Дослідження системи моніторингу ізоляції високовольтних вводів 330 кВ в умовах експлуатації
Автор: Волощук Семен-Юрій Ярославович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електричні системи і мережі
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: За теперішнього стану української енергетики, коли значна частина основного силового електроустаткування відпрацювала свій розрахунковий ресурс, основним завданням діагностики (окрім запобігання аварій) стає продовження терміну експлуатації устаткування. На перший план виходять методи діагностики під робочою напругою, які забезпечують контроль поточного стану устаткування. Основним питанням, на яке повинна відповісти діагностична система – це можливість або неможливість подальшої безпечної експлуатації контрольованих електричних апаратів [1]. Характерними дефектами, що призводять до пошкоджень більшості видів устаткування, є погіршення внутрішньої ізоляції. Це встановлено за результатами детального огляду пошкодженого устаткування та за даними стендових випробувань. До цих дефектів приводить поступове старіння ізоляції, коли виникають продукти розкладу, що створюють локальні дефекти, які розширюються і призводять до повного руйнування ізоляційної конструкції [2-4]. В Україні найбільш поширене електротехнічне обладнання (вимірювальні трансформатори струму та напруги, високовольтні вводи), в якому використовується в якості ізоляційного матеріалу трансформаторна олива та комбінована ізоляція. Для такої ізоляції основним є використання оливи з високими діелектричними характеристиками. Для оцінки стану трансформаторної оливи виконують хроматографічний аналіз розчинених в ній газів та домішок, комплексні дослідження внутрішньої ізоляції [1, 4]. Щоб якомога точніше визначити стан ізоляції, використовують методи контролю за робочої напруги без виведення контрольованого об’єкта з експлуатації. Під час застосування цих методів вдається визначити погіршення стану ізоляції, викликане шкідливими процесами деградації та старіння, за оптимальних для виявлення дефектів умов. Ці методи базуються на вимірюванні струму, який протікає через ізоляцію під дією фазної напруги мережі [4]. Відомі методи контролю не можуть дати об’єктивну оцінку стану ізоляції, оскільки неможливо виключити з отриманих результатів паразитні струми. Тому виміряні параметри діелектричних характеристик істотно відрізняються від дійсних [2, 5]. Отже, актуальною є проблема розробки нових ефективних методів і способів контролю діелектричних характеристик ізоляції під робочою напругою. А це можливо лише після аналізу принципів реалізації існуючих методів контролю діелектричних характеристик ізоляції, виявлення їх основних недоліків та пошуку шляхів усунення. Об’єкт дослідження – діагностика ізоляції високовольтних вводів 330 кВ під робочою напругою. Предмет дослідження - система діагностики ізоляції високовольтних вводів 330 кВ на основі використання постійного струму. Мета дослідження – шляхом цифрового моделювання встановлення умов функціонування системи діагностики ізоляції високовольтних вводів та розроблення структурної схеми пристрою он-лайн діагностики ізоляції високовольтних вводів 330 кВ. Розглянуто метод діагностики ізоляції конденсаторного типу під робочою напругою, який полягає у вимірюванні величини постійного струму спливу через ізоляцію контрольованого електричного апарата незалежно від величини змінних струмів спливу. Це дозволяє усувати основні недоліки відомих методів вимірювання на змінному струмі – струми впливів. Даний метод діагностики дозволить відслідковувати зашальне погіршення опору ізоляції контрольованого електричного апарата та своєчасно виводити його з експлуатації [5]. Для аналізу процесів, що відбуваються в ізоляції високовольтних вводів, розглянуто будову внутрішньої ізоляції високовольтного оливонаповненого вводу 330 кВ з паперово-оливною ізоляцією та створено у програсному комплексі RE математичну модель ізоляції високовольтного вводу. Використовуючи геометричні розміри конструкції високовольтного вводу проведено розрахунок параметрів елементів (C, R) математичної моделі ізоляції. Проаналізувавши результати досліджень встановлено, що зменшення опору основної ізоляції вводу від 100 до 10 % спричинило зміну діагностичного параметру з 70,76 до 189,7 мВ, а за вимкненого високовольтного вводу – з 66,1 до 185,3 мВ. Досліджено вплив зміни величини опору ізоляції високовольтного вводу залежно від температури. Аналізуючи результати розрахунку можемо зробити висновки про те, що зменшення опору основної ізоляції вводу від зміни температури від 0 до +70 оС спричиняє зміну контрольованої величини з 64,95мВ до 111,7мВ, а зменшення опору основної ізоляції вводу, без врахування струму витоку через ізоляцію оливи спричинило зміну контрольованої величини з 61,34мВ до 107,3мВ. Досліджено вплив зміни величини опору ізоляції високовольтного вводу залежно від вмісту вологи в ізоляції. Проаналізувавши отримані результати бачимо, що збільшення вмісту вологи в ізоляції більше 1 % призводить до недопустимого зменшення опору ізоляції вводу (Rіз<500 МОм). Згідно з [6], значення опору ізоляції високовольтного вводу під час введення в експлуатацію повинно бути не менше ніж 1000 МОм, а в процесі експлуатації - не менше ніж 500 МОм, що відповідає значенню Ucontr=280 мВ. Дослідження чутливості діагностичної системи до часткових перекриттів між вирівнюючими пластинами показали, що вона є малочутливою до пошкодження ізоляції вирівнюючих пластин, які розташовані у внутрішніх шарах паперової намотки. Тому визначальним є опір вимірювального конденсатора (23-24 обкладки). Розроблено структурну схему пристрою неперервного контролю постійного струму витоку через ізоляційну конструкцію високовольтного вводу, який дає змогу в будь-який момент оцінювати загальний стан ізоляції та попереджати розвиток повного пошкодження та руйнування обладнання. Ключові слова: діагностика, контроль ізоляції, високовольтний ввід, цифрове моделювання, діелектричні характеристики. Перелік використаних літературних джерел. 1. Матвійчук В. А. Діагностування електрообладнання. Навч. посіб. / В. А. Матвійчук, О. Є.Рубаненко, І.О. Гунько – Вінниця: ВНАУ, 2020. – 138 с. 2. Чичинский М.И. Повреждаемость маслонаполненного оборудования электрических сетей и качество контроля его состояния / М.И. Чичинский // Энергетика. – 2000. – №11. – С. 29-31. 3. Евсеев Ю.А. О причинах повреждаемости высоковольтных герметичных вводов с бумажно-масляной изоляцией конденсаторного типа / Ю.А. Евсеев, С.Д. Кассихин, И.П. Куликов и др. // Электрические станции, 1989. – № 1. 4. Сви П.М. Методы и средства диагностики оборудования высокого напряжения / П.М Сви. – М. : Энергоатомиз-дат, 1992. – 239 с. 5. Журахівський А.В., Кенс Ю.А., Яцейко А.Я. Моделювання процесів в ізоляційних конструкціях та здійснення комплексної діагностики ізоляції під робочою напругою // Вісник НУ "ЛП" "Електроенергетичні та електромеханічні системи". – 2007. – № 596. – С. 116-122. 6. СОУ-Н ЕЕ 20.302:2020 Норми випробування електрообладнання. Київ. Приватне акціонерне товариство «Національна енергетична компанія «Укренрго». 2020. – 238 с.