Диагностика оборудования систем электроснабжения
Диагностика оборудования систем электроснабжения: Ключ к надежности и эффективности
В учебном пособии рассматривается важная тема технической диагностики оборудования систем электроснабжения сельскохозяйственных предприятий. Книга, предназначенная для студентов высших и средних учебных заведений, охватывает теоретические основы и практические аспекты диагностики электроэнергетического оборудования, уделяя особое внимание методологии контроля работоспособности, поиску дефектов, системам диагностирования и построению диагностических моделей.
Методология и методы контроля работоспособности
Введение в книгу подчеркивает актуальность диагностики в контексте состояния электроэнергетического оборудования, которое часто отстает от мировых стандартов. Авторы подчеркивают важность управления жизненным циклом оборудования и внедрения стратегий эксплуатации, основанных на оценке текущего состояния.
Первая глава посвящена методологии контроля работоспособности электроэнергетического оборудования. Рассматриваются диагностические признаки, такие как увлажнение изоляции, перегрев контактов и изменение параметров масла, которые указывают на возможные дефекты. Описываются методы контроля, включая контроль диэлектрических потерь, емкостной метод, метод частичных разрядов и акустический метод. Особое внимание уделяется датчикам, используемым для мониторинга различных параметров, и средствам контроля работоспособности, таким как высоковольтные мосты и устройства для измерения частичных разрядов.
Поиск дефектов и системы диагностирования
Вторая глава фокусируется на методах поиска дефектов. Рассматриваются методы поиска дефектов по частичным разрядам, электроакустический метод, методы, основанные на изменении частотных характеристик и волновых процессов, а также методы с использованием инфракрасного и тепловизионного контроля. Обсуждаются методы диагностики на основе анализа газов, растворенных в масле, и средства поиска дефектов, включая классификацию технических средств диагностирования и их характеристики. Отдельное внимание уделяется прогнозированию технического состояния электрооборудования, включая методы прогнозирования состояния изоляции и прогнозирование остаточного ресурса трансформаторов.
Третья глава посвящена системам диагностирования электроэнергетического оборудования. Рассматриваются структурные схемы систем диагностирования, электроустановка как объект диагностирования и системные средства технического диагностирования.
Построение диагностических моделей и проектирование
Четвертая глава посвящена построению диагностических моделей электрооборудования. Рассматриваются классификация непрерывных диагностических моделей, схемы замещения электроэнергетического оборудования, способы построения диагностических моделей, а также анализ диагностических моделей электрооборудования. Отдельное внимание уделяется диагностике трехфазного выпрямителя автоматики электроустановок и диагностике инвертора напряжения блока питания автоматики.
Пятая глава рассматривает проектирование средств диагностирования электроэнергетического оборудования. Обсуждается процедура проектирования средств диагностирования, встраиваемые средства диагностирования оборудования и обоснование степени автоматизации диагностирования.
В заключение, учебное пособие представляет собой комплексный обзор методов и средств диагностики электроэнергетического оборудования, что делает его ценным ресурсом для студентов и специалистов в области электроэнергетики.
- ВО - Бакалавриат
- 13.03.02: Электроэнергетика и электротехника
- 35.03.06: Агроинженерия
ФГБОУ ВО СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Е. Е. ПРИВАЛОВ, А.В. ЕФАНОВ, С.С. ЯСТРЕБОВ, В.А. ЯРОШ ДИАГНОСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Под редакцией доцента Е.Е. Привалова Учебное пособие Ставрополь 2020
УДК 621.311 Рецензенты: кандидаты технических наук, доцент В. Н. Шемякин; кандидат технических наук, доцент В. Г. Жданов (кафедра Электроснабжения и эксплуатации электрооборудования) Диагностика оборудования систем электроснабжения: учебное пособие. / Е.Е. Привалов, А.В. Ефанов, С.С. Ястребов, В.А. Ярош, под ред. Е.Е. Привалова. – Ставрополь: Изд-во ПАРАГРАФ, 2020. - 236с. В учебном пособии изложены вопросы технической диагностики оборудования систем электроснабжения сельскохозяйственных предприятий. Пособие содержит часть теоретического и практического материала лекций и лабораторного практикума учебной дисциплины «Диагностика электроэнергетического оборудования». Пособие предназначено для студентов высших и средних учебных заведений, обучающихся по направлениям «Агроинженерия» и «Электроэнергетика и электротехника». УДК 621.311 Е.Е. Привалов, А.В. Ефанов, С.С. Ястребов, В.А. Ярош 2020
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 3 ГЛАВА 1 КОНТРОЛЬ РАБОТСПОСОБНОСТИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 1.1 Методология контроля работоспособности электроэнергетического оборудования 5 1.2 Диагностические признаки электроэнергетического оборудования 9 1.3 Методы контроля работоспособности электроэнергетического оборудования 12 1.3 Датчики контроля работоспособности объектов диагностики 22 1.4 Средства контроля работоспособности электроэнергетического оборудования 29 ГЛАВА 2 ПОИСК ДЕФЕКТОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 2.1 Метод поиска дефектов по частичным разрядам 36 2.2 Электроакустический метод диагностики изоляции 44 2.3 Метод поиска дефектов в изоляции по изменению частотных характеристик 46 2.4 Метод диагностики изоляции по параметрам волновых процессов 47 2.5 Метод поиска дефектов с применением инфракрасного и тепловизионного контроля 49 2.6 Метод диагностики на базе изменения электромагнитного поля и проникающих излучений 52 2.7 Метод выявления дефектов в изоляции по анализу газов, растворенных в масле 55 2.8 Средства поиска дефектов в электрооборудовании 59 2.8.1 Классификация технических средств диагностирования 59 2.9 Состав, принцип действия и показатели технических средств диагностирования 63 2.10 Устройства для поиска дефектов 68 2.11 Прогнозирование технического состояния электрооборудования 78 2.11.1 Техническая характеристика задачи прогнозирования 79
2.12 Методы прогнозирования состояния изоляции электроэнергетического оборудования 84 2.13 Прогнозирование остаточного ресурса изоляции трансформатора по тепловому износу 91 ГЛАВА 3 СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 3.1 Структурные схемы системы диагностирования 96 3.2 Электроустановка как объект диагностирования 101 3.3 Системные средства технического диагностирования 105 ГЛАВА 4 ПОСТРОЕНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 4.1 Классификация непрерывных диагностических моделей 118 4.2 Схемы замещения электроэнергетического оборудования 122 4.3 Способы построения диагностических моделей 129 4.4 Непрерывные диагностические модели 136 4.4.1 Диагностические модели распределительных сетей 137 4.4.2 Диагностическая модель трансформатора 142 4.5 Анализ диагностических моделей электрооборудования 150 4.6 Специальные диагностические модели электрооборудования 157 4.7 Диагностика трехфазного выпрямителя автоматики электроустановок 163 4.8 Диагностика инвертора напряжения блока питания автоматики 168 ГЛАВА 5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 5.1 Процедура проектирования средств диагностирования 173 5.2 Встраиваемые средства диагностирования оборудования 180 5.3 Обоснование степени автоматизации диагностирования 189 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 195
ПРИЛОЖЕНИЯ ПРИЛОЖЕНИЕ А ПРИМЕРНЫЙ ПОРЯДОК ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ 200 ПРИЛОЖЕНИЕ Б ТРАДИЦИОННАЯ ДИАГНОСТИКА. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ТРАНСФОРМАТОРА ТДН-10000/110 204 ПРИЛОЖЕНИЕ В РАННЯЯ ДИАГНОСТИКА. ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 218 ПРИЛОЖЕНИЕ Г МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАТОР (ЦР) 220 ПРИЛОЖЕНИЕ Д ИНТРОДИАГНОСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА С РПН ТИПА РС-4 222
Введение Объекты электроэнергетики в России имеют ряд особенностей, важных для понимания роди и места диагностирования электроэнергетического оборудования как процесса и как способа организации процессов их эффективной эксплуатации. В настоящее время уровень электроэнергетического оборудования электрических станций, региональных, районных и других электрических сетей, а также средства их диагностики в процессе эксплуатации отстают от мировых стандартов. Современная продукция ведущих мировых производителей электротехнического оборудования отличается повышенной надежностью, износоустойчивостью, контролепригодностью и простотой обслуживания, что определяет другой уровень эксплуатации электроэнергетического оборудования объектов и его стоимость. В процессе эксплуатации различных энергосистем страны увеличивается номенклатура электроэнергетического оборудования, отработавшего нормативный срок, заданный заводами-изготовителями. Степень морального и физического износа эксплуатируемого оборудования увеличивается. Это обусловлено отсутствием у энергетических компаний России достаточных финансовых средств для своевременной замены стареющего электроэнергетического оборудования. В результате, электрооборудование, отработавшее нормативный срок, имеет повышенную степень износа. что ухудшает эксплуатационные характеристики и повышает вероятность аварийных отключений (отказов). Для поддержания стареющего оборудования в работоспособном состоянии (обеспечения надежного электроснабжения) необходимо увеличивать ежегодные затраты на техническое обслуживание и ремонты.
Действующая нормативная система планово-предупредительных ремонтов (ППР) электроэнергетического оборудования наряду с положительными качествами обладает рядом недостатков, главным из которых является производство ремонтов по истечении фиксированного межремонтного периода. Такой подход к эксплуатации электрооборудования приводит к необоснованному завышению объемов ремонтно-восстановительныхработ и величины ремонтного фонда компаний. Альтернативой действующей системе ППР является ремонт по текущему техническому состоянию электроэнергетического оборудования, при котором назначается определенная периодичность и объем диагностического контроля, устанавливаются межремонтный ресурс оборудования и объем ремонтных работ по устранению выявленных дефектов. Состояние электроэнергетического оборудования определяется не только его сроком службы, по и условиями эксплуатации электроэнергетических систем нашей страны. Одной из ключевых задач в обеспечении надежного и экономичного функционирования объектов электроэнергетики является задача постоянного управления жизненным циклом всего эксплуатируемого оборудования. Мировой опыт решения этой первостепенной задачи предлагает выбор, для определенной возрастной категории электроэнергетического оборудования, стратегии его эксплуатации на основе контроля и оценки текущего состояния с выводом групп и единиц оборудования в ремонт по мере возникающей производственной необходимости. ГЛАВА 1 КОНТРОЛЬ РАБОТСПОСОБНОСТИ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Общим понятием теории надежности и технической диагностики является работоспособность. Это понятие используется для обозначения класса состояний объекта диагноза (ОД), находясь в котором он выполняет свойственную ему работу. Состояние, при котором значения всех диагностических признаков (ДП), характеризующих способность ОД выполнять заданные функции, соответствуют установленным требованиям, называется работоспособным. В результате, оборудование электроустановок (ЭУ) функционирует штатно и образует область работоспособности (ОР). Неработоспособное состояние - состояние, при котором значение хотя бы одного диагностического признака электроэнергетического оборудования, характеризующего выполнение заданной функции, не соответствует установленным требованиям. Если ОД неработоспособен и выполняет часть функций, то он функционирует не штатно. 1.1 Методология контроля работоспособности электроэнергетического оборудования В основу методологии диагностики электроэнергетического оборудования положены следующие исходные положения. 1. Допущение о том, что объект (ЭУ) может находиться в конечном множестве состояний S, которое определяется ограниченными возможностями измерительных средств (рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 – Схема конечности множества состояний объекта диагноза
В рассматриваемом множестве S выделяются два непересекающихся
подмножества - 𝑆𝑝 и 𝑆𝐻, где 𝑆𝑝 - подмножество работоспособных состояний;
𝑆𝐻 - подмножество неработоспособных состояний.
Подмножество 𝑆𝑝 = {𝑠𝑖 }, i = 1,𝑛
̅̅̅̅̅ включает все состояния, которые
позволяют ОД выполнить возложенные на него функции или решить
поставленные задачи, т.е. когда ОД работоспособен. Каждое состояние в
этом подмножестве различается запасом работоспособности, который
характеризуется
приближением
состояния
объекта
к
предельно
допустимому.
Состояние ЭУ оценивается путем измерения и контроля параметров 𝜉
(рисунок 1.2) или характеристик.
Рисунок 1.2 – Временные зависимости множеств работоспособных и
неработоспособных состояний ЭУ
Подмножество 𝑆𝐻
= {𝑠𝑗}, j=1,𝑛
̅̅̅̅̅
включает все состояния,
соответствующие возникновению в объекте дефектов, приводящих к
потере его работоспособности. Мощность подмножества 𝑆𝐻 определяется
количеством различимых дефектов или глубиной поиска дефектов.
При допусковом контроле работоспособности i=1, j=1. Если дается
заключение «не годен меньше – годен - не годен больше» i=1, j=2.
2. Решение задач по оценке состояния объекта (ЭУ) сводится к анализу
множества S, если отсутствует информация о состоянии ОД;
подмножества 𝑆𝐻 или 𝑆𝑝 ,если информация о состоянии ОД имеется.
При
контроле
работоспособности
проверяются
условия
работоспособности и полученные результаты относят к одному из
подмножеств 𝑆𝑝 или 𝑆𝐻. Условия работоспособности определяются как
ограничения на диагностические признаки, при выполнении которых ОД
может выполнить поставленные задачи или возложенные на него функции.
При поиске возникшего дефекта, когда установлено, что объект
неработоспособен, осуществляется анализ подмножества состояний 𝑆𝐻 и
устанавливается, какому именно состоянию 𝑠𝑗 соответствует его текущее
состояние. В случае резкого снижения запаса работоспособности поиск
дефекта возможен в подмножестве работоспособных состояний 𝑆𝑝.
Необходимость поиска дефектов определяется ремонтопригодностью
объекта
и требованием минимизации времени его технического
обслуживания и восстановления.
При
прогнозировании
работоспособного
состояния
объекта
осуществляется анализ подмножества 𝑆𝑝 состояний, причем каждому
состоянию 𝑠𝑖 ∈ 𝑆𝑝 соответствует определенный запас работоспособности
Похожие