| Акустические характеристики жидкой изоляции, как средства обеспечения безопасной эксплуатации маслонаполненного высоковольтного электрооборудования
Диссертация
Автор: Коношенко, Александр Владимирович
Название: Акустические характеристики жидкой изоляции, как средства обеспечения безопасной эксплуатации маслонаполненного высоковольтного электрооборудования
Справка: Коношенко, Александр Владимирович. Акустические характеристики жидкой изоляции, как средства обеспечения безопасной эксплуатации маслонаполненного высоковольтного электрооборудования : диссертация кандидата технических наук : 05.26.01 / Коношенко Александр Владимирович; [Место защиты: Юж.-Ур. гос. ун-т] - Челябинск, 2010 - Количество страниц: 107 с. ил. Челябинск, 2010 107 c. :
Объем: 107 стр.
Информация: Челябинск, 2010
Содержание:
Введение
1 Анализ состояния вопроса и основные задачи исследования
111 Анализ аварийности силовых трансформаторов в холдинге ЕНЭС за 1997 - 2000г
112 Анализ повреждаемости силовых трансформаторов в филиале ОАО «ФСК ЕЭС» - МЭС Урала за период 2006 - 2009 гг
113 Анализ повреждаемости силовых трансформаторов в филиале ОАО «МРСК - Урала» Челябэнерго за период 2002-2007 гг
12 Анализ методов диагностирования маслонаполненного высоковольтного электрооборудования
121 Тепловизионный метод контроля изоляции
122 Оптический метод контроля изоляции
123 Электромагнитный метод контроля изоляции
124 Акустический метод контроля изоляции
125 Хроматогорафический метод контроля изоляции
13 Причины возникновения газовых микровключений в жидкой изоляции-
131 Кавитация
132 Возникновение микропузырьков под влиянием электродинамических сил
133 Образование микропузырьков из микроскопических частиц, содержащие адсорбированные газы
134 Тепловой механизм возникновения микропузырьков
Выводы по главе
2 Теоретическое и экспериментальное обоснование способа исследования физико - механического свойства трансформаторного масла с микропузырьками
21 Нелинейный акустический параметр трансформаторного масла с микропузырьками
22 Уравнение скорости распространение звука в трансформаторном масле при различных температурах натурных условий среды
23 Техническая реализация модельной установки
Выводы по главе
3 Экспериментальные исследования акустических характеристик трансформаторного масла с микропузырьками
31 Исследование нелинейного акустического параметра трансформаторного масла без пузырьков
32 Исследование нелинейного акустического параметра трансформаторного масла с пузырьками
33 Математическая модель эффективного нелинейного акустического параметра трансформаторного масла с микровключениями
34 Обработка экспериментальных зависимостей
Выводы по главе
4 Способ исследования физико - механического свойства трансформаторного масла с микропузырьками
41 Методика измерения нелинейного акустического параметра трансформаторного масла с микропузырьками
42 Спектральный анализ огибающей сигнала волны разностной частоты
43 Рекомендации и алгоритм обработки спектра огибающей сигнала волны разностной частоты
Выводы по главе
Введение:
Значительная часть электрооборудования энергосистемы была введена в эксплуатацию в 60-70-х годах прошлого века с расчетом на 25-30 лет службы. Прогнозировалось, что после выработки ресурса данного электрооборудования произойдет его замена. Прогнозы не оправдались. Темпы демонтажа и списания производственных основных фондов в 3,5-4 раза отстают от нормативных темпов списания электрооборудования из-за износа. Финансирование воспроизводства и обновления электрооборудования отстает от темпов его старения. Как следствие - повышаются риски аварийных ситуаций для обслуживающего персонала.
Надежность работы силовых электротехнических комплексов во многом определяется работой элементов, составляющих их, и в первую очередь, силовых трансформаторов, обеспечивающих согласование комплекса с системой и преобразование ряда параметров электроэнергии в требуемые величины для дальнейшего ее использования, причем до 70% парка высоковольтных трансформаторов являются маслонаполненными. Высокая степень износа маслона-полненного высоковольтного электрооборудования (МВВЭО) имеет потенциальную опасность для обслуживающего персонала. Негативными факторами производственной среды при работе неисправных МВВЭО, воздействующими на работников, являются: шум, вибрация, электромагнитное поле, электрический ток, в случае аварийных ситуаций — огонь, механические части разрушенного оборудования.
Вследствие частичных разрядов, внутренних, коротких замыканий в МВВЭО проявляются и другие неблагоприятные факторы для обслуживающего персонала. Под действием электрической дуги нагреваются и разлагаются жидкие диэлектрики, выделяются газообразные токсичные вещества.
Существующие на сегодня способы -контроля безопасного состояния внутренней изоляции МВВЭО в основном обнаруживают развивающиеся или существующие дефекты изоляции, а не их причину.
Решением этой непростой задачи: повышения надёжности работы МВВЭО, улучшения условий труда и безопасности обслуживающего персонала - является разработка и внедрение новых методов диагностирования и дистанционного мониторинга.
Цель работы: Повышение уровня безопасности при эксплуатации масло-наполненного электрооборудования путем анализа результатов измерений акустических характеристик жидкой изоляции.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1. Выполнен анализ повреждаемости МВВЭО и причин опасного состояния жидкой изоляции.
2. Теоретически обоснована взаимосвязь между скоростью распространения ультразвука в трансформаторном масле и его температурой в различных условиях эксплуатации.
3. Разработана и создана модельная установка для исследования акустических свойств жидкой изоляции (трансформаторного масла).
4. Разработана математическая модель эффективного нелинейного акустического параметра трансформаторного масла с микровключениями.
5. Разработана экспериментальная методика определения нелинейных акустических свойств жидкой изоляции для безопасной её эксплуатации.
Объект исследования. Изоляция маслонаполненного высоковольтного электрооборудования.
Предмет исследования. Акустические свойства жидкой изоляции МВВЭО.
Идея работы состоит в использовании нелинейного параметрического взаимодействия акустических колебаний.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту:
1. Безопасное состояние жидкой изоляции (трансформаторного масла) может быть определено на основании изучения её акустических свойств.
2. Распространение скорости звука в жидкой изоляции (трансформаторном масле) зависит от степени её старения.
3. Нелинейный акустический параметр трансформаторного масла зависит от температуры и дефектной области с микровключениями.
4. Методика определения нелинейных акустических свойств жидкой изоляции для её безопасной эксплуатации.
Научное значение работы:
• впервые выявлено изменение акустической нелинейности и скорости звука в трансформаторном масле, выражающееся в усилении указанных характеристик с увеличением температуры масла;
•установлена температурная зависимость нелинейного акустического параметра, скорости звука от концентрации газовых микропузырьков (неоднород-ностей) в трансформаторном масле и на этой основе разработана экспериментальная методика;
• определена нелинейная связь параметра нелинейности и скорости звука в трансформаторном масле от концентрации газовых включений и температуры в трансформаторном масле как признака его безопасной эксплуатации.
Практическое значение работы заключается в следующем:
•получены экспериментальные результаты, расширяющие научное знание об акустических свойствах трансформаторного масла при наличии в нём газовых микровключений при различных температурах;
• разработана экспериментально-расчётная методика и средства для исследования нелинейного акустического параметра трансформаторного масла с газовыми микровключениями в зависимости от температуры;
• разработана и апробирована модельная акустическая установка для исследования газовых микровключений трансформаторного масла в натурных условиях.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается аргументированностью исходных посылок, вытекающих из основ акустики, удовлетворительным совпадением результатов исследований акустических свойств трансформаторного масла с результатами математического моделированного процесса.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Научные положения, выводы и рекомендации переданы в филиал ОАО «ФСК ЕЭС» — МЭС Урала, а также используются Южно-Уральским государственным университетом в лекционном курсе по специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений» и при обучении студентов электротехнических специальностей в курсе «Безопасность жизнедеятельности».
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы доложены, рассмотрены и одобрены:
• на II и III Всероссийских научно-практических конференциях «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии» (Челябинск, 2003-2006);
• на XXIX сессии Всероссийского семинара Академии наук РФ «Электроснабжение промышленных предприятий» (Новочеркасск, 2007);
• на Всероссийской научно-технической конференции «Наука — производство - технологии - экология» (Киров, 2008);
• на Международной научно-практической конференции в области экологии и безопасности жизнедеятельности «Дальневосточная весна» (Комсомольск-на-Амуре, 2008);
• на VI Всероссийской научно-практической конференции «Энергетика в современном мире» (Чита, 2009);
• на IV Международной научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии» (Челябинск, 2009).
Публикации. По материалам диссертации имеется 20 публикаций, из них 4 в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 107 с. машинописного текста, иллюстрируется 34 рисунками и 13 таблицами. Работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемой литературы (130 наименований).
|