CC BY
65
УДК 620.424.1
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-538-549
АНАЛИЗ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ НА МЕСТЕ В РАЗЛИЧНЫХ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ АППАРАТАХ
Я.М. Толкачев, М.К. Авакян, Д.А. Тютин, В.М. Толкачев, Н.К. Пожидаев
Анализ частичных разрядов (ЧР) - один из наиболее надежных методов неразрушаю-щего контроля качества изоляции и оценки ожидаемого срока службы высоковольтных устройств. Для точного проведения тестирования и анализа частичных разрядов важно выбрать правильный метод для различных типов образцов. Эта статья направлена на то, чтобы помочь инженерам высоковольтного оборудования и управляющим активами выбрать правильный метод анализа частичных разрядов.
Ключевые слова: частичный разряд, высоковольтные испытания, мониторинг состояния на месте эксплуатации.
Когда качество изоляции высоковольтных устройств (например, силовых трансформаторов, генераторов, распределительных устройств и т. д.) неудовлетворительное, отклонение от нормы можно обнаружить с помощью анализа частичных разрядов (ЧР) до того, как оно полностью выйдет из строя. [1]. Сообщалось, что явление частичного разряда на поверхности диэлектрика было открыто в 1777 году [2]. В 1940-х годах было начато углубленное изучение частичных разрядов в высоковольтных сетях [3]. С тех пор анализ частичных разрядов стал решающим фактором для определения надежности диэлектрика при высоком напряжении. В модели емкостных частичных разрядов, показанной на рис. 1 (а), если состояние изоляции хорошее, указывается только С, представляющая емкость тестируемого объекта. Однако, если пустота расположена внутри диэлектрика, искра возникает на Sg, когда ток через паразитную емкость Сь полностью заряжает емкость источника Cc частичных разрядов. Хотя смысл измерения частичных разрядов заключается в уточнении амплитуды заряда в Сс, это непрактично, поскольку место источника частичных разрядов недоступно. Следовательно, по величине видимого заряда можно оценить силу активности частичных разрядов. Видимый заряд измеряется между испытуемыми объектами под испытательным напряжением в течение короткого периода времени [1]. Как правило, видимый заряд меньше, чем заряд в источнике частичных разрядов, потому что емкость тестируемого объекта Ca намного выше паразитной емкости Сь. Метод измерения видимого заряда, известный как низкочастотный метод регистрации, в основном применим для измерения частичных разрядов в подземном кабеле, устройств с воздушной изоляцией и обмотки статора на месте. Единицей измерения обычно являются пико- или нанокуло-ны. Наряду с явлениями частичных разрядов, измерение электромагнитных излучений, вызванных переходным током в месте ЧР, как показано на рис. 1 (а) и (б), также выведено на экран. Этот метод измерения частичных разрядов, называемый высокочастотным обнаружением частичных разрядов, практически применим для онлайн-обнаружения частичных разрядов в сверхвысокочастотном диапазоне или в акустическом звуке. Единица измерения этого метода -в основном децибел или децибел милливатт (дБ или дБм). Дальнейшие области применения регистрации низких или высоких частот представлены в IEEE 1434 [4]. Следует отметить, что дипольная модель, представленная на рис. 1 (б), предложена в [5] для описания явлений частичных разрядов в газовой полости. Однако было указано, что дипольная модель требует практического подтверждения [6]. Основная цель анализа частичных разрядов состоит в том, как точно улавливать высокочастотный импульс (или сигнал) и как записанное значение или графическая информация интерпретируются четко с учетом помех, таких как внешний шум. В отличие от теста с выдерживанием высоковольтного диапазона, который показывает четкий результат "пройдено" или "не пройдено", технический специалист или инженер, ответственный за проведение теста, должен обладать экспертными знаниями и опытом в области частичных разрядов.
Когда анализ частичных разрядов выполняется на месте, инженеру по высоковольтному оборудованию или управляющему активами необходимо учитывать временные ограничения, стоимость, проблемы безопасности, изоляцию и доступность. Поэтому, также важно выбрать правильный метод частичного разряда с учетом характеристик тестируемого устройства. Эта статья помогает полевому инженеру выполнить соответствующий анализ частичных
538
разрядов в различном высоковольтном оборудовании. Кроме того, менеджер активов может выбрать правильный метод частичных разрядов для поддержания надежности устройств. В разделе II описывается оперативный анализ частичных разрядов в зависимости от типа датчиков. В разделе III представлены автономные измерения частичных разрядов в различных частотных диапазонах от источника испытательного напряжения. Наконец, требования и предложения обсуждаются в разделе IV.
Рис. 1. Модели частичного разряда: а - емкостная эквивалентная модель [2]; б - дипольная модель [5]
Онлайн-анализ частичных разрядов сравнительно рентабелен и удобен по сравнению с автономным методом, так как не требуется изоляция объекта и блока питания. Если разделительный конденсатор постоянно установлен на выводе обмотки статора (т. е. генератора, двигателя), фактическая активность частичных разрядов может быть точно определена. Для точного анализа в будущем данные калибровки или цифровые необработанные файлы, касающиеся диапазона частот измерения, должны быть сохранены и правильно использованы. Кроме того, конденсаторы связи, подключенные к обмотке статора, должны содержаться в хорошем состоянии, поскольку неисправность конденсатора может вызвать замыкание фазы на землю, подобное замыканию ОПН. Напротив, другие оперативные методы частичных разрядов предоставляют краткие свидетельства и показывают общее состояние изоляции испытуемых объектов. Исследование радиочастотных помех (РЧП) позволяет определить местоположение частичных разрядов в коммутационном устройстве под напряжением. Сигнал частичных разрядов, излучаемый источником частичных разрядов, может быть уточнен путем наложения и сравнения с фоновой сигнатурой, записанной за пределами распределительного устройства на частоте от 50 МГц до 1 ГГц. Кроме того, приблизительное местоположение частичных разрядов может быть точно определено, поскольку радиочастотный сигнал сильно регистрируется вблизи источника частичных разрядов. Подозрительная активность частичных разрядов показана на рис. 2. Это измерение проводилось возле силового трансформатора на подстанции с воздушной изоляцией выше 100 кВ. Как правило, коронный или поверхностный разряд идентифицируются в диапазоне частот от 50 до 250 МГц, а активность частичных разрядов регистрируется в высокочастотном диапазоне. Следовательно, как коронная активность, так и активность частичных разрядов были обнаружены, как показано на рис. 2 (а), и периодический сигнал был уточнен во временной области на частоте 330 МГц, как показано на рис. 2 (б).
Кроме того, переходное напряжение заземления улавливается датчиком на металлической поверхности шкафа распределительного устройства или клеммной коробки кабеля, когда заземленная пластина препятствует электромагнитному излучению. Уровень переходного напряжения заземления в том же диапазоне частот также показывает активность частичных разрядов, как показано на рис. 2 (б). Если синхронный сигнал от источника питания передается в оборудование РЧП или ПНЗ, то картина частичных разрядов распознается на рабочей частоте (50 или 60 Гц). Наблюдение за акустическим звуком с помощью чувствительного микрофона или ультразвукового устройства может помочь в обнаружении частичных разрядов в распределительном устройстве, как показано на рис. 3. Следует отметить, что для обнаружения акустического звука с помощью микрофона необходимо приблизиться к воздушному зазору, чтобы услышать звук искры от места расположения частичных разрядов. Следовательно, необходимо учитывать вопросы безопасности.
Когда частичные разряды возникают в подземном кабеле выше среднего напряжения, импульсы частичных разрядов перемещаются в высокочастотном диапазоне через проводник и экран. Следовательно, сигналы частичного разряда можно измерять с помощью высокочастот-
ного трансформатора тока (HFCT). Измерение частичных разрядов HFCT, выполняемое для мониторинга активности частичных разрядов в кабеле генератора 6,6 кВ, показано на рис. 4.
-7 Id Вт
а
20ms (50Hz)
Рис. 2. Пример измерения радиочастотных помех и переходного напряжения на землю (ПНЗ) (а) радиочастотные помехи в частотной области, (б) радиочастотные помехи во временной области на 330 МГц и (в) переходное напряжение на землю
а б в
Рис. 3. Обследование частичных разрядов в реальном времени (а) ПНЗ, (б) ультразвуковое прослушивающее устройство и (в) бортовое прослушивающее устройство
Ргот НГСТ (1УЛ/ апс! В)
&MVXLPE Cable Generator Ends
Chi С 12 СпЗ Ch4 Oscilloscope based PD acquisition unit
PD acquisition Unit
6.6 kV Switchgear tev sensor Cable Termination Box
Рис. 4. Пример измерения частичных разрядов по кабелю ИГСТ
540
Таблица 1
Пример результатов измерения частичных разрядов по кабелю И¥СТ
Датчик Фаза Pak Ampl [mVl Std Dev [mV] Cable PD [pCl Local PD [dB]
HFCT Red 1,02 0,13 0,00 0
HFTC White 1,60 0,21 60,40 2
HFCT Blue 1,34 0,19 45,83 2
ПНЗ ПНЗ 2,88 0,22 0,00 9
Были реализованы три датчика HFCT с разъемным сердечником с полосой пропускания более 50 МГц. В этом случае были зафиксированы некоторые умеренные частичные и локальные частичные разряды в кабеле, как показано на рис. 5 и в табл. 1, однако критических свидетельств активности частичных разрядов и четкой картины частичных разрядов обнаружено не было. Для установки HFCT в кабельную коробку требовалось изолировать генератор. Затем было проведено измерение путем повторной подачи питания на тестовый объект. Это означает, что оперативный анализ частичных разрядов на кабеле применим, но при необходимости требуется усложняющий процесс изоляции.
Phase of Power Cycle (tieg)
Cable PD [OpC]
Local Equipment PD
CM
s
ff D.3
\7
90 180 270 360 Phase of Power Cycle (deg)
Local PD [<0.8mV]
/
Phase of Power Cycle (deg)
Noise Event [<1.0mV]
White Phase
90 180 270 Phase of Power Cycle (deg)
Cable PD [<60.40pC]
Local Equipment PD
? 1
A \ \ l
!
4 /
90 180 270 Phase of Power Cycle (deg)
Local PD [<1.2mV]
90 1 80 270 oi PO+JW Cycte (des)
Noise Event [<1.6mV]
90 180 270 Phase of Power Cycle (deg)
Cable PD [<45.33pC]
Local Equipment PD
90 1 80 270 Phase of Power Cycle (deg)
Local PD [<1.2mV]
90 180 270 360 Ptese of Power Cycle (deg)
Noise Event [<1.4mV]
Рис. 5. Пример результатов диаграмм направленности кабеля И¥СТ
а б в
Рис. 6. УВЧ-мониторинг частичных разрядов в режиме онлайн (а) УВЧ-датчик для трансформатора, (б) внутренний УВЧ-датчик для КРУЭ и (в) внешний УВЧ-датчик
для КРУЭ 541
Таблица 2
Метод анализа ЧР в онлайн режиме__
Тип датчика Tx Вращение Распределительное устройство Cable
ЮИ сканер о о о д1)
On-Line Акустический звук О2) О2) о д2)
Датчик TEV д2) д2) о д2)
ОТСТ о2,3)
Датчик УВЧ о о4)
Конденсатор связи О5)
1) Зона подключения; 2) Коробка для подключения кабеля; 3) Может потребоваться изоляция; 4) Распределительное устройство с газовой изоляцией; 5) Требуются данные начальной калибровки.
Для распознавания сигнала частичных разрядов в силовом трансформаторе под напряжением и распределительном устройстве с элегазовой изоляцией (GIS) практически используется антенна или датчик сверхвысокой плавности тока (UHF) [7, 8]. Электромагнитная волна, генерируемая источником частичных разрядов в трансформаторе или КРУЭ, не может быть легко испущена из-за металлической крышки, и она должным образом заземлена. Следовательно, сигнал частичного разряда излучается через непроводящие материалы (например, фарфоровые вводы на трансформаторе, прокладку на КРУЭ) и ведет себя аналогично передающей антенне. Соответственно, активность частичных разрядов в трансформаторе можно наблюдать, установив УВЧ-датчик внутри бака трансформатора. В случае GIS сигнал частичных разрядов может регистрироваться как внешним УВЧ-датчиком на прокладке КРУЭ, так и внутренним УВЧ-датчиком, как показано на рис. 6. Сводка методов оперативного измерения частичных разрядов с использованием различных датчиков представлена в табл. 2.
Онлайн-анализ частичных разрядов может выполняться с помощью различных датчиков, предложенных в [4]. Основная проблема при автономном измерении частичных разрядов -это внешний трансформатор для питания тестируемого устройства. Уровень выходного напряжения и номинальная мощность трансформатора должны быть значительно выше, чем номинал испытуемого объекта. Кроме того, в трансформаторе не должно быть частичных разрядов. Следовательно, нецелесообразно проводить измерения частичных разрядов силового трансформатора высокого напряжения на месте. Диаграммы частичных разрядов с фазовым разрешением (PRPD) или ЧР представляют собой различные дефекты в обмотке статора вращающейся машины [9]. Обнаружены щелевой разряд, разряд в конце обмотки и внутренний разряд, которые привели к внутренним дефектам, повреждению полупроводящего экрана и повреждению межвиткового разряда [10]. При автономном анализе частичных разрядов в обмотке статора в основном распознается внутренний или поверхностный разряд. Как указано в разделе II, оперативное измерение частичных разрядов в течение регулярных периодов времени обеспечивает более точный анализ, чем автономный метод. Поскольку изоляционный материал в обмотке статора спроектирован таким образом, чтобы выдерживать определенные действия частичных разрядов, можно использовать трансформатор без частичных разрядов, такой как трансформатор для проверки коэффициента рассеяния, с разделительным конденсатором и измерительным блоком, как показано на рис.7.
DDF Transformer with resonator
llkV Motor
Рис. 7. Пример схемы измерения частичных разрядов обмотки статора
в автономном режиме
На рис. 8 показаны результаты PDPR при рабочем напряжении, обозначенном как 1,0 ио, в течение минуты. Хотя был зарегистрирован очень высокий уровень частичных разрядов в диапазоне нанокулонов, практически невозможно оценить значимость активности частичных
542
разрядов с помощью одного измерения. Тенденция амплитуды частичных разрядов и форма диаграммы должны быть сопоставлены с предстоящими измерениями. Подземный кабель также можно исследовать при промышленной частоте 50 или 60 Гц. Однако это относится только к кабелям небольшой длины, поскольку мощность трансформатора для испытания не может обеспечить значительную часть емкостного тока, если кабель удлинен. Чтобы уточнить качество кабеля 33 кВ, намотанного на барабан, был извлечен и испытан кабель длиной 30 м, как показано на рис. 9. Сопротивление изоляции и tan5 на очень низкой частоте были удовлетворительными. Однако активность частичных разрядов была зарегистрирована при 90° и 270° от рабочего напряжения 1.0 ио, как показано на рис. 10. Хотя этот результат не указывает на значительный дефект кабеля, результаты частичных разрядов и визуальный осмотр на рис. 11 подтверждают, что кабель изготовлен некачественно.
13.9 пС
VoKige;
6.35 kV
Frequency:
49-81 Hz
>■■■4. у—
l üOdrMtm durg* am Kärtg
E—raiQi Ulm
White-Blue
—
0 kW M I» »
ж да 84 w
QK: 13.6 ПС Voltage: Frequency; 6.29 kV 49.69 Hz LP 500.0 kHl rifter «Singe «riornt ic [FC M3J0
- а
Мм, КЛ [20.0 пС L] lAoeittvnle charge aws зса1мч ■ Blue-Red в
зооле чаоч: ■ ДО.пВ но™ ■ -1000 IV a он kv бСЙкУ 4 HI IV
£ WON: юдолс1 6 ВЮчГ • too«: i too»:' -Щ t \ ... Шь, Jf j SWiv агсо kv -4 »iV -tasiv < 1
1 ! » « Hl BD Ißo fjö i*3 t(D S[C По 7Ж> 340 ЖЖХОЯОМО»)
Рис. 8. Результаты РЯРБ при 1.0ио
Hi-P.ll
(Trans former)
Coupling
Ca pa с il:i net? .
шш
Blue White Red
У
\
■ 1
Near cud Каг еш!
-±г 19/ЗЗкУ 185шша ЗС 30т Рис. 9. Пример схемы измерения частичных разрядов в автономном кабеле при 50 Гц
Анализ частичных разрядов для длинного подземного кабеля возможен двумя методами, учитывающими частоту питания: очень низкой частотой (VLF) и затухающим переменным током фАС), также известным как система тестирования колебательной волны (OWTS). Оба метода частичного разряда могут обнаруживать дефекты кабеля по-разному, а комбинация СНЧ и ЦАП может дать более точные результаты [11-13]. На рис. 12 показана схема измерения частичных разрядов ЦАП.
Qiec: Voltage: Frequency: НР 100.0 kHz LP 500.0 kHz
47.4 рС 24.1 kV 50.03 Hz Filter settsngs eonform ta ÍÉC 60270
Е
— -- — ........
Max. scale 100.0 рС
С Logarthmic eharge axis sealing
Pattern Overflow
_ni« ii_
X <0
mu и i
iTftrestwM РШК :|
Рис. 10. Результат измерения частичных разрядов на кабеле
Рис. 11. Визуальный осмотр кабеля: обнаружена различная толщина внешней оболочки
Для подачи зарядного тока в проверяемый кабель источник высокого напряжения подает напряжение постоянного тока фС) до тех пор, пока емкость кабеля не будет удерживать заряд при испытательном напряжении. Затем твердый выключатель замыкается на землю. Следовательно, емкостной ток из кабеля разряжается, и измерительный блок может обнаружить импульс частичного разряда.
Induetor L
Рис. 12. Пример схемы проверки частичного разряда кабеля ЦАП[14]
Для точного определения местоположения частичных разрядов вдоль кабеля используется метод рефлектометрии во временной области (TDR). Другими словами, точное расстояние местоположения частичных разрядов от тестового конца можно точно определить, если сигнал
544
частичных разрядов записан в координате TDR. Измерение частичных разрядов с помощью DAC было выполнено для проверки кабеля из сшитого полиэтилена длиной 1350 метров; кабель протягивается новой муфтой на расстоянии 195 м от испытательного конца.
Длина кабеля и места соединений точно определяются при калибровке, как показано на рис. 13.
11 12 13
21 22 23 24 25
Рис. 13. Калибровка с помощью TDR
Таблица 3
Результаты ЧР кабеля ЦАП__
Испытательное напряжение 1.0U0=12.7kV фаза A [pC] фаза B [pC] фаза С [pC]
Background 95 105 95
0,5 93 92 82
0.7 82 94 88
0.9 92 98 500
1.0 97 98 700
1.1 88 101 900
1.3 92 118 2.000
1.5 91 300 4.000
Inception Voltage N/A 195m: 1.5U0 1280m: 1.3Uq 195m: 0.9 Uo 1280m: 0.9Uo
Кабель фазы A не показывает активность частичных разрядов до 1,5 Uo. Однако импульсы частичных разрядов были обнаружены в кабелях фазы B и C. Выяснилось, что частичные разряды возникают с 1,5 Uo на расстоянии 195 м и 1280 м в фазе B. Кабель фазы C показал значительные результаты, поскольку частичные разряды генерируются под рабочим напряжением, как показано в табл. 3 и на рис. 14. Это означает, что частичные разряды могут появляться постоянно, когда кабель находится под рабочим напряжением, и это может привести к резкому ухудшению качества и серьезным дефектам кабеля. Поэтому вновь установленные соединения на высоте 195 м были немедленно заменены, после чего импульс частичных разрядов больше не регистрировался. Тем не менее, активность частичных разрядов из старого соединения на расстоянии 1280 м необходимо регулярно контролировать. Краткое описание методов частичного разряда в реальном времени в различных датчиках представлено в табл. 4.
Анализ частичных разрядов - это диагностический инструмент для оценки состояния изоляции объекта. Уровень приемлемости обычно не указывается в стандартах. IEEE 1799 предлагает четкие критерии для тестирования затемнения [15]. Однако другие стандарты: IEC 60270, IEC 60034-27-1,2 и IEEE 1434 не обеспечивают уровень приемлемости [16]. Поэтому, если лицо, отвечающее за ввод в эксплуатацию или техническое обслуживание, хочет уточнить критерии приемки испытаний частичного разряда, перед полевыми испытаниями необходимо провести техническое обсуждение.
Кроме того, при интерпретации шаблонов PRPD следует учитывать фазовый сдвиг из-за разделительного конденсатора. На рис. 10 снимок PRPD можно распознать как коронный частичный разряд на основе [17]. Однако это может быть связано с активностью внутренней поверхности в кабельной заделке, если фазовый сдвиг не корректируется. Результат PRPD измерения частичных разрядов ЦАП с тем же тестовым объектом показывает картину частичных разрядов на внутренней поверхности, как показано на рис. 15.
Тпе {та)
а
Cngnl ®нл*пн Qwwt* *
^Fa^Mttitr S. 1 U,J
J
FaJtbCÄW! 193.0 m
l w j 1 s» 1 1 »™< 1
pC
193т, 598рС
ИИ» WW 64X1
«ООН 65200 ЕМ»
б
40 00
3SQ0; 36 СЮ 3400; 3200
зооо; 2000; 26002*00 -. 22ÛO-^2000 L 1900 1SOO-НОО 1200-юоо-
аш.
Phase В and С
195 т
1280 m
Phase В and С
SO 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 BOO 650 700 750 SOO 850 900 950 1QOO 1050 1100 1150 12CO 1250 1ЭС0 1350
мЫе length (m)
Рис. 14. Анализ частичных разрядов ЦАП (а) амплитуда частичных разрядов, (б) импульс частичных разрядов с наложением сигнатуры TDR и (в) отображение местоположения
частичных разрядов
Таблица 4
Метод автономного анализа Ч1 Р
LF Method Tx Rotating Switchgear Cable
Off-Line Operating frequency Д« о о Д2)
VLF with TDR о
DAC with TDR о
1) применимо при наличии испытательного трансформатора, 2) применимо к короткому кабелю.
546
в
К 10 в> «С Ш 1!Л |№ Ш 1!0 21« а) М Ш Ж Ш Ш М
Рис. 15. Результат РИР1) при измерении частичного разряда БАС
Следует также отметить, что анализ частичных разрядов не может выявить все виды дефектов. Например, хотя результаты тангенса 3 с VLF и значения сопротивления изоляции кабеля значительно плохи, активность частичных разрядов не может быть обнаружена. Кроме того, умеренное повреждение поверхности изолятора не может быть обнаружено при испытании частичных разрядов, как показано на рис. 16. Следовательно, диагностические инструменты необходимо правильно выбирать с учетом характеристики объекта контроля и цели анализа.
МЯвС Ж (С цаце ¡шве
В «[С
1МК UJ9gC ÜttC un К WtC (Œpt tape
ШрС
Nu PD found up to 1.2 Ho
Рис. 16. Тестирование PD на поврежденном 22 кВ опорного изолятора
cable termination box
/
Blue white
Red
Viy
ГТ
cable termination box
Blue white
Red
VI/ П
jji
Up d loop
grounding
grounding /
H inspection grid H
а б
Рис. 17. Петля частичного разряда и смотровое отверстие (а) стандартная клеммная коробка кабеля и (б) после установки петли частичного разряда и смотрового отверстия
Наконец, рекомендуется установить конденсатор связи в обмотку статора во время останова, технического обслуживания или новой установки. Это может облегчить регулярный онлайн-мониторинг и сэкономить затраты на техническое обслуживание в будущем. Также рекомендуется установить петлю частичного разряда и непроводящее отверстие в решетке с герметизирующей крышкой под кабельной клеммной коробкой для регулярных измерений частичных разрядов в режиме онлайн, как показано на рис. 17.
Заключение. Анализ частичных разрядов - важный диагностический инструмент для оценки состояния изоляции высоковольтного оборудования. Для выполнения правильного измерения частичных разрядов на месте инженеру по высоковольтному оборудованию и управляющему активами необходимо выбрать правильный метод частичных разрядов с учетом характеристик испытательного оборудования и испытательного объекта. Мониторинг частичных разрядов в обмотке статора в режиме реального времени дает достаточно информации. Однако
другие методы оперативного ЧР дают краткий результат, и они в основном применимы для понимания общего состояния тестового объекта. Кроме того, правильный тестовый трансформатор с учетом частоты питания необходим для подачи питания на тестовый объект для автономного анализа частичных разрядов. Следовательно, автономные методы частичного разряда должны выполняться на основе того, какое высоковольтное оборудование проверяется. Кроме того, измерение частичных разрядов не является универсальным решением для определения надежности изоляции. Для точного исследования изоляции высоковольтных устройств необходимо проанализировать всесторонние результаты различных испытаний высокого напряжения. В этом документе предлагается обсудить критерии приемлемости измерения частичных разрядов до проведения полевых испытаний. Кроме того, мы рекомендуем установить проницаемый конденсатор связи на обмотках статора и модифицировать клеммную коробку для кабелей, чтобы облегчить регулярное оперативное обследование частичных разрядов.
Список литературы
1. Методы высоковольтных испытаний - Измерения частичных разрядов, 2015. Мур, Х. Майкл и К.В. D1.33, Руководство по измерениям частичных электрических разрядов в соответствии с IEC 60270 (№. Брошюра CIGRE). СИГРЭ.
2. Наттрасс Д.А. Частичный разряд. XVII. Ранняя история исследований частичного разряда // IEEE Electrical Insulation Magazine. 1993. Vol. 9. Вып. 4, C. 27-31.
3. Лемке Э. Критический обзор моделей частичного разряда // IEEE Electrical Insulation Magazine, 2012. Vol. 28. Вып. 6. С. 11-16.
4. Боггс С.А. Критический обзор моделей частичного разряда» (ноябрь/декабрь 2012 г.) и «Анализ передачи заряда частичного разряда в экструдированных силовых кабелях // IEEE Electrical Insulation Magazine, 2014. Vol. 30. С. 7-7.
5. Белтл М., Мюллер А., Тенболен С. Статистический анализ оперативного измерения высокочастотных частичных разрядов силовых трансформаторов // IEEE Electrical Insulation Magazine, 2012. Vol. 28. Вып. 6. С. 17-22.
Толкачев Ярослав Михайлович, магистр, оператор, yaroslav14tolkachev@gmail.com, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ«ЭРА»,
Авакян Михаил Каренович, магистр, yaroslav14tolkachev@gmail.com, Россия, Новочеркасск, Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (Новочеркасский Политехнический Институт) им. М.И. Платова,
Тютин Дмитрий Андреевич, магистр, yaroslav14tolkachev@gmail.com, Россия, Новочеркасск, Южно-Российский Государственный Политехнический Университет (Новочеркасский Политехнический Институт) им. М.И. Платова,
Толкачев Владимир Михайлович, бакалавр, yaroslav14tolkachev@gmail. com, Россия, Ростов-на-Дону, Донской государственный технический университет,
Пожидаев Никита Константинович, магистр, оператор, yaro-slav14tolkachev@gmail.com, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
ON-SITE PARTIAL DISCHARGE ANALYSIS IN VARIOUS HIGH-VOLTAGE DEVICES Y.M. Tolkachev, M.K. Avakyan, D.A. Tyutin, V.M. Tolkachev, N.K. Pozhidaev
Partial discharge (PD) analysis is one of the most reliable non-destructive tests to clarify the quality of the insulation and to evaluate the life expectancy of high voltage (HV) devices. To perform PD testing and analysis accurately, it is important to select the correct method with respect to various sorts of the specimen. This paper aims at supporting HV engineers and asset managers to select a correct PD method and to make a clear maintenance plan. Also, this paper presents the difference between on and off PD analysis techniques, and the proper PD testing for rotating machines, switch-gears and power cables with a case study and practical suggestions.
Key words: Partial Discharge, High Voltage Testing, On-site condition monitoring.
548
Tolkachev Yaroslav Mikhailovich, master, operator, yaroslavl 4tolkachev@smail.com, Russia, Anapa, FGAU«MIT«ERA»,
Avakyan Mikhail Karenovich, master, yaroslav14tolkachev@gmail.com, Russia, Novocherkassk, South-Russian State Polytechnic University (Novocherkassk Polytechnic Institute) named after M.I. Platova,
Tyutin Dmitry Andreevich, master, yaroslav 14tolkachev@gmail. com, Russia, Novocherkassk, South-Russian State Polytechnic University (Novocherkassk Polytechnic Institute) named after M.I. Platova,
Tolkachev Vladimir Mikhailovich, bachelor, yaroslavl 4tolkachev@gmail. com, Russia, Rostov-on-Don, Don State Technical University,
Pozhidaev Nikita Konstantinovich, master, operator, yaroslavl4tolkachev@gmail.com, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»
УДК 621.31
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-549-555
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЗАРЯДА ТЯГОВОЙ ЛИТИЙ-ИОННОЙ БАТАРЕИ
ЛЕГКОВОГО ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ
А.Г. Грищенко
В статье рассматривается математическое моделирование и экспериментальные исследования процесса заряда тяговой аккумуляторной батареи при реализации различных алгоритмов. Рассмотрена структура и математическое описание основных узлов, входящих в состав зарядного устройства, интегрированного в силовую цепь тягового инвертора напряжения. Особое внимание уделено реализации оригинального алгоритма ускоренного заряда тяговой аккумуляторной батареи, как в рамках математического моделирования, так и в экспериментальных исследованиях. Интегрированная топология обеспечивает рационализацию схемного и конструктивного исполнения системы тягово-энергетического оборудования электромобиля, а применение прогрессивных алгоритмов позволяет увеличить мощность и скорость заряда тяговой аккумуляторной батареи.
Ключевые слова: зарядное устройство, математическое моделирование, тяговая аккумуляторная батарея, литий-ионный аккумулятор, электромобиль, алгоритмы заряда, экспериментальные исследования.
Математическое моделирование в реальном времени обеспечивает возможность детального анализа работы проектируемого или исследуемого устройства, а также режимов его работы, что позволяет оптимизировать процесс создания экспериментального образца. Целью данной работы является исследование и экспериментальная апробация алгоритмов заряда тяговой аккумуляторной батареи легкового электромобиля. Использование средств математического моделирования существенно облегчают этот процесс. При построении математической модели необходима математическая формализация объекта, а связи и отношения, обнаруженные и предполагаемые в устройстве могут быть описаны при помощи математических отношений. От качества модели зависит весь последующий анализ объекта исследования, в качестве которого рассматривается зарядное устройство, интегрированное в силовую цепь тягового инвертора напряжения (ТИЗУ) [1].
На основе специализированного программного обеспечения, математических зависимостей и взаимосвязей между ними, сформирована компьютерная модель, обеспечивающая возможность задания требуемых исходных данных, расчета промежуточных значений и выходных параметров, а также вывода результатов для дальнейшего анализа.
549
