Учебное пособие 800352

напряжение.

Применение систем мониторинга состояния изоляции кабельных линий в режиме реального времени является наиболее эффективным способом обеспечения надежности электроснабжении потребителей, но одновременно является и наиболее дорогостоящим.

Наиболее полным будет использование в «on-line-системах» мониторинга следующих диагностических методов.

1 Непрерывный контроль распределения температуры вдоль кабельной линии. Выявление локальных превышений температуры будут свидетельствовать о появлении развивающихся дефектов в изоляции.

Для мониторинга температурного профиля кабеля эффективно используются оптоволоконные принципы мониторинга и устройства. В высоковольтный кабель помещается оптическое волокно, которое, по сути является распределенным датчиком температуры. При незначительном изменении температуры, даже в доли градуса, характер распространения импульсов от лазерного источника меняется, что регистрируется приемником. Приемник анализирует спектр отраженного сигнала, выдавая значение температуры. Устройство приема отраженного сигнала лазерного импульса вычисляет месторасположение поврежденного участка с точностью до метра.

Используются как одномодовые, так и многомодовые оптические волокна. Однако, как показал опыт, наиболее точные результаты дает применение многомодового оптического волокна. В этом случае выше температурное разрешение и точность вычисления температуры. Одномодовые оптические волокна используются для относительно небольших по длине кабельных линий. На значительных длинах кабельных линий применяются одномодовые оптические волокна. Однако, точность измерения температуры и пространственное разрешение у них ниже. Вышеуказанные особенности связаны с различным характером распространения оптических импульсов много- и одномодовых волокнах.

Кроме того, опыт эксплуатации показал, что применять систему температурного мониторинга для высоковольтных кабелей наиболее эффективно для контроля технологических режимов работы кабеля, а вот для диагностики развивающихся дефектов этот метод не всегда оправдан, поскольку процесс развития дефектов не всегда сопровождается существенным изменением температуры, если это, конечно, не дуговой пробой слоя диэлектрика.

Таким образом, непрерывный контроль распределения

61

температуры вдоль кабельной высоковольтной линии редко целесообразен.

2 Непрерывный контроль уровня частичных разрядов в изоляции самого кабеля, а также соединительных и концевых муфт как наиболее подверженных дефектам элементам кабельной линии.

Как показывает опыт эксплуатации, не всегда монтажный персонал качественно монтирует муфты. Дефекты проявляются либо при испытаниях при вводе в эксплуатацию, либо с течением времени, например, при постепенном попадании влаги в муфту. Причем в большей степени эти дефекты монтажа проявляются в виде частичных разрядов, а в меньшей – в виде локального превышения температуры.

Практически при всех дефектах изоляции появляются частичные разряды. Частичные разряды представляют собой искровые разряды очень малой мощности, которые возникают в толще изоляции в местах дефектов (полости, пузырьки воздуха, капли воды) в изоляции или на поверхности изоляции. Частичные разряды приводят к постепенному старению изоляции. Этот процесс, обычно длится годами. Выявить частичные разряды технически несложно, поскольку частичные разряды создают электромагнитные волны радиочастотного диапазона – радиопомехи, мощность которых может быть зарегистрирована.

Для выявления и оценки мощности частичных разрядов в высоковольтной изоляции применяют различные датчики и регистрирующее оборудование. Причем выделяют три следующих диапазона частот электромагнитных помех:

1)ультразвуковой (акустический) – до 300 кГц (понятно, что речь идет об электромагнитных колебаниях, хотя в названии звуковые частоты);

2)высокочастотная область – диапазон от 150 кГц и до 30 МГц;

3)сверхвысокочастотный диапазон – диапазон от 100 МГц и до

1500 МГц.

Соответственно для каждого из диапазонов используются свои измерительные датчики.

Опты показывает, что для диагностического мониторинга высоковольтных кабелей целесообразно использовать ультразвуковые датчики для регистрации частичных разрядов в соединительных и концевых муфтах, а высокочастотные трансформаторы тока – для контроля состояния самого кабели, а также соединительных и концевых муфт.

3 Непрерывный контроль токов утечки в экранах кабелей.

Идея метода заключается в выявлении неисправной фазы кабеля,

62

в которой произошло ухудшение изоляции, в результате изменения емкостного тока через изоляцию этой фазы.

Этот метод позволяет выявлять места механического повреждения экранов кабелей. Причиной механических дефектов экранов кабелей могут стать повреждения кабелей в процессе укладки или в процессе эксплуатации, например, при проведении каких-либо строительных работ в зоне прокладки кабеля. В поврежденные места постепенно проникает влага, что может привести к повреждению главной изоляции кабеля. Следует отметить, что такое встречается значительно реже в отличие от дефектов концевых и соединительных кабельных муфт. Кроме того, проблемой применения метода контроля емкостных токов утечки является сложность отстройки этих токов от наведенных в экране токов промышленной частоты. Несмотря на это, данный метод в силу своей простоты активно используется для on-line-контроля состояния кабельных линий.

В России и за рубежом многие компании занимаются исследованием в этой области, а также производят и поставляют оборудование для мониторинга высоковольтных кабелей. Среди них:

1)ООО «Седатэк» (г. Москва);

2)группа компаний «ЭКРА» (г. Чебоксары);

3)ООО «Инверсия-Сенсор» ASTRO (Россия);

4)компания DIMRUS (г. Пермь);

5)компания OMICRON (Австрия);

6)компания «LIOS Technology» (Германия);

7)компания BARTEC RedGuard (Германия) и др.

Среди отечественных разработчиков систем мониторинга высоковольтных кабелей можно отметить компанию DIMRUS (г. Пермь).

Применение современных технологий мониторинга и диагностики состояния высоковольтных кабелей электрических сетей позволяет вовремя выявлять развивающиеся дефекты в изоляции и своевременно выводить соответствующие участки сети в ремонт, предотвращая тем самым возможные аварийные ситуации и, как следствие, снижая экономические затраты.

Литература

1. Киреев О. В. Повышение эффективности оперативной диагностики высоковольтного электрооборудования / О. В. Киреев, Н. В. Ситников, С. А. Горемыкин // Прикладные задачи электромеханики,

63

энергетики, электроники Инженерные идеи XXI века: труды Всерос. студ. научно-технической конф. – Воронеж: ВГТУ, 2012. – С. 135-137.

2.Сумин А. А. Муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена / А. А. Сумин, С. А. Горемыкин, Н. В. Ситников // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники Инженерные идеи XXI века: труды Всерос. студ. научно-технической конф. – Воронеж: ВГТУ, 2013. – С. 113-115.

3.Горбунов Д. А. Особенности пересечения кабельными линиями электропередачи напряжением 6(10) кВ иженерных коммуникаций и сетей / Д. А. Горбунов, С. А. Горемыкин, Н. В. Ситников // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники Инженерные идеи XXI века: труды Всерос. студ. научно-технической конф. – Воронеж:

ВГТУ, 2013. – С. 74-76.

Воронежский государственный технический университет

64

УДК 621.332

П.Г. Стретенцев, Н.И. Климентов, Г.М. Мамедов

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ МЕЖПОДСТАНЦИОННОЙ ЗОНЫ ТЯГОВОЙ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В СРЕДЕ MULTISIM

С помощью программы Multisim построена модель тяговой сети с двумя тяговыми подстанциями и поперечной емкостной компенсацией

Ключевые слова: электроснабжение, тяговые подстанции, тяговая сеть, поперечное компенсирующее устройство

Для одного и того же локомотива при его перемещении вдоль фидерной зоны изменяется индуктивное сопротивление системы и, следовательно, изменяется коэффициент мощности [1].

В данной работе с применением программы схемотехнического моделирования Multisim имитируется схема питания контактной сети переменного тока системы 25 кВ. Рассматривается межподстанционная зона двух подстанций, на одной из которых находится компенсирующее устройство.

Реальный тяговый трансформатор имитируется схемой замещения с подключенными измерительными приборами - амперметром, вольтметром и ваттметром (рис. 1).

Рис.1. Модель схемы замещения тягового трансформатора

Локомотив при моделировании представляется, как активноиндуктивная нагрузка (рис. 2).

65

67

Рис. 4 Модель межподстанционной зоны тяговой сети переменного

Рис. 5. Изменения коэффициента мощности на подстанциях 1 и 2 при перемещении локомотива в межподстанционной зоне

С помощью разработанной модели можно оценить изменения напряжений и определить распределение токов и мощностей между подстанциями при различных расположениях локомотива в межподстанционной зоне.

Литература

1.Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. Учебник для вузов ж. д. трансп. – М.: Транспорт, 1982.

–528 с.

2.Хернитер Марк Е. Электронное моделирование в Multisim + DVD. (Пер. с англ.) / Пер. с англ. Осипов А.И. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 488 с.: ил.

Ростовский государственный университет путей сообщения (филиал в г. Воронеж)

68

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Статьи трудов Всероссийской студенческой научнотехнической конференции отражает современное состояние таких отраслей промышленности, как электромеханика, энергетика, электроника. Вопросы рассматриваемых отраслей согласованы по тематическим направлениям.

Материал статьи представляет собой научный и инженерный результат, пригодный для использования в производстве, учебном процессе, при выполнении курсового и дипломного проектирования, а также в дальнейших научных поисках.

69

СОДЕРЖАНИЕ

Комлев А. Е., Гусаков Д. В., Перцев Ю. А, Зеленская С. Г. Методы оценки надежности высоковольтных линий электропередач……4 Попурей М. А., Савельева Е. Л. Законы распределения отказов электрических машин………………………………………………6

Комлев А. Е., Гусаков Д. В., Перцев Ю. А., Зеленская С. Г. Анализ основных причин отказов высоковольтных линий электропередач в условиях резко континентального климата……………………………………………………………..11

Агапов А. А. Особенности применения постоянных магнитов в составе БДПТ для работы в качестве исполнительных механизмов промышленных манипуляторов экстремальной направленности…………………………………………………….13

Носов В. А., Горемыкин С. А. Контроль состояния изоляции высоковольтных трансформаторов в электрических сетях……..16 Глушков В. В., Ситников Н. В. Вводы высоковольтного оборудования электрических сетей с RIP-изоляцией: особенности эксплуатации и мониторинга их состояния………21

Аксенов Д. А., Мамедов Г. М., Климентов Н. И. К расчету характеристик систем автоматического регулирования………...26

Бондаренко Д. В., Пашин Е. А., Тикунов А. В. Перспективы солнечной энергетики в России…………………………………..32

Гусаков Д. В., Орлов В. В., Титова Л. Н. Особенности применения полимерной изоляции высоковольтных изоляторов………………………………………………………….34

Ягольницкий Д. В., Титова Л. Н. Функциональная схема собственных нужд электровоза серии 2ЭС7…………………….36 Ягольницкий Д. В., Титова Л. Н. Зависимость электромагнитного момента от суточного графика нагрузки………………………...39

Черкасов Д. Р., Стецюк А. В., Захарова Д. А., Черных. Т. Е.

Генератор для микрогэс…………………………………………...43

70