Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы в мировой практике резко выражены тенденции повышения требований к надежности и экономичности работы оборудования энергосистем, в том числе силовых трансформаторов. В связи с этим особенно повысился интерес к созданию эффективно действующих систем контроля состояния, опирающихся на комплекс методов диагностики. Одним из таких методов является метод диагностики и управления охлаждением силовых трансформаторов по тепловому состоянию.
Существующая математическая модель тепловых процессов не позволяет с достаточной точностью рассчитывать температуры элементов трансформатора. Поэтому необходимо создание новой уточненной тепловой модели, особенно в современных условиях повсеместного внедрения ЭВМ. Проблеме исследования теплового режима трансформаторов посвящены работы Г. Готтера, Л. Киша, В.В. Боднара, Г.Е. Тарле, A.M. Годунова, Н.С. Сещенко и др.
Тесно связана с этой проблемой задача расчета теплового режима провода ВЛ электропередачи во время плавки гололеда, что позволяет управлять режимом плавки и осуществлять диагностику и защиту ВЛ. Это особенно актуально для такого гололедного района, как Северный Кавказ.
Целью диссертационной работы является уточнение модели электротепловых процессов и ее применение
в силовых трансформаторах для:
расчета нагрузочной способности;
управления системой охлаждения;
диагностики теплового состояния;
в проводах ВЛ электропередачи во время плавки гололеда для:
управления режимом плавки;
диагностики состояния ВЛ во время плавки;
расчета уставок релейной защиты линии.
Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы математического и физического моделирования, методы ре-ірессионного анализа, численные методы решения дифференциальных уравнений и поиска минимума функции.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
-
Разработан метод расчета температуры обмоток и зависимости удельной теплоотдачи элементов трансформатора от температуры по измерениям температур поверхности бака и радиаторов на трансформаторе, находящемся п эксплуатации. Основу математической модели составляют дифференциальные уравнения теплового баланса.
-
Разработан алгоритм расчета оптимального времени работы системы охлаждения ершового трансформатора.
-
На основе теории подобия выведены интегральные критерии, позволяющие определять наличие неисправностей в трансформаторе и выявлять их вероятное месторасположение.
-
Разработан метод расчета переходного теплового режима провода, покрытого гололедом, с учетом зависимостей сопротивления провода и коэффициента теплоотдачи от температуры, длины гололедного участка и изменения других условий плавки.
-
Разработан метод оценки длины гололедного участка по кривой спадания тока плавки.
Обоснованность и достоверность результатов работы вытекает из корректности принятых допущений и строгости формальных преобразований. Расчеты подтверждены данными физического эксперимента в лабораторных условиях и на реальных трансформаторах и воздушных линиях.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
разработана программа расчета нагрузочной способности силовых трансформаторов и оптимального времени работы системы охлаждения;
разработано устройство управления охлаждением силового трансформатора на основе микропроцессорного контролера Ремиконт Р—130;
предложен метод выявления вероятного места повреждения силового трансформатора на основе интегральных критериев;
разработана программа расчета параметров плавки гололеда, результаты работы которой могут применяться для управления режимом плавки и диагностики состояния ВЛ.
Апробация работы. По основным результатам работы сделаны доклады на семинарах АН России "Кибернетика электроэнергетических систем" (г.Новочеркасск, 1992-1997 гг.); семинаре-совещании начальников служб РЗА АО-энерго, начальников электролабораторий электрических станций, ведущих специалистов ОЭС Северного Кавказа (г.Пятигорск, 1997 г.); научно-технической конференции "Релейная защита и автоматика-98" (г.Москва, 1998 г.); технических советах ОАО Ростовэнерго (г.Ростов-па-Дону, 1995 г.); научных сессиях профессорско-преподавательского состава НГТУ (1992-1998 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, получено 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и 9 приложений, содержит 41 рисунок, 8 таблиц, список литературы включает 97 наименований. Общий объем работы составляет 128 страниц.
Автор благодарит профессора Ушакова В.Г. за консультации по вопросам расчета тепловых режимов.
