Введение к работе
Актуальность работы. Одной из главных задач эксплуатации электрооборудования металлургических производств является задача обеспечения эффективной работы электрических систем, содержащих электроизоляционные конструкции. Вопрос о безотказной работе воздушных линий в нормальном эксплуатационном режиме за последнее время приобретает все более серьезное значение. Среди причин возникновения и развития аварий в распределительных сетях абсолютное большинство приходится на пробои и перекрытия внешней изоляции воздушных линий. Подобные аварии приводят к тяжелым, иногда необратимым нарушениям в процессах металлургического производства. Анализ литературных источников свидетельствует о том, что в настоящее время нет комплексного подхода к данной проблематике. Поэтому исследования, направленные на разработку методов и средств по предотвращению пробоев и перекрытий изоляции воздушных линий, обеспечивающих повышение эффективности функционирования систем электроснабжения и электрооборудования металлургических производств, являются актуальными.
Целью работы является обеспечение эффективности функционирования систем электроснабжения производств металлургических предприятий, включающих электрические распределительные сети, посредством разработки методики идентификации, прогнозирования и устранения отказов элементов изоляции воздушных и кабельных линий на основе статистических приемов определения вероятностных показателей их эксплуатации.
Идея работы основана на предотвращении воздействия внешних возмущающих факторов в системах электроснабжения металлургических предприятий посредством повышения безотказности их распределительных сетей, что достигается разработкой алгоритма, описывающего процессы неравномерного распределения напряжения вдоль гирлянд изоляторов воздушных линий с учетом динамики изменения паразитных емкостей и атмосферных воздействий в реальных условиях эксплуатации.
Научная новизна заключается:
- в разработанном математическом описании зависимости относительного пробивного напряжения гирлянд изоляторов от их длин, учитывающим неравномерность в распределении емкостного напряжения вдоль гирлянд, а также изменения паразитных емкостей при эксплуатации воздушных линий, позволяющим по параметрам атмосферного загрязнения для климатической зоны оценивать степень снижения пробивного напряжения гирлянд изоляторов;
- в рациональных способах прогнозирования возникновения пробоев и перекрытий изоляции распределительных линий, основанных на методике определения ресурсов изоляционных систем с учетом величины их дополнительного нагрева, возникающего от наличия на поверхностях электроизоляционных элементов слоя загрязнения в реальных условиях эксплуатации;
- в универсальной методологии расчетов зависимостей для вероятностно-статистических показателей ресурсов электроизоляционных элементов от негативного внешнего термического воздействия, позволяющей определять уровень переоценки реальных сроков службы систем изоляции распределительных сетей от недоучета величины их дополнительного нагрева, а также технико-экономические потери, приходящихся на сверхнормативную эксплуатацию в течение года.
Практическая ценность состоит в том, что созданные модели подвесных гирлянд изоляторов позволяют анализировать процесс распределения напряжения вдоль гирлянды с учетом влияния паразитных емкостей. Разработанная методология диагностики состояния внешней изоляции может быть использована при проектировании, модернизации и оптимизации систем электроснабжения. Предложенный метод прогнозирования отказов применим для систем электроснабжения металлургических комбинатов и предприятий, характеризующихся непрерывным циклом производства и высоким объемом технологических выбросов в атмосферу и большим числом электроустановок.
Методы и объекты исследования. При выполнении работы использованы методы математической статистики, математического моделирования и инженерного эксперимента. Теоретические изыскания сопровождались разработкой математических моделей. Экспериментальные исследования проводились в реальных условиях эксплуатации гирлянд подвесных изоляторов воздушных линий систем электроснабжения металлургических производств. Осуществлена программная реализация решения задач на ЭВМ.
Достоверность результатов и выводов подтверждена: формулировкой задач исследования, сделанной исходя из всестороннего анализа эксплуатации электроизоляционных конструкций и систем в различных режимах работы; математическим обоснованием разработанных зависимостей, а также предварительной выборкой данных, полученных в реальных производственных условиях при помощи современных измерительных приборов; хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований с доверительной вероятностью 0,9.
Реализация работы. Научные и практические результаты диссертационной работы использованы в системе электроснабжения ОАО «ТГК-4» филиал «Липецкая генерирующая компания» в виде внедрения методики диагностики состояния внешней изоляции и мероприятий, направленных на повышение эффективности функционирования электрических систем и электрооборудования ОАО «ТГК-4» филиала «Липецкая генерирующая компания». Ожидаемый экономический эффект составил 1310,6 тыс. руб. в год.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы подробно обсуждались и докладывались на ежегодных Всероссийских и международных научно-технических конференциях «Электроэнергетика и энергосберегающие технологии», Липецк, с 2004 по 2007 годы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и двух приложений. Общий объем диссертации 165 с., в том числе 149 с. основного текста, 13 рисунков, 17 таблиц, список литературы из 125 наименований, двух приложений на 16 страницах.
