Научная статья на тему 'Комплексный анализ условий эксплуатации изоляции обмоток статоров электродвигателей газоперекачивающих агрегатов'

Комплексный анализ условий эксплуатации изоляции обмоток статоров электродвигателей газоперекачивающих агрегатов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
188
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭЛЕКТРОПРИВОДНОЙ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ / СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ / ИЗОЛЯЦИЯ ОБМОТКИ / ТЕМПЕРАТУРА ОБМОТКИ / ЧАСТИЧНЫЕ РАЗРЯДЫ / ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Бабичев Сергей Александрович

Приведен анализ статистических данных повреждаемости изоляции статоров и условий эксплуатации высоковольтных электродвигателей газоперекачивающих агрегатов. Выявлены наиболее характерные условия возникновения пробоя изоляции и места повреждений. Приведен теоретический анализ и практические результаты количественной оценки наиболее существенных эксплуатационных факторов, влияющих на ресурс изоляции. Предложены варианты повышения надежности и эффективности работы электроприводных газоперекачивающих агрегатов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Бабичев Сергей Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Комплексный анализ условий эксплуатации изоляции обмоток статоров электродвигателей газоперекачивающих агрегатов»

Комплексный анализ условий эксплуатации изоляции обмоток статоров электродвигателей газоперекачивающих агрегатов

Бабичев С.А., инж.

Приведен анализ статистических данных повреждаемости изоляции статоров и условий эксплуатации высоковольтных электродвигателей газоперекачивающих агрегатов. Выявлены наиболее характерные условия возникновения пробоя изоляции и места повреждений. Приведен теоретический анализ и практические результаты количественной оценки наиболее существенных эксплуатационных факторов, влияющих на ресурс изоляции. Предложены варианты повышения надежности и эффективности работы электропри-водных газоперекачивающих агрегатов.

Ключевые слова: электроприводной газоперекачивающий агрегат, синхронный электродвигатель, изоляция обмотки, температура обмотки, частичные разряды, перенапряжения.

The complex analysis of conditions of operation of isolation of windings stators electric motors Gas-Transfer Units.

Babichev S.A.

The analysis of statistical data of damageability of isolation stator and conditions of operation of high-voltage electric motors Gas-Transfer Units Is resulted. The most typical conditions of occurrence of breakdown of isolation and a place of damages are revealed. The theoretical analysis and practical results of a quantitative estimation of the most essential operational factors influencing on a resource of isolation is resulted. Variants of increase of reliability and an overall performance electric drive Gas-Transfer Units are offered.

Keywords: electric drive Gas-Transfer Units , the synchronous electric motor, isolation of a winding, temperature of a winding, partial discharge , an overstrain.

Электроснабжение компрессорного цеха осуществляется от двух трансформаторов 220/10 кВ с расщепленными обмотками. Электрооборудование 10 кВ размещено в закрытом распределительном устройстве (ЗРУ-10 кВ). В связи с невозможностью по технологическим причинам осуществлять самозапуск ЭГПА АВР выведен из работы. Схема отличается от стандартных схем распределительных устройств наличием шиносоединительных выключателей ШСВ, необходимых для уменьшения времени запуска ЭГПА и снижения при пуске глубины просадки напряжения на секциях шин 10 кВ.

Структурная схема ЭГПА-12,5 приведена на рис. 2. Основными элементами ЭГПА являются центробежный нагнетатель типа Н-235-21-3, повышающий редуктор, синхронный электродвигатель с тиристорной щеточной системой возбуждения, системами масла, смазки (низкого давления) и уплотнения (высокого давления), системой автоматического управления и защит.

Обладая более простой конструкцией, ЭГПА имеют более высокие показатели надежности, чем газотурбинные ГПА. Однако необходимо учитывать, что вынужденный или аварийный останов любого ГПА ведет не только к большим затратам на ремонтновосстановительные работы, но и к снижению производительности газопровода в целом при отсутствии необходимых резервов на компрессорных станциях (КС), потерям пускового и то-

Транспорт газа по Единой системе газоснабжения России, осуществляется с применением газоперекачивающих агрегатов (ГПА) разных типов и единичной мощности. Значительную часть ГПА ОАО «Газпром» (725 шт.), участвующих в транспорте газа, составляют электроприводные газоперекачивающие агрегаты (ЭГПА).

Типовая схема электроснабжения элек-троприводного компрессорного цеха (КЦ) приведена на рис. 1.

1 СШ 220КВ 2 СШ 220КВ

Рис. 1. Схема электроснабжения электроприводного КЦ: Т-1,Т-2 - трансформаторы типа ТрДЦН-63000/220;

СД1-СД7 - электродвигатели ЭГПА типа СтД 12500-2; ШСВ1-2, ШСВЗ-4 - шиносоединительные выключатели; СВ1-З,СВ2-4 - секционные выключатели; Т-З,Т-4,Т-5,Т-6 -трансформаторы 10/0,4 кВ (400-1600 кВа) питания собственных нужд КС

пливного газа, электроэнергии, горючесмазочных материалов и др.

МСНД

ТТ

МСВД

I

Г 1 |_ т 1 *

І

ЭД _ Р Н

с

Рис. 2. Структурная схема ЭГПА-12,5: ЭД - приводной электродвигатель типа СТД-12500-2Р (10 кВ); ПСЭД -подшипники скольжения СД; Р - повышающий редуктор; Н - центробежный нагнетатель; ТВУ - тиристорное возбудительное устройство; ЩКА - щеточно-контактный аппарат системы возбуждения; СТР - согласующий трансформатор; РБУ - токоограничивающий реактор; ВВ - высоковольтный выключатель; САУ и ТЭЗ - система автоматического управления, технологических и электрических защит ЭГПА; МСНД - маслосистема низкого давления

Наиболее тяжелым отказом ЭГПА является выход из строя статора синхронного электродвигателя (СД). Выходы из строя в большинстве случаев возникают вследствие пробоя корпусной и пазовой изоляции. В связи с этим разработка новых методов неразрушающего контроля, диагностики и прогнозирования эксплутационной надежности высоковольтных электродвигателей ЭГПА с учетом электрических и механических свойств изоляции и изменения этих свойств под воздействием эксплуатационных факторов представляет большой практический интерес.

Для выявления наиболее существенных эксплутационных факторов, влияющих на надежность электродвигателей, был выполнен комплексный анализ условий эксплуатации ЭГПА, включающий в себя:

1) сбор и обработку достоверной информации о повреждаемости электродвигателей;

2) анализ режимов работы электродвигателей в номинальных режимах работы;

3) анализ режимов работы электродвигателей при режимных возмущениях питающей сети.

Статистические данные о повреждаемости электродвигателей. Анализ повреждаемости приводных высоковольтных электродвигателей СТД-12500-2 (10 кВ) на КС ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород» выполнен за период с 1985 г. по 2007 г. [1]. Всего за указанный период эксплуатации зафиксировано 62 случая выхода из строя приводных электродвигателей. Средняя аварийность электродвигателей из-за повреждений обмоток статора составляет 2,7 шт/год.

В табл. 1, 2 приведены данные о распределении повреждений в зависимости от условий эксплуатации и характерные места возникновения повреждений обмоток СД.

Таблица 1

Условия возникновения повреждения Количество

статора СД повреждений

При рабочем напряжении питания 52 %

При перенапряжениях от однофазных

замыканий в питающей сети 15 %

При пуске 15 %

Механические и термические повреж-

дения 10 %

При проведении высоковольтных ис-

пытаний 8 %

Таблица 2

Место повреждения статора СД Количество повреждений

В пазовой части обмотки 86 %

В лобовой части обмотки 11 %

На выводах 3 %

Анализ данных показывает, что в 52 % случаев повреждения произошли при установившемся режиме работы СД. 86 % случаев всех повреждений произошло в пазовой части обмотки.

В условиях реальной эксплуатации сложно точно определить номер паза статора и стержень обмотки, в котором произошел пробой изоляции. Всего удалось точно определить место повреждения на 10 СД. Полученные результаты приведены в табл. З.

Таблица З

№ паза стато- ра Фаза Фазное рабочее напряжение стержня, В Количество выявленных случаев пробоя изоляции

Верхний Нижний

5 А 4500 З

С 6000

6 А 4125 1

С 5625

17 В 6000 2

В 1875

28 А 1500 1

А 3375

40 С 3375 З

В 4875

Сопоставление выявленных мест повреждения изоляции и схемы обмотки электродвигателя СТД-12500-2 показало, что 60 % повреждений в пазовой части произошло в первых витках обмотки при наибольшем рабочем напряжении стержней. Как правило, развитие аварии начинается со срабатывания защиты от замыкания на землю с последующим меж-дуфазным замыканием, что свидетельствует о повреждениях корпусной изоляции. Основная часть повреждений приходится на середину пазовой части обмотки, менее подверженную

10 кВ

ВВ

САУ и ТЭЗ

0,4 кВ

Р вых

ТВУ

Р вх

механическим нагрузкам. В этой части обмотки наибольшее влияние на скорость старения изоляции оказывают температура и электрические поля. 40 % повреждений в пазовой части произошло при наработке 50-60 тыс. ч.

Анализ тепловых режимов. Электродвигатель типа СТД-12500-2 имеет разомкнутый цикл воздушного охлаждения, изоляцию статора типа «Монолит-2», класс нагревостойкости В.

В соответствии с [2], наиболее существенно на срок службы изоляции влияет рабочая температура обмоток. Результаты измерения температуры меди (температура обмотки статора по одной точке в каждой фазе), стали (температура сердечника статора по одной точке в каждой фазе) и охлаждающего воздуха ЭГПА в одном из компрессорных цехов приведены на рис. З. Все замеры выполнены с интервалом 2 ч. в течение суток (28.08.07 г.) по показаниям штатных систем контроля температуры ЭГПА на КС «Починковская». Основные среднесуточные параметры агрегатов приведены в табл. 4.

Рис. 3. Суточные изменения температуры статоров ЭГПА-12,5 Кс «Починковская»: а - ЭГПА 4 КЦ Елец-2; б - ЭГПА 3 КЦ Елец-2; в - ЭГПА 1 КЦ Елец-1 ; г - ЭГПА 6 КЦ Елец-2

На агрегатах, работающих при одинаковой нагрузке и температуре охлаждающего воздуха, наблюдаются значительные отличия в температурных режимах. Большинство агрегатов работают при средней температуре меди и стали не более 70-80 0С. В то же время на отдельных ЭГПА наблюдается увеличение температуры обмоток и сердечника СД до 100-120 С. При останове ЭГПА происходит « тепловой удар» и температура обмоток по -

вышается еще на 10-15 С. На некоторых ЭГПА градиент температуры между медью и сталью более 20 0С. Причинами таких температурных отклонений могут быть неисправности в системе охлаждения СД либо снижение эффективности ее работы, дефекты сердечника статора, перевозбуждение синхронного электродвигателя, повышение напряжения питания выше 105 % и т.д.

Таблица 4

Агрегаты

Основные среднесуточные параметры работы

Температура, 0 С Ток

меди t„ стали t горячего воздуха tre медь-стали At„. с статора 1ст, А

ЭГПА 4 КЦ Елец-2 46,9 51,0 62 ,0 4,1 642

ЭГПА 3 КЦ Елец-2 52,9 75,3 65,0 22,4 621

ЭГПА 1 КЦ Елец-1 104,4 75,3 79,0 29,1 650

ЭГПА 6 КЦ Елец-2 89,2 87,0 76,0 2,2 618

Для определения максимальных отклонений в температуре статора при изменении режимов работы ЭГПА были выполнены измерения температуры при пуске и останове, а также изменении потребляемой мощности при перестроении режима работы газопровода. Измерения выполнены с интервалом 2 ч в течение 6 суток на КС «Починковская» и КС «Сеченовская». Анализ результатов измерений показал, что изменение температуры статора в летнее время связано с суточными колебаниями температуры охлаждающего воздуха. Зимой перепады суточной температуры наружного воздуха не оказывают влияния на изменение температуры двигателя, в этом случае температура в основном зависит от количества ЭГПА, одновременно находящихся в работе в компрессорном цехе. При останове ЭГПА за короткий промежуток времени увеличивается температура обмоток на 10-15 0С по отношению к температуре, предшествующей отключению двигателя, и может превышать максимально допустимые значения для данного класса изоляции.

В соответствии с [З], номинальная мощность СТД 12500-2 определена при номинальных значениях параметров, обусловливающих работу электродвигателя. При отклонении параметров от номинальных изменяются и допустимые режимы работы электродвигателя. В табл. 5 приведены соотношения допустимых параметров электродвигателя при изменении напряжения питания.

Таблица 5

U питана % 110 105 100 95

Sдвигателя, % 90 100 100 100

1 статора, % 82 95,5 100 105

Cos ф 0,985 0,945 0,900 0,870

Кроме напряжения питания, на допустимые режимы работы существенное влияние оказывает температура охлаждающего воздуха. В табл. 6 приведена зависимость максимальной полной мощности от температуры входящего в электродвигатель охлаждающего воздуха.

Таблица 6

і 0С 1 входящего воздуха і 50 45 40 30

в „ах , % от номинальной 87 95 100 106

В соответствии с приведенными значениями допустимых параметров был проведен анализ режимов работы ЭГПА. В результате установлено, что во многих случаях электродвигатели работают с превышением допустимых значений полной мощности. На рис. 4 приведен график изменения температуры обмоток ЭГПА 2 КЦ «Ямбург-Елец-2» КС «Сеченовская», получившего пробой изоляции статора. На графике хорошо заметна тенденция роста температуры электродвигателя. В течение последних 15 суток работы ЭГПА температура сердечника статора в зимнее время увеличилась на 21 0С. В соответствии с зафиксированными перед аварийным остановом ЭГПА в суточной ведомости значениями параметров, электродвигатель работал с полной мощностью 12,9 МВа при напряжении питания 10,9 кВ, температуре входящего воздуха 73 0С. В соответствии с табл. 4, 5, полная мощность электродвигателя при таких условиях не должна превышать 11,1 МВа.

Воздействие электрических полей. На изоляцию любого электрооборудования, находящегося в эксплуатации, воздействуют длительное рабочее напряжение, кратковременные грозовые перенапряжения микросекунд-ной длительности и внутреннее перенапряжение миллисекундного , секундного и даже ми -нутного диапазона. Исходя из этого, был проведен анализ изменения напряжения на электродвигателях в широком диапазоне.

В связи с отсутствием за весь период наблюдений статистических данных о повреждаемости электродвигателей при прохождении грозовых фронтов, этот вид воздействия перенапряжений на обмотку не рассматривался.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На рис. 5 приведены результаты измерения линейных напряжений на секции шин закрытого распределительного устройства 10 кВ (ЗРУ-10 кВ) с интервалом 1 ч в течение 82 ч.

В связи с отсутствием на компрессорных станциях устройств регулирования напряжения 10 кВ, линейное напряжение на электродвигателях может колебаться в зависимости от режима работы как самих электродвигателей, так и питающей их сети. Основную составляющую изменений напряжения вносит энергосистема. В ночные часы происходит увеличение напряжения на шинах ЗРУ-10 кВ, в дневные - сни-

жение. Поскольку СД являются регулируемым источником реактивной мощности, они также оказывают влияние на уровень напряжения секций шин 10 кВ. В результате проведенных на КС опытов установлено, что при изменении соэф в диапазоне от 1 до 0,95 (емкостный) напряжение на секции шин с одним работающим ЭГПА, при дневном минимуме, увеличивается на 150-200 В.

Рис. 4. Суточные изменения температуры (а) и тока статора (б) эГпА-12,5 №2 КЦ «Ямбург-Елец-2» КС «Сеченовская» перед аварийным остановом из-за пробоя изоляции статора

Время, часы ------------иав — — - - Увс ----------------Уса

Рис. 5. График изменения линейных напряжений на шинах ЗРУ-10 кВ КЦ «Ямбург-Елец-1» КС «Починковская» при одном работающем ЭГПА

Напряжение питания электродвигателя при проведении измерений (рис. 5) изменялось от 10,37 кВ до 10,91 кВ. В интервале наблюдения напряжение удовлетворяет требованиям Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей [5], однако, как уже отмечалось выше, при этих значениях напряжения питающей сети необходимо контролировать полную мощность электродвигателя и температуру обмоток статора. Повышение напряжения питания сверх 110 % от номинального недопустимо. Иначе, вследствие насыщения стали, даже незначительный подъем напряжения выше допустимого приводит к возрастанию магнитной индукции, резкому (в несколько раз) увеличению потоков рассеяния и появлению в ребрах корпуса СД и в других конструктивных элементах очень больших паразитных токов, вызывающих дополнительный нагрев. При снижении напряжения ниже 10 кВ увеличивается ток статора и возрастает нагрев обмоток.

Частичные разряды в изоляции. Одним из существенных факторов ускоренного разрушения изоляции под воздействием электрических полей является возникновение частичных разрядов (ЧР) во внутренних полостях и по поверхности изоляции. В соответствии с [4] был проведен контроль изоляции обмотки статоров боле 80 ЭГПА с использованием метода измерения частичных разрядов при подаче переменного напряжения от постороннего источника. Метод позволяет выявлять наличие скрытых дефектов во внутренних полостях изоляции, критические разряды в пазовой части изоляции, скользящие разряды в лобовых частях обмотки. По результатам диагностики установлено, что практически все электродвигатели имеют наличие ЧР различной интенсивности и амплитуды. На некоторых ЭГПА наблюдаются следы активности ЧР в лобовых частях обмотки в виде налета белого порошка соединений азота.

На рис. 6,а приведена амплитудно-

фазовая диаграмма распределения ЧР фазы А обмотки статора ЭГПА 3 КЦ «Ямбург-Елец-1» КС «Починковская». На диаграмме зафиксировано большое количество частичных разрядов низкой амплитуды в диапазоне от 00 до 360 0, что свидетельствует о сильном загрязнении лобовых частей обмотки масляно-графитовой смесью.

На рис. 6,б приведена диаграмма ЧР фазы С ЭГПА 7 КЦ «Ямбург-Елец-1» КС «Починковская», на которой видно большое количество ЧР, возникающих до достижения максимума амплитуды испытательного напряжения, подаваемого на обмотку. ЧР имеют большую амплитуду (до 3000 пКл) и интенсивность 36,2 Рй! (пКл*В/с,). В этом случае обмотка имеет дефекты в пазовой части изоляции и возможен ее пробой. На рис. 6,в приведен пример диаграммы ЧР фазы В ЭГПА 2 КЦ «Ямбург-

Елец-2» КС «Починковская» при отсутствии признаков значительных дефектов изоляции. Все диаграммы получены при измерении прибором контроля частичных разрядов в изоляции типа Р-400.

О 60 1 20 1 80 240 300 36і

Фаза

| РРІ , пКл*В/с = 2,3 ~

а)

О 60 1 20 1 80 240 300 36І

Фаза

| РРІ , пКл*В/с = 36.2

б)

□ 60 1 20 1 80 240 300 36І

Фаза

| РРІ . п Кл*В/с = О.Э |

в)

Рис. 6. Диаграммы фазового распределения ЧР: а - фаза А обмотки статора ЭГПА 3 КЦ «Ямбург-Елец-1» КС «Починковская»; б - фаза С обмотки статора ЭГПА 7 КЦ «Ямбург-Елец-1» КС Починковская; в - фаза В обмотки статора ЭГПА 2 КЦ «Ямбург-Елец-2» КС «Починковская»

Для определения величин перенапряжений, возникающих в обмотке, быстродействующим аварийным регистратором событий (БАРС) были проведены замеры фазных напряжений и токов при пуске, останове и нормальном режиме работы СД. Результаты измерений приведены на рис. 7.

а)

Начало регистрации 10 06 2006г в 3:50: 1 1 389 047Длительность регистрации Ю 5СОс

б)

напряжении Фаза в 3

Ток ток В 3

в)

Рис. 7. Осциллограммы переходных режимов работы электродвигателей: а - пуск ЭГПА 6 КЦ «Ямбург-Елец-2» КС «Починков-ская»; б - останов ЭГПА 5 КЦ «Ямбург-Елец-2» КС «Починковская»; в - ЭГПА 3 КЦ «Ямбург-Елец-2» КС «Починковская» в нормальном режиме работы (зафиксированное увеличение напряжения питания)

На рис. 7,а приведена осциллограмма пуска ЭГПА 6 КЦ «Ямбург-Елец-2» КС «Почин-ковская». Амплитуда напряжения во всех трех фазах в первый момент после пуска составляла 7,5 кВ (действующее значение 5,2 кВ), наибольшая амплитуда пускового тока составила 8 998 А (действующее значение 6 248 А). На рис. 7,б при останове ЭГПА 5 КЦ «Ямбург-Елец-2» КС «По-чинковская» зафиксировано увеличение амплитуды фазного напряжения с 9,1 кВ (действующее значение 6,3 кВ) до 9 кВ (действующее значение 6,7 кВ) в течение 51,87 мс.

На рис. 7,в зафиксировано увеличение амплитуды фазного напряжения по фазе В на ЭГПА 3 КЦ «Ямбург-Елец-2» КС «Починковская» с 9,6 кВ (действующее значение 6,7 кВ) до величины 17 кВ (действующее значение 11,8 кВ). Фактическая величина амплитуды фазного напряжения по фазе В была еще выше, однако сработали ограничители напряжения по входным каналам БАРС. Запись осциллограммы велась в автоматическом режиме в течение 10,56 с. Питание данного компрессорного цеха осуществляется от сети 10 кВ с использованием частичного заземления нейтрали через низкоомный резистор (150 Ом), в связи с чем возникновение феррорезонансных явлений в трансформаторах напряжения можно исключить. Для определения причин такого рода явлений необходимо проводить дополнительные исследования режимов работы СД и питающей их сети.

Перенапряжения при коммутациях и режимных возмущениях питающей сети. Наибольшие уровни перенапряжений на изоляции СД могут возникать:

- при грозовых перенапряжениях;

- дуговых однофазных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью;

- включении электродвигателя при пуске;

- отключении электродвигателя в нормальных и аварийных режимах.

В результате анализа схем электроснабжения и теоретических расчетов [7] определены параметры перенапряжений, возникающих в различных переходных режимах работы электродвигателей электроприводных КС «Сеченовская».

На рис. 8 приведены результаты моделирования процесса возникновения перенапряжений [6], имеющих наибольшую кратность, полученные с помощью компьютерной программы ЫРАБТ.

Таким образом, уровень перенапряжений, воздействующих на изоляцию СД, может достигать 4,5 о.е..

Механические нагрузки. В процессе эксплуатации на изоляцию обмотки статора в стационарных и переходных режимах действуют механические нагрузки различного происхождения: электродинамические, вибрационные и термомеханические.

к-к|!

17 -----------

I _________(Л

2.6 напряжение на лвиїаіеле фата «Ь»

—і____________і

1 : , Г,

напряжение на двнгоісле флтл «с»

а)

иа\. кВ 2.5^ ......

—• 1.0

- 1

напряжение в м юте помреж лет я на фазе «а» (не врежденноенрмс оелинение с эле ктрол в и гатс л с м)

»а2- кВ

1.0 —■ 11

- '

напряа сние на фазе «аі > (неповреждені ое присоединс» не С ХІСКТрОЛВІІ ІІТСЛСЧ)

ии, кВ 4.0'

— 1

капряя - 2,6Ч сенис на фате «Ь » (неповрежден юс присоедине не с электрода» гателем) |

«.V > КВ 2.3 1

1.8

напряжение на нейтрали

в)

Рис. 8. Результаты компьютерного моделирования перенапряжений на обмотках СД: а - пуск электродвигателя СТД-12500-2 при неодновременном замыкании контактов в фазах выключателя (максимальная кратность перенапряжения 2,7 о.е.); б - дуговое однофазное замыкание на землю в сети с электродвигателями СТД-12500-2, подключенными через реакторы (максимальная кратность перенапряжения 4,0 о.е.); в - отключение выпавшего из синхронизма электродвигателя СТД-12500 (максимальная кратность перенапряжения 4,5 о.е.)

В установившихся режимах работы вит-ковая и корпусная изоляция обмоток подвергается действию относительно незначительных электродинамических усилий [7]. Удельное усилие на единицу длины стержня, находящегося в пазу, может быть определено по формуле, кг/см ,

8 12

Р = 6,4 • 10-8 —,

ьп

где Р - усилие на 1 см длины проводника, кг; Ьп -ширина паза, см; I - мгновенное значение силы тока в стержне, А.

Предельные значения удельных амплитудных электродинамических давлений не превышают 1 кг/см2. Значительно более высоких значений достигают усилия, действующие на обмотку в переходных режимах и, в частности, при реакторном пуске электродвигателя. С учетом проведенных замеров пусковых токов значение предельного электродинамического давления на изоляцию у дна паза составляет 25 кг/см2.

Наряду с усилиями, действующими на стержни обмотки в радиальном направлении и вызывающими их спрессовку, в пазовой части действуют также тангенциальные пульсирующие усилия, прижимающие стержни к стенке паза. Величина этих усилий может быть подсчитана по формуле, кг/см2,

Р = 1,02 • Н • и • 10-7,

где Р - усилие на 1 см длины стержня, кг; Н -радиальная магнитная индукция в пазу, гс; I -амплитудное значение силы тока в стержне, А.

Для электродвигателей СТД-12500-2 величина радиального удельного усилия на 1 м длины стержня не превышает 1,5 кг.

Заключение

По результатам проведенного анализа статистических данных, в настоящее время средняя аварийность электродвигателей ГПА из-за повреждений обмоток статора составляет 2,7 ед/год

На ЭГПА отсутствуют системы контроля, позволяющие обслуживающему персоналу проводить сбор, обработку и комплексный оперативный анализ режима работы электродвигателя.

В процессе эксплуатации электродвигатели периодически работают с превышением допустимых параметров, что приводит к ускоренному старению изоляции и выходу из строя статоров.

Повышение надежности работы электродвигателей необходимо осуществлять по нескольким направлениям:

- улучшение эффективности систем охлаждения;

- поддержание заданного напряжения на секциях шин 10 кВ с использованием РПН питающих трансформаторов и перевод АРВ систем возбуждения СД на закон регулирования по поддержанию напряжения на секциях шин 10 кВ;

- внедрение мероприятий по ограничению коммутационных перенапряжений на изоляцию СД;

- внедрение систем частотного пуска

ЭГПА.

Для увеличения ресурса электродвигателей ЭГПА, повышения их энергоэффективности и снижения затрат на ремонтные работы необходимы разработка и внедрение систем оперативной параметрической он-лайн диагностики и прогнозирования технического состояния.

Список литературы

1. Бабичев С.А., Папков Б.В. Надежность

приводных электродвигателей газоперекачивающих агрегатов: Тр. XVII Всерос. конф. «Неразрушающий

контроль и техническая диагностика». - Н. Новгород, 2007. -С. 495-496.

2. ГОСТ 8865-93 (МЭК 85-84). Системы электрической изоляции. Оценка нагревостойкости и классификация.

3. Двигатели синхронные трехфазные СТД / Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОВЖ.412.041 ТО. - Лысьва.

4. Методика по техническому диагностированию электропривода газоперекачивающих агрегатов организаций ОАО «Газпром» / Диагностика энергетического оборудования: Информационный сб. № 4. - М., 2004. -С. 62-92.

5. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.

6. Отчет по исследовательской работе «Ограничение перенапряжений и изменение режима заземления нейтрали в электрических сетях КС “Сеченовская”». -СПб.: АЦИА , 2003.

7. Условия работы изоляции обмоток крупных электрических машин и предъявляемые к ней требования. -М.: Отд-е ВНИИЭМ Информэлектро, 1972.

Бабичев Сергей Александрович,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород», ведущий инженер отдела главного энергетика,

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, аспирант,

телефоны: (831) 4-311-294, 8-910-398-40-33, e-mail: s.babichev@vtg.gazprom.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.