Введение к работе
Актуальность темы
Воздушные линии электропередачи (ВЛ) классов напряжения ПО кВ и выше являются основными в системах электронного транспорта энергии. Повышение надежности их эксплуатации является актуальной задачей. Для выполнения этой задачи используется система технического обслуживания, включающие очередные и внеочередные осмотры, профилактические проверки и измерения. Большой вклад в становление системы обслуживания и контроля ВЛ внесли коллективы ОРГРЭС, НИИПТ, ВНИИЭ, СибНИИЭ и ряда других организаций, а также ведущие специалисты: Никитин О.А., Слоев В.В., Бажанов С.А., Барг И.Г., Сви П.М., Коробков Н.М. и др.
Огромные протяжённости ВЛ, каждая из которых в свою очередь состоит из огромного количества элементов, обуславливает необходимость повышения надежности каждого элемента и повышения эффективности предупредительных мероприятий. Службами линий электросетей затрачиваются большие усилия для своевременного выявления и устранения дефектов, ремонта и восстановления ВЛ. Однако существующие методы профилактического контроля обладают значительной трудоёмкостью, недостаточной метрологической надежностью результатов и, в целом, морально устарели.
Появившиеся в последние годы новые технологии, и, прежде всего, тепловизионный контроль контактных соединений проводов, являются хорошим примером модернизации системы обследования ВЛ, но не исчерпывают проблемы, т.к. многие виды дефектов требуют иных методов обнаружения: новых или усовершенствованных по производительности, безопасности и метрологической точности существующих технологий профилактического контроля.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является разработка аппаратуры и методики диагностики состояния ВЛ при их аэроинспекциях. Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи.
1. Проанализировать отказы ВЛ и определить наиболее характерные из них. Выявить достоинства и недостатки рекомендуемых нормативными документами
методов профилактического контроля и нетрадиционных способов диагностики ВЛ.
2. Провести экспериментальные и теоретические исследования характеристик
разрядных процессов на элементах ВЛ. Обосновать возможность выявления ряда
дефектов проводов, арматуры и изоляции ВЛ по интенсивности и другим
характеристикам коронных разрядов (КР) и частичных разрядов на поверхности
изоляционных конструкций (ПЧР).
3. Выполнить научную и опытно-конструкторскую разработку комплекса
аппаратуры бортового базирования для электромагнитной диагностики состояния
ВЛ. Разработать программное обеспечение для вновь разрабатываемой аппаратуры.
-
Произвести выбор систем отечественной и зарубежной техники для видео- и цифрового документирования визуальной информации при аэроинспекциях для обнаружения дефектов и создания баз данных по эксплуатируемым ВЛ.
-
Провести стендовые, наземные и летные испытания комплекса и отработать элементы методики работы с ним, выработать критерии контроля.
-
Разработать основные технические требования к опытным образцам комтекса аппаратуры для аэроинспекции ВЛ.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ И ОСНОВНЫХ ЕЁ РЕЗУЛЬТАТОВ.
-
Получены новые детальные данные по характеристикам КР и ПЧР на проводах, арматуре и изоляции ВЛ СВН.
-
Определены особенности формирования характеристик электромагнитного излучения разрядных процессов (ЭМИР).
3. Разработана методика и критерии обнаружения дефектов ВЛ по
характеристикам ЭМИР.
4. Разработаны технические требования к комплексу аппаратуры бортового
базирования для диагностики ВЛ при аэроинспекциях. Предложены способы
помехозащиты, алгоритмы и программное обеспечение для регистрации и
обработки информации.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ Разработан экспериментальный образец комплекса аппаратуры ЛТ-02 (линейный тестер или "LineTest") для регистрации ЭМИР от инспектируемой ВЛ и
ішвления дефектов проводов, арматуры и подвесной изоляции, негабаритных зазмеров искровых промежутков изолированных грозотросов. Комплекс щаптирован к условиям функционирования на борту летательных аппаратов, :опряжен по каналам связи и программному обеспечению с системами для навигационной топографии, документирования визуальной информации, тепловидения. Произведен выбор и опробование указанных систем. Разработанный комплекс аппаратуры ЛТ-02 использовался для диагностики состояния ВЛ 220-500 кВ в ОАО "Новосибирскэнерго" и ВЛ 330, 500 и 750 кВ в МЭС "Центрэнерго".
ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ обеспечивалась проведением испытаний и измерений на аттестованном оборудовании центра сертификационных испытаний "СибЭНЕРГОТЕСТ" при СибНИИЭ, ЦКБ "Точприбор" Новосибирского приборостроительного завода и летно-исследовательской базы СибНИИА. Испытания и измерения проводились в соответствии с требованиями отечественных ГОСТ1516.2-76, 10390-86,15150-69, ОСТ 3-854-81 МОП, стандартов МЭК 60, МЭК 1104, "Наставления по производству полётов в гражданской авиации" и других нормативных документов. Кроме того, при оценках чувствительности, помехозащищенности и метрологической точности измерений допущения и упрощения в расчетах и обработке результатов были выполнены в сторону обеспечения запаса по отношению к нежелательным следствиям возможных ошибок.
Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических советах МЭС Центра, филиала РАО «ЕЭС России» базового предприятия «Электросетьсервис», на научных семинарах СибНИИЭ и кафедры техники высоких напряжений НГТУ, на заседании рабочей группы комитета 38 СИГРЭ (Кокчетав, 1989), на 35 и 37-й сессиях СИГРЭ (Париж, 1994 и 1998), совещаниях РАО «ЕЭС России» (Йошкар-Ола, май 1996, Москва, ноябрь 1996). По теме диссертационной работы опубликованы 4 статьи и 3 доклада НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ
-
Результаты экспериментальных исследований пространственно-временных, и энергетических характеристик КР и ПЧР.
-
Способы повышения помехозащищенности регистрации ЭМИР.
-
Технические требования и результаты научно-технической разработки комплекса аппаратуры для диагностики ВЛ при аэроинспекциях.
-
Результаты наземных и летных испытаний комплекса.
-
Основы методики и критерии обнаружения дефектов при аэроинспекционной диагностике состояния ВЛ.
Диссертационная работа изложена на 150 страницах машинописного текста, иллюстрируется 49 рисунками и 15 таблицами. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 86 наименований и четырех приложений.
Первый раздел посвящен анализу отказов ВЛ и методов их профилактического контроля. В результате анализа выявлены недостатки регламентированных методов контроля, нерешенные вопросы в создании новых методов, поставлены цели и задачи работы.
Во втором разделе представлены результаты детальных исследований
пространственно-временных и энергетических характеристик разрядных процессов
на проводах и изоляторах ВЛ. Проведен анализ особенностей формирования
ЭМИР в системе проводов ВЛ и окружающем пространстве. Описаны виды помех
и полезных сигналов ЭМИР, зарегистрированных при вертолётной инспекции ВЛ
500 кВ осциллографическим способом. На основе этих исследований
конкретизированы задачи разработки регистрирующей аппаратуры.
В третьей главе описана разработка аппаратуры для многоканальной регистрации локального уровня радиопомех, возникающих в данном месте ВЛ, от КР и ПЧР на дефектных участках проводов, арматуры и изоляции. Проведен выбор антенных устройств, введены соответствующие способы защиты от внешних радиопомех, в том числе, создаваемых летательным аппаратом и его бортовой аппаратурой связи. Выполнена разработка функциональной и принципиальной схем аппаратуры для регистрации ЭМИР, алгоритма и
программного обеспечения. Представлены результаты стендовых, наземных полевых и летных испытаний экспериментального образца регистратора ЛТ-02.
В четвертой главе рассмотрены вопросы комплектации бортового комплекса аппаратуры для аэроинспекционной диагностики ВЛ. Кроме разработанных автором блоков регистрации ЭМИР в комплекс введены системы спутниковой навигации, видео- и цифровой записи, тепловизор "Сабун". Рассмотрены вопросы сопряжения и синхронизации, монтажа и эксплуатации аппаратуры на борту воздушного судна. Даны рекомендации по режимам полета при аэроинспекциях..
В заключении резюмируются основные выводы по результатам работы.
В приложениях представлены принципиальные схемы и технические данные блоков аппаратуры, входящих в состав комплекса, описания программ, общие технические требования к комплексу аппаратуры для аэроинспекционной диагностики состояния ВЛ и документы, отражающие степень и широту внедрения результатов работы.