Моделирование температурного режима, мониторинг и прогнозирование перегрева болтовых контактных соединений токоведущих шин
Ключевые слова:
имитационное моделирование, температура контактной поверхности, прогнозирование перегрева, контроль, режим динамического мониторинга, болтовое соединение, прямоугольная шина
Аннотация
Широко используемый тепловизионный контроль болтовых соединений прямоугольных шин, находящихся под напряжением, проводится без прямого доступа к диагностируемому объекту. Это дает лишь приближённое представление о состоянии контакта, при этом состояние контактного слоя остается неучтённым. Ещё в большей степени усложняет диагностику высокая теплопроводность материала токоведущих шин, делая картину теплового поля вблизи контактного соединения малоконтрастной. Поэтому актуально развитие диагностики контактных соединений динамическими методами, основанными на анализе термического воздействия прямоугольных испытательных или квазипрямоугольных эксплуатационных импульсов тока в ошиновках электроустановок. Анализ динамики поля температуры в зоне плоского контакта позволяет установить функциональную связь температуры в контактной зоне с температурой открытой поверхности шины, а также связь фиксируемой на поверхности шины температуры с характеристикой качества контакта – переходным контактным сопротивлением. С помощью имитационного моделирования процесса контроля температуры контактной поверхности в режиме динамического мониторинга показана возможность определения времени срабатывания защиты болтовых соединений прямоугольных шин от перегрева. Предложено использование полученной зависимости в качестве функции преобразования интеллектуального датчика температуры электрического контакта.
Литература
1. Об утверждении Концепции развития топливно-энергетического комплекса Республики Казахстан до 2030 года. Постановление Правительства Республики Казахстан от 28 июня 2014 года № 724.
2. Marketz J. Polster M. Muhr. Maintenance Strategies for Distribution Networks. – Proc. 14th International Symposium on High Voltage Engineering, Beijing, 2005, F–55.
3. Овсянников А.Г. Стратегии ТОиР и диагностика оборудования. – Новости электротехники, 2008, № 2 (50), с.140–142.
4. Wolfgang D. Discussion Meeting Summary for Group B3. CIGRE Session. Paris, 2004.
5. Smith J.J. Trends in PD-diagnostics for Asset Management of Aging HV Infrastructures. – Proc. 14th International Symposium on High Voltage Engineering, Beijing, 2005, K–05.
6. Положение ПАО “Россети” о единой технической политике в электросетевом комплексе. М., 2017, 196 с.
7. Положение о технической политике ОАО “ФСК ЕЭС”. М., 2011, 147 с.
8. Титков В.В., Бекбаев А.Б., Сарсенбаев Е.А. О возможностях мониторинга нестационарных тепловых процессов в контактах силовых электроустановок. – Научно-технические ведомости Cанкт-Петербургского государственного политехнического университета, 2017, т. 23, № 1, c.162–172.
9. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года, утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. №1715-р.
10. Сайт компании ABB [Электрон. ресурс] URL:http://www.abb.ru (дата обращения 15.06.2021).
11. Сайт компании Димрус [Электрон. ресурс] URL: http:// www.dim-rus.ru (дата обращения 15.06.2021).
12. Назарычев А.Н., Таджибаев А.И., Сухичев М.И., Титков В.В. Критерии оценки состояния контактных соединений при тепловизионной диагностике электрооборудования. – Энергоэксперт, 2013, №2 (37), с. 58–61.
13. Сухичев М.И., Титков В.В. К вопросу о тепловой диагностике контактных соединений. – Электро, 2010, №3, с. 37–39.
14. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: т. 2. М.: Издательский дом МЭИ, 2006, 532 с.
15. ГОСТ Р 52565–2006. Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. М.: Стандартинформ, 2007, 86 с.
16. ГОСТ Р 52736–2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания. М.: Стандартинформ, 2007, 40 с.
17. Годжелло А.Г., Панков Н.К., Гринберг Р.П. Модели старения неразъёмных алюминиевых контактных соединений. – Электротехника, 2002, №2, c. 47–49.
18. Пат. РФ № 2635385 от 13 ноября 2017 г. Способ определения времени срабатывания защиты токоведущих контактных соединений коммутационных аппаратов от перегрева.
19. Bekbaev A.B., Sarsenbayev E.A., Titkov V.V. On the Possibilities of Dynamic Evaluation of Contact Surface Temperature under Impulse-Current Loads. – Russian Electrical Engineering, 2017, vol. 88, No. 5, pp. 274–279.
20. Сарсенбаев Е.А. Динамический мониторинг и прогнозирование перегрева труднодоступных контактных элементов электрооборудования технологических комплексов. Дис. … докт. философии (PhD), Алматы, 2017, 149с. [Электрон. ресурс] URL: htps://docplayer.ru/70617824-Sarsenbaev-erlan-aliaskarovich-6d-elek-troenergetika.html (дата обращения 12.07.2021).
#
1. On approval of the Concept for the development of the fuel and energy complex of the Republic of Kazakhstan until 2030. Resolution of the Government of the Republic of Kazakhstan dated June 28, 2014 No. 724.
2. Marketz J. Polster M. Muhr. Maintenance Strategies for Distribution Networks. – Proc. 14th International Symposium on High Voltage Engineering, Beijing, 2005, F–55.
3. Ovsyannikov A.G. Novosti elektrotekhniki – in Russ. (Electrical engineering news), 2008, No. 2 (50), pp.140–142.
4. Wolfgang D. Discussion Meeting Summary for Group B3. CIGRE Session. Paris, 2004.
5. Smith J.J. Trends in PD-diagnostics for Asset Management of Aging HV Infrastructures. – Proc. 14th International Symposium on High Voltage Engineering, Beijing, 2005, K–05.
6. Polozhenie PAO “Rosseti” o edinoy tekhnicheskoy politike v elektrosetevom komplekse (The regulation of PJSC "ROSSETI" on the unified technical policy in the electric grid complex). М., 2017, 196 p.
7. Polozhenie o tekhnicheskoy politike OAO “FSK EES” (Regulations on the Technical Policy of JSC FGC UES). М., 2011,
147 p.
8. Titkov V.V., Bekbaev A.B., Sarsenbaev E.A. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti Cankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of the St. Petersburg State Polytechnic University), 2017, vol. 23, No. 1, pp.162–172.
9. Energeticheskaya strategiya Rossii na period do 2030 goda, utv. rasporyazheniem Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii ot 13 noyabrya 2009 g. №1715-r (The Energy Strategy of Russia for the period up to 2030, approved by the Decree of the Government of the Russian Federation No. 1715-r of November 13, 2009).
10. ABB website [Electron resource] URL:http://www.abb.ru (Date of аppeal 15.06.2021).
11. Dimrus website [Electron resource] URL: http:// www.dimrus.ru (Date of аppeal 15.06.2021).
12. Nazarychev A.N., Tadjibaev A.I., Sukhichev M.I., Titkov V.V. Energoekspert – in Russ. (Energoexpert), 2013, No. 2 (37), pp. 58–61.
13. Sukhichev M.I., Titkov V.V. Elektro – in Russ. (Electro), 2010, No. 3, pp. 37–39.
14. Ivanov-Smolensky A.V. Elektricheskie mashiny (Electric machines): vol. 2. М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2006, 532 p.
15. GOST R 52565-2006. Vyklyuchateli peremennogo toka na napryazhenie ot 3 do 750 kV (AC switches for voltage from 3 to 750 kV). M.: Standartinform, 2007, 86 p.
16. GOST R 52736-2007. Korotkie zamykaniya v elektroustanov-kah. Metody rascheta elektrodinamicheskogo i termicheskogo deystviya toka korotkogo zamykaniya (Short circuits in electrical installations. Methods for calculating the electrodynamic and thermal effects of short-circuit current). M.: Standartinform, 2007, 40 p.
17. Godzhello A.G., Pankov N.K. Greenberg R.P. Elektrotekhni-ka – in Russ. (Electrical Engineering), 2002, No. 2, pp. 47–49.
18. Patent. RF No. 2635385 of November 13, 2017. Sposob opredeleniya vremeni srabatyvaniya zashchity tokovedushchih kontaktnyh soedineniy kommutatsionnyh apparatov ot peregreva (Method for determining the response time of protection of current-carrying contact connections of switching devices from overheating).
19. Bekbaev A.B., Sarsenbayev E.A., Titkov V.V. On the Possibilities of Dynamic Evaluation of Contact Surface Temperature under Impulse-Current Loads. – Russian Electrical Engineering, 2017, vol. 88, No. 5, pp. 274–279.
20. Sarsenbaev E.A. [Electron resource] URL: htps://docplayer.ru/70617824-Sarsenbaev-erlan-aliaskarovich-6d-elektroenergetika.html (Date of appeal 12.07.2021).
2. Marketz J. Polster M. Muhr. Maintenance Strategies for Distribution Networks. – Proc. 14th International Symposium on High Voltage Engineering, Beijing, 2005, F–55.
3. Овсянников А.Г. Стратегии ТОиР и диагностика оборудования. – Новости электротехники, 2008, № 2 (50), с.140–142.
4. Wolfgang D. Discussion Meeting Summary for Group B3. CIGRE Session. Paris, 2004.
5. Smith J.J. Trends in PD-diagnostics for Asset Management of Aging HV Infrastructures. – Proc. 14th International Symposium on High Voltage Engineering, Beijing, 2005, K–05.
6. Положение ПАО “Россети” о единой технической политике в электросетевом комплексе. М., 2017, 196 с.
7. Положение о технической политике ОАО “ФСК ЕЭС”. М., 2011, 147 с.
8. Титков В.В., Бекбаев А.Б., Сарсенбаев Е.А. О возможностях мониторинга нестационарных тепловых процессов в контактах силовых электроустановок. – Научно-технические ведомости Cанкт-Петербургского государственного политехнического университета, 2017, т. 23, № 1, c.162–172.
9. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года, утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. №1715-р.
10. Сайт компании ABB [Электрон. ресурс] URL:http://www.abb.ru (дата обращения 15.06.2021).
11. Сайт компании Димрус [Электрон. ресурс] URL: http:// www.dim-rus.ru (дата обращения 15.06.2021).
12. Назарычев А.Н., Таджибаев А.И., Сухичев М.И., Титков В.В. Критерии оценки состояния контактных соединений при тепловизионной диагностике электрооборудования. – Энергоэксперт, 2013, №2 (37), с. 58–61.
13. Сухичев М.И., Титков В.В. К вопросу о тепловой диагностике контактных соединений. – Электро, 2010, №3, с. 37–39.
14. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: т. 2. М.: Издательский дом МЭИ, 2006, 532 с.
15. ГОСТ Р 52565–2006. Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. М.: Стандартинформ, 2007, 86 с.
16. ГОСТ Р 52736–2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания. М.: Стандартинформ, 2007, 40 с.
17. Годжелло А.Г., Панков Н.К., Гринберг Р.П. Модели старения неразъёмных алюминиевых контактных соединений. – Электротехника, 2002, №2, c. 47–49.
18. Пат. РФ № 2635385 от 13 ноября 2017 г. Способ определения времени срабатывания защиты токоведущих контактных соединений коммутационных аппаратов от перегрева.
19. Bekbaev A.B., Sarsenbayev E.A., Titkov V.V. On the Possibilities of Dynamic Evaluation of Contact Surface Temperature under Impulse-Current Loads. – Russian Electrical Engineering, 2017, vol. 88, No. 5, pp. 274–279.
20. Сарсенбаев Е.А. Динамический мониторинг и прогнозирование перегрева труднодоступных контактных элементов электрооборудования технологических комплексов. Дис. … докт. философии (PhD), Алматы, 2017, 149с. [Электрон. ресурс] URL: htps://docplayer.ru/70617824-Sarsenbaev-erlan-aliaskarovich-6d-elek-troenergetika.html (дата обращения 12.07.2021).
#
1. On approval of the Concept for the development of the fuel and energy complex of the Republic of Kazakhstan until 2030. Resolution of the Government of the Republic of Kazakhstan dated June 28, 2014 No. 724.
2. Marketz J. Polster M. Muhr. Maintenance Strategies for Distribution Networks. – Proc. 14th International Symposium on High Voltage Engineering, Beijing, 2005, F–55.
3. Ovsyannikov A.G. Novosti elektrotekhniki – in Russ. (Electrical engineering news), 2008, No. 2 (50), pp.140–142.
4. Wolfgang D. Discussion Meeting Summary for Group B3. CIGRE Session. Paris, 2004.
5. Smith J.J. Trends in PD-diagnostics for Asset Management of Aging HV Infrastructures. – Proc. 14th International Symposium on High Voltage Engineering, Beijing, 2005, K–05.
6. Polozhenie PAO “Rosseti” o edinoy tekhnicheskoy politike v elektrosetevom komplekse (The regulation of PJSC "ROSSETI" on the unified technical policy in the electric grid complex). М., 2017, 196 p.
7. Polozhenie o tekhnicheskoy politike OAO “FSK EES” (Regulations on the Technical Policy of JSC FGC UES). М., 2011,
147 p.
8. Titkov V.V., Bekbaev A.B., Sarsenbaev E.A. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti Cankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of the St. Petersburg State Polytechnic University), 2017, vol. 23, No. 1, pp.162–172.
9. Energeticheskaya strategiya Rossii na period do 2030 goda, utv. rasporyazheniem Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii ot 13 noyabrya 2009 g. №1715-r (The Energy Strategy of Russia for the period up to 2030, approved by the Decree of the Government of the Russian Federation No. 1715-r of November 13, 2009).
10. ABB website [Electron resource] URL:http://www.abb.ru (Date of аppeal 15.06.2021).
11. Dimrus website [Electron resource] URL: http:// www.dimrus.ru (Date of аppeal 15.06.2021).
12. Nazarychev A.N., Tadjibaev A.I., Sukhichev M.I., Titkov V.V. Energoekspert – in Russ. (Energoexpert), 2013, No. 2 (37), pp. 58–61.
13. Sukhichev M.I., Titkov V.V. Elektro – in Russ. (Electro), 2010, No. 3, pp. 37–39.
14. Ivanov-Smolensky A.V. Elektricheskie mashiny (Electric machines): vol. 2. М.: Izdatel'skiy dom MEI, 2006, 532 p.
15. GOST R 52565-2006. Vyklyuchateli peremennogo toka na napryazhenie ot 3 do 750 kV (AC switches for voltage from 3 to 750 kV). M.: Standartinform, 2007, 86 p.
16. GOST R 52736-2007. Korotkie zamykaniya v elektroustanov-kah. Metody rascheta elektrodinamicheskogo i termicheskogo deystviya toka korotkogo zamykaniya (Short circuits in electrical installations. Methods for calculating the electrodynamic and thermal effects of short-circuit current). M.: Standartinform, 2007, 40 p.
17. Godzhello A.G., Pankov N.K. Greenberg R.P. Elektrotekhni-ka – in Russ. (Electrical Engineering), 2002, No. 2, pp. 47–49.
18. Patent. RF No. 2635385 of November 13, 2017. Sposob opredeleniya vremeni srabatyvaniya zashchity tokovedushchih kontaktnyh soedineniy kommutatsionnyh apparatov ot peregreva (Method for determining the response time of protection of current-carrying contact connections of switching devices from overheating).
19. Bekbaev A.B., Sarsenbayev E.A., Titkov V.V. On the Possibilities of Dynamic Evaluation of Contact Surface Temperature under Impulse-Current Loads. – Russian Electrical Engineering, 2017, vol. 88, No. 5, pp. 274–279.
20. Sarsenbaev E.A. [Electron resource] URL: htps://docplayer.ru/70617824-Sarsenbaev-erlan-aliaskarovich-6d-elektroenergetika.html (Date of appeal 12.07.2021).
