Контроль частичных разрядов электромагнитным методом

ХУСНУТДИНОВ Р.А., МАРДАНОВ Г.Д., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р физ.-мат. наук, профессор ГОЛЕНИЩЕВ-КУТУЗОВ А.В.

Электромагнитный метод предусматривает регистрацию частичных разрядов (ЧР) с помощью антенны наружной установки. Антенна представляет собой электромагнитный регистратор, рассчитанный для работы в диапазоне метровых или сантиметровых волн. Метод основан на регистрации высокочастотных колебаний в измерительной схеме при возникновении ЧР. Такие измерительные схемы находят широкое применение, так как позволяют надежно измерять основные характе­ристики ЧР и обеспечивают высокую чувствительность, минимальный регистрируемый кажущийся заряд составляет 10^–14–10^–15 Кл.

Лабораторный вариант экспериментальной установки имеет в своем составе две антенны разного типа, цифровой осциллограф, ПК с платой АЦП и специализированным программным обеспечением. Схема измерения ЧР представлена на рисунке.

Схема измерения ЧР электромагнитным методом: И – изолятор; А1 – антенна LA380; А2 – антенна Н31101; У – усилитель; ПК – персональный компьютер; ПО – программное обеспечение LabVIEW; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ЦО – цифровой осциллограф

Электромагнитное излучение ЧР представляет собой видеоимпульс. Как правило, для измерения ЧР в высоковольтной изоляции применяются приборы, работающие в области высоких частот (VHF-метод) с узкополосным диапазоном до 2 МГц и широкополосным более 50 МГц. Сигнал электромагнитного излучения, генерируемый ЧР, возникающими в исследуемых высоковольтных изоляторах, детектируется с помощью антенн А1 и А2. Для визуализации и настройки частотного диапазона сигналов ЧР используется цифровой осциллограф.

В качестве первой антенны (А1) используется активная рамочная антенна LA380 (диаметр 30 см). Антенна имеет внутренний усилитель с высоким коэффициентом усиления (20 дБ в диапазоне 10 кГц – 250 МГц). LA380 предназначена для работы в частотном диапазоне 10 кГц – 500 МГц. Для выполнения измерений в полевых условиях используется узконаправленная антенна А2.

В качестве второй антенны (А2) используется Н311-01 – всеволновая телевизионная антенна с широкополосным усилителем, которая применяется для приема в дециметровом диапазоне. Антенна осуществляет прием сигналов в диапазоне частот 48,5–890 МГц и состоит из дециметровой части. Антенна обладает равномерным усилением по всему частотному диапазону. Дециметровая часть представляет собой логопериодическую антенну с 20 вибраторами.

Разработанная система использовалась при проведении исследований на высоковольтных подстанциях г. Казани. В перспективе планируется разработка модификации программы обработки, которая позволит записывать сигналы электромагнитного излучения ЧР поочередно с необходимого количества изоляторов в двоичный, текстовый или файл специфического формата, а затем проводить постобработку записанных данных для последующего анализа состояния изоляторов.

УДК 621.311.04

Импульсные источники питания для установок очистки газов от экологически вредных примесей

ШАБАЛИН К.В., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р техн. наук, профессор ВАЛЕЕВ И.М.

Возможность использования импульсной стримерной короны для очистки газов от экологически вредных примесей исследуется в настоящее время во многих странах. При этом привлекательными являются как простота технологий очистки, совмещения реакционной камеры с существующими технологическими схемами, так и относительно невысокие затраты энергии на процесс очистки. Очистка газов от экологически вредных примесей основана на доокислении молекул примесей с последующим улавливанием твердых или жидких продуктов окисления. Так, конверсия оксида углерода СО в углекислый газ СО₂ представляет собой завершенный процесс очистки. Доокисление SO₂ в SO₃ или NO_x в NO₃ облегчает улавливание указанных экологически вредных оксидов путем связывания доокисленных продуктов с 52 молекулами воды с образованием кислот или солей с последующим их осаждением.

Необходимо было соблюдение условий для эффективной очистки дымовых газов, а именно:

– предельно короткий фронт импульса напряжения;

– максимально возможная напряженность электрического поля в промежутке;

– ограничение длительности импульса напряжения временем пересече­ния стримерами межэлектродного расстояния;

– недопущение перехода стримерного разряда в искровой.

Эти условия реализуются при форме импульса напряжения, близкой к прямоугольной. При других формах импульса, например экспонен-циально спадающих или колоколообразных, следует ожидать неоправданного увеличения потребления энергии от источника за счет джоулевых потерь энергии в стримерных каналах после пересечения ими промежутка. Предпосылкой очистки в зоне стримерного разряда является образование химически активных частиц, таких как О, О₃, ОН– , Н₂О₂ и т.д. В нашей работе приведен выбор технологических параметров импульсного генератора для питания реакционных камер диаметром 100–300 мм. Простейшим вариантом такого генератора был генератор, собранный по схеме Блюмляйна в аудитории Б115. Были проведены исследования по определению оптимальных режимов очистки газов от оксидов азота и серы и других экологически вредных примесей, а также снижению затрат на очистку в несколько раз по сравнению с имеющими место в современных пилотных и экспериментальных установках.

Были сделаны выводы о том, что при технологии очистки необходимо стремиться к повышению средней напряженности электрического поля в реакционной камере, а размеры и форма камеры должны быть выбраны такими, чтобы за время действия импульса напряжения стримеры пересекли расстояние между электродами камеры. Как показывают результаты экспериментальных работ, разработка предложенной технологии очистки комбинированным способом, во-первых, не сопряжена с решением сложных инженерных задач и, во-вторых, обеспечивает высокий ресурс источника высокого напряжения и излучения в агрессивной среде очищаемого газа. Наличие в газе только коронирующего электрода и излучателя электромагнитных волн является несомненным преимуществом способа очист­ки по сравнению с другими электрофизическими способами.

Литература

1. Кудряков К.И. Перспективы развития источников питания установок для очистки газов от экологически вредных примесей / К.И. Кудряков, И.П. Кужекин, С.Г. Мусагалиев и др.

2. Костенко М.В. Техника высоких напряжений / М.В. Костенко. – М.: Высшая школа, 1973.

3. Валеев И.М. Электротехнологические процессы и аппараты: учеб. пособие / И.М. Валеев, Е.В. Михайлова. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2012.

4. Masuda S. Control of NO_x by positive and negative pulsed corona discharges / S. Masuda, H. Nakao // Rec. IEEE/IAS. – 1986. – Ann. Conf. P.

5. Dinelly G. Industrial experiments on pulse corona simultaneous removal of NO_x and SO₂ from flue gas / G. Dinelly, L. Civitano, M. Rea // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1990.

6. Мухленов И.П. Основы химической технологии: учебник для студентов хим.-технол. спец. вузов / И.П. Мухленов, А.Е. Горштейн, Е.С. Тумаркина; под ред. И.П. Мухленова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1991.

7. Дыганова Р.Я. Актуальные проблемы экологии: учеб. пособие / Р.Я. Дыганова. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2005.

8. Калайда М.Л. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду: учеб. пособие / М.Л. Калайда. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2006.

УДК 536.521.2