СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть
Вернуться   СЦБИСТ - железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть > Уголок СЦБИСТа > Книги и журналы > xx2

Ответ    
 
В мои закладки Подписка на тему по электронной почте Отправить другу по электронной почте Опции темы Поиск в этой теме
Старый 20.09.2015, 07:03   #1 (ссылка)
Crow indian
 
Аватар для Admin


Регистрация: 21.02.2009
Возраст: 42
Сообщений: 28,791
Поблагодарил: 397 раз(а)
Поблагодарили 5851 раз(а)
Фотоальбомы: 2566
Записей в дневнике: 647
Загрузки: 672
Закачек: 274
Репутация: 126089

Тема: [08-2015] Диагностика в устройствах тягового и нетягового электроснабжения


Диагностика в устройствах тягового и нетягового электроснабжения


И.О. НАБОЙЧЕНКО, С.В. ЛУНЁВ, В.А. ВЕРБИЦКИЙ, И.А. ПЯТЕЦКИЙ,

Свердловская дорога


23 июня текущего года под председательством старшего вице-президента ОАО «РЖД» В.А. Гапановича состоялось расширенное заседание секции «Комплексные проблемы транспорта» Научно-технического совета ОАО «РЖД» по вопросу «О стратегии развития систем диагностики и мониторинга объектов железнодорожной автоматики и телемеханики, электрификации и электроснабжения, связи ОАО “РЖД” на период до 2025 года».

Поднятые на заседании темы о переходе на необслуживаемое оборудование на основании информации, полученной от средств диагностики, крайне актуальны в современной экономической ситуации. На Свердловской железной дороге данная идеология внедряется более 20 лет, и мы можем поделиться накопленным опытом на страницах журнала «Локомотив».

Ситуация, складывавшаяся с повреждаемостью устройств на тяговых подстанциях, контактной сети и линиях электроснабжения в конце 70-х — начале 80-х годов прошлого столетия, требовала кардинального изменения подходов к системе диагностики и мониторинга устройств. Существовавшие в то время различные датчики, в лучшем случае, сигнализировали о выходе какого-либо из параметров (тока, напряжения, давления и т.д.) за предельное значение и требовали принятия решения в автоматическом или ручном режиме.

Как правило, проводилось отключение уже поврежденного элемента, чтобы предотвратить развитие аварийной ситуации. Соответственно, в дальнейшем приходилось проводить ремонт всего аппарата или отдельных его элементов.

Кроме того, на тяговых подстанциях в работе находилось большое количество маслонаполненного оборудования (трансформаторы силовые, тяговые, тока и напряжения, выключатели различного напряжения). Диагностика диэлектрических свойств, присутствия примесей и воды в масле проводилась отбором проб и проведением анализа в дистанциях электроснабжения. При наличии в то время на дороге 171 тяговой подстанции необходимость снижения трудоемкости данного процесса была очевидна.

Поэтому в идеологию применения средств диагностики мы сразу закладывали решение задачи перехода на малобслуживаемую или необслуживаемую технологию на основе полученных данных об имеющемся остаточном ресурсе оборудования системы электроснабжения. Это направление на Свердловской магистрали разрабатывалось более 20 лет совместно со специалистами проектных, научно-исследовательских и специализированных учебных заведений.

На первом этапе решалась задача выбора основных параметров диагностики устройств, дающих наиболее полное представление о состоянии диагностируемого устройства. Одновременно проводился поиск устройств мирового уровня (или разработка новых технических решений) для снятия необходимых параметров с элементами измерений, самодиагностики, перевода в оцифрованный сигнал и реализации управленческих решений по результатам диагностики.

Множество получаемых данных потребовало решить проблему их предварительной обработки и передачи информации от объекта (или между объектами) в центр обработки и мониторинга данных. В нашем случае это Дорожная электротехническая лаборатория.

Задача значительно упростилась благодаря проведенным в тот период работам по укладке волоконно-оптического кабеля на всем протяжении Свердловской дороги. Отводы оптической линии были заведены на все тяговые подстанции (частично на посты секционирования).

Разработка и апробирование ряда диагностических устройств и систем проводились по программе научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок (НИОКР). А, учитывая большие объемы внедрения, системная реализация осуществлялась по инвестиционной программе службы электрификации и электроснабжения.

Дополнительный импульс и новые перспективы были получены после проведения в 1995 г. Научно-технического совета Департамента электрификации и электроснабжения. На нем были рассмотрены и определены основные направления разработок диагностических систем, поставлены задачи на последующие периоды.

Работа была продолжена сразу по нескольким направлениям.

Многие помнят, что в начале 80-х годов шло активное усиление контактной сети с установкой дополнительных постов секционирования (ПС) и пунктов параллельного соединения (ППС). Это, наряду с положительными факторами, значительно усложнило защиту контактной сети от токов короткого замыкания (к.з.). Появились риски отжига контактной подвески и других тяжелых повреждений.

В этих условиях защитные устройства должны реализовывать две функции: с одной стороны, отключать минимальные токи к.з. в наиболее удаленных точках, с другой — обеспечивать нормальное питание электроподвижного состава (ЭПС) при рабочих величинах больших токов к.з., особенно у ЭПС нового поколения.

Кроме того, глобальное изменение климата привело к периодическому появлению интенсивного гололедообразования, что ранее было большой редкостью в Уральском регионе. Одним из основных методов борьбы с гололедообразованием является профилактическая и интенсивная технологическая плавка гололеда. Однако в режимах плавки возможны отжиги проводов контактной сети.

Долгие годы отсутствовали устройства, которые могли бы достоверно, в течение всего процесса плавки гололеда, контролировать температуру проводов тяговой сети и, в случае изменения тока плавки и достижения температурой максимально допустимого уровня для данного типа подвески, отключать быстродействующие выключатели (БВ) и разбирать схему.

Длительное время идея ученых Уральского государственного университета путей сообщения (УрГУПС, в то время Уральского электромеханического института инженеров железнодорожного транспорта — УЭМИИТ) о создании тепловой защиты контактной сети не могла быть решена из-за отсутствия подходящего датчика. После длительных по-

исков, многочисленных экспериментов в качестве основного элемента был применен датчик Холла (рис. 1), дающий возможность бесконтактного определения силы тока на фидере контактной сети и контроля температурно-временных характеристик контактной подвески.

Таким образом, установочная серия (5 комплектов) аппаратуры тепловой защиты контактной сети (ТЗКС, рис. 2) в 1995 г. успешно прошла эксплуатационные испытания и была введена в постоянную работу на пяти тяговых подстанциях Свердловской дороги. Аппаратура рекомендована для внедрения на электрифицированных участках постоянного тока по сети железных дорог РФ, с 1996 г. освоен ее серийный выпуск. На Свердловской дороге в настоящее время комплектами аппаратуры ТЗКС оборудовано 68 тяговых подстанций из 175.

Аппаратура ТЗКС обеспечивает превентивную (прогнозирующую) защиту тяговой сети при непрерывном контроле температуры перегрева проводов в рабочих, аномальных (вынужденных) и аварийных режимах эксплуатации. Она отключает исполнительные органы до появления предельно допустимой температуры, приводящей к отжигу проводов тяговой сети и потере их механической прочности.

Основными защитными устройствами тяговой сети постоянного тока являются быстродействующие выключатели, оснащенные максимально-импульсной токовой защитой. Тепловая защита ТЗКС обеспечивает резервирование токовых защит фидеров контактной сети постоянного тока, выполненных на базе быстродействующих
автоматов, в диапазоне предельно допустимых температур тяговой подвески (при наличии «мертвых зон» защит тяговой сети; при отказах исполнительных органов применяемых защит на базе БВ).

Кроме того, в аппаратуре ТЗКС осуществляется самодиагностика работоспособности с помощью опроса состояния элементов схемы микропроцессорных блоков и, в случае неправильного функционирования, выдается индикация неисправности защиты.

В 1997 г. служба электрификации и электроснабжения Свердловской дороги обратилась в Уральскую государственную академию путей сообщения (УрГАПС, так был тогда переименован УЭМИИТ) с предложением о разработке системы телеметрии быстродействующих автоматов на тяговых подстанциях. В следующем году Департаментом электрификации и электроснабжения УрГАПСу было выдано техническое задание на НИОКР «Автоматизированная система диагностики силового оборудования тяговых подстанций постоянного тока (АСДТП)».

В 1999 г. Департамент утвердил технические условия для разработки «Аппаратуры диагностики силового оборудования тяговых подстанций постоянного тока (АДТП)». Начиная с 2000 г. и по 2007 г. на Свердловской дороге активно внедрялась Автоматизированная система диагностики тяговых подстанций (АСДТП). В этой системе средством формирования первичной информации являются датчики тока и напряжения, установленные в первичных и вторичных цепях электрооборудования.

Аппаратура АСДТП позволяет оценивать текущее состояние быстродействующих автоматов на основании данных о предыдущих срабатываниях оборудования (графиках переходных процессов отключения выключателей), а также следить за процессами, происходящими в реальном времени (изменением токов и напряжений) (рис. 3).

Обобщение информации, получаемой из графиков переходных процессов (максимальный ток, суммарный ток, максимальное напряжение на дугогасительной камере, суммарная энергия отключения на дугогасительной камере, выработка механического ресурса), осуществляется программными средствами АСДТП. Кроме того, используется передаваемая по системе телеметрии информация о показаниях измерительных приборов, о соответствии показаний логических сигналов АСДТП положению коммутационных аппаратов.

Начиная с 2002 г., благодаря появлению 32-разрядных промышленных микропроцессоров фирмы «Фуджитсу», а также недорогих компонентов построения локальной оптики, аппаратуру диагностики удалось построить по принципу распределенных блоков, объединенных в оптоволоконную локальную сеть.

Данная работа, по заданию Департамента электрификации и электроснабжения, была проведена совместно со специалистами института НИИЭФА-ЭНЕРГО (г. Санкт-Петербург) в 2003 г. Были разработаны техническое задание на подсистему верхнего уровня системы диагностики, а также «Методические указания по техническому обслуживанию и ремонту оборудования тяговых подстанций по результатам технического диагностирования». На сегодняшний день системой диагностики АСДТП на Свердловской дороге оборудованы 52 тяговые подстанции из 175.


Дальнейшее совершенствование системы позволило НИИЭФА-ЭНЕРГО создать электронную систему защиты контактной сети и управления быстродействующим выключателем. Непрерывный контроль состояния быстродействующих выключателей на тяговой подстанции стал эффективным решением для повышения надежности ее работы при одновременном снижении затрат на эксплуатацию и ремонт благодаря исключению из планово-предупредительного ремонта (ППР) наиболее.трудоемких работ по испытанию БВ.

Нельзя обойти вниманием систему диагностики и регулирования напряжения контактной сети, разработанную на кафедре электроснабжения УрГУПС (УЭМИИТ). Система применяется на тяговых подстанциях дороги с 1984 г. Она имеет шкаф управления напряжением (ШАУН) и дроссель-трансформатор, объединенный с тяговым трансформатором по обмотке высокого напряжения. Характеристика напряжения стабилизации на шинах тяговой подстанции задается в ручном режиме или автоматически от датчика напряжения. Характеристика стабилизации напряжения регулируется в пределах от 3450 до 3800 В.

Примерно в то же время началась разработка системы защиты распределенных сетей напряжением 6 (10) кВ при возникновении однофазных замыканий на землю с реализацией функций:

□ исключения дополнительных повреждений высоковольтных кабелей и других присоединений при возникновении однофазных замыканий на одном из фидеров 6(10) кВ;

□ обеспечения быстрого гашения дуги в месте ее возникновения при коротких замыканиях.

В основу защиты был выбран принцип компенсации емкостного тока в месте замыкания реактором, обладающим индуктивными свойствами, установленным в нейтрали сети.

На двух тяговых подстанциях — Войновка (Тюменская дистанция электроснабжения) и Екатеринбург-Сортировочный (Свердловская дистанция) — на основе разработок ООО ВП «НТБЭ» (г. Екатеринбург) и проекта Уралгипротранса в 2003 и 2004 гг. был выполнен монтаж и включены в работу устройства компенсации для 1-й и 2-й секций шин РУ-6 (10) кВ с устройством автоматического регулирования токов компенсации УАРК101М.

Интересен данный проект, прежде всего, тем, что на основе простого измерения напряжения в трехфазной сети автоматически, через устройство УАРК110М, происходит непосредственное управление работой дугогасящего реактора типа РДМР-485/6 (10) и ограничение токов однофазного замыкания на землю в сети 6(10) кВ. Применение автоматической компенсации емкостных токов по тяговым подстанциям Войновка и Екатеринбург-Сортировочный неоднократно позволяло предотвратить более серьезные повреждения в распределенных сетях 6 (10) кВ при однофазных к.з. в любой точке линии.

Значительной трудоемкостью отличается процесс периодических испытаний изоляции оборудования. При этом главным недостатком такой технологии является отсутствие постоянного контроля за состоянием изоляции в режиме реального времени.

Одним из наиболее эффективных методов диагностирования электротехнического оборудования под рабочим напряжением является метод диагностики по частичным разрядам, позволяющий выявлять быстроразвивающиеся локальные дефекты.

В период 2004 — 2005 гг. специалистами Свердловской дороги совместно с учеными УрГУПС разработано полуавтоматическое устройство контроля изоляции с использованием датчиков частичных разрядов. Опытные исследования проводились в лабораториях УрГУПС и Дорожной электротехнической лаборатории Свердловской дороги. Объектами испытаний были силовые трансформаторы ТМ-180/6, ТМ-63/6, ТМ-63/10, трансформаторы напряжения ОМ-0,4/6, ОМ-1,25/6, ОЛ-1,25/6, ОЛ-1,25/10, ОМ-1,25/10, ОМ-0,64/10, ОМП-4/6, опорные изоляторы с номинальным напряжением 6 кВ и ошиновка распределительного устройства 6 кВ.

В ходе испытаний была выявлена высокая техническая эффективность контроля частичных разрядов, определен единый для изоляции устройств электроснабжения железных дорог пороговый уровень амплитуды заряда частичных разрядов (100 нКл), при регистрации которого наблюдается предпробойное состояние изоляции.

Устройство смонтировано на тяговой подстанции Хрустальная Свердловской дистанции электроснабжения и позволяет контролировать состояние изоляции как при высоковольтных периодических испытаниях, так и при нормальной работе электроустановок 6—10 кВ (рис. 4). На данном этапе контроль частичных разрядов осуществляется автоматически, но для приведения устройства контроля частичных разрядов в исходное состояние необходимо присутствие оператора. Дальнейшее совершенствование устройства позволит подключить его к цепям телесигнализации и телеуправления тяговой подстанции.


На основании опытной эксплуатации определено, что мощность частичных разрядов как мера интенсивности является диагностическим признаком, позволяющим оценивать стадию старения изоляции элементов электротехнических комплексов.

Продолжая тему диагностики оборудования 6 — 10 кВ, необходимо отметить работу специалистов УрГУПС по созданию блока питания 6(10) кВ/220 для сигнальной точки (рис. 5). После создания однофазного литого трансформатора ОЛ-6 кВ учеными университета было разработано комплектное электронное устройство, позволяющее поддерживать напряжение питания в заданных пределах в автоматическом режиме. Полевые испытания показали высокую надежность и эффективность применения саморегулирующейся установки.

Как уже было отмечено выше, одной из ответственных операций для маслонаполненного оборудования тяговых подстанций является анализ трансформаторного масла. На дороге, впервые на сети, в 1988 г. был применен хроматографический анализ газов, растворенных в трансформаторном масле.

Этот метод диагностики позволяет выявлять развивающиеся дефекты маслонаполненного оборудования на ранней стадии их развития, определяя тем самым состояние трансформатора. После выявления дефекта и его подтверждения оборудование выводится из работы, что исключает риски аварийного повреждения и проведения впоследствии больших объемов ремонтных работ.

Следующим шагом стала автоматическая оценка состояния масла на основе мониторинга трансформаторного масла по основным опорным газам с применением приборов «MINITRANS» и «HYDRAN М2». Применение системы позволило отказаться от проведения хроматографического анализа трансформаторного масла на основе выполнения графика ППР (два раза в год). Диагностика головных трансформаторов на основе мониторинга трансформаторного масла по основным опорным газам с применением приборов «MINITRANS» и «HYDRAN М2» осуществляется в настоящее время на тяговых подстанциях Камышлов и Хрустальная.

Наиболее опасные повреждения для всего оборудования тяговой подстанции приносят повреждения в распределительных устройствах 110 кВ. Задача постоянного мониторинга и диагностики аппаратов и шин высокого напряжения — одна из самых востребованных.

Первая в России элегазовая ячейка PASS МО (110 RF) с системой внутренней диагностики и возможностью измерения высокого напряжения была установлена на тяговой подстанции Исток в 2000 г. Здесь же в 1999 г появилась и первая электронная панель защит и управления головного трансформатора. Несколько позднее начали внедряться системы диагностики и оценки технического состояния ограничителей перенапряжения 110 кВ (ОПН) (рис. 6).

Идея комплексной диагностики оборудования тяговой подстанции на основе имеющихся разработок возникла в 80-х годах прошлого столетия. Учитывая наличие наработок в хозяйстве электрификации и электроснабжения Свердловской дороги, Департамент электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» и лично А.А. Федотов, возглавлявший в то время Департамент, в 2009 г. при
одновременной модернизации тяговой подстанции Хрустальная поставили задачу создания проекта и внедрения системы комплексной диагностики оборудования.


Рис. 7. Автоматизированное рабочее место комплексной системы мониторинга технического состояния силового оборудования, установленной на тяговой подстанции Хрустальная:

а — монитор системы диагностики тяговой подстанции; б — монитор системы диагностики фидера 10 кВ по частичным разрядам

В 2010 г. проект был создан, а в 2011 г. система диагностики была укомплектована и включена в работу. Данные системы установлены на тяговых подстанциях Камышлов Тюменской дистанции электроснабжения и Хрустальная Свердловской дистанции. Приборы разработаны в ООО «Димрус» (г. Пермь).

На тяговой подстанции Хрустальная установлена комплексная система мониторинга технического состояния силового оборудования (рис. 7). Система включает в себя диагностику ОПН-110 кВ, силовых трансформаторов, кабельных линий 10 кВ, разработанную ООО «Димрус», и РУ-3,3 кВ, разработанную ООО «НИИЭФА-ЭНЕРГО».

Система мониторинга позволяет осуществлять комплексный контроль оборудования тяговой подстанции с передачей, обработкой и сохранением данных по контролируемым объектам в единую базу, с отображением их в масштабе реального времени на действующем автоматизированном рабочем месте специалиста. Непрерывный контроль состояния наиболее ответственного высоковольтного оборудования тяговой подстанции является эффективным решением для повышения надежности его работы и обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей при одновременном снижении затрат на эксплуатацию и ремонт благодаря исключению из ППР наиболее трудоемких работ по испытанию диагностируемого оборудования.

Таким образом, на подстанции реализованы поставленные задачи по:

© повышению надежности электроснабжения тяговых и нетяговых потребителей железнодорожного транспорта путем постоянного мониторинга состояния характеристик оборудования и введения контроля граничных характеристик оборудования, т.е. предотказного состояния;

© выводу работников из опасной зоны благодаря введению автоматического стационарного измерения параметров оборудования, исключающего риск травмирования работников при производстве замеров и отыскании повреждений;

® экономии эксплуатационных расходов хозяйства электрификации путем перехода обслуживания оборудования тяговых подстанций с ППР на обслуживание «по состоянию».

В сумме годовая экономия трудозатрат составила 1498 чел.-ч, в том числе по обслуживающему персоналу тяговой подстанции — 882 чел.-ч, ремонтно-ревизионному участку — 615 чел.-ч.

Считаем, что опыт, накопленный на Свердловской железной дороге по внедрению комплексных систем диагностики оборудования тяговых подстанций, может быть тиражирован на всю сеть как при модернизации оборудования, так и при строительстве новых подстанций в полном или частичном варианте.

Для успешного внедрения комплексных диагностических систем предстоит разработать ряд нормативных документов на уровне компании ОАО «РЖД». Мы надеемся на стратегическое руководство Управления электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» в этом важнейшем вопросе.

В последующих номерах журнала специалисты дороги постараются более детально рассказать об отдельных элементах диагностических устройств, применяемых на тяговых подстанциях.
__________________
Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com
Admin вне форума   Ответить с цитированием 12
Поблагодарили:
Данный пост получил благодарности от пользователей
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Методы расчета систем тягового электроснабжения железных дорог (Бурков А.Т.) Admin Библиотека 0 26.10.2014 22:29
ИЩУ "ЦЭВ25 методика расчета технологических потерь электроэнергии в устройствах тягового электроснабжения" Dolguschevski Энергетики 0 17.11.2013 18:09
[08-2013] Влияние рекуперативного торможения на систему тягового электроснабжения Admin xx2 1 26.10.2013 07:43
=Курсовая работа= Расчет системы тягового электроснабжения железнодорожного транспорта Admin Студенту-энергетику 1 31.10.2011 09:55
=Курсовая работа= Проектирование основных параметров системы тягового электроснабжения Admin Студенту-энергетику 0 11.08.2011 20:49

Ответ

Возможно вас заинтересует информация по следующим меткам (темам):
локо0815


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы Поиск в этой теме
Поиск в этой теме:

Расширенный поиск

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.
Trackbacks are Вкл.
Pingbacks are Вкл.
Refbacks are Выкл.



Часовой пояс GMT +3, время: 04:27.

СЦБ на железнодорожном транспорте Справочник 
сцбист.ру сцбист.рф

СЦБИСТ (ранее назывался: Форум СЦБистов - Railway Automation Forum) - крупнейший сайт работников локомотивного хозяйства, движенцев, эсцебистов, путейцев, контактников, вагонников, связистов, проводников, работников ЦФТО, ИВЦ железных дорог, дистанций погрузочно-разгрузочных работ и других железнодорожников.
Связь с администрацией сайта: admin@scbist.com
Advertisement System V2.4