Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения Дегтярев, Андрей Александрович

Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения
<
Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Дегтярев, Андрей Александрович. Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.02 / Дегтярев Андрей Александрович; [Место защиты: Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (Новочеркас. политехн. ин-т)].- Новочеркасск, 2011.- 223 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/3225

Введение к работе

Актуальность работы. Надежность современных систем производства, передачи и распределения электроэнергии в значительной мере определяется надежностью электрооборудования. Важным элементом электрических станций и подстанций являются электромагнитные трансформаторы тока (ТТ), служащие источниками информации для релейной защиты, автоматики, управления и учета электрической энергии.

Внезапные отказы ТТ опасны по последствиям, так как при этом зачастую повреждается расположенное поблизости электрооборудование. Кроме того, отказ ТТ часто сопровождается действием устройств релейной защиты и автоматики с отключением не только поврежденного ТТ, но и электросилового оборудования (трансформаторы, автотрансформаторы и др.) и секций или систем сборных шин распределительных устройств.

Основными видами повреждений ТТ являются нарушение изоляционных и электромагнитных характеристик. Последние приводят к появлению повышенных погрешностей при трансформации тока.

Опыт эксплуатации и производства ТТ показывает, что значительное число повреждений ТТ (порядка 30-40%) разных конструкций и классов напряжения связано со старением изоляции (после значительной наработки), которое сопровождается ухудшением или даже полной потерей изоляционных свойств и вызывается рядом процессов, связанных с химическими, тепловыми, механическими и электрическими воздействиями. Следует отметить, что нарушение изоляционных характеристик часто приводит к внезапным отказам ТТ.

Причинами нарушения электромагнитных характеристик ТТ являются замыкания витков вторичной и первичной обмоток, замыкания пластин активной стали магнитопровода, пробои изоляции на промежуточной ступени каскадных ТТ и др., а также насыщение магни-топроводов в переходных режимах при наличии в подводимом токе значительной апериодической составляющей.

Следует отметить, что большинство из перечисленных причин устраняется известными методами, в частности, применением устройств для проверки вольт-амперных характеристик, установкой разрядников на промежуточных ступенях каскадных ТТ и др. Однако специальные мероприятия по снижению погрешностей ТТ с замкнутыми магнитопроводами в переходных режимах (кроме рекомендованного в зарубежных стандартах обеспечения продолжительности достаточно точной трансформации в течение трех миллисекунд) в практике не предусмотрены. Полная погрешность ТТ в переходных режимах может превышать 80%. В результате возможны неправильные срабатывания быстродействующих защит сборных шин, генераторов, трансформаторов, автотрансформаторов и блоков генератор-трансформатор с отключением последних.

В связи с отмеченным актуальна задача контроля изоляционных характеристик и правильности трансформации ТТ в переходных режимах под рабочими токами и напряжениями. Решение этой задачи невозможно без оснащения ТТ средствами технической диагностики. При этом значительный объем работ по технической диагностике оборудования может быть автоматизирован.

Цель работы заключается в повышении надежности и точности работы ТТ путем автоматизированного контроля состояния изоляции и автоматической компенсации погрешностей ТТ в переходных режимах коротких замыканий при наличии в подводимых токах апериодической и периодической составляющей основной частоты.

Задачи исследования:

  1. Анализ существующих методов и устройств контроля состояния изоляции и правильности трансформации трансформаторов тока;

  2. Разработка математических моделей процессов, протекающих в изоляции ТТ при частичных разрядах.

  3. Исследование чувствительности устройств контроля состояния изоляции ТТ, основанных на неравновесно-компенсационном методе (НКМ), к частичным разрядам в изоляцик ТТ и определение целесообразной схемы входных цепей. \4.

  4. Разработка алгоритмов функционирования автоматизированной системы контроля состояния изоляции трансформаторов тока.

  5. Разработка устройства, реализующего предложенные алгоритмы.

  6. Разработка алгоритмов восстановления основной гармоники первичного тока ТТ со спрямленной характеристикой намагничивания (СХН) в зоне насыщения магнитопровода в переходных режимах коротких замыканий при наличии в первичном токе апериодической и периодической составляющей основной частоты.

Методы исследований и достоверность результатов. Поставленные в диссертации задачи решены с использованием методов теории электрических цепей, электрических машин и математического компьютерного моделирования. В процессе разработки компьютерных моделей и программного обеспечения применялась теория алгоритмов и программ.

Достоверность научных положений и выводов, сформулированных в диссертации, а также результатов аналитических исследований обеспечивается корректным использованием математического аппарата, совпадением результатов расчетов одних и тех же процессов различными методами и согласованием результатов математического моделирования с результатами, полученными в условиях эксплуатации. Достоверность положений, заложенных в основу алгоритмов функционирования автоматизированной системы контроля изоляции ТТ и вводов силовых трансформаторов, подтверждена успешным опытом ее эксплуатации в ООО «ЛУКОЙЛ-Кубаньэнерго».

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. На основании результатов исследования усовершенствованных математических моделей процессов, протекающих в изоляции объекта при частичных разрядах (ЧР), впервые установлены критерии чувствительности к частичным разрядам устройств контроля состояния изоляции ТТ, реализующих НКМ.

  2. Обосновано рациональное сочетание способа передачи информационного сигнала и режима заземления оболочки радиокабеля, в отличие от применяемых в известных устройствах, обеспечивающее минимальное влияние помех на указанный сигнал при передаче его от устройства присоединения к объекту в систему контроля состояния изоляции.

  3. Предложены алгоритмы повышения чувствительности автоматизированной системы контроля состояния изоляции (АСКИ), основанной на НКМ, в отличие от известных, заключающиеся в отстройке от влияния напряжений нулевой последовательности в первичной электрической сети путем использования эталонного объекта и измерения полных проводи-мостей изоляции фаз.

  4. Предложен способ автоматизированного контроля под рабочим напряжением в условиях эксплуатации состояния бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа группы трехфазных электротехнических объектов, заключающийся, в отличие от существующих, в измерении среднего тока и частоты следования импульсов частичных разрядов для каждой фазы в течение заданных интервалов времени и поочередном сравнении полученных результатов в одноименных фазах группы электротехнических объектов между собой и с заданными значениями.

Способ защищен патентом на изобретение.

5. Предложены три алгоритма восстановления первичного тока ТТ со спрямленной ха
рактеристикой намагничивания (СХН) в зоне насыщения магнитопровода при наличии в пер
вичном токе апериодической и периодической составляющей основной частоты, заключаю
щиеся, в отличие от известных, в учете вторичного тока ТТ на участках насыщенного состоя
ния магнитопровода.

Практическая ценность работы.

1. Разработанные структурная схема и обобщенный алгоритм автоматизированной системы, использующие НКМ и метод контроля состояния изоляции по параметрам ЧР, могут быть использованы при построении автоматизированной системы контроля состояния изоляции ТТ и вводов силовых трансформаторов.

  1. Разработанные функциональные и принципиальные схемы отдельных элементов указанной структурной схемы автоматизированной системы позволяют реализовать систему контроля состояния изоляции ТТ и вводов силовых трансформаторов.

  2. Разработанные детальный алгоритм и программа на языке программирования С для микропроцессорного блока ЛСКИ, реализующего НКМ, могут быть использованы в автоматизированной системе контроля состояния изоляции ТТ и вводов силовых трансформаторов.

  3. Изготовленные образцы автоматизированной системы контроля состояния изоляции АСКИ КТУ-5, выполняющей контроль состояния изоляции ТТ и вводов силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и выше по методу НКМ и внешний пульт для съема информации о работе АСКИ могут быть тиражированы с целью широкого внедрения в практику.

Реализация результатов работы.

В ООО «ЛУКОИЛ-Кубаньэнерго» (г. Краснодар) внедрены два образца системы АС-КИ-КТУ-5, выполняющие автоматизированный контроль состояния бумажно-масляной и твердой изоляции трансформаторов тока (ТТ) и вводов силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и выше. Система используется для контроля состояния изоляции вводов блочных трансформаторов ЗТ и 4Т напряжением 220 кВ.

Основные положения, выносимые на защиту.

  1. Критерии чувствительности к частичным разрядам устройств контроля состояния изоляции ТТ, реализующих метод НКМ.

  2. Алгоритмы повышения чувствительности АСКИ, основанной на НКМ.

  3. Способ автоматизированного контроля под рабочим напряжением в условиях эксплуатации состояния бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа группы трехфазных электротехнических объектов по параметрам ЧР.

  4. Структурная схема АСКИ ТТ и вводов силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и выше, реализующая два метода: НКМ и контроль по параметрам ЧР.

  5. Алгоритмы восстановления основной гармоники первичного тока ТТ с СХН в зоне насыщения магнитопровода при наличии в первичном токе апериодической и периодической составляющей основной частоты.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: XXIX сессии Всероссийского семинара «Кибернетика энергетических систем» по тематике «Электроснабжение» (Новочеркасск, 2007 г.); Межрегиональной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Южного федерального округа «Студенческая научная весна 2008» (Новочеркасск, 2008 г.); Научно-практической конференции Общественного Совета специалистов по диагностике силового электрооборудования при Уральском центре охраны труда энергетиков и завода «Изолятор», по теме: «Общие проблемы диагностики силового электрооборудования» (Москва, 2008 г.); XXX сессии Всероссийского семинара «Кибернетика энергетических систем» по тематике «Диагностика энергооборудования» (Новочеркасск, 2008 г.); Научно-практической конференции «Энергосбережение, энергетическое оборудование и системы технической диагностики» (Ростов-на-Дону, 2008 -2009); XXXI сессии Всероссийского семинара «Кибернетика энергетических систем» по тематике «Электроснабжение» (Новочеркасск, 2009 г.); XXXII сессия Всероссийского семинара «Кибернетика энергетических систем» по тематике «Диагностика энергооборудования» (Новочеркасск, 2010 г.).

Публикации. По результатам выполненных исследований и разработок опубликовано 14 печатных работ, в том числе 2 статьи в журнале из перечня изданий, рекомендованных ВАК, 1 патент на изобретение, 1 патент на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 185 страницах, содержит 69 рисунка, 15 таблиц и 122 литературных источника.

Похожие диссертации на Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения