Введение к работе
Актуальность темы. Надежное электроснабжение электропотребителей современной городской инфраструктуры невозможно без надежной работы распределительных кабельных сетей, достигающих по протяженности сотен километров. В процессе эксплуатации кабельные линии подвергаются тепловым, механическим и электрическим перегрузкам, что приводит к ускоренному старению и пробою изоляции кабелей.
Тепловые перегрузки определяются схемой и режимом работы сети. Механические повреждения обусловлены недостатками заводских технологий, низкой культурой производства земляных и монтажных работ в строительных и зксплуатіфующих организациях, а также коррозионным износом оболочек.
Возникновение в сети перенапряжений, связанных с различного рода коммутациями или с ненадежной работой самой изоляции кабелей, приводит к их отказам, недоотпускам электроэнергии и дополнительным материальным затратам сетевых предприятий. Координация изоляции кабельных сетей должна исходить из уровня и длительности воздействующих перенапряжений, определяемых реальной схемой сети. Однако до настоящего времени нет четких представлений об уровнях воздействующих перенапряжений, возникающих при однофазных дуговых замыканиях (ОДЗ). Имеющиеся гипотезы относительно процессов при ОДЗ дают только некоторый диапазон возможных кратностей перенапряжений. Реальный их уровень в конкретной сети можно установить только путем длительных наблюдений, однако, известная аппаратура не пригодна для этой цели либо по техническим характеристикам, либо по цене.
Значительная часть повреждений связана с локальным старением изоляции в местах дефектов заводского происхождения или в муфтах. Такие места должны выявляться профилактическими испытаниями, но нормативные методы испытаний не выявляют некоторые виды дефектов и небезопасны для здоровой изоляции. На уровне практической реализации отсутствуют эффективные неразрушающие методы диагностики состояния изоляции кабелей и арматуры. Потенциально хорошими дефектоскопическими возможностями обладают методы регистрации частичных разрядов (ЧР) и регистрации абсорбционных процессов. Однако для бумажной изоляции с вязкой пропиткой конкретные проработки, подтверждающие эффективность данных методов, отсутствуют.
Целью работы является повышение надежности и эффективности эксплуатации КЛ. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
-
Проанализировать отказы КЛ и определить наиболее характерные из них. Выявить достоинства и недостатки существующих и нетрадиционных методов профилактического контроля изоляции.
-
Выполнить научную и опытно - конструкторскую разработку комплекса аппаратуры для мониторинга аварийных событий в кабельной сети.
-
Путем последовательной установки комплекса в нескольких участках сети организовать систематическое наблюдение вида, формы и кратностей перенапряжений, в том числе при искусственных однофазных глухих и дуговых замыканиях на землю. Обобщить результаты мониторинга аварийных событий.
-
Провести испытания ограничителей перенапряжения ОГШ - 10 и оценить их остаточный ресурс после нескольких лет эксплуатации в сети.
-
Разработать экспериментальные образцы аппаратуры для контроля увлажнения изоляции методами регистрации токов абсорбции и возвратных напряжений.
-
Провести экспериментальные исследования диэлектрических характеристик образцов изоляции кабелей и муфт. Разработать технические требования к аппаратуре для регистрации ЧР в кабелях под рабочим напряжением.
-
Провести стендовые и эксплуатационные испытания аппаратуры, отработать элементы методики и вьфаботать критерии контроля изоляции по характеристикам абсорбционных процессов и частичных разрядов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ И ОСНОВНЫХ ЕЁ РЕЗУЛЬТАТОВ
Получены детальные данные по характеристикам переходных процессов, сопровождающих различные аварийные и плановые события в кабельной сети 6... 10 кВ: перенапряжениям, токам однофазных дуговых замыканий на землю, их гармоническомуг составу и др. Получены новые экспериментальные данные и разработаны основы методики регистрации возвратных напряжений и токов абсорбции в изоляции кабелей. Разработана методика регистрации характеристик ЧР в кабелях под рабочим напряжением и локации места их возникновения. Разработаны технические требования к схемам регистрации и аппаратуре, предназначенной для мониторинга
аварийных событий и диагностики изоляции КЛ по абсорбционным процессам и характеристикам ЧР.
РАБОТЫ
Разработаны, изготовлены и прошли эксплуатационную проверку экспериментальные образцы регистратора аварийных событий в кабельной сети (РАС), регистратора возвратных напряжений (РВН) и регистратора ЧР на основе цифрового осциллографа с соответствующим программным обеспечением для измерений и обработки результатов. Разработанные приборы использовались для диагностики состояния КЛ б... 10 кВ в городских сетях Барнаула и Новосибирска.
ДОСТОВЕРНОСТЬ полученных результатов обеспечивалась проведением контрольных испытаний и измерений на аттестованном оборудовании центра сертификационных испытаний "СибЭНЕРГОТЕСТ" при Сиб-НИИЭ. Испытания и измерения проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 1516.2 - 97, 12179 - 66, 10783 - 64 и других нормативных документов. Кроме того, при оценках чувствительности и метрологической точности измерений упрощения в расчетах и обработке результатов были выполнены с запасом по отношению к нежелательным следствиям возможных ошибок.
Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на выставках и конференциях РАО "ЕЭС Poccrai" ЛЭП - 98 и ЛЭП - 99, заседаниях координационного Совета по диагностике электрооборудования ОЭС "Уралэнерго" (1998 и 2000 гг.), заседаниях кафедры ТЭВН НГТУ, технических советах Барнаульской горэлек-тросети. По теме диссертационной работы опубликованы 4 статьи.
-
Результаты экспериментальных измерений и мониторинга перенапряжений и токов при аварийных и плановых коммутациях КЛ.
-
Результаты экспериментальных исследований характеристик ЧР, возвратных напряжений и токов абсорбции в изоляции образцов и реальных кабелей.
-
Основы методики и критерии диагностики состояния изоляции кабелей по абсорбционным характеристикам и характеристикам ЧР.
4. Технические требования и результаты научно-технической разработки комплекса аппаратуры для диагностики изоляции кабелей.
