CC BY
20
До Тхань Лич, аспирант, lichdalat@gmail.com, Россия, Москва, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
IMPROVING POWER QUALITY AT THE EXAMPLE OF AN ALUMINA PLANT IN LAM DONG,
VIETNAM
Yu.V. Shevyrev, Do Thanh Lich
Solutions for improving the quality of electricity in power supply systems with nonlinear loads are given on the example of the power supply system of an alumina refinery in Lam Dong, Vietnam. Based on the studies performed, it was concluded that it is necessary to simultaneously use active harmonic filters and static reactive power compensators in a power supply circuit with nonlinear loads. This solution improves the power factor of the power supply system and eliminates the effect of higher harmonics on the production activities of the enterprise.
Key words: power supply system, nonlinear load, reactive power, higher harmonics, mathematical model, static reactive power compensator, active harmonic filter.
Shevyrev Yuri Vadimovich, doctor of technical sciences, professor, uvshev@yandex.ru, Russia, Moscow, National Research Technological University «MISiS»,
Do Thanh Lich, posytgraduate, lichdalat@gmail.com, Russia, Moscow, National Research Technological University «MISiS»
УДК 621.313
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-12-51-55
ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НЕРАЗРУШАЮЩИХ МЕТОДОВ
ДИАГНОСТИКИ ЛЭП
В.М. Степанов, С.В. Ершов, Т.Е. Сергеева
В статье рассмотрены вопросы неразрушающих технологий для мониторинга воздушных линий электропередачи. В связи с постоянно растущим вниманием к снижению аварийности и ускорению диагностики сетей с автоматическим управлением дистанционное зондирование и управление в реальном времени — это новое направление для внедрения интеллектуальных сетей. Обзор технологий с уклоном на практическую реализацию передовых бесконтактных технологий рассматривается в статье с учетом безопасности при обслуживании высоковольтных линий передачи. В случае возникновения неисправности в ЛЭП напряжение и ток превышают номинальные параметры, и, следовательно, контроль параметров в режиме реального времени линий электропередач является необходимым требованием.
Ключевые слова: неразрушающий мониторинг, оптимизация, диагностика, интеллектуальная сеть.
Последние достижения в области технологий неразрушающего мониторинга в значительной степени изменили принципы контроля параметров воздушных ЛЭП. На сегодняшний день на рынке присутствуют датчики реального времени для мониторинга состояния сложных многомерных систем, для регулирования и дистанционного управления многими бытовыми приборами, встроенными устройствами для электроэнергетики и даже в крупномасштабных энергетических системах. Причиной успеха таких технологий является компактность и простота в эксплуатации в сложных, труднодоступных и опасных ситуациях, когда неразрушающий мониторинг позволяет избежать несчастных случаев и материальных потерь. Технологии не-разрушающего мониторинга нашли свое место в промышленности, медицине, военном деле, индустрии развлечений и космических системах [1-3].
Использование бесконтактных технологий для обнаружения и мониторинга неисправностей имеет первостепенное значение для электроустановок большой мощности. Результаты анализа несчастных случаев, представленные на рис. 1 показывают, что основной причиной гибели электромонтеров являются воздушные линии электропередачи и электрооборудование.
44% : _=1
35% 30% 25% 20%
При обслуживании При обслуживании Ремонт Другие случаи
электроустановок возушныхЛЭП осветительного
оборудов.
Рис. 1. Средние показатели смертности от контакта с электричеством среди
электромонтеров в строительстве
Из-за того, что линии электропередачи находятся на большой высоте, возникают трудности с их мониторингом и диагностикой. Сервисным специалистам требуются безопасные технологии для работы в таких условиях. Однако проектирование, управление, производство и программирование этих бесконтактных устройств интеллектуального мониторинга являются сложными и специфичными объектами, особенно для указанных условий применения. И пока не одна из существующих систем не может претендовать на безупречность. Системы диагностики линий электропередачи на основе бесконтактных датчиков позволяют решить сложные проблемы и в большей степени облегчают эксплуатацию линий электропередач. Использование датчиков магнитного поля для оценки электрических и пространственных параметров воздушных линий электропередачи представляет собой перспективное направление разработок. В частности, надежный мониторинг фазного тока, удлинения проводника и оценка вибрации проводника, вызванного ветром, могут быть выполнены с использованием неразру-шающего мониторинга. В некоторых других технических решениях используются чувствительные датчики магнитного поля для оценки переходного и установившегося тока при диагностики высоковольтных энергосистем.
Число несчастных случаев на 100 тыс. чел.
35 31-8 30 25 20 15 10 5 0
/ у у у у у / у у у / у /У У /// У У ^ > У
13,4
4,8 3,9 3 5
■ Я Я Я 2,3 1,4 1.3 1 0,8 1,1
гЯГ лУ /»• л- V «о с!1
" / У ^ у У /
у У У / У
У ¿г
о4
Г ^ 'Г
Ж
Рис. 2. Средний показатель смертности от поражения электрическим током, отдельные строительные профессии
Поражение электрическим током является четвертой по распространенности из несчастных случаев в строительстве, которое стала причиной 9 % смертей рабочих. Среди эксплуатационщиков/ремонтников линий электропередач самое высокое число погибших в результате поражения электрическим током - 31,8 %, в соответствии со статистическими данными о смертности на 100 000 работников, занятых полный рабочий день, как показано на рис. 2.
Одним из ключевых направлений исследований в области передачи и распределения электроэнергии, является разработка принципов диагностики в реальном времени крупных электроэнергетических систем. Это направление более востребовано в интеллектуальных сетях, где для непрерывной работы электросети требуется постоянный контроль параметров. Являясь элементом системы диагностики линий электропередачи, значительная часть устройств может быть использована для количественной оценки воздействия электромагнитных полей на население близлежащих населенных пунктов. Неисправности, например провисание и скачкообразное движение проводов создают серьезные проблемы для непрерывной работы высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) в условиях постоянно меняющейся погодных условий. Эти неисправности можно обнаружить с помощью фазового зондирования на опоре, а также магнитных датчиков, установленных рядом с изоляторами. Исследованиями было установлено, что провисание и колебания проводов вызывают изменение магнитного поля на датчике при одинаковой амплитуде тока [3]. Важно отметить, что амплитуда магнитного поля зависит от рабочего напряжения, и чем больше напряжение, тем больше будут величины магнитного поля, как показано на рис. 3. Основная задача статьи - представить анализ современных методов и устройств, используемых в мониторинге линий электропередачи, которые работают бесконтактным способом. Бесконтактный мониторинг линий электропередачи в широком смысле можно разделить на два основных направления: мониторинг электрических параметров и мониторинг пространственных параметров. Электрические параметры включают линейное напряжение и фазный ток, в то время как мониторинг пространственных параметров включает измерение температуры, удлинения и движения проводов, вызванного ветром. Электрические параметры обычно контролируются с помощью трансформаторов тока и напряжения на подстанциях или с помощью оборудования, подключенного к проводам под напряжением, в то время как традиционные подходы к контролю пространственных параметров включают акселерометры, непосредственно подключенные к отдельным фазным проводам. Данные, полученные от датчиков электрических параметров, обрабатываются на основе двух хорошо зарекомендовавших себя методов и их вариантов, основанных на методе измерения бегущей волны и измерении импеданса.
Рис. 3. Воздушные линии: Типичные магнитные поля
В настоящее время при разработке интеллектуальных сетей существует потребность в выборе недорогих, простых в установке станций мониторинга, которые, с одной стороны, обеспечивают бесперебойную работу линий электропередачи, а с другой стороны, обеспечивают контроль динамических параметров линий с целью увеличения нагрузки на ненагруженные линии в часы пик их работы [3]. В настоящее время производятся попытки адаптации неразру-шающего мониторинга для линий передачи с целью контроля электрических и пространственных параметров с использованием различных технологий зондирования, которые включают применение датчиков на основе камер и магнитного поля. Благодаря быстрому развитию микропроцессорных технологий и новых материалов, датчики магнитного поля, принцип действия которых основан на магниторезистивном эффекте, постепенно находят применения в энергети-
ческих системах, которые могут быть использованы для проведения точечных измерений магнитного поля с высокой точностью. Новый подход, основанный на бесконтактном измерении магнитного поля, имеет преимущество перед традиционными технологиями, состоящее в том, что он не зависит от параметров распределенной линии и имеет погрешность определения местоположения меньше одного пролета. Кроме того, применение датчиков, разработанных на основе материалов с высоким анизотропным магнитным сопротивлением и использование соответствующего программного обеспечения, поддерживаемого интерфейсом ГИС, делают процесс обнаружения местоположения неисправности интуитивно понятным и удобным [3, 4]. Принципы исследования магнитного поля в интеллектуальной сети был тщательно рассмотрен в работе [2].
Список литературы
1. Арбузов Р.С., Овсянников А.Г. Современные методы диагностики воздушных линий электропередачи. Новосибирск: Наука, 2009. 136 с.
2. Воробьев Н.П., Попов А.Н., Кааль Р.В. Определение технического состояния ВЛЭП 110 кВ с возможностью прогнозирования сроков и видов ее технического обслуживания на основе программной среды Scilab // Энерго- и ресурсосбережение - XXI век: Материалы XV международной научно-практической интернет-конференции. Издательство: Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева, 2017. С. 67-74.
3. Китушин В.Г. Надежность энергетических систем. Теоретические основы: учебное пособие. Часть I. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. 256 с..
4. Лейфер Л.А. Определение остаточного срока службы машин и оборудования на основе вероятностных моделей [Электронный ресурс]. /Л.А. Лейфер, П.М. Кашникова // Онлайн библиотека оценщиков LABRATE.RU. 2007. [Электронный ресурс]. -URL: http://www.labrate.ru/leifer/leifer kashnikova article 20071 residual service ПГе.ИйпСдата обращения:10.11.2021).
Степанов Владимир Михайлович, д-р техн. наук, профессор, eists@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Ершов Сергей Викторович, кандидат техн. наук, доцент, erschov. serrg@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Сергеева Татьяна Евгеньевна, инженер, kafelene@rambler. ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
ADVANTAGES OF USING NON-DESTRUCTIVE METHODS OF POWER LINE DIAGNOSTICS
V.M. Stepanov, S.V. Ershov, T.E. Sergeeva
The article discusses the issues of non-destructive technologies for monitoring overhead power lines. Due to the ever-growing attention to reducing accidents and accelerating the diagnosis of networks with automatic control, remote sensing and real-time control is a new direction for the introduction of intelligent networks. An overview of technologies with a focus on the practical implementation of advanced contactless technologies is considered in the article, taking into account safety in the maintenance of high-voltage transmission lines. In the event of a fault in the transmission line, the voltage and current exceed the nominal parameters, and, therefore, monitoring the parameters in real time of power lines is a necessary requirement.
Key words: non-destructive monitoring, optimization, diagnostics, intelligent network.
Stepanov Vladimir Michailovich, doctor of technical science, professor, eists@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Ershov Sergey Victorovich, candidate of technical science, docent, erschov.serrg@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Sergeeva Tatiana Evgenyevna, engineer, kafelene@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
