных трудов, посвященных 40-летию факультета энергетики. Часть П. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - С. 149-153.

5. Кузнецов Н.Д., Дегтярев ИЛ. Переналряжения при коммутациях высоковольтных электродвигателей вакуумными выключателями. - Труды ' Второй Всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ»: — Новосибирск, 2002. - С. 142-146.

6. Дегтярев ИЛ., Копылов Р.В., Кадомская К.П. Режимы заземления нейтрали и защита от перенапряжений электрических сетей с вращающимися электрическими машинами. - Труды Второй Всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ»: - Новосибирск, 2002. - С. 147152.

7. Кузнецов Н.Д., Дегтярев ИЛ. Исследование перенапряжений, возникающих при включении электродвигателей 6-10 кВ вакуумными выключателями. - Труды Третьей Всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ»: - Новосибирск, 2004. - С.97-103.

8. Дегтярев ИЛ., Иванов A.B., Кадомская К.П., Лаптев О.И. Эффективность современной коммутационной и измерительной аппаратуры в электрических сетях высокого напряжения. - Тезисы докладов на УЕЛ Симпозиуме «Электротехника 2010», 21-26 мая 2005. - М.: ВЭИ. - С.65-66.

9. Дегтярев ИЛ. Теоретическое и экспериментальное исследование перенапряжений, возникающих при коммутациях высоковольтных электродвигателей вакуумными выключателями. Влияние импульсных перенапряжений на витковую изоляцию вращающихся машин. Сборник докладов Всероссийской конференции по итогам Конкурса молодых специалистов организаций НПК ОАО РАО «ЮС России»: - М.: ОАО «ВТИ», 2005.-С.14-21.

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, тел. 346-08-57 формат 60x84/16, объем 1,5 п.л., тираж 100 экз., заказ № 98, подписано в печать 13.02.06 г.

í

/

í

I í

I

I

\

i »

I

V

• - 40 t>S

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

В СЕТЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ.

1.1. Общая характеристика исследуемых сетей.

1.2. Характеристики коммутируемых присоединений.

1.3. Подготовка, методика и условия проведения измерений.

1.4. Процессы, сопровождающие включение электродвигателя.

1.5. Процессы, сопровождающие отключение развернувшегося электродвигателя.

1.6. Процессы, сопровождающие отключение неразвернувшегося электродвигателя.

1.7. Выводы по первому разделу.

2. КОМПЬЮТЕРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Расчетная схема и математическая модель исследуемых явлений.

2.3. Включение первой фазы.

2.4. Включение второй фазы.

2.5. Включение третьей фазы.

2.6. Ограничение перенапряжений с помощью ОПН и ЯС-цепочек.

2.7. Выводы по второму разделу.

3. КОМПЬЮТЕРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ОТКЛЮЧЕНИИ НЕРАЗВЕРНУВШЕГОСЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Математическая модель процессов и характеристики вакуумной камеры.

3.3. Неограниченные перенапряжения.

3.4. Ограничение перенапряжений с помощью ОПН.

3.5. Ограничение перенапряжений с помощью 7?С-цепочек.

3.6. Выводы по третьему разделу.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВИТКОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ВАКУУМНЫМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Витковая изоляция электродвигателей и ее электрическая прочность.

4.3. Воздействие импульсных перенапряжений на изоляцию обмоток электродвигателей.

4.4. Стандартизация в области импульсных испытаний изоляции обмоток электрических машин.

4.5. Моделирование и расчет импульсных перенапряжений.

4.6. Ограничение витковых перенапряжений с помощью 7?С-цепочек.

4.7. Выбор испытательных напряжений витковой изоляции.

4.8. Выводы по четвертому разделу.

В последние годы мировая практика электроаппаратостроения ориентируется на направление, связанное с применением новых нетрадиционных видов изоляции. В области создания коммутационных аппаратов наметилась четкая тенденция использования новых дугогасящих сред. Для электрических сетей напряжением 6-35 кВ в настоящее время доминирующими стали вакуумные выключатели (ВВ). Так, доля ВВ в общем количестве выпускаемых аппаратов в странах Европы и США достигает 70%, в Японии - 100%. В России в последние годы эта доля имеет постоянную тенденцию к росту и в настоящее время составляет более 50% [1].

Не исключением стало широкое использование ВВ 6-10 кВ в схемах управления электродвигателями (ЭД), в том числе и в схемах собственных нужд (СН) электрических станций. Необходимость частых коммутаций электродвигателей СН на тепловых, конденсационных, компрессорных и насосных станциях предопределяет использование именно вакуумной техники.

Вакуумные выключатели имеют ряд преимуществ перед традиционно применяемыми в средних классах напряжения масляными и электромагнитными выключателями: полная взрыво- и пожаробезопасность, экологическая чистота; большой коммутационный и механический ресурсы; компактность и быстродействие. Однако, наряду с перечисленными достоинствами, ВВ имеют и недостатки.

Их основным недостатком считается возможность генерирования перенапряжений при коммутациях индуктивных токов. За счет «жесткого» дугогаше-ния (связанного с возможностью погасания дуги в момент перехода тока через нуль в переходном процессе, сопровождающем ее повторное зажигание) их использование в схемах СН электрических станций может стать причиной преждевременного старения изоляции присоединений с ЭД и даже полного ее разрушения.

Изоляция вращающихся машин, с точки зрения электрической прочности является наиболее слабым элементом сети СН. В процессе эксплуатации, вследствие ряда неблагоприятных воздействий, электрическая прочность этой изоляции существенно снижается. К неблагоприятным факторам, ускоряющим процесс старения изоляции, можно отнести частые и тяжелые пусковые режимы ЭД, их эксплуатацию в условиях загрязненной и увлажненной среды, повышенную вибрацию, перегревы и т.п.

Все эти факторы приводят к снижению первоначального уровня изоляции электродвигателей, появлению мест с ослабленной изоляцией, что существенно повышает вероятность их повреждения при воздействии перенапряжений.

В соответствии с современными представлениями, существуют следующие механизмы возникновения перенапряжений при коммутациях ВВ электрических машин:

• при множественных пробоях межконтактного промежутка при включении ЭД;

• при срезе тока, сопровождающем отключение развернувшегося или неразвернувшегося двигателя;

• при повторных зажиганиях дуги и возникновении эскалации напряжения при отключении двигателя в пусковом режиме;

• при виртуальных срезах пусковых токов, сопровождающих процесс отключения неразвернувшегося двигателя.

На современное представление о причинах возникновения перенапряжений и способах защиты от них значительное влияние оказали труды В.А. Воздвиженского, К.И. Кузьмичевой, Ф.Х. Халилова, Г.А. Евдокунина и др.

В частности, некоторые авторы утверждают, что использование таких защитных аппаратов, как нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), снимает проблему коммутационных перенапряжений вне зависимости от типа применяемого выключателя.

Тем не менее, в эксплуатации нередки случаи, когда после замены маломасляных или электромагнитных выключателей на вакуумные, повреждаемость статорных обмоток электродвигателей при их коммутациях возрастает. Это свидетельствует о несовершенной координации характеристик защитных аппаратов (ОПН) с уровнями воздействующих перенапряжений.

Ситуация осложняется и тем, что в настоящее время опубликовано небольшое число экспериментальных работ, посвященных анализу перенапряжений, сопровождающих коммутации электродвигателей ВВ.

За период 1999-2003 г. специалистами ОАО «Транснефтьналадка» и ОАО «Сибтехэнерго» при непосредственном участии автора диссертации был проведен ряд исследований, посвященных экспериментальному определению уровней коммутационных перенапряжений в сетях электрических и насосных станций. Осциллографирование перенапряжений при коммутациях ВВ проводилось в электрических сетях двух нефтеперекачивающих станций и в сети СН одной теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Экспериментальные исследования позволили выявить основные закономерности развития перенапряжений при характерных коммутациях: включении электродвигателя; отключении вращающегося на номинальных оборотах электродвигателя; отключении электродвигателя в пусковом режиме с минимальной задержкой времени между моментами замыкания и размыкания контактов выключателя, т.е. при практически заторможенном роторе ЭД.

Осциллографирование процессов проводилось на присоединениях с ЭД различной мощности при разных длинах питающих кабелей, что позволило накопить значительный статистический материал и необходимые данные для последующего моделирования процессов на ЭВМ.

На основе экспериментальных исследований были составлены математические модели исследуемых явлений и проведены компьютерные исследования перенапряжений, возникающих при различных коммутациях, как при отсутствии, так и при наличии мер защиты от них.

Основная цель настоящей работы: экспериментальное, аналитическое и компьютерное исследование коммутационных перенапряжений, инициируемых ВВ, и разработка мероприятий по их снижению до допустимого в условиях эксплуатации уровня.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

• проведены эксперименты в реальных сетях СН ТЭЦ и насосных станций, позволившие получить необходимые исходные данные для решения поставленной задачи;

• осуществлен подробный анализ экспериментальных осциллограмм переходных процессов, сопровождающих коммутации высоковольтных электродвигателей СН электрических и насосных станций ВВ, в том числе осциллограмм с эскалацией напряжений при отключении заторможенных двигателей. Определены наибольшие уровни и характер возникающих перенапряжений;

• на основе экспериментальных данных разработаны математические модели, позволяющие исследовать коммутационные перенапряжения при различных параметрах присоединений с ЭД и характеристиках ВВ;

• проанализированы электромагнитные переходные процессы, возникающие при повторных пробоях вакуумного промежутка, сопровождающих включение заторможенного электродвигателя;

• исследованы перенапряжения, связанные с отключением неразвер-нувшегося электродвигателя ВВ;

• разработана математическая модель, учитывающая распределенность параметров электродвигателя, и рассмотрены переходные процессы в обмотках электрических машин при воздействии импульсных перенапряжений;

• оценена эффективность действия аппаратных средств ограничения перенапряжений - ОПН и ЯС-цепочек. Определены требования к этим защитным аппаратам;

• по результатам экспериментов и расчетов предложены мероприятия, позволяющие увеличить эксплуатационный ресурс статорной изоляции обмоток электродвигателей.

Научная новизна основных положений и результатов работы может быть сформулирована следующим образом.

• Количество повторных пробоев, сопровождающих процесс включения заторможенного двигателя, существенно зависит от скорости смыкания и явления дребезга контактов, т.е., в основном, от конструктивных особенностей привода выключателя.

• Применение для защиты изоляции ЭД от перенапряжений аппаратов типа ОПН не исключает возможности падения на обмотку двигателя волны напряжения с крутым фронтом и последующего повреждения его витковой изоляции.

• Эффективное ограничение перенапряжений на главной изоляции вращающихся машин возможно лишь при установке ОПН на их выводах. На присоединениях с длиной KJI не более 25-30 м приемлемый уровень ограничения перенапряжений может быть достигнут при подключении ОПН непосредственно за выключателем присоединения.

Практическая значимость результатов работы:

• по натурным осциллограммам процессов коммутаций определены основные характеристики вакуумных дугогасительных камер фирмы «Siemens» выключателей ВБКЭ: ток среза; скорость восстановления электрической прочности межконтактного промежутка после погасания дуги промышленной частоты; критическая скорость отключаемого высокочастотного тока, при котором дуга гаснет. Полученные характеристики дополняют немногочисленные данные заводов-изготовителей и научных статей в периодической литературе и могут быть использованы для обоснования параметров математической модели ВВ при расчетах перенапряжений;

• разработаны математические модели, позволяющие провести анализ переходных процессов, сопровождающих коммутации электродвигателей ВВ, выявить наибольшие уровни перенапряжений для данного присоединения и оценить эффективность действия защитных аппаратов. Кроме того, модель электродвигателя с распределенными параметрами может быть использована при обосновании уровней испытательных напряжений витковой изоляции обмоток на заводе-изготовителе;

• выдвинут ряд технических мероприятий, обеспечивающих решение поставленной задачи - снижение перенапряжений на изоляции вращающихся машин. Показано, что защита витковой и корпусной изоляции ЭД может быть обеспечена такими аппаратами, как демпфирующие емкости, /?С-цепочки и ОПН. Предложены оптимальные схемы подключения этих аппаратов. Кроме технических мероприятий, разработан комплекс рекомендательных мер как для производителей ВВ и вращающихся машин, так и для организаций, эксплуатирующих электроустановки с ЭД. Комплекс мер направлен на повышение надежности эксплуатации изоляции электродвигательных присоединений.

Достоверность результатов работы основывается на использовании результатов натурного эксперимента, разработке достаточно полных математических моделей, описывающих переходные процессы при коммутациях электродвигателей ВВ, а также на практически полном согласии результатов расчетов с экспериментальными данными.

Апробация работы и публикации. Отдельные результаты работы и работа в целом обсуждались на семинарах кафедры ТиЭВН и факультета Энергетики НГТУ, на Всероссийских конференциях в г. Новосибирске, а также на Всероссийской конференции молодых специалистов научных и проектных организаций НПК РАО «ЕЭС России» в с. Дивноморское Краснодарского края. Всего опубликованных работ - 9, в том числе по теме диссертации - 9, из них: 2 - научных статьи, 7 - тезисов докладов на научных конференциях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, четырех приложений и списка использованных источников, содержащего 69 наименований. Объем работы составляет 217 страниц, включая 123 рисунка и 28 таблиц.

Основные выводы, относящиеся к существу рассмотренных вопросов, можно сформулировать следующим образом.

1. Любое включение ЭД вакуумным выключателем сопровождается явлением повторных пробоев в вакуумных промежутках смыкающихся фаз. Повторные пробои представляют опасность для изоляции ЭД из-за высокой крутизны волн напряжения, воздействующих на обмотку. Для ограничения перенапряжений, возникающих при включении электродвигателя, необходимо регулировать ВВ на одновременное смыкание контактов.

2. Основной характеристикой ВВ, определяющей эскалацию напряжений, является скорость восстановления электрической прочности межконтактного промежутка.

Импульсы перенапряжений, возникающие при повторных пробоях вакуумного промежутка, представляют опасность как для главной, так и для витковой изоляции ЭД. В этом отношении «наиболее неблагоприятными» являются присоединения с короткими кабелями и ЭД мощностью 500 -г 2000 кВт. Изоляция этих ЭД будет подвергаться опасным воздействиям в широком диапазоне скорости восстановления электрической прочности.

3. Приемлемый уровень ограничения перенапряжений на корпусной изоляции ЭД может быть достигнут лишь при установке ОПН на его выводах. В случае коротких кабелей, длиной менее 25-30 м, ОПН могут быть установлены за выключателями присоединений.

4. Основными факторами, определяющими уровни витковых напряжений, являются длина кабельной линии и количество витков в катушке ЭД. Кратности перенапряжений на ВИ зависят также от числа фазных катушек ЭД, от наличия параллельных ветвей в схеме его обмотки, и от способа соединения обмоток фаз.

5. Определяющие воздействия на витковую изоляцию характеризуются не амплитудой напряжения относительно земли, а величиной перепада напряжения. При коротких длинах кабеля величина напряжения на первой статорной катушке ЭД может достигать 75-85% от величины перепада напряжения на его выводах.

6. На присоединениях 6 кВ с длиной КЛ менее 100 м, а также на присоединениях 10 кВ с длиной К Л менее 160 м целесообразно предусмотреть средства защиты ВИ от перенапряжений ответственных электродвигателей мощностью более 1000 кВт. ЭД 6-10 кВ мощностью менее 1000 кВт не нуждаются в средствах защиты их витковой изоляции.

7. Оптимальным способом защиты изоляции ЭД от перенапряжений, возникающих при коммутациях вакуумными выключателями, является установка на его выводах демпфирующей /?С-цепочки. Величина емкости /?С-цепочки может быть принята в два раза меньше, чем величина емкости, выбранная согласно циркуляру Ц-5-98(э) (минимальное значение емкости, однако, должно быть не менее 0,1 мкФ), а величина сопротивления должно соответствовать волновому сопротивлению кабеля.

Сформулированные выше выводы позволяют выдвинуть комплекс рекомендательных мер как для производителей ВВ и вращающихся машин, так и для организаций, эксплуатирующих электроустановки с ЭД.

Рекомендации производителям вакуумных выключателей:

• разработать конструкцию привода выключателя, обеспечивающую высокую скорость смыкания контактов выключателя при минимальном их дребезге;

• максимально увеличить скорость движения подвижного контакта при операции отключения выключателя;

• выдвигать конкретные требования к организации процесса эксплуатации выключателя.

Рекомендации производителям вращающихся машин:

• провести соответствующие исследования и опубликовать данные об импульсной электрической прочности витковой и главной изоляции вращающихся машин. Представляет также интерес зависимость электрической прочности изоляции от количества приложенных импульсов напряжения (актуально именно для вакуумных выключателей). Подобные эксперименты могут быть реализованы либо на опытных образцах ЭД, либо на катушках машин, не подлежащих ремонту;

• опубликовать конструктивные характеристики обмоток ЭД: количество витков в катушках машин, число фазных катушек, способ соединения обмоток фаз;

• при проведении испытаний витковой изоляции использовать серию импульсов с длительностью фронта порядка 0,1 ч- 0,2 мкс и длительностью импульсов около 3-^-5 мкс. Испытаниям должна подвергаться каждая катушка до и после ее установки в пазы статора.

Рекомендации эксплуатирующему персоналу:

• тщательно следить за техническим состоянием ВВ, регулировать выключатель на одновременное смыкание контактов, своевременно смазывать движущиеся и трущиеся детали привода в соответствии с заводской документацией;

• оснастить наиболее ответственные присоединения средствами мониторинга импульсных перенапряжений. Это позволит накопить ценный статистический материал и оценить необходимость использования дополнительной защиты от импульсных перенапряжений.

Выполнение комплекса приведенных мер и технических мероприятий приведет к снижению числа повреждений ЭД, вызванных коммутационными перенапряжениями и позволит должным образом реализовать координацию изоляции - приведение в соответствие уровней и форм воздействующих перенапряжений со значениями электрической прочности изоляции оборудования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По работе могут быть сделаны выводы как методического характера, так и по существу рассмотренных вопросов.

К основным методическим выводам можно отнести следующие:

1. Проведенные натурные эксперименты коммутаций отключения нераз-вернувшегося двигателя вакуумным выключателем ВБКЭ-10 позволили уточнить характеристики ВДК этого выключателя:

• срез тока ВВ составляет 5 А;

• скорость восстановления электрической прочности межконтактного промежутка находится в пределах 44 -г- 64 кВ/мс;

• критическая скорость отключаемого ВЧ-тока при повторных зажиганиях дуги может принимать значения в диапазоне 250 -г 350 А/мкс.

При этих характеристиках результаты компьютерных расчетов и реальных экспериментов практически совпали между собой, что может служить доказательством правомочности принятой математической модели процессов.

2. Разработанные математические модели позволяют рассмотреть в комплексе перенапряжения, возникающие на главной и витковой изоляции электродвигателей (при различном сочетании характеристик вакуумного выключателя и параметров присоединений) и могут быть использованы при выборе мер защиты от перенапряжений.

3. Для достоверного моделирования витковых перенапряжений необходимо замещать КЛ схемой с числом Т-звеньев, зависящим от ее длины. Для КЛ длиной 100-300 м число Т-звеньев должно составлять 10-20. Количество П-звеньев в схеме замещения ЭД должно быть равно числу фазных катушек в статорной обмотке ЭД.

4. Математическое моделирование позволило установить уровни и формы коммутационных перенапряжений, воздействующих на витковую изоляцию электродвигателей и разработать требования к испытаниям на электрическую прочность витковой изоляции статорных катушек на заводе-изготовителе.

Длительности фронта воздействующих импульсов зависят от длины ЮТ и варьируются в пределах 0,12 н- 2,80 мкс для кабельных линий длиной 25 + 500 м. Уровни витковых напряжений при коротких ЮТ могут достигать нескольких киловольт на виток.

В качестве испытательных напряжений ВИ на заводе-изготовителе должны применяться импульсы с длительностью фронта порядка 0,1 + 0,2 мкс и длительностью импульса около 3^-5 мкс. Величины импульсных напряжений, прикладываемых к уложенным в статор катушкам ЭД мощностью, например, 2000 кВт, должны составлять: 15,5 кВ - для катушек ЭД 10 кВ и 9,5 кВ - для катушек ЭД 6 кВ. Испытания ВИ должны состоять из серии импульсов напряжения в количестве 10-15 при минимальной выдержке времени между импульсами.

1. Гусев А.А., Хворост В.Ю., Чалый A.M. Новое поколение вакуумных выключателей для электрических сетей среднего напряжения. // Электрические станции. 1999. - №4. - с.58-64.

2. Вольпов К.Д., Белый Ю.В. О повреждаемости изоляции электродвигателей собственных нужд электростанций. // Электрические станции. -1976. №6. - с.34-35.

3. Вольпов К.Д., Лифанов В.Н., Халилов Ф.Х., Шил una Н.А. Исследование внутренних перенапряжений в сетях собственных нужд электростанций. // Электрические станции. 1976. - №8. - с.60-64.

4. Лысаковский Г.Н., Мицай А.Д., Чегой Ю.Н. По поводу статьи Ю.В. Белого, К.Д. Вольпова «О повреждаемости изоляции электродвигателей собственных нужд электростанций». // Электрические станции. 1976. - №11.-с.36-37.

5. Сивокобыленко В.Ф., Костенко В.Н. Причины повреждений электродвигателей в пусковых режимах на блочных электростанциях. // Электрические станции. 1974. - №4. - с.33-35.

6. Иноземцев В.К. Надежность обмоток статоров высоковольтных электродвигателей энергоблоков 300 МВт. // Электрические станции. -1982.-№3.-с.24-27.

7. Данилова Э.П., Соколов Р.Н., Шулежко В.А., Яремко И.Я. Надежность высоковольтных электродвигателей блочных тепловых электростанций. // Электрические станции. 1976. - №4. - с.49-50.

8. Лихачев Ф.А. Перенапряжения в сетях 6 кВ собственных нужд. // Электрические станции. 1983. -№10. -с.69-73.

9. Каганов З.Г. Волновые напряжения в электрических машинах. М.: Энергия, 1970.-309 с.

10. Данилович М.С., Паславский М.О., Поляков Б.И. Коммутационные перенапряжения при включении и отключении высоковольтных двигателей. // Электрические станции. 1973. -№1. - с.68-70.

11. Васюра Ю.Ф., Вильнер А.В., Виткин АЛ., Евдокунин Г.А., Новоселов Н.А., Розет В.Е. Защита сети собственных нужд электростанций нелинейными ограничителями перенапряжений. // Электрические станции. -1989. №6. - с.32-35.

12. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1973.-464 с.

13. Таврида Электрик. Физические основы коммутации в вакууме. М.: Россия. - 1999.

14. Воздвиженский В.А. Вакуумные выключатели в схемах управления электродвигателями. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 198 с.

15. Кузьмичева К.И., Подъячев В.Н., Шлейфман ИЛ. Ограничение перенапряжений при отключении вакуумными выключателями пусковых токов электродвигателей с помощью ОПН. // Электрические станции. -1996. №4. - с.45-49.

16. Гончаров А.Ф., Эпштейн И. Я., Попов Ю.Н., Павлов В.В., Щуцкий В.И., Лавринович В. А., Михлеев А. М. Защита от перенапряжений высоковольтных двигателей, коммутируемых вакуумными выключателями. // Промышленная энергетика. 1990. -№6. - с.21-24.

17. Коновалов Е.Ф., Дроздов Н.В., Зубрилин А.В. О защите действующих электрических сетей от перенапряжений. // Энергетик. 1998. - №4. -с.12-14.

18. Коновалов Е.Ф., Дроздов Н.В. Вакуумные выключатели в сетях 6, 10 кВ. // Электрические станции. 2003. - №4. - с.52-55.

19. Заболотников А.П., Кадомская К.П., Тихонов А.А. Математическое моделирование и перенапряжения в электрических 6.35 кВ. Новосибирск. -НГТУ. 1993. - 158 с.

20. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. Под ред. И.А. Баумштейна, С.А. Бажанова. М.: Энергоатомиздат. -1989.

21. Greenwood, М. Glinkowski. Voltage escalation in vacuum switching operation. // IEEE Trans, on Power Delivery. Vol.3 , №4, October 1988. -P.l 698-1706.

22. Евдокунин Г.А., Корепанов A.A. Перенапряжения при коммутации цепей вакуумными выключателями и их ограничение. // Электричество. -1998. №4. - с.2-14.

23. Вакуумные коммутационные аппараты. Конструкция, особенности применения, контроль состояния: учеб. пособие / Александров Г.А., Борисов В.В., Евдокунин Г.А., Таджибаев А.И., Корягин В.Н. -С.-Петербург: ПЭИпк, 1995. 64 с.

24. Кадомская К.П., Копылов Р.В. Требования к вакуумной дугогаситель-ной камере и специальным мерам для обеспечения надежного отключения заторможенных двигателей. // Электрические станции. 2002. -№9. - с.56-60.

25. Базуткин В.В., Евдокунин Г.А., Халилов Ф.Х. Ограничение перенапряжений, возникающих при коммутациях индуктивных цепей вакуумными выключателями. // Электричество. 1994. - №2. - с.9-13.

26. Объем и нормы испытаний электрооборудования. Под общ. ред. Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамиконянца. 6-е изд., с изм. и доп. -М.: НЦ ЭНАС, 2001. - 256 с.

27. Г.Н. Петров, А.И. Абрамов. Междувитковые напряжения в обмотках электрических машин при волновых процессах. // Электричество. -1954. №7. - с.24-31.

28. М.В. Смирное. Испытание витковой изоляции обмоток электродвигателей в условиях эксплуатации. // Электричество. 1955. - №5. - с.49-51.

29. А.Н. Абрамов. О выборе испытательных напряжений витковой изоляции в высоковольтных двигателях. // Электричество. 1955. - №9. -с.70-71.

30. З.Г. Каганов. О выборе испытательных напряжений витковой изоляции в высоковольтных двигателях. // Электричество. 1957. - №6. - с.90-91.

31. Испытания витковой изоляции электрических машин. Сб. статей под ред. Мамикоянца Л.Г. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959. - 232 с.

32. Смирнов М.В. Контроль и испытание обмоток электрических машин и аппаратов-М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959. 176 с.

33. Козырев Н.А. Изоляция электрических машин и методы ее испытания. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. 264 с.

34. В.И. Королев. Испытания изоляции машин высокого напряжения. // Электротехника. 1964. - № 12. - с.29-31.

35. Каганов З.Г. Волновые напряжения в электрических машинах. М.: Энергия, 1970.-208 с.

36. Кулаковский В.Б. Профилактические испытания и дефекты изоляции крупных электрических машин. М.: Энергия, 1970. - 184 с.

37. Н.А. Козырев, В. Т. Логвинов, А. У. Стонов, Ю.А. Ясинский. Испытание витковой изоляции обмоток высоковольтных электрических машин высокочастотными затухающими импульсами напряжения. // Электрические машины и аппараты. 1975. - Вып.4. - с.34-38.

38. Геллер Б. и Верверка А. Импульсные процессы в электрических машинах. Пер. с англ. М., Энергия, 1973. - 440 с.

39. В.К. Gupta, D.K. Sharma, D.C. Bacvarov. Measured propagation of surges in the winding of a large A-C motor. // IEEE Trans, on Energy Conversion. -Vol.l,№l, March 1986.-P.122-129.

40. D.C. Bacvarov, D.K. Sharma. Risk of winding insulation breakdown in large AC motors caused by steep switching surges. Part 1: computed switchingsurges. I I IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.1, №1, March 1986. -P.130-139.

41. R.J. Musil, S. Wender, K. Scherer. Practical considerations concerning impulse voltage testing of form-wound coils for rotating machines. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.3, №1, March 1988. - P. 111-115.

42. J.G. Reckleff, J.K. Nelson, R.J. Musil, S. Wender. Characterization of rize-time transients when energizing large 13.2 kV motors. // IEEE Trans, on Power Delivery. Vol.3, №2, April 1988. - P.627-636.

43. P.G. McLaren, M.H. Abdel. Steep fronted surges applied to large AC motors effect of surge capacitor value and lead length. // IEEE Trans, on Power Delivery. - Vol.3, №3, Jule 1988. - P.990-997.

44. J.L. Guardado, K.J. Cornick. A computer model for calculating steep-fronted surge distribution in machine windings. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.4, №1, March 1989. - P.95-101.

45. A. Narang, B.K. Gupta, E.P. Dick, D.K. Sharma. Measurement and analysis of surge distribution in motor stator windings. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.4, №1, March 1989. - P.126-134.

46. W.W.L. Keerthipala, P.G. McLaren. The effects of laminations on steep fronted surge propagation in large AC motor coils. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.5, №1, March 1990. - P.84-90.

47. Gupta B.K., Nilsson N.E., Sharma D.K. Protection of motors against high voltage switcing surges. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.7, №1, March 1992. -P.139-153.

48. J.L. Guardado, K.J. Cornick. The effect of coil parameters on the distribution of steep-fronted surges in machine windings. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.7, №3, September 1992. - P.552-559.

49. Peter A. Zotos. Motor failures due to steep fronted switching surges: the need for surge protection users experience. // IEEE Trans, on Industry Applications. - Vol.30, №6, November/December 1994. -P.l 514-1524.

50. Richard L. Doughi. Cost effective motor surge capability. // IEEE Trans, on Industry Applications. Vol.33, №1, January/February 1997. - P.167-176.

51. Nirmal K. Ghai. Design and application consideration for motor in steep fronted surge environments. // IEEE Trans, on Industry Applications. -Vol.33, №1, January/February 1997. P. 177-186.

52. J.L. Guardado, K.J. Cornick, V. Venegas, J.L. Naredo, E. Melgoza. A three-phase model for surge distribution studies in electrical machines. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.12, №1, March 1997. - P.24-30.

53. J.L. Guardado, V. Venegas, E. Melgoza, K.J. Cornick, J.L. Naredo. Transient overvoltages in electrical motors during sequential pole closure. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.14, №4, Desember 1999. - P. 10571063.

54. B.K. Gupta, B.A. Lloyd, G.C. Stone, D.K. Sharma, J.P. Fitzgerald. Turn insulation capability of large AC motors. Part 2 impulse strength. // IEEE Trans, on Energy Conversion. - Vol.2, №4, December 1987. - P.666-673.

55. P. Walker, J.N. Champion. Experience with turn insulation failures in large 13.2 kV synchronous motor. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.6, №4, Desember 1991. - P.670-677.

56. B.K. Gupta, M. Kurtz, G.C. Stone, D.K. Sharma. Impulse strength of high voltage motor coil turn insulation. // IEEE Trans, on Energy Conversion. -Vol.1, №4, December 1986. P.130-134.

57. B.K. Gupta, W.T. Fink. Ensuring the life time performance of turn insulation in motor coils through accelerated aging tests. // Сессия CIGRE-1996, доклад 33-02.

58. F.W. Fetherston, B.F. Finlay, J.J. Russell. Observation of partial discharges during surge comparison testing of random wound electric motors. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.14, №3, September Г999". - P.538-544.

59. B.K. Gupta, B.A. Lloyd, G.C. Stone, S.R. Campbell, D.K. Sharma, N.E. Nilsson. Turn insulation capability of large AC motors. Part 1 surge monitoring. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.2, №4, December 1987. — P.658-665.

60. W.W.L. Keerthipala, P.G. McLaren. Surge propagation in large AC motor coils. // IEEE Trans, on Energy Conversion. Vol.5, №1, March 1990. -P.84-90.

61. Слоним H.M. Испытания асинхронных двигателей при ремонте. М.: Энергия, 1980.-88 с.

62. Справочник по ремонту крупных электродвигателей. Под ред. Р.И. Соколова. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 272 с.

63. Справочник по электрическим машинам. Под ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т. 1. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 456 с.

64. Nirmal К. Ghai. IEC and NEMA Standards for large squirrel-cage induction motors a comparison. // IEEE Trans, on Energy Conversion. - Vol.14, №3, September 1999. - P.545-552.

65. IEEE working group progress report. Impulse voltage strength of AC rotating machines. // IEEE Trans, on Power Apparatus and Systems. Vol. PAS-100, №8, August 1981.-P.4041-4053.

66. Блюменкранц Д.М. Технология крупного электромашиностроения. Том 3. Крупные машины. Д.: Энергоиздат, 1981. - 304 с.

67. Кокорев А.С., Наумов И.Н. Справочник молодого обмотчика электрических машин. М.: Профтехиздат, 1960. - 388 с.

68. Кокорев А.С. Справочник обмотчика электрических машин. М.: Высш. шк., 1994.- 175 с.

69. Техника высоких напряжений. Под ред. М.В. Костенко. М.: Высш. шк., 1973.-528 с.