Помощь студентам в учебе
Исследование систем мониторинга изоляции силовых кабельных линий
|
Введение 4
1 Проблемы эксплуатации кабельных линий 7
1.1 Существующие методы диагностики кабельных линий 18
1.2 Испытания изоляции повышенным переменным напряжением 19
1.3 Испытание изоляции повышенным выпрямленным напряжением 21
1.4 Использование метода бегущей волны 25
1.5 Использование метода импульсного тока 26
1.6 Использование метода импульсной рефлектометрии 27
1.7 Использование акустического метода 28
1.8 Использование индукционных средств контроля 29
1.9 Использование метода импульсно-дугового контроля 31
Выводы по главе 1 32
2 Методы диагностики изоляции предлагаемые для замены
существующих средств контроля 34
2.1 Метод контроля и мониторинга технического состояния кабельной
линии на основе непрерывного измерения температуры изоляции КЛ с использованием встроенных оптических линий 34
2.2 Состав системы и результаты измерений 40
2.3 Метод оперативного контроля и мониторинга технического состояния
кабельной линии на основе измерения и анализа частичных разрядов в изоляции муфт и кабеля 44
2.4 Природа возникновения частичных разрядов 48
2.5 Общие параметры регистрации частичных разрядов в системе CDM30.... 55
2.6 Дополнительные параметры программирования 57
2.7 Работа с рефлектометром 57
2.8 Разделы для просмотра замеров 62
2.9 Распределение частичного разряда на амплитудно-фазовой плоскости
для различного типа дефектов 70
2.10 Диагностическое правило 76
Выводы по главе 2 79
3 Анализ результатов измерений системой CDM 30 полученных экспериментальным путем 81
Выводы по главе 3 89
Заключение 90
Список использованных источников 92
1 Проблемы эксплуатации кабельных линий 7
1.1 Существующие методы диагностики кабельных линий 18
1.2 Испытания изоляции повышенным переменным напряжением 19
1.3 Испытание изоляции повышенным выпрямленным напряжением 21
1.4 Использование метода бегущей волны 25
1.5 Использование метода импульсного тока 26
1.6 Использование метода импульсной рефлектометрии 27
1.7 Использование акустического метода 28
1.8 Использование индукционных средств контроля 29
1.9 Использование метода импульсно-дугового контроля 31
Выводы по главе 1 32
2 Методы диагностики изоляции предлагаемые для замены
существующих средств контроля 34
2.1 Метод контроля и мониторинга технического состояния кабельной
линии на основе непрерывного измерения температуры изоляции КЛ с использованием встроенных оптических линий 34
2.2 Состав системы и результаты измерений 40
2.3 Метод оперативного контроля и мониторинга технического состояния
кабельной линии на основе измерения и анализа частичных разрядов в изоляции муфт и кабеля 44
2.4 Природа возникновения частичных разрядов 48
2.5 Общие параметры регистрации частичных разрядов в системе CDM30.... 55
2.6 Дополнительные параметры программирования 57
2.7 Работа с рефлектометром 57
2.8 Разделы для просмотра замеров 62
2.9 Распределение частичного разряда на амплитудно-фазовой плоскости
для различного типа дефектов 70
2.10 Диагностическое правило 76
Выводы по главе 2 79
3 Анализ результатов измерений системой CDM 30 полученных экспериментальным путем 81
Выводы по главе 3 89
Заключение 90
Список использованных источников 92
Современные тенденции в электроэнергетике, которые направлены на достижение целей наиболее эффективного использования природных энергетических ресурсов, защиты окружающей среды, повышения надежности электроснабжения и качества электроэнергии, выполнения требований заказчика с графиком неравномерной нагрузки, снабжения крупных городов и децентрализованной нагрузки, стали новыми условиями функционирования электроэнергетики как социальной и клиентоориентированной инфраструктуры.
Надежность современных систем аутентификации для генерации и распределения электроэнергии в значительной степени определяется электрической надежностью электрооборудования. Аварийные повреждения, зачастую влекут за собой непоправимый ущерб для оборудования, в результате происходит сбой электроснабжения, что приводит к большим финансовым потерям в системе электроснабжения и у потребителей. Особенно значительны потери аппаратного сбоя на оборудовании высших классов напряжения, которые имеют большую единичную мощность.
Для поддержания необходимого уровня надежности оборудования во время эксплуатации применяется система планового технического обслуживания и ремонта. Традиционно эта система основана на периодическом осмотре и плановом техническом обслуживании оборудования, является системой обслуживания по количеству отработанного времени. Если применять данную систему к установкам высокого напряжения, то такая система является не самым оптимальным вариантом, так как приводит к ненужным отключениям работоспособного оборудования. Загруженные графики работы электрической сети и отсутствие введения резервов привели к необходимости увеличения межремонтного периода, что при нынешней системе обслуживания имеет тенденцию к снижению надежности основного оборудования.
Огромная значимость для увеличения эффективности эксплуатации высоковольтных установок заключена в переходе на техническое обслуживание по реальной потребности. Таким образом, необходимость в обслуживании и ремонте заключается на основании фактического состояния оборудования.
Переход на техническое обслуживание оборудования не возможен без применения надежных методов контроля и оценки его текущего состояния. Данная проблема и выявляет необходимость развития технической диагностики.
Необходимость совершенствования системы и методов технического контроля электрооборудования в эксплуатации определяется также их недостаточной эффективностью. Существующие на сегодняшний день методы испытаний разработаны давно и направлены на выявление дефектов, которые уже не определяют надежность, современного высоковольтного оборудования.
Периодичность испытаний не соответствует скорости развития дефектов. Все это снижает вероятность раннего обнаружения новых повреждений и возможность для прогнозирования отказов.
Актуальность работы. Для повышения надежности систем электроснабжения необходимо внедрение ряда мероприятий по обеспечению технического контроля за состоянием изоляции.
Наиболее эффективным способом контроля за состоянием электрооборудования является мониторинг, который не оказывает разрушающих воздействий на качество электрической изоляции. Среди наиболее важного электрооборудования, надежность которого необходимо контролировать и поддерживать на достаточном уровне, выделяются высоковольтные кабельные линии (КЛ).
Цель работы. В данной магистерской диссертации рассматривается проблема исследование систем диагностического мониторинга состояния изоляции силовых кабельных линий; исследование представлено в виде описания принципа работы системы, а также проведённых экспериментальных измерений на предприятии ООО "Сибур Тольятти".
Задачи:
1. Рассмотреть и проанализировать существующие методы испытаний и диагностики кабельных линий.
2. Провести анализ и рассмотреть принцип работы методов диагностики, которые предлагаются в диссертационной работе.
3. Провести экспериментальные измерения частичных разрядов в изоляции кабельных линий при помощи предлагаемой системы, рассмотреть результаты замеров, провести по ним анализ.
Надежность современных систем аутентификации для генерации и распределения электроэнергии в значительной степени определяется электрической надежностью электрооборудования. Аварийные повреждения, зачастую влекут за собой непоправимый ущерб для оборудования, в результате происходит сбой электроснабжения, что приводит к большим финансовым потерям в системе электроснабжения и у потребителей. Особенно значительны потери аппаратного сбоя на оборудовании высших классов напряжения, которые имеют большую единичную мощность.
Для поддержания необходимого уровня надежности оборудования во время эксплуатации применяется система планового технического обслуживания и ремонта. Традиционно эта система основана на периодическом осмотре и плановом техническом обслуживании оборудования, является системой обслуживания по количеству отработанного времени. Если применять данную систему к установкам высокого напряжения, то такая система является не самым оптимальным вариантом, так как приводит к ненужным отключениям работоспособного оборудования. Загруженные графики работы электрической сети и отсутствие введения резервов привели к необходимости увеличения межремонтного периода, что при нынешней системе обслуживания имеет тенденцию к снижению надежности основного оборудования.
Огромная значимость для увеличения эффективности эксплуатации высоковольтных установок заключена в переходе на техническое обслуживание по реальной потребности. Таким образом, необходимость в обслуживании и ремонте заключается на основании фактического состояния оборудования.
Переход на техническое обслуживание оборудования не возможен без применения надежных методов контроля и оценки его текущего состояния. Данная проблема и выявляет необходимость развития технической диагностики.
Необходимость совершенствования системы и методов технического контроля электрооборудования в эксплуатации определяется также их недостаточной эффективностью. Существующие на сегодняшний день методы испытаний разработаны давно и направлены на выявление дефектов, которые уже не определяют надежность, современного высоковольтного оборудования.
Периодичность испытаний не соответствует скорости развития дефектов. Все это снижает вероятность раннего обнаружения новых повреждений и возможность для прогнозирования отказов.
Актуальность работы. Для повышения надежности систем электроснабжения необходимо внедрение ряда мероприятий по обеспечению технического контроля за состоянием изоляции.
Наиболее эффективным способом контроля за состоянием электрооборудования является мониторинг, который не оказывает разрушающих воздействий на качество электрической изоляции. Среди наиболее важного электрооборудования, надежность которого необходимо контролировать и поддерживать на достаточном уровне, выделяются высоковольтные кабельные линии (КЛ).
Цель работы. В данной магистерской диссертации рассматривается проблема исследование систем диагностического мониторинга состояния изоляции силовых кабельных линий; исследование представлено в виде описания принципа работы системы, а также проведённых экспериментальных измерений на предприятии ООО "Сибур Тольятти".
Задачи:
1. Рассмотреть и проанализировать существующие методы испытаний и диагностики кабельных линий.
2. Провести анализ и рассмотреть принцип работы методов диагностики, которые предлагаются в диссертационной работе.
3. Провести экспериментальные измерения частичных разрядов в изоляции кабельных линий при помощи предлагаемой системы, рассмотреть результаты замеров, провести по ним анализ.
Проведя анализ методов диагностики изоляции кабельных линий, можно сделать вывод о том, что существующие на данный момент мероприятия по диагностики, основаны на давно разработанных методиках, которые все это время хорошо показывали себя на практике, но на сегодняшний день для эксплуатации кабельных линий они не совсем отвечают возложенным на них требованиям.
Сравнивая методы диагностики, которые были указаны в главе 1, можно сказать, что испытания изоляции повышенным напряжением промышленной частоты как переменным, так и постоянным, позволяют выявить дефекты в изоляции, но в свою очередь при проведении испытаний, пагубно влияют на целостность изоляции; также данные системы проводят испытания на кабельных линиях при условии, что их вывели из работы. Методы импульсного тока и бегущей волны также оказывают отрицательное воздействие на изоляцию кабельной линии, для них характерна невозможность нахождения объемных зарядов в изоляции кабеля.
Импульсный рефлектометр и акустические средств во время своей работы не оказывают воздействий на изоляцию кабеля. К плюсам рефлектометра можно отнести то, что данное оборудование способно выявлять зарождающиеся дефекты в изоляции, а также локацию места повреждения, но при условии, что линия отключена. К минусам можно отнести низкую точность определения локации места дефекта. Акустический метод также дает возможность выявления локации места дефекта, но после выхода кабельной линии из строя.
Импульсно-дуговой метод позволяет точно определять места возникновения дефектов в кабельных линиях, а также может вести работу на линии под напряжением. Минусами данного оборудования является то, что при использовании данного метода необходимо идти вдоль кабельной линии с антенной из проволоки и переносным телефоном , в котором при прохождении вдоль неповрежденных участков издается характерный звук, а в зоне дефекта звук резко пропадает.
Проведя анализ существующих средств технического контроля можно сделать вывод, что на данный момент средства технического контроля не предусматривают возможность учитывать характеристики переходных процессов в кабельных линиях во время их работы (гармонические составляющие тока и напряжения, грозовые и коммутационные перенапряжения.
Методы, которые предлагаются в диссертационной работе отличаются тем, что в процессе эксплуатации не оказывают пагубного влияния на состояние изоляции и могут вести работу на кабельной линии под напряжением.
По официальным данным, предоставленным фирмой ООО "DIMRUS" г. Пермь, Россия, стоимость комплекта системы контроля технического состояния кабельной линии CDM 30, составляет около 400 тыс. руб. в ценах 2015 года (без учета стоимости монтажа и пуско-наладки). Согласно данным предоставленным кампанией Lios Technology, стоимость комплекта системы контроля за температурой изоляции OTS2000 составляет около 390 тыс. руб. в ценах 2016 года.
Системы расширенного стационарного мониторинга основываются на комплексных результатах проведения «on-line» тестов, выполняемых на работающем оборудовании в автоматизированном режиме. Результаты тестов, выполняемых в режиме «off-line» могут быть использованы встроенными алгоритмами системы мониторинга, однако актуальность таких тестов невелика, т.к. они проводятся обычно раз в несколько лет.
Данные методы показывают хорошую эффективность при выявлении зарождающихся дефектов что позволяет его устранить до выхода КЛ из строя. Применение и внедрение систем диагностического мониторинга изоляции силовых кабельных линий является не только перспективным, но и одним из самых оптимальных вариантов по решению проблемы надежности систем электроснабжения.
Сравнивая методы диагностики, которые были указаны в главе 1, можно сказать, что испытания изоляции повышенным напряжением промышленной частоты как переменным, так и постоянным, позволяют выявить дефекты в изоляции, но в свою очередь при проведении испытаний, пагубно влияют на целостность изоляции; также данные системы проводят испытания на кабельных линиях при условии, что их вывели из работы. Методы импульсного тока и бегущей волны также оказывают отрицательное воздействие на изоляцию кабельной линии, для них характерна невозможность нахождения объемных зарядов в изоляции кабеля.
Импульсный рефлектометр и акустические средств во время своей работы не оказывают воздействий на изоляцию кабеля. К плюсам рефлектометра можно отнести то, что данное оборудование способно выявлять зарождающиеся дефекты в изоляции, а также локацию места повреждения, но при условии, что линия отключена. К минусам можно отнести низкую точность определения локации места дефекта. Акустический метод также дает возможность выявления локации места дефекта, но после выхода кабельной линии из строя.
Импульсно-дуговой метод позволяет точно определять места возникновения дефектов в кабельных линиях, а также может вести работу на линии под напряжением. Минусами данного оборудования является то, что при использовании данного метода необходимо идти вдоль кабельной линии с антенной из проволоки и переносным телефоном , в котором при прохождении вдоль неповрежденных участков издается характерный звук, а в зоне дефекта звук резко пропадает.
Проведя анализ существующих средств технического контроля можно сделать вывод, что на данный момент средства технического контроля не предусматривают возможность учитывать характеристики переходных процессов в кабельных линиях во время их работы (гармонические составляющие тока и напряжения, грозовые и коммутационные перенапряжения.
Методы, которые предлагаются в диссертационной работе отличаются тем, что в процессе эксплуатации не оказывают пагубного влияния на состояние изоляции и могут вести работу на кабельной линии под напряжением.
По официальным данным, предоставленным фирмой ООО "DIMRUS" г. Пермь, Россия, стоимость комплекта системы контроля технического состояния кабельной линии CDM 30, составляет около 400 тыс. руб. в ценах 2015 года (без учета стоимости монтажа и пуско-наладки). Согласно данным предоставленным кампанией Lios Technology, стоимость комплекта системы контроля за температурой изоляции OTS2000 составляет около 390 тыс. руб. в ценах 2016 года.
Системы расширенного стационарного мониторинга основываются на комплексных результатах проведения «on-line» тестов, выполняемых на работающем оборудовании в автоматизированном режиме. Результаты тестов, выполняемых в режиме «off-line» могут быть использованы встроенными алгоритмами системы мониторинга, однако актуальность таких тестов невелика, т.к. они проводятся обычно раз в несколько лет.
Данные методы показывают хорошую эффективность при выявлении зарождающихся дефектов что позволяет его устранить до выхода КЛ из строя. Применение и внедрение систем диагностического мониторинга изоляции силовых кабельных линий является не только перспективным, но и одним из самых оптимальных вариантов по решению проблемы надежности систем электроснабжения.