Timofey Novozhilov

В процессе эксплуатации электрических машин в изоляции обмотки статора под воздействием старения или повреждений возникают частичные разряды (ЧР). Появление ЧР сопровождается импульсным током в электрических цепях, электромагнитным излучением, локальным нагревом и химическим разложением изоляции, а также оптическим излучением и ударными волнами. В настоящее время для обнаружения частичных разрядов применяются электрический, электромагнитный, акустический, химический, оптический и термический методы диагностики. Каждый из этих методов обладает определёнными преимуществами и недостатками, которые существенно влияют на их диагностические возможности и область практического применения. Для объективной оценки эффективности данных методов необходим их глубокий сравнительный анализ. В связи с этим в статье показано, что основным достоинством электрического метода является то, что он позволяет получить комплекс характеристик ЧР с определением их количественных значений. Основным достоинством электромагнитного метода является возможность осуществлять диагностику электрических машин дистанционно. Анализ возможностей акустического, химического, оптического и термического методов показал, что одни из них из-за трудности применения в электрических машинах в рабочем режиме и погрешности измерений ЧР в массовое применение не принят. Другие методы для исследования электрических машин не имеют конкретных параметров использования. Ключевые слова: электрические машины, изоляция обмоток статора, частичные разряды, методы диагностики, поверхностные разряды.

В данной статье рассматривается вопрос совершенствования устройства защиты линии электропередачи из двух кабелей соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания на землю оснащенной автоматическим выключателем в сети с глухо заземленной нейтралью. Использование предлагаемого устройства защиты позволяет не только обеспечить непрерывность производственного процесса соледобывающей плавучей платформы при возникновении однофазного замыкания на землю в одном из кабелей, но способно защитить обслуживающий персонал этой платформы, а также животных находящихся на берегу соленого озера от поражения электрическим током при его возникновении. Это достигается за счет использования в устройстве защиты линии электропередачи из двух кабелей соледобывающей плавучей платформы от однофазного замыкания на землю трансформатора тока нулевой последовательности, выполненного в виде промежуточного реле блока автоматического ввода в работу резервного кабеля, а также четырех контактов. Что позволяет предлагаемому устройству защиты надежно реагировать на возникновение однофазного замыкания на землю в основном кабеле при повреждении его изоляции, своевременно вводить в работу резервный кабель и отключать линию электропередачи при возникновении однофазного замыкания на землю в резервном кабеле. Ключевые слова: плавучая платформа, линия электропередачи, четырехжильный кабель, нейтраль, устройство защиты, автоматический выключатель, контактор.

Electrical energy in urban and industrial power supply networks is mainly transmitted through 6–10-kV cable networks with an isolated neutral, where most lines are made as bunches of cables. Up to 75–90% of electrical faults in these cable networks belong to single-phase ground faults (SGFs), which can cause more severe accidents accompanied by significant economic damage. Widely known simple and directional protections against SGFs are relatively selective and, hence, often incapable of properly responding to SGFs in a network with such lines and detecting a cable with SGFs in the bunch of a damaged line. These disadvantages can be eliminated by using new, simple, and inexpensive, absolutely selective protections capable of detecting a cable with SGFs in a damaged line. We suggest the techniques and devices based on zero-sequence current transformers and ring measuring converters for building up such protection systems. The methods for calculating zero-sequence currents in cables of a bunched cable line, depending on the SGF point and the currents in the responding elements, are developed, as well as a procedure for determining a damaged cable and methods for estimating the responding element thresholds and the length of the protection dead zone.

In this paper, a method to improve the protection of a four-core power cable of a salt-producing floating platform equipped with an automatic breaker with an independent tripping mechanism is suggested. The use of this automatic breaker in combination with a suggested protection device ensures reliable protection of not only the power cables of the platform against all faults but also the personnel of the platform and animals on the reservoir banks against electric shock in the event of a single-phase ground fault in reservoir water. This would be possible due to a voltage sensor made in the form of a metal ring on the power cable and a relay; one terminal of the relay winding is connected to the voltage sensor by a single-core control cable, and the other to the neutral of a power source on the platform. The typically open contacts of this relay are connected to an electric circuit which includes a power source and a coil for an independent tripping mechanism of the automatic breaker. This design ensures reliable operation of the suggested protection device in the event of a single-phase ground fault in the power cable of the platform when underwater cable insulation is damaged.

В процессе эксплуатации электрических машин высокого напряжения под воздействием номинального напряжения различного вида перенапряжений на изоляции обмоток статора возникают частичные разряд. Частичные разряды, как правило, являются следствием появления дефектов возникающих в изоляции статора электрических машин при ее изготовлении или в результате эксплуатации. Они с течением времени разрушают молекулярные структуры изоляции и вызывают ее нагрев. При этом скорость разрушения изоляции зависит от вида изоляции и ее свойств и может продолжаться от нескольких месяцев до нескольких лет. На практике для защиты изоляции от поверхностных ЧР поверхность обмоток статоров покрывают полупроводящим покрытием. Однако достаточно часто причинами образования ЧР в обмотке изоляции статора с неповрежденной изоляцией являются поверхностное загрязнение обмотки статора, а также появление на ней влажности. В связи с этим в статье рассмотрены такие разделы этого явления как природа возникновения частичного разряда, причины возникновения, их типы, внутренние разряды, внутренние расслоения, а также отслоения от проводника, разряды в лобовых частях и разряды в пазу, электропроводящие частицы, их признаки, параметры и последствия частичных разрядов. Ключевые слова: Электрические машины, обмотка статора, изоляция обмоток, искровой разряд, частичные разряды.

The article considers a method for locating coils with hidden faults in three-phase windings of electric machines equipped with a ring measuring transducer

Подшипники качения, используемые в ВЭУ, обладают высокой прочностью и износостойкостью. Но во время эксплуатации они с одной стороны подвергаются значительным механическим нагрузкам вызванным ветроколесом. С другой стороны на срок их эксплуатации влияет качество их технического обслуживания. Своевременное выявление наличия и величины степени износа подшипников качения главного вала позволит своевременно предупредить обслуживающий персонал о возможности возникновения аварийной ситуации. Поэтому эффективность методов диагностики подшипников оказывает существенное влияние на степень повреждения оборудования и, как следствие, на время и стоимость восстановительных работ. Исследования продемонстрировали, что наиболее эффективными являются вибрационные методы. Однако используемые виды источников информации об износе подшипников этих методах не позволяют в достаточной степени точно оценить степень износа этих подшипников. В значительной мере этого недостатка лишен метод вибрационной диагностики, при котором источником информации являются емкости изолированных от корпуса ВЭУ пластин относительно поверхности главного вала у опор его подшипников. В связи с этим предложено новое устройство, элементы конструкции которого измеряют переменную составляющую емкостей этих емкостных датчиков, сравнивают их между собой и на основе полученных результатов информируют обслуживающий персонал о том, что износ достиг определенной величины или отключают ВЭУ. Ключевые слова: емкостные датчики, диагностика вибраций, главный вал ВЭУ, источники информации, подшипник.

Во время эксплуатации ветроэнергетической установки (ВЭУ) нагрузки от лопастей приходятся на главный вал ветропривода и его подшипники. Именно это и является одной из основных причин их износа и выхода из строя. При этом размеры повреждения ВЭУ, а, следовательно, времени и стоимости ремонта зависят от используемого метода диагностики подшипников качения главного вала. Как показал анализ все известные методы диагностики подшипников качения главного вала ВЭУ можно разделить на токовые, акустические и вибрационные методы, а также метод ударных импульсов. При этом выяснилось, что наиболее эффективными, надежными и хорошо зарекомендовавшими себя в диагностике ВЭУ являются многочисленные вибрационные методы. В этих методах выявления повреждений в подшипниках качения главного вала осуществляется путем исследования временной, частотной, частотно-временных областей измеряемого вибрационного сигнала, получаемого тем или иным способом. Однако, как показал анализ возможностей этих методов, и они не всегда достаточно способны оценить величину износа подшипников главного вала ВЭУ. В тоже время некоторые из них могут служить основой для разработки методов в значительной степени лишенной этого недостатка. Ключевые слова: Ветроэнергетическая установка, главный вал, подшипники качения, методы диагностики, вибрационные методы.

Одним из основных элементов комплекса, с помощью которого осуществляется определение места расположения секции со «скрытым» повреждением в трехфазной обмотке статора или фазного ротора электрической машины оборудованной кольцевым измерительным преобразователем является электромагнитный индуктор. При диагностике обмоток магнитопровод электромагнитного индуктора устанавливают поочередно на все соседние зубцы магнитопровода статора или фазного ротора и создают магнитный поток, пересекающий диагностируемую секцию. При этом наличие замкнувшихся витков в диагностируемой секции определяют по появлению ЭДС в кольцевом измерительном преобразователе. Основным параметром, определяющим возможность использования электромагнитного индуктора, является расстояние между его ножками и площадь соприкосновения этих ножек с магнитопроводом статора или ротора диагностируемой электрической машины. Эти параметры непосредственно связаны с величиной зубцового деления этих магнитопроводов. При этом величина зубцового деления зависит от мощности электрической машины и числа пар ее полюсов. Поэтому она может колебаться в довольно широких пределах. Экспериментальное определение зубцового деления сопряжено со значительными сложностями. В связи с этим разработан простой метод позволяющий определить величину зубцового деления расчетным путем. Ключевые слова: Электрическая машина, кольцевой измерительный преобразователь, трёхфазная обмотка, зубцовое деление, «скрытое» повреждение, электромагнитный индуктор.

Трехфазные электрические машины переменного тока имеют одинаковое исполнение статора и фазного ротора. Для их защиты от коротких замыканий иногда используются защиты на кольцевом измерительном преобразователе, обладающие высокой чувствительностью к витковым замыканиям. Их отключение от сети электрической машины высокочувствительной защитой иногда приводит к тому, что в обмотках статора или фазного ротора образуется секция со «скрытым» повреждением. Надежное без травмирования изоляции остальной части обмотки выявление места расположения секции со «скрытым» повреждением дает возможность осуществить временный ремонт электрической машины, а, следовательно, многократно сократить время и стоимость ее ремонта. Для выявления секции со «скрытым» повреждением в трехфазных обмотках электрических машин, оснащенных кольцевым измерительным преобразователем можно воспользоваться способом, в котором из электрической машины вынимают ротор, электромагнитный индуктор устанавливают поочередно на все соседние зубцы ее магнитопровода статора или фазного ротора. При этом наличие замкнувшихся витков в диагностируемой секции определяют по появлению ЭДС в кольцевом измерительном преобразователе. Предлагаемый способ выявления секции со «скрытым» повреждением в трехфазных обмотках электрических машин позволяет повысить надежность диагностирования, сократить число используемого для диагностики оборудования и упростить процесс диагностики. Ключевые слова: Электрические машины, трёхфазные обмотки, витковые замыкания, «скрытые» повреждения, поиск поврежденной секции, кольцевой измерительный преобразователь, магнитный индуктор.