ЭНЕРГОСИСТЕМЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ

Будовский В. П., êàíä. òåõí. íàóê

ОДУ Северного Кавказа

Прием на работу и распределение персонала внутри предприятия или организации по рабочим местам – одна из сфер психологического тестирования. Многие виды профессий предполагают наличие у человека, овладевшего ими, тех или иных психологических качеств. Не все они поддаются развитию или коррекции, поэтому и существуют ограничения на занятие рядом видов деятельности. Тесты позволяют вовремя обнаружить существующие ограничения и тем самым предотвратить лишние затраты на обучение, возможные будущие аварии и вероятные личностные проблемы в связи с неудачно выбранной профессией.

Приведенные соображения особенно важны для оперативного персонала энергетических предприятий ввиду особой его ответственности при выполнении служебных обязанностей. Обеспече- ние безопасных условий работы персонала, безаварийная работа оборудования, надежность электроснабжения потребителей, экономичность работы энергетических предприятий – вот далеко не полный перечень тех задач, которые возложены на оперативный персонал всех уровней диспетчерского управления энергетическим производством.

Указанная проблема наиболее остро проявляется при ликвидации различных технологических нарушений.

Возникновение и развитие технологического нарушения в подавляющем большинстве случаев происходит не на глазах оперативного персонала. О случившемся он узнает по срабатыванию устройств автоматической сигнализации, показаниям измерительных приборов, положениям блинкеров о действии релейной защиты и автоматики.

При оценке ситуации необходимо учитывать возможность ложных отключений неповрежденного оборудования, отказов в отключении повредившегося оборудования, а также отказов в работе устройств релейной защиты и автоматики.

В каждом конкретном случае технологическое нарушение воспринимается как неожиданность, которая сразу ставит перед персоналом ряд разнообразных задач; при этом, особенно в начальной

стадии нарушения, когда персонал не готов еще к ответным действиям, а развитие событий требует принятия срочных мер, оперативный персонал неизбежно испытывает состояние эмоциональной напряженности. В данной ситуации четкие и безошибочные действия оперативного персонала возможны лишь при качественной его подготовке к работе в указанных условиях.

Важными факторами надежной работы в описанных условиях являются индивидуально-психо- логический склад человека и его эмоциональная устойчивость. Важность данного направления оценки работоспособности оперативного персонала подтверждается регулярными публикациями в отраслевых изданиях, например [1, 2].

Целью исследований, описываемых в настоящей работе, является попытка экспериментально определить психологические характеристики че- ловека, наиболее благоприятные для указанного типа деятельности.

Для проведения оценки указанных психологи- ческих характеристик оперативного персонала использовался хорошо известный тест-опросник Г. Айзенка [3].

Результат каждого отдельного обследования, с использованием данного теста, отображался точкой на плоскости (рисунок) в координатах двух факторов: экстраверсии-интраверсии и невротизма.

Первый из этих факторов представляет характеристику индивидуально-психологического склада человека, крайние полюса которой соответствуют ориентации личности либо на мир внешних объектов (экстраверсия), либо на внутренний субъективный мир (интраверсия).

Второй фактор описывает некоторое свойствосостояние, характеризующее человека со стороны эмоциональной устойчивости, тревожности и возможных вегетативных расстройств.

Обследования оперативного персонала проводились во время проведения курсов повышения квалификации в Южном центре повышения квалификации, в период с января 2000 г. по май 2002 г. Обследованию были подвергнуты четыре

Шкала невротизма

Шкала невротизма

группы диспетчеров сетевых предприятий различ- ных энергосистем Северного Кавказа и четыре группы дежурных подстанций 330 – 500 кВ ЮжМЭС, всего обследовано 78 чел.

Íà рисунке, à показаны результаты обследования дежурных подстанций, а на рисунке, á – результаты обследования диспетчеров сетевых предприятий.

Данные обследований были подвергнуты статистической обработке [4], в результате которой получены эллипсы рассеивания психологических характеристик для каждого вида оперативного персонала.

Видно, что для дежурных подстанций главная ось эллипса рассеивания расположена под углом примерно 45° к координатным осям графика, а сам эллипс расположен, в основном, в 2 – 4 квадрантах.

Такое расположение эллипса рассеивания говорит о том, что для дежурных подстанций наиболее характерными типами темперамента являются флегматик и меланхолик.

Для диспетчеров сетевых предприятий главная ось эллипса рассеивания перпендикулярна главной оси эллипса рассеивания психологических характеристик дежурных подстанций.

Такое расположение эллипса рассеивания говорит о том, что типы темперамента для диспетчерского персонала сетевых предприятий и дежурных подстанций имеют разную направленность. Полу- ченные результаты соответствуют разному месту,

занимаемому рассматриваемыми категориями оперативно-диспетчерского персонала в иерархии диспетчерского управления энергетикой страны.

Дежурные подстанций расположены на самой низкой ступени иерархической лестницы диспет- черского управления и являются персоналом, непосредственно воздействующим на органы управления электротехническим оборудованием, что требует от него собранности, спокойного и ровного настроения, отсутствия поспешности и суеты при принятии решений. Такое поведение характерно для – флегматика.

Диспетчеры сетевых предприятий (как и диспетчеры региональных диспетчерских управлений – РДУ и объединенных диспетчерских управлений – ОДУ) расположены в середине иерархической лестницы диспетчерского управления и относятся к одной из категорий оперативных руководителей, что требует от них высокой коммуникабельности ввиду необходимости интенсивных контактов как с подчиненным персоналом, так и оперативными руководителями верхнего уровня иерархии. Оптимальной личностью для такого рода деятельности является сбалансированный тип в области экстра- и интраверсии (ровное общение как с вышестоящим, так и с нижестоящим персоналом).

Если отбросить результаты обследования для персонала со стажем работы менее 5 лет, то эллипс рассеивания психологических характеристик дежурных подстанций (рисунок, â ) еще более сме-

щается в сторону психологического типа – флегматик.

Наиболее интересные результаты получены для группы диспетчеров сетевых предприятий со стажем работы более 5 лет (рисунок, ã ). Видно, что эллипс рассеивания психологических характеристик данной группы сильно вытянут вдоль оси невротизма. Полученный результат подтверждает выдвинутое предположение, что для данной профессии больше всего подходят люди со сбалансированными характеристиками в области экстра- и интраверсии, стремящиеся контролировать межличностные отношения.

Созданная в филиале ОАО “СО-ЦДУ ЕЭС” – Объединенном диспетчерском управлении энергосистемами Северного Кавказа – психофизиологи- ческая лаборатория одной из своих задач ставит проведение психофизиологического обследования оперативно-диспетчерского персонала с целью оптимального планирования кадрового ресурса опе- ративно-диспетчерской службы. Одним из первых опытов такого использования психофизиологиче- ских обследований было включение результатов тестирования в число факторов конкурсного отбора претендентов на замещение вакантных должностей старших диспетчеров ОДУ.

В соответствии с изложенным можно сделать следующие выводы:

1.Для скорейшей адаптации оперативного персонала к его деятельности необходимо проведение психофизиологического отбора при приеме на работу.

2.К работе в качестве дежурных подстанций, непосредственно воздействующих на органы управления оборудованием, лучше адаптируются люди с флегматичным типом личности.

3.Для работы в качестве диспетчеров сетевых предприятий, РДУ и ОДУ следует отдавать предпочтение лицам со сбалансированными характеристиками в области экстра- и интраверсии.

Список литературы

1.Жаркой М. С. О взаимосвязи технической и психологиче- ской подготовки в безаварийной деятельности операторов энергоблоков электростанций. – Электрические станции, 1991, ¹ 3.

2.Журавлев Г. Е., Саков Б. А. Эмоциональный тренинг персонала электростанций в ходе рабочей смены. – Электриче- ские станции, 2001, ¹ 11.

3.Психологические тесты / Под ред. Карелина А. А. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999, т. 1.

4.Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969.

Относительно высокая повреждаемость опор- но-стержневых изоляторов в составе разъединителей 110 – 220 кВ остается достаточно серьезной отраслевой проблемой. Опыт эксплуатации показывает, что технологические нарушения с разрушением опорно-стержневых изоляторов нередко приводят к серьезным последствиям: отключению системы шин подстанций, погашению подстанций, снижению нагрузки электростанции, а также создают угрозу персоналу энергопредприятий при выполнении переключений.

Основная причина повреждения фарфоровых опорно-стержневых изоляторов в эксплуатации – механическое разрушение. В процессе эксплуатации опорно-стержневых изоляторов вследствие воздействия внешних факторов (влага, перепады

температуры, механические нагрузки) могут появляться и развиваться внешние и внутренние трещины в фарфоре, а также разрушаться элементы соединения фланец – фарфор.

В настоящее время основным методом, используемым для контроля состояния опорно-стержне- вых изоляторов и рекомендованным к применению нормативными документами на энергопредприятиях, является акустико-эмиссионный метод [1].

Однако необходимо отметить, что реализация в эксплуатации акустико-эмисионного метода требует вывода оборудования из работы. В связи с этим представляется актуальным разработка методов контроля состояния опорно-стержневых изоляторов под рабочим напряжением, что позволит оперативно выделить ту группу оборудования, где

имеются дефекты, и определить то, что в первую очередь требует внимания.

Целью данной статьи является обоснование и анализ применения виброакустического метода диагностики опорно-стержневых изоляторов разъединителей, позволяющего проводить оценку их состояния под рабочим напряжением.

Рассмотрим виды механических напряжений, возникающих в изоляторе под воздействием различных эксплуатационных факторов [2, 3]:

напряжение при изгибе

ãäå a(P1 + P2) – изгибающий момент; W – момент сопротивления; I – момент инерции поперечного сечения изолятора; r – радиус сечения изолятора;

напряжения при кручении (касательные)

ãäå P2Lr – крутящий момент; r – радиус сечения изолятора; Ip – полярный момент инерции поперечного сечения.

При этом, напряжения (механические) являются функцией следующего вида:

ãäå Pi – сумма внешних сил; Li, ai - линейные размеры изолятора; Ii – моменты поперечных сечений изолятора; Ipi – полярные моменты инерции; ri – радиус сечения изолятора.

Представляя опорно-стержневой изолятор как систему (стержень), подвергающуюся динамиче- ским нагрузкам, быстро меняющимся во времени (импульсные нагрузки, вибрации), запишем известные обобщенные уравнения механических колебаний стержней [4, 5]:

а) изгибные

ãäå w – прогиб стержня; õ – текущая координата длины стержня; t – время; Å – модуль упругости материала стержня; – удельная плотность материала стержня; F – площадь поперечного сечения стержня; q (x, t ) – возмущающая сила;

б) продольные

ãäå u – продольное перемещение (деформация) стержня.

Целью решения уравнений (4) и (5) является определение собственных (резонансных) частот и форм колебаний исследуемой системы. При этом, общее решение уравнений представляется в виде

ãäå ai, ri –линейные размеры исследуемого стержня. Анализ функциональных зависимостей (3) и

(6) показывает, что обобщенные функции механи- ческих напряжений в стержнях и частоты собственных колебаний содержат ряд одних и тех же аргументов, что позволяет сделать вывод о том, что механическая прочность стержня (изолятора) непосредственно связана с его частотными характеристиками, в частности, с амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Иными словами, изменение механической прочности опорно-стержневого изолятора влечет за собой изменение АЧХ опорностержневого изолятора и наоборот.

Представляя изолятор как механическую систему с несколькими степенями свободы, получим следующее обобщенное уравнение механических колебаний:

ãäå À – матрица инерционных элементов; Â – матрица диссипативных сил; Ñ – матрица квазиупругих коэффициентов; q – матрица-столбец обобщенных координат.

Следует заметить, что колебания (в большей степени свободные) происходят с частотами, на которых диссипативные силы достигают минимальной величины. Это замечание справедливо и для вынужденных колебаний при силовом возбуждении.

Частоты свободных (резонансных) колебаний стержней определяются следующими соотношениями:

продольные колебания =f (EF ); изгибные колебания = f (EI ).

Приведенные соотношения показывают, что критерием оценки состояния изолятора могут служить его частоты собственных (резонансных) колебаний. Появление трещин уменьшает площадь и статический момент инерции сечений, что приводит к искажению частотных свойств изолятора. Наличие отклонений от технологии производства (некачественное сырье, непромесы, микропористость и др.) вызывает изменения как инерционных характеристик, так и модуля упругости, что также искажает частотные характеристики изоляторов.

Для оценки состояния опорно-стержневых изоляторов под рабочим напряжением используется реакция многомассовых систем на силовое возбуждение. При этом колебание массы, к которой приложено нагружение, как известно, содержит информацию о частотном составе всей системы.

Для реализации предложенной методики был разработан прибор МИК-1, электронный блок которого подает на излучатель сигналы типа “белый шум”, калибрует и регистрирует вибрационную

0,008

0,007

0,006

îòí.åä. 0,005

ÑÏÌ, 0,004 0,003

0,002

0,001

0

Частота, кГц

à)

% % @ "

" 3 5 "

5 .

à – изолятор в удовлетворительном состоянии; á – изолятор с трещиной около нижнего фланца; â – изолятор с трещиной около верхнего фланца

реакцию изоляторов. Результаты регистрации накапливаются во встроенной памяти. Излучатель пьезоэлектрического типа с помощью щупа специальной формы производит звуковое возбуждение изоляторов. Приемник – пьезоэлектрический акселерометр, установленный на щупе, измеряет вибрацию изолятора. Электронный блок, излучатель, приемник и блок питания смонтированы на раме, которая крепится на диэлектрическую штангу.

После проведения измерений результаты регистрации переносятся в стационарный компьютер, где проводится их обработка специализированным пакетом программ. Результаты обработки, полу- ченные в форме графиков спектральных плотностей мощности (СПМ) процессов, являются критериями оценки состояния опорно-стержневых фарфоровых изоляторов.

С целью апробации предложенного метода были проведены лабораторные испытания на изоляторах типа ИОС-400, расположенных на раме разъединителя. Исследовалось изменение спектральной плотности мощности вибрационного процесса в зависимости от наличия дефектов. На ðèñ. 1 показаны полученные результаты, при этом, вне зависимости от места установки возбудителя и пьезоакселерометра вид приведенных спектральных характеристик не изменялся.

Из анализа полученных результатов следует: появление трещин на изоляторах около верхне-

го фланца приводит к расслоению основного тона и появлению мощных обертонов в области высоких (9 – 15 кГц) частот;

появление трещин на изоляторах около нижнего фланца приводит к расслоению основного тона и появлению мощных обертонов в области низких (1 – 2 кГц) частот.

В дальнейшем обследованию были подвергнуты почти 10 000 изоляторов, эксплуатируемых на энергопредприятиях в составе разъединителей 110 – 220 кВ.

Íà ðèñ. 2 показаны характерные примеры спектральных мощностей вибрационных процессов, зарегистрированных на местах крепления изоляторов, находящихся в удовлетворительном состоянии.

Сравнение между собой графиков, приведенных на ðèñ. 1, à è 2 показывает, что в полевых и лабораторных условиях характер распределения спектральной плотности мощности вибрации изоляторов, находящихся в удовлетворительном состоянии, остается неизменным. Также не изменяется основной тон колебаний как одиночного изолятора, так и колонки, составленной из двух изоляторов.

Íà ðèñ. 3 приведены типичные примеры распределения СПМ вибрационных процессов, зарегистрированных на местах крепления изоляторов, имеющих дефекты.

Проведенные исследования позволили сформулировать критерии оценки состояния опорностержневых изоляторов:

1. Изолятор в удовлетворительном состоянии: наличие одного максимума на АЧХ в диапазоне

частот 3 – 8 кГц.

2. Изолятор в неудовлетворительном состоянии:

á)

% % @ "

" 3 5

3 @ %

.

а – изолятор разъединителя 110 кВ; б – то же 220 кВ

сивности максимумов на АЧХ в диапазоне частот 1 – 10 кГц.

Выводы

1. Выполнен анализ и разработана методика оценки состояния фарфоровых опорно-стержне- вых изоляторов разъединителей 110 – 220 кВ под рабочим напряжением на основе виброакустиче- ского метода.

турных исследований опорно-стержневых изоля-

торов с использованием разработанной методики

и прибора МИК-1 сформулированы критерии

оценки их состояния по результатам распределе-

ния амплитудно-частотных характеристик (АЧХ).

Список литературы

1.Кухтиков В. А., Воротницкий В. Э., Демин А. Н. Методы и средства контроля опорно-стержневой фарфоровой изоляции высоковольтных разъединителей. – Энергетик, 2002, ¹ 9.

2.Беляев Н. М. Сопротивление материалов. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1956.

3.Прочность, устойчивость, колебания. Справочник Под ред. Биргера И. А., Пановко Я. Г. М:. Машиностроение, 1968.

4.Бабаков И. М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968.

5.Вибрации в технике. Справочник Под ред. Болотина В. В. М.: Машиностроение, 1978.