Повышение надежности эксплуатации кабельных линий
ЮСУПОВА А.А., КГЭУ, г. Казань
Науч. рук. д-р техн. наук, профессор ГРАЧЁВА Е.И.
В последнее время не только в России, но и в других странах все чаще возникают проблемы в электроэнергетике, которые приводят к нарушению электроснабжения и, как следствие, наносят колоссальный ущерб экономике. Это связано с тем, что у большинства предприятий кабельные линии (КЛ) и электрические сети находятся в эксплуатации в течение многих лет, и аварии происходят из-за физического износа электрооборудования и электропередач.
Запас прочности кабелей рассчитывается на этапе проектирования, а при их изготовлении его величина принимает конкретное значение. Это и определяет уровень надежности работы КЛ в условиях эксплуатации.
Необходимость новых исследований и вычислений подтвердили научные материалы по этой теме. Такие ученые, как Ю.П. Аксенов, Г.М. Лебедев, А.Г. Ляпина, Ю.А. Лавров, S.R. Robinson и др., внесли очень большой вклад в эти исследования.
Повышения уровня эксплуатационной надежности КЛ можно добиться совершенствованием технологии производства, применением новых изоляционных материалов, конструкций и оболочек кабелей. Таким образом, главной задачей при эксплуатации КЛ является сохранение их запаса прочности.
При эксплуатации кабель постоянно подвергается воздействию внешних повреждающих факторов. Эти факторы влияют на снижение уровня надежности. Борются с данными факторами, применяя разнообразные меры, такие как защита кабеля в траншеях и в открытой прокладке; строительство кабельных туннелей, каналов, шахт; рост квалификации обслуживающего персонала; совершенствование технических средств в профилактике, установке и ремонте электрических сетей.
Несмотря на это, все перечисленные мероприятия не исключают возможности возникновения отказов КЛ из-за старения изоляции и наличия в них заводских дефектов. Решением данной проблемы является замена КЛ, исчерпавший свой ресурс, но замена их всех в течение нескольких лет потребует больших финансовых затрат.
Выходом из сложившейся ситуации является совершенствование методов диагностики, которые позволят классифицировать КЛ по их остаточному ресурсу и создать план постепенной замены старых кабелей, что может действительно увеличить срок службы КЛ и снизить экономические затраты на обслуживание и ремонт.
УДК 621.314.2
Диагностика силовых трансформаторов и устройств рпн
ЯЗАРОВ З.Р., КГЭУ, г. Казань
Науч. рук. канд. техн. наук, доцент МАКСИМОВ В.В.
Силовые трансформаторы являются одним из наиболее массовых и значимых элементов энергосистем. Естественно, что надежность работы сетей, электростанций и энергосистем в значительной степени зависит от надежности работы трансформаторов, тем более что значительная часть трансформаторов отработала определенный стандартом минимальный срок службы – 25 лет. Устройство регулирования напряжения силовых трансформаторов под нагрузкой (РПН) – сложный и недостаточно надежный узел силового трансформатора. Неисправность в этом устройстве может привести к серьезному повреждению трансформатора в целом.
Для надежного контроля и диагностирования устройств РПН применяются приборы серии ПКР от СКБ ЭП. Прибор позволяет определять основные неисправности в устройстве РПН, контролировать последовательность работы его элементов, фиксировать моменты срабатывания и осциллографировать процесс переключения в нем. Осциллографирование процесса переключения позволяет выявить затягивание срабатывания, неодновременность срабатывания по фазам, неоднократность срабатывания контакта.
ПКР-2 выполняет функцию осциллографирования контактора резисторных устройств РПН. Осциллографирование производится на отключенном от рабочего напряжения переключающем устройстве, при небольших измерительных токах и напряжениях, характер вибрации контактов может быть различен, и он не регламентируется, а значит, не является браковочным фактором. Наличие разрыва цепи тока означает неправильное чередование работы контактов контактора и чрезмерное отклонение интервалов переключения от нормы, что указывает на их износ или на нарушение их регулировки. В данном случае контактор бракуется и подвергается ревизии и ремонту.
Данный метод диагностики позволяет быстро и без негативного влияния на трансформатор получить общую картину его состояния, принимать обоснованное решение о дальнейшей эксплуатации и планировать сроки проведения ремонтов, что в целом будет способствовать повышению надежности работы всей системы электроснабжения.
СЕКЦИЯ 3. ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
И СВЕТОТЕХНИКА, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
И ЭЛЕКТРОННЫЕ АППАРАТЫ
УДК 004.3
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЛЭП ДЛЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА ГОЛОЛЕДА
АБДУЛЛОВ А.А., БАЙМУХАМЕТОВ З.Р., ГОРЯЧЕВ М.П.,
КГЭУ, г. Казань
Науч. рук. ассистент ГОРЯЧЕВ М.П.
Одной из серьезных причин аварий в электроэнергетических системах повышенной мощности является образование плотного ледяного осадка – гололеда – при замерзании переохлажденных капель дождя, мороси или тумана на проводах высоковольтных линий электропередачи.
В соответствии с картой гололедных нагрузок, Республика Татарстан относится в основном ко второй группе риска (нормативная толщина стенки гололеда на проводе – не менее 15 мм). Однако при этом Бугульминский район, например, относится к четвертой (нормативная толщина стенки гололеда на проводе – не менее 25 мм), самой опасной группе. Проблемы с гололедообразованием также отмечены в Лениногорском, Нурлатском и Альметьевских районах.
В настоящее время в рамках НИОКР «Разработка системы контроля гололедообразования на высоковольтных линиях 110, 35, 6 (10) кВ» собраны датчики мониторинга гололеда, которые установлены в Лениногорском районе на линиях 6 и 35 кВ и в режиме реального времени передают информацию об угле провиса провода, температуре провода и относительной влажности воздуха.
Для обработки полученных данных разрабатывается система мониторинга гололеда, включающая математическую модель. В целях уточнения ее входных данных, таких как провис провода, длина пролета, проводился анализ изображений линии 6 кВ в разное время.
ФГБОУ ВО «КГЭУ» ведутся работы на линиях ПАО «Татнефть», расположенных в г. Лениногорске. 29 октября 2016 г. и 16 января 2017 г. были сделаны фотографии линий, к которым подсоединены приборы СМГ-16.
Проведен предварительный сбор данных по обследуемой линии 6 кВ. Анализ осенних фотографий проводился следующим образом:
Для получения точных результатов использовалась программа ImageJ (программа с открытым исходным кодом для анализа и обработки изображений), которая удобна для измерения любого расстояния в пикселях между условными точками.
На каждой фотографии присутствует своеобразный эталон в виде калибровочной штанги длиной 1,05 м.
При обработке результатов сперва измерялась длина штанги в пикселях, что позволяло нам точно определить количество пикселей в одном метре, а затем производился замер расстояния между опорами и точками подвеса проводов.
Анализ зимних фотографий производился немного иначе. Данные были обработаны двумя способами:
1. Замерялась ширина опоры на осенней фотографии (ширина составила 0,21 м). Затем на каждой фотографии ширина опоры в пикселях переводилась в метры и получались дальнейшие результаты. После сравнения с осенними результатами была выявлена погрешность в 3–4 % на каждой фотографии из-за наличия снега на опоре, что искажало ее ширину.
2. Более точные результаты были получены после использования в качестве константы расстояния между опорами. Погрешность относительно измерений осенью составила 1–2 % (учитывалась длина пролета, т.е. расстояние между соседними опорами, которая должна быть неизменной в течение года).
На рисунке представлено изображение наложенных осенней и зимней фотографии одного и того же пролета, где наблюдается изменение стрелы провиса провода. Так, осенью длина провиса провода, на котором установлен прибор СМГ-16, составляла приблизительно 1,419 м, а зимой – 1,720 м. Стоит отметить, что в силу погодных условий в некоторых пролетах длина провиса провода уменьшилась, так как при минусовой температуре провод натягивается. Кроме того, присутствует разрегулировка линейной арматуры (перетягивание провода между пролетами), что необходимо учитывать в математической модели системы мониторинга гололедообразования.
Изображение наложенных осенней и зимней фотографии
Проведенная работа позволяет повысить качество проведения мониторинга контроля гололедообразования благодаря привязке данных, полученных с приборов СМГ-16, к фактическим параметрам линии в заданные промежутки времени.
УДК 621.316.72