филиал
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский университет «МЭИ»
в городе Смоленске
кафедра Электроэнергетических систем (ЭЭС)
Андреенков Евгений Сергеевич
аспирант, ассистент кафедры ЭЭС
Шунаев Сергей Анатольевич
аспирант, ассистент кафедры ЭЭС
исследования в области технических наук
КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ПОДВЕСНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ ЛЭП ПЕРЕМЕННОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ 110-750 кВ
Смоленск 2014
Актуальность и проблематика научной работы. Одной из основных и перспективных функций системы самодиагностики ЛЭП является обобщенный контроль технологических и технических параметров высоковольтного оборудования, которое составляет единую цепь передачи и преобразования электрической энергии от поставщика к потребителю.
В связи с достаточно большими техническими сложностями организации телеметрического контроля параметров воздушных линий, и с большой их протяженностью, диагностика дефектов и оценка технического состояния ЛЭП под рабочим напряжением всегда требует применения самых эффективных технических решений.
Очень важной для эксплуатационных и ремонтных служб является информация не только о факте наличия проблем в подвесной изоляции воздушной линии. Ремонтный персонал нуждается в максимально точной информации о месте возникновения дефекта в линии. Поэтому развитие телеметрических методов профилактического контроля изоляции является актуальным.
Целью данной научной работы является создание устройства телеметрического контроля состояния подвесной изоляции линий электропередач и распределительных устройств.
Решение данной проблемы требует её декомпозиции на несколько взаимосвязанных локальных задач:
оценка методов диагностики подвесной изоляции высоковольтных ЛЭП, регламентированных в настоящее время;
создание математических моделей подвесных гирлянд изоляторов, отражающих основные физические процессы при пробое изолятора;
выявление на основе полученных моделей критериев повреждения изоляторов;
создание принципиальных и функциональных схем систем диагностики подвесной изоляции, работающих на основании выявленных критериев и зависимостей. Выбор схемы, наилучшим образом удовлетворяющей поставленным задачам и технико-экономическим критериям.
Методы исследования. Использованные в работе методы основаны на совокупности теории электрических цепей, управления, методах математического и физического моделирования, имитационного проведения вычислительных экспериментов, экспертного анализа, эксперимента с использованием современных компьютерных средств.
Материалы исследования. Материалы исследования могут быть разделены на три раздела, соответствующих поставленным задачам.
Первый раздел посвящен рассмотрению регламентированных методов контроля подвесной изоляции. Кратко описана суть наиболее распространенных методов, выявлены основные сильные и слабые стороны. Трудоемкость, повышенная опасность и необходимость для ряда методов отключения оборудования от напряжения позволили сделать вывод о недостаточной эффективности рассмотренных методов.
Во втором разделе изложены методические вопросы моделирования подвесных гирлянд изоляторов, отражающего основные физические процессы при пробое изолятора. В основе модели лежит предположение о перераспределении потенциала электрического поля на гирлянде содержащей нулевой изолятор.
Уравнение для потенциала рассматривалось в цилиндрической системе координат с двумя независимыми переменными. Численное решение полученного уравнения было найдено с использованием метода конечных элементов. Оно позволило получить распределение напряженности электрического поля вдоль гирлянды изоляторов.
В третьем разделе рассмотрена методика, позволяющая построить схему системы телеметрического контроля изоляции высоковольтных ЛЭП. Для реализации системы предлагается снабдить каждую гирлянду изоляторов датчиком контроля напряженности электрического поля, который позволит локализовать гирлянду с нулевым или поврежденный изолятором.
По итогам исследования получены следующие результаты:
установлена зависимость между появлением «нулевого» изолятора и перераспределением электрического поля вдоль всей гирлянды;
разработана технико-экономическая стратегия построения системы диагностики подвесной изоляции высоковольтных ЛЭП.
Техническая значимость заключается в том, что предлагаемый метод телеметрического контроля основан на удаленном способе измерения параметров подвесных изоляторов и позволяет с достаточно высокой точностью локализовать место повреждения изоляции воздушных линий и распределительных устройств.
Кроме того, такая система создает дополнительную инфраструктуру для передачи диагностической информации вдоль ЛЭП, что позволяет использовать ее для получения данных о состоянии проводов (температура, толщина стенки гололеда, стрела провеса и т.д.). Данную разработку предполагается использовать в дальнейшем для создания системы комплексной диагностики ЛЭП. Такая система позволит минимизировать затраты на обслуживание, дистанционно управлять техническим состоянием и сроком жизни оборудования.
В результате реализации предлагаемого метода контроля изоляции предполагается существенное снижение эксплуатационных издержек, связанных с оплатой труда выездных бригад в ночное время и использованием техники для их доставки в отдаленные районы распределительных сетей.
Точная локализация аварийного участка позволяет снизить время поиска повреждения и тем самым снизить время отключения и минимизировать возможный ущерб от недоотпуска электроэнергии.
Список
№ п/п
|
Название работы, ее вид
|
Форма
работы
|
Выходные данные
|
Объем
|
Авторы
|
1.
|
Модель электромагнитного поля подвесной изоляции ЛЭП для реализации системы самодиагностики ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения
|
Печ.
|
«Энергетика, информатика, инновации-2014»
Сб. трудов Международной научно-технической конференции. –Смоленск, 2014.
|
3с
|
Андреенков Е.С.
Шунаев С.А.
|
2.
|
Сравнительный анализ численных методов расчета электрических полей
|
Печ.
|
«Энергетика, информатика, инновации-2014»
Сб. трудов Международной научно-технической конференции. –Смоленск, 2014.
|
3с
|
Андреенков Е.С.
Шунаев С.А.
|
3
|
Сравнительный анализ методов диагностики подвесной изоляции ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения
|
Печ.
|
«Энергетика, информатика, инновации-2014»
Сб. трудов Международной научно-технической конференции. –Смоленск, 2014.
|
3с
|
Андреенков Е.С.
Шунаев С.А.
|
4
|
Контроль состояния подвесных изоляторов ЛЭП переменного тока напряжением 110-750 кВ
|
Печ.
|
Сборник тезисов докладов национального конгресса по энергетике 2014. – Казань, 2014.
|
3с
|
Андреенков Е.С.
Шунаев С.А.
|
публикаций по теме научной работы |
