Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Диагностика оборудования систем электроснабжения. Учебное пособие
.pdf
72
ТСД оценивается совокупностью показателей, основными из которых
являются показатели надежности, метрологические показатели и
массогабаритные показатели.
Показатели надежности ТСД характеризуют:
вероятность безотказной работы
()
T
Pt
- вероятность того, что в
пределах заданной наработки отказ ТСД не возникает. Величина
вероятности безотказной работы рассчитывается по формулам в
зависимости от закона распределения отказов элементов.
Для экспоненциального закона
()
T
t
T
P t e
, (2.18)
где
T
- интенсивность отказов ТСД;
коэффициент готовности
Г
К
- вероятность того, что ТСД окажутся
работоспособными в произвольный момент времени, кроме
планируемых периодов, в течение которых использование их по
назначению не предусматривается, и характеризует как
безотказность, так и ремонтопригодность ТСД.
Коэффициент готовности рассчитывается по формуле:
Т
Г
ТВ
Т
К
ТТ
, (2.19)
где
Т
Т
- наработка на отказ;
В
Т
- среднее время восстановления;
вероятность правильной работы ТСД
73
()
Ф Г m
Р К P t
. (2.20)
Метрологические показатели характеризуют точность измерения
ТСД, которая в большой степени влияет на инструментальную
достоверность. Точность можно определить так называемой мерой
точности
, (2.21)
где - среднеквадратичная погрешность.
Составляющие погрешности отдельных функциональных элементов
ТСД считаем независимыми, используя предельную теорему вероятности
и закон распределения погрешности ∆ близок к нормальному
2
2
()
1
( ) exp
()
()2
m
f
(2.22)
Мера точности зависит от сложности ТСД и определяется точностью
отдельных операций в процессе диагностирования.
При постановке диагноза могут возникать случайные и
систематические погрешности, обусловленные погрешностями
измерительного тракта ТСД и нестабильностью метода измерения.
Систематические погрешности, характер изменения которых
известен, учитываются при выборе допуска на параметры.
Случайные же погрешности всегда будут вносить неопределенность
при оценке результата диагностирования. Погрешности метода измерения
74
приводят к ошибкам в оценке состояния ОД, определяемыми при
вероятности ошибки первого и второго рода.
Иногда кроме статической погрешности следует учитывать и
динамическую погрешность измерения, влияние которой существенно при
изменении переменной величины. Причем чем быстрее изменяется
параметр, тем больше погрешность измерения в данном интервале
времени.
Значительный вклад в ошибки при постановке диагноза вносят
датчики, первичные преобразователи, коммутаторы и элементы
измерительного тракта.
В общем случае погрешность σ(Δ) складывается из погрешности
датчиков σд, нормализаторов σн и коммутаторов σ
к,
222
()
Д Н К
(2.23)
которая составляет единицы процентов.
При проектировании ТСД учитывают, что завышение требований
относительно точности приводит к усложнению средств, а, следовательно,
и к снижению их надежности и увеличению стоимости. На практике,
цифровым измерительным устройствам свойственны быстродействие и
высокая точность, достигающая 0,01%
Массогабаритные показатели ТСД охарактеризуют величиной
компактности средств поиска дефектов
G
WV
(2.24)
где G - масса; V- занимаемый объем.
Требования минимально возможной стоимости, малой массы,
габаритов являются общими для любых технических средств диагностики
электроэнергетического оборудования.
75
2.10 Устройства для поиска дефектов
Устройства для регистрации теплового, инфракрасного излучений и
поверхностного разряда. Для диагностирования электроэнергетического
оборудования применяют средства инфракрасной техники и
тепловизионные методы контроля. Тепловизоры используют для
диагностирования электрооборудования подстанций и мониторинга
воздушных и кабельных линий. Благодаря высокой производительности и
возможности обнаружения нагрева труднодоступных узлов на безопасном
расстоянии и в необходимых местах, диагностирование средствами
инфракрасной техники очень перспективно.
Для мониторинга и тепловизионного диагностирования используют
отечественные и зарубежные тепловизоры различных моделей, а также
телевизионные измерительные системы, характеристики которых
приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 - Характеристики тепловизоров
Характеристики
МФ20ТВ
Фирма
1WТЕСО
Икар-3
АГА-782
Швеция
ТВ-03
ТК1-
940051.
Диапазон температур, °С
0-200
-200-+200
3-200
-20-900
0-200
-20-+1500
Минимальный
перепад, °С
0,5*
0,05"
2
0,1*
0,2
<2%
Поле обзора, град.
7x4
20x20
1,5x0,5
11
4,5
39x30
Масса, кг
8 3 0,95
1,6
90
4,9
Дальность действия, м
2-00
-
0,5-3
1,1-3,3
0,5-оо
-
Время непрерывной
работы, ч
2
5 8 - -
-
76
* - на уровне +30°С, ** - на уровне +22°С
Актуальность тепловизионного метода возрастает в связи с ростом
проблем при эксплуатации электроэнергетического оборудования
высокого и сверхвысокого напряжений.
Поэтому тепловизионный метод в новых нормативных документах по
испытаниям электрооборудования принят как основной метод
диагностирования контактных соединений открытых распределительных
устройств и воздушных линий.
Для поиска дефекта электрооборудования применяют метод
сравнения, например, сравнение нагрева контактных соединений и провода
(шин).
Работоспособное контактное соединение должно иметь температуру
не выше температуры провода Тр. Если одна из фаз имеет повышенную
температуру, то в ней возникает повышенное тепловыделение за счет
диэлектрических потерь, потерь на переходном сопротивлении контактов
или потерь в магнитопроводе Тр.
При определении состояния контактных соединений с
использованием тепловизоров необходимо учитывать нагрузку, т.к.
выделяемое тепло находится в квадратичной зависимости от нагрузки.
Кроме того, около ОД учитывают скорость ветра, температуру
окружающей среды и т.д.
При практическом применении тепловизоров, для измерения нагрева
и выработки критериев оценки состояния изоляции гирлянд, используют
специальные таблицы. Данные для таблиц получают путем наблюдения за
изоляторами в гирлянде и сравнения их температуры с температурой
соседних изоляторов ВЛ и Тр (таблица 2.4).
77
Таблица 2.4 - Перепад температур нагрева изоляторов подвесной
гирлянды ВЛ напряжением 110кВ
№
изоляторов
Все
изоляторы
нормальные
Дефектные изоляторы
1-й
2-й
3-й
4-й
5-й
6-й
7-й
1-2
0,880
0,348
0,35 0
0,880
0,880
0,860
0,880
0,890
2-3
0,191
0,191
0,27 3
0,191
0,191
0,191
0,191
0,191
3-4
0,417
0,417
0,417
0,558
0,279
0,417
0,417
0,417
4-5
0,579
0,403
0,40
0,784
1,099
0,696
0,579
0,579
Некоторые тепловизоры имеют недостатки: низкую дальность
действия и сильную чувствительность по температуре и применение их
ограничено из-за невозможности приблизиться к токоведущим частям
менее 2,5м в ЭУ напряжением 220кВ.
На практике применяют запись теплограмм с использованием
специальной техники - видеомагнитофона или электромагнитных сигналов
на магнитную ленту при облете воздушных линий на вертолете с
последующей расшифровкой записи.
Средством поиска дефекта по характеристикам поверхностного
разряда подвесной и опорной изоляции ВЛ напряжением 110кВ и выше
служат дефектоскопы модельного ряда «Филин». Приборы на изоляции ОД
регистрируют пространственно-временную картину распределения
яркости поверхностного разрядов и стробируют (выделяют относительно
фоновых засветок) оптическое излучение поверхностных разрядов в
полупериоде высокого напряжения.
78
Дефектоскопы плохо работают в условиях яркой освещенности ОД.
Техническая характеристика дефектоскопа: расстояние до ОД в диапазоне
2-50м; разрешающая способность в поле ОД на расстоянии 10м различимость двух источников света, расположенных один от другого на
расстоянии 10мм, напряжения питания 6-9В, масса 2,5 кг.
Устройства для анализа газов, растворенных в масле. На практике
анализ газов Тр, выделяющихся при разрушении электрической изоляции,
производится с целью выявления их состава и определения нормальных и
пред аварийных концентраций.
Надежным методом контроля является определение общего
содержания газа в масле (объем растворенных газов).
При эксплуатации силовых трансформаторов применяют газовую
адсорбционную хроматографию, основанную на разделении
диагностируемой смеси при помощи различных адсорбентов - пористых
веществ с сильно развитой поверхностью.
Процесс газовой хроматографии состоит из двух этапов: разделения
пробы смеси на компоненты (качественный анализ) и определения
концентраций каждого компонента (количественный анализ).
Схема хроматографической установки приведена на рисунке 2.8.
Рисунок 2.8 - Структурная схема хроматографической установки:
1 – сосуд с газом – носителем; 2 – дозатор; 3 – разделительная
79
колонка; 4 – детектор; 5 – регистратор; 6 – устройство для
извлечения газа из масла
После выделения из масла неизвестная смесь газов (проба) вводится
в поток носителя 1, который с постоянной скоростью пропускается через
дозатор 2 и колонку 3, содержащую адсорбент.
Различия в физико-химических свойствах отдельных газов смеси
вызывают разные в скорости их продвижения через адсорбент. Поэтому на
выходе разделительной колонки будут последовательно появляться
составляющие неизвестного газа из пробы в смеси с носителем 1.
Свойства газов, выходящих из разделительной колонки,
определяются детектором 4, сигнал которого регистрируется специальным
устройством 5 (самопишущий потенциометр или ЭВМ).
Примерный вид хроматограммы приведен на рисунке 2.9.
Рисунок 2.9 – Хроматограмма смеси трех газов трансформатора
Последовательность (время) вывода из разделительной колонки
конкретных газов известна для условий анализа, что дает информацию о
составе анализируемой смеси газов Тр.
80
Для получения количественных показателей определяется площадь
пиков хроматограммы, которая на основании данных калибровки
приводится к значениям концентрации соответствующих газов.
Чувствительность анализа пробы, т.е. наименьшие выявляемые
концентрации газов, определяет и чувствительность метода
диагностирования. При определении состава растворенных газов
необходимо убедиться, что порог чувствительности такого анализа
обеспечивает выявление концентраций характерных газов,
свидетельствующих о наличии развивающихся в Тр дефектов.
Появлением опасного газа в масле трансформатора считают значение
концентрации, превышающее пороговую чувствительность.
Измеренные концентрации газов используют для расчета отношений
концентраций и скорости их нарастания лишь в случае, если их значения в
5-10 раз превышают порог чувствительности метода диагностирования.
Устройства диагностики на основе микропроцессорной техники.
Достигнутое на практике повышение чувствительности аппаратуры для
выявления дефектов электроэнергетического оборудования, а также
расширение функциональных возможностей измерительной техники
посредством введения в измерительную часть микропроцессорного
устройства или ПЭВМ позволяют создать автоматизированные
измерительно-вычислительные комплексы для целей диагностирования
ЭУ.
Ускоренное развитие электронной техники позволяет создать базу
для нового направления в эксплуатации электроэнергетического
оборудования. Использование ТСД на основе микропроцессорных систем
способствует обнаружению дефектов в ОД на ранней стадии развития.
В результате, появился резерв времени для принятия
соответствующих мер по их локализации и недопущению развития аварий
81
в ОД, что, в свою очередь, отразится на повышении надежности работы
электроэнергетического оборудования за счет возможности
прогнозирования не нормальных явлений, сокращения времени
прекращения подачи электроэнергии, уменьшения затрат на ремонт
дефектного оборудования благодаря быстрому принятию мер по
устранению дефекта.
В практике эксплуатации ЭУ отдельные операции по оцениванию
состояния изоляции были автоматизированы ранее, например, автоматизация измерения tgδ изоляции трансформаторов. Однако такая
диагностика дает ограниченную информацию о состоянии
электрооборудования.
Поэтому характерные дефекты, приводящие к отказу ЭУ, оставались
не выявленными. Для обнаружения всех дефектов нужны новые средства
диагностики, которые бы выявили дефекты на ранней стадии, проводили
их анализ и прогнозировали бы остаточный ресурс электроэнергетического
оборудования.
Однако не все методы поддаются полной автоматизации,
электромагнитные и ультразвуковые методы по оцениванию состояния
изоляции электрооборудования ускоренными темпами автоматизируются.
Перспективу имеют методы диагностики, в которых дефекты
способны прямо или косвенно генерировать электрический сигнал,
являющийся их достоверным отображением.
Во многих странах мира, включая Россию, происходят существенные
сдвиги в разработке автоматизированных средств диагностирования
состояния электроустановок (силовых трансформаторов, генераторов) на
базе микропроцессорных систем.
На практике применяют автоматизированные средства для измерения
характеристик ЧР в трансформаторах в условиях эксплуатации, устройства
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]