ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Организация эффективного функционирования систем электроснабжения требует изменения существующих методик и способов их диагностирования, а также разработки совершенно нового подхода – применения моделей и методик системного анализа, процедур выбора мероприятий для эффективного плани­рования технического обслуживания, определения неисправностей и дефектов, плановой организации ремонтов. Увеличивающееся количество оборудования, исчерпавшего свой максимальный ресурс работы, в сочетании с негативными внешними воздействиями (перегрузки, перенапряжения, короткие замыкания и т.д.) приводит к росту отказов. В таких условиях применение эффективной диа­гностики состояния электрооборудования является актуальной задачей. Задачи определения оптимальных параметров периодичности ремонтных работ, нара­ботки на отказ, определения технического состояния оборудования целесооб­разно решать на одной методической основе с задачами диагностирования.

Эксплуатация электрооборудования приводит к постепенному его износу и вследствие этого к необходимости его периодического ремонта. Для разработки эффективных систем профилактических мероприятий, контроля, испытаний, диагностики, текущих и капитальных ремонтов нужно определение причин от­казов электрооборудования [2]. Для того чтобы обеспечить требуемый уровень безотказности систем, авторы [3] вводят в расчеты время профилактических ремонтов. Сокращение продолжительности периода ремонта увеличивает время безотказного функционирования оборудования, приводя к увеличению вероят­ность работы оборудования при дальнейшей эксплуатации [4, 5]. Тем не менее, как и любой способ увеличения безотказности работы оборудования, он требует дополнительных капитальных затрат.

Другим подходом повышения безотказности электрооборудования может служить использование методов и средств технической диагностики [4]. Он дает возможность анализировать работоспособность системы с использовани­ем диагностических моделей. Техническая диагностика направлена на то, чтобы повысить надежность основных сетей электроснабжения путем выпол­нения тщательного обследования для объективного определения текущего со­стояния, в котором находится обследуемый объект. Прежде всего, это касается силового электрооборудования. Поэтому основной целью диагностирования технического состояния является выявление дефектов электрооборудования на ранней стадии их возникновения, а функциональной, кроме выявления дефек­тов, – на­блю­дение и прогнозирование их развития, составление планов на ремонт обору­дования.

В зависимости от конечной цели диагностирования различают диагности­ческие и прогнозирующие системы комплексной диагностики. Диагностиче­ские системы предназначены для установления наличия неисправности и локализации места неисправности. Прогнозирующие системы комплексной диагностики по результатам предварительных проверок прогнозируют поведение объекта в будущем. Поэтому особый интерес вызывают прогнози­рующие системы техни­чес­кой диагностики [4,5]. Прогнозирование – одна из самых перспективных, но при этом и самых сложных, методов анализа. Метод прогнозирования в общем случае сводится к проведению оценки будущих зна­чений упорядоченных во времени данных с учетом анализа уже имеющихся данных. Ее решение дает возможность определить остаточный ресурс или прогнозировать отказы в системе электроснабжения.

Рассматриваемые системы комплексной диагностики позволяют установить в элементах систем электроснабжения дефекты различного проис­хождения. Поэтому следующей задачей комплексной диагностики является оценка вероят­ности обнаруженных дефектов с точки зрения безотказного функционирования и безопасной работы оборудования [4,5]. Необходимость прогнозирования воз­никновения дефектов элементов, оценка возможности экс­плуатации в условиях неполноты и неопределенности информации о техническом состоянии оборудо­вания, является значительно влияющим фактором. Одним из возможных способов прогнозирования в условиях неопре­деленности исходных данных является вероятностный метод [2,3]. Для определения вероятности отказов при проявле­ниях дефектов различных типов нужно знать последующие вероятност­ные и числовые характеристики: функции зависимости дефектов от размеров; матема­тические ожидания числа выявленных дефектов; максимальные значения обнару­жения; параметры системы выявления дефектов; критические уровни дефектов. Изложенный в [4] метод оценки вероятности отказа элементов по ре­зуль­татам диагностического анализа дефектов дает возможность учитывать статистическую информацию о различных видах дефектов, полученную в результате обследова­ния, определить остаточный ресурс по результатам очеред­ного диагностического обследования.

Комплексной диагностике отводится важная роль в повышении эффектив­ности функционирования систем электроснабжения. Все многообразие методик и средств комплексной диагностики по способу воздействия на объект [3,4,5] может быть разделено на 3 вида: тестовая диагностика; функциональная; комбинированная диагностика. Одним из характерных признаков тестовой диа­гностики является формирование требуемых возмущений в объекте диагности­ки. Другим характерным признаком является то, что исследование объекта в данном случае осуществляется только после вывода его из эксплуатации (напри мер, при проведении плановых ремонтов). Методы диагностики этой группы являются на данный момент традиционными для силового электрооборудова­ния, т.к. в течение длительного времени они являлись основными источниками данных об исследуемых объектах электроэнергетики.

В последние годы вместе с традиционными широкое распространение по­лучают и новые методы тестовой диагностики, такие, как метод низковольтных импульсов [4]. Сущность его состоит в том, что при питании одной из обмоток силового трансформатора прямоугольным импульсным напряжением величиной 100500 В переходные импульсы тока на других обмотках регистрируются при помощи осциллограмм. По изменениям, заметным в осциллограммах, получен­ным до и после воздействия токов короткого замыка­ния, делают выводы об изменениях сопротивления обмоток трансформатора.

Методы тестовой диагностики в большинстве случаев позволяют успешно выполнять диагностику электрооборудования. К основным недостаткам этих методов относятся низкая информативность и требование вывода оборудования из эксплуатации.

К следующей группе относят методы функциональной диагностики. Их отличие заключается в том, что они позволяют провести исследование электро­оборудования во время его эксплуатации, производить дистанционное диагности­рование и осуществлять оперативное управление состоянием объекта исследова­ния. В настоящее время нашли применение перечисленные ниже методы функциональной диагностики:

1. Метод выявления источников внутреннего выделения газов с помощью акустических датчиков [4]. Дает возможность определять наличие источника внутреннего выделения газов я, обрыв проводников заземления в активной части трансформатора. Преимуществом данного метода являются простота, а, значит, и невысокая стоимость оборудования для диагностики. К недостаткам метода можно отнести зависимость отклонения результатов от внешних помех. Кроме того, при применении акустических датчиков возможно определение лишь примерного местоположения вероятностного дефекта, связанного с обильным выделением газов;

2. Тепловизионный метод, заключающийся в применении современных  тепловизионных систем, дает возможность получать тепловую картину объекта исследования [3,4]

3. Метод определения деформаций и смещений обмоток силового  трансформатора по параметрам нулевой последовательности при работе в  нормальном режиме, на основе измерения действующих значений и фаз тока в нейтральном проводнике, фазных токов и напряжения нулевой последовательности [2,3]. Этот метод диагностики состоит в  контроле за  со стоянием обмоток посредством проведения электрических измерений. Его основное достоинство — постоянный контроль за  величинами указанных электрических параметров. К недостаткам метода относится низкая информативность, т.к. при некоторых обстоятельствах деформации обмоток  трансформатора могут не приводить к изменениям измеряемых параметров;

4. Метод диагностики трансформаторов по вибрационным параметрам. Он основан на качественной и количественной характеристике вибрации поверхности бака как функции механического изменения состояния обмоток и магнитного провода [2,3]. Он предназначен для определения уровня  распрессовки обмоток и  магнитопровода.

Определив и проанализировав сущность и подходы к созданию комплексных систем диагностирования электрических сетей, можно провести технический анализ существующих диагностических комплексов.

Список литературы:

1. Алексеев Б. А. Контроль состояния (диагностика) крупных  силовых трансформаторов. М.: НЦ ЭНАС, 2002. 216 с.
2. Испытание мощных трансформаторов и реакторов / Г. В. Алексенко. М.: Энергия 1978. 254 с. [и др.]
3. В. В.  Базуткин, В. П. Ларионов, Ю. С.  Пинталь Техника высоких  напряжений: Изоляция и перенапряжения в электрических системах /; под .  общ. ред. В. П. Ларионова. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Энергоатомиздат, 1986. 464 с.
4. Беркович Я. Д. О диагностике энергетического оборудования // Электрические станции. 1989. № 6. С. 16-20.
5. Биргер И. А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978. 239 с.
6. Болотин В. В. Ресурс машин и конструкций. М.:  Машинострое-ние, 1990. 448 с.