Концепция и результаты диагностики
Лекция № 11, 12
ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Введение
На сегодняшний день экономическое состояние энергетики России вынуждает принимать меры по увеличению сроков эксплуатации различного электротехнического оборудования.
В России в настоящее время общая протяженность электрических сетей напряжением 0,4 – 110 кВ превышает 3 млн. км, а трансформаторная мощность подстанций (ПС) и трансформаторных пунктов (ТП) – 520 млн кВА [1]. Стоимость основных фондов сетей составляет около 200 млрд. руб., а степень их износа – около 40 %. За 90-е годы резко сократились объемы строительства, технического перевооружения и реконструкции ПС [1], и только последние несколько лет вновь наметилась некоторая активность в этих направлениях.
Решение задачи по оценке технического состояния электротехнического оборудования электрических сетей в значительной мере связано с внедрением эффективных методов инструментального контроля и технической диагностики. Кроме того, оно необходимо и обязательно для безопасной и надежной работы электрооборудования.
Основные понятия и положения технической диагностики
Экономическая ситуация, сложившаяся в последние годы в энергетике, заставляет принимать меры, направленные на увеличение сроков эксплуатации различного оборудования. Решение задачи по оценке технического состояния электротехнического оборудования электрических сетей в значительной мере связано с внедрением эффективных методов инструментального контроля и технической диагностики [2].
|
|
|
Техническое диагностирование (с греч. «распознавание») – это аппарат мероприятий, который позволяет изучать и устанавливать признаки неисправности (работоспособности) оборудования, устанавливать методы и средства, при помощи которых дается заключение (ставится диагноз) о наличии (отсутствии) неисправности (дефекта). Другими словами, техническая диагностика позволяет дать оценку состояния исследуемого объекта. Такая диагностика направлена в основном на поиск и анализ внутренних причин неисправности оборудования. Наружные причины определяются визуально [3].
Согласно ГОСТ 20911 – 89, техническая диагностика определяется как «область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов». Объект, состояние которого определяется, называется объектом диагностирования (ОД), а процесс исследования ОД – диагностированием.
Основные цели технической диагностики:
1. Распознавание состояния технической системы в условиях ограниченной
информации, и как следствие, повышение надежности её работы.
|
|
|
2. Оценка остаточного ресурса системы (оборудования).
В связи с тем, что различные технические системы имеют различные структуры и назначения, нельзя ко всем системам применять один и тот же вид технической диагностики.
Условно структура технической диагностики для любого типа и назначения оборудования представлена на рисунке 1. Она характеризуется двумя взаимопроникающими и взаимосвязанными направлениями: теорией распознавания и теорией контролеспособности. Теория распознавания изучает алгоритмы распознавания применительно к задачам диагностики, которые обычно могут рассматриваться как задачи классификации. Алгоритмы распознавания в технической диагностике частично основываются на диагностических моделях, устанавливающих связь между состояниями технической системы и их отображениями в пространстве диагностических сигналов. Важной частью проблемы распознавания являются правила принятия решений.
Контролеспособностью называется свойство изделия обеспечивать достоверную оценку его технического состояния и раннее обнаружение неисправностей и отказов. Основной задачей теории контролеспособности является изучение средств и методов получения диагностической информации [4].
|
|
|
 |
Рисунок 1 – Структура технической диагностики
Применение (выбор) вида технической диагностики определяется следующими условиями:
1) назначением контролируемого объекта (сфера использования, условия эксплуатации и т. д.);
2) сложностью контролируемого объекта (сложностью конструкции, количеством контролируемых параметров и т. д.);
3) экономической целесообразностью;
4) степенью опасности развития аварийной ситуации и последствий отказа контролируемого объекта.
Состояние системы описывается совокупностью определяющих её параметров (признаков), при диагностировании системы они называются диагностическими параметрами. При выборе диагностических параметров приоритет отдается тем, которые удовлетворяют требованиям достоверности и избыточности информации о техническом состоянии системы в реальных условиях эксплуатации. На практике обычно используют несколько диагностических параметров одновременно. Диагностическими параметрами могут являться следующие:
1) параметры рабочих процессов (мощность, напряжение, ток и др.);
2) параметры сопутствующих процессов (вибрация, шум, температура и др.);
|
|
|
3) геометрические величины (зазор, люфт, биение и др.).
Количество измеряемых диагностических параметров также зависит от типов приборов для диагностики системы (которыми производится сам процесс получения данных) и степени развитости методов диагностирования. Так, например, число измеряемых диагностических параметров силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов может достигать 38, масляных выключателей – 29, элегазовых выключателей – 25, ограничителей перенапряжения и разрядников – 10, разъединителей (с приводом) – 14, маслонаполненных измерительных трансформаторов и конденсаторов связи – 9 [5].
В свою очередь диагностические параметры должны обладать следующими свойствами:
1) чувствительностью;
2) широтой изменения;
3) однозначностью;
4) стабильностью;
5) информативностью;
6) периодичностью регистрации;
7) доступностью и удобством измерения.
Чувствительность диагностического параметра – это степень изменения диагностического параметра при варьировании функционального параметра, т. е. чем больше значение этой величины, тем чувствительнее диагностический параметр к изменению функционального параметра.
Широта изменения – диапазон изменения диагностического параметра, соответствующий заданной величине изменения функционального параметра; таким образом, чем больше диапазон изменения диагностического параметра, тем выше его информативность.
Однозначность диагностического параметра определяется монотонно возрастающей или убывающей зависимостью его от функционального параметра в диапазоне от начального до предельного изменения функционального параметра, т. е. каждому значению функционального параметра соответствует одно-единствен-ное значение диагностического параметра, а, в свою очередь, каждому значению диагностического параметра соответствует одно-единственное значение функционального параметра.
Стабильность устанавливает возможную величину отклонения диагностического параметра от своего среднего значения при многократных измерениях в неизменных условиях.
Информативность – это свойство диагностического параметра, которое при недостаточности или избыточности может снизить эффективность самого процесса диагностики (достоверность диагноза).
Периодичность регистрации диагностического параметра определяется, исходя из требований технической эксплуатации и инструкций завода-изготовителя, и зависит от скорости возможного образования и развития дефекта.
Доступность и удобство измерения диагностического параметра на прямую зависят от конструкции объекта диагностирования и диагностического средства (прибора).
В различной литературе можно найти разные классификации диагностических параметров, в нашем случае для диагностики электрооборудования мы будем придерживаться типов диагностических параметров, представленных в источнике [6].
Диагностические параметры подразделяются на три типа:
1. Параметры информационного вида, представляющие объектную характеристику;
2. Параметры, представляющие текущую техническую характеристику элементов (узлов) объекта;
3. Параметры, представляющие собой производные нескольких параметров.
1. К диагностическим параметрам информационного вида относятся:
1) Тип объекта;
2) Время ввода в эксплуатацию и период эксплуатации;
3) Ремонтные работы, проводимые на объекте;
4) Технические характеристики объекта, полученные при испытании на заводе-изготовителе и/или при вводе в эксплуатацию.
2. Диагностическими параметрами, представляющими текущую техническую характеристику элементов (узлов) объекта, чаще всего являются параметры рабочих (иногда сопутствующих) процессов.
3. К диагностическим параметрам, представляющим собой производные нескольких параметров, относятся, прежде всего, такие как:
1) Максимальная температура наиболее нагретой точки трансформатора при любой нагрузке;
2) Динамические характеристики или их производные.
Во многом выбор диагностических параметров зависит от каждого конкретного типа оборудования и метода диагностирования, используемого для этого оборудования.
Концепция и результаты диагностики
Современную диагностику электрооборудования (по назначению) условно можно разделить на три основные направления:
1. Параметрическая диагностика;
2. Диагностика неисправностей;
3. Превентивная диагностика.
Параметрическая диагностика – это контроль нормируемых параметров оборудования, обнаружение и идентификация их опасных изменений. Используется она для аварийной защиты и управления оборудованием, а диагностическая информация содержится в совокупности отклонений величин этих параметров от номинальных значений.
Диагностика неисправностей – это определение вида и величины дефекта после регистрации факта появления неисправности. Такая диагностика является частью работ по обслуживанию или ремонту оборудования и выполняется по результатам контроля его параметров.
Превентивная диагностика – это обнаружение всех потенциально опасных дефектов на ранней стадии развития, наблюдение за их развитием и на этой основе долгосрочный прогноз состояния оборудования [7].
Современные системы диагностирования включают в себя все три направления технической диагностики, чтобы сформировать наиболее полную и достоверную оценку состояния оборудования.
Таким образом, к результатам диагностики можно отнести:
1. Определение состояния диагностируемого оборудования (оценка состояния оборудования);
2. Выявление вида дефекта, его масштабы, место расположения, причин появления, что служит основой для принятия решения о последующей эксплуатации оборудовании (выводе в ремонт, дополнительном обследовании, продолжении эксплуатации и т. п.) или о полной замене оборудования;
3. Прогноз о сроках последующей эксплуатации – оценка остаточного ресурса работы электрооборудования.
Следовательно, можно сделать вывод, что систему диагностики (контроль электрооборудования) необходимо применять:
1. Для предупреждения образования дефектов;
2. Для выявления дефектов на ранних стадиях образования;
3. Для поддержания эксплуатационной надежности оборудования.
По общей классификации, все методы диагностирования электрооборудования можно разделить на две группы (они также называемые методами контроля):
1. Методы неразрушающего контроля;
2. Методы разрушающего контроля.
1) Методы неразрушающего контроля (МНК) – методы контроля материалов (изделий), не требующие разрушения образцов материала (изделия).
2) Методы разрушающего контроля – методы контроля материалов (изделий),
требующие разрушения образцов материала (изделия).
Все МНК в свою очередь также подразделяются на методы, но уже в зависимости от принципа работы (физических явлений, на которых они основаны). Ниже представлены основные МНК, наиболее часто применяемые для электротехнического оборудования:
1. Магнитный; 2. Электрический;
3. Вихретоковый; 4. Радиоволновой;
5. Тепловой; 6. Оптический;
7. Радиационный; 8. Акустический;
9. Проникающими веществами (капиллярный и течеискания).
Внутри каждого вида методы также классифицируют по дополнительным признакам.
1) Магнитные методы контроля, основаны на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий.
2) Электрические методы контроля, основаны на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контрольным объектом, или поля, возникающего в контрольном объекте в результате внешнего воздействия.
3) Вихретоковый метод контроля основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля этим полем.
4) Радиоволновой метод контроля – метод неразрушающего контроля, основанный на анализе взаимодействия электромагнитного излучения радиоволнового диапазона с объектом контроля.
5) Тепловые методы контроля – основаны на регистрации тепловых или температурных полей объекта контроля.
6) Визуально-оптические методы контроля – основаны на взаимодействии оптического излучения с объектом контроля.
7) Радиационные методы контроля – основаны на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия с контролируемым объектом.
8) Акустические методы контроля – основаны на применении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля.
9) Капиллярные методы контроля – основаны на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных и сквозных несплошностей материала объектов контроля и регистрации образующихся индикаторных следов визуальным способом или с помощью преобразователя.
Контрольные вопросы (к п. №1 и п. №2):
1. Объяснить понятие «Техническая диагностика», как оно определяется?
2. Что понимается под «Объектом диагностирования» (ОД)?
3. Что понимается под понятием «Диагностирование»?
4. Перечислить основные цели технической диагностики.
5. Изобразить структурную схему технической диагностики и объяснить её структуру.
6. На какие направления подразделяется техническая диагностика? Дать краткую характеристику этим направлениям.
7. Что понимается под термином «Контролеспособность»? Определить основную задачу теории контролеспособности.
8. Назвать условия применения (выбор) вида технической диагностики.
9. Что понимается под термином «Диагностические параметры»? Перечислить эти параметры.
10. От каких условий зависит количество измеряемых диагностических параметров? Каких величин может достигать количество диагностических параметров для основных типов электрического оборудования?
11. Какими свойствами должны обладать диагностические параметры?
12. Объяснить, что такое «чувствительность» диагностического параметра? Как она определяется и от чего зависит?
13. Объяснить, что такое «Широта изменения» диагностического параметра? Как она определяется и от чего зависит?
14. Объяснить, что такое «однозначность» диагностического параметра? Как она определяется и от чего зависит?
15. Объяснить, что такое «стабильность» диагностического параметра? Как она определяется и от чего зависит?
16. Объяснить, что такое «информативность» диагностического параметра? Как она определяется и от чего зависит?
17. Объяснить, что такое «периодичность регистрации» диагностического параметра? Как она определяется и от чего зависит?
18. Объяснить, что такое «доступность и удобство измерения» диагностического параметра? Как она определяется и от чего зависит?
19. Объяснить, на какие типы подразделяются диагностические параметры? Дать краткую характеристику каждому типу.
20. На какие направления (по назначению) можно разделить можно разделить современную диагностику?
21. Объяснить, что такое «Параметрическая диагностика» и где она используется?
22. Объяснить, что такое «Диагностика неисправностей» и где она используется?
23. Объяснить, что такое «Превентивная диагностика » и где она используется?
24. Какие мероприятия можно отнести к результатам диагностики?
25. Для каких целей необходимо применять систему диагностики?
26. На какие группы делятся все методы диагностики электрооборудования? Дать краткую характеристику каждой группы.
27. На какие методы подразделяются методы неразрушающего контроля (МНК)? Дат краткую характеристику каждому методу.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 354; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!