В журнале "ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ" №5-12 за 2023 год опубликованы статьи:
1. Диэлектрические жидкости: прошлое, настоящее, будущее (обзор)
Авторы: Марина Николаевна Лютикова, А.В. Ридель, А.А. Коновалов
№ 5, стр.: 34-42.
Представлен обзор исследований электроизоляционных свойств, вопросов разработки и применения различных изоляционных жидкостей в качестве диэлектрика в высоковольтных трансформаторах. Опыт использования трансформаторного масла в качестве жидкого диэлектрика в высоковольтном оборудовании насчитывает уже более 130 лет. Однако масло является невозобновляемым природным ресурсом, обладает низкой химической стабильностью, имеет низкие температуры возгорания и не разлагается биоорганизмами до безопасных соединений. Все это послужило стимулом для поиска диэлектрической жидкости, обладающей наилучшими изоляционными, экологическими и другими эксплуатационными характеристиками. В настоящее время акцент электротехнических компаний постепенно сдвигается к таким альтернативным биожидкостям, как натуральные и синтетические сложные эфиры. Пока их применение ограничено отдельными видами оборудования, но интенсивно изучаются их изоляционные свойства. В последнее время также ведутся исследования по изучению электроизоляционных свойств наножидкостей.
Литература
1. Лизунов, С.Д. Силовые трансформаторы. Справочная книга [Текст] / С.Д. Лизунов, А.К. Лоханин. — М.: Энергоиздат, 2004. – 616 с.
2. Rafiq, M. Sustainable, Renewable and Environmental-Friendly Insulation Systems for High Voltages Applications [Text] / M. Rafiq, M. Shafique, A. Azam, M. Ateeq, I.A. Khan, A. Hussain // Molecules. — 2020. — Vol. 25 (3901). — P. 1 — 43.
3. Чалая, О.Н. Особенности состава дистиллятных масляных фракций нефти Иреляхского месторождения [Текст] / О.Н. Чалая, С.Х. Лифшиц, О.С. Карелина // Наука и образование. — 2013. — № 4. — С. 57 — 61.
4. Liu, F.L. Characteristic Comparison between paraffine-Base and naphthene-Base transformer oils [Text] / F.L. Liu, W. Xu // Transformer Application. — 2004. — № 41. — P. 6 — 8.
5. Ma, S.J. Application of naphthenic base oil to transformer [Text] / S.J. Ma, L.J. Zhang, J.J. Yang // Transformer Application. — 2005. — № 42. — P. 28 — 31.
6. Homg, S. Gassing tendency of dielectric liquids [Text] / S. Homg, J. Koh, Y. Yu // Applied Chemistry. — 2008. — Vol. 12 (2) — P. 301 — 304.
7. Стойкие органические загрязнители: обзор ситуации в России [Электронный ресурс] // Международный проект по ликвидации СОЗ. – (https://ipen.org/sites/default/files/documents/4rus_russia_country_situation_report-ru.pdf).
8. Борин, В.Н. О применении силиконовых жидкостей в силовых трансформаторах [Текст] / В.Н. Борин, В.Д. Ковалев, С.Ю. Чуйков // Электротехника. — 2016. — № 6. — С. 58 — 61.
9. Fofana, I. 50 years in the development to insulating liquids [Text] / I. Fofana // IEEE Electrical Insulation Magazine. — 2013. — Vol. 29 (5). — P. 13 — 25.
10. Синтетическая диэлектрическая трансформаторная жидкость [Электронный ресурс] // MIDEL 7131. – (https://www.midel.com/ app/uploads/2018/05/MIDEL-7131-Product-Brochure.pdf).
11. Rozga, P. A Review on Synthetic Ester Liquids for Transformer Applications [Text] / P. Rozga, A. Beroual, P. Przybylek, M. Jaroszewski, K. Strzelecki // Energies. — 2020. — Vol. 13. — Article 6429.
12. Martins, M.A.G. Vegetable oils, an alternative to mineral oil for power transformers-experimental study of paper aging in vegetable oil versus mineral oil [Text] / M.A.G. Martins // IEEE Electrical Insulation Magazine. — 2010. — Vol. 26 (6). — P. 7 — 13.
13. Experiences in Service with New Insulating Liquids [Text] // CIRGE Brochure 436: Working Group A2.35, 2010. — 95 p.
14. Wu, J. Research and Development of Natural Vegetable Insulating Oil Based on Jatropha curcas Seed Oil [Text] / J. Wu, J. Zhang // Energies. — 2020. — Vol. 13. — Article 4319.
15. Livesey, P.M. Investigation into the effect of cold temperature on the physical properties of dielectric liquids [Electronic resource] / P.M. Livesey, J. Malde // Proc. of 48th CIGRE Session. — Paris, 2020. – Paper D1-204.
16. Mohan Rao, U. Alternative Dielectric Fluids for Transformer Insulation System: Progress, Challenges, and Future Prospects [Text] / U. Mohan Rao, I. Fofana, T. Jaya, E.M. Rodriguez-Celis, J. Jalbert, P. Picher // IEEE Access. — 2019. — Vol. 7. — P. 184552 – 184571.
17. Ghani, S. Methods for improving the workability of natural ester insulating oils in power transformer applications: A review [Text] / S. Ghani, N.A. Muhamad, Z.A. Noorden, H. Zainuddin, N.A. Bakar, M.A. Talib // Electric Power Systems Research. — 2018. — Vol. 163. — P. 655 — 667.
18. Трансформаторное масло фирмы Nynas [Электронный ресурс]. – (https://www.nynas.com/en/product-areas/transformer-oils/).
19. Lau, K.Y. Nanodielectrics: Opportunities and challenges [Text] / K.Y. Lau, A.S. Vaughan, G. Chen // IEEE Electrical Insulation Magazine. — 2015. — Vol. 31 (4). — P. 45 — 54.
20. Wang, X. Review of Research Progress on the Electrical Properties and Modification of Mineral Insulating Oils Used in Power Transformers [Text] / X. Wang, C. Tang, B. Huang, H. Hao, G. Chen // Energies. — 2018. — Vol. 11. — Article 487.
21. Zmarz, Y.D. Analysis of properties of aged mineral oil doped with C60 fullerenes [Text] / Y.D. Zmarz, D. Dobry // IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. — 2014. – -Vol. 21 (3). — P. 1119 — 1126.
22. Lv, Y. Effect of TiO2 nanoparticles on the ion mobilities in transformer oil-based nanofluid [Text] / Y. Lv, Q. Du, L. Wang // AIP Advances. — 2017. — Vol. 7 (10). — Article 105022.
23. Yang, Q. Effect of electrode materials on the space charge distribution of an Al2O3 nanomodifed transformer oil under impulse voltage conditions [Text] / Q. Yang, M.N. Liu, W.X. Sima, Y. Jin // Journal of Physics D: Applied Physics. — 2017. — Vol. 50. — P. 46 — 48.
24. Peppas, G.D. Statistical investigation of AC breakdown voltage of nanofluids compared with mineral and natural ester oil [Text] / G.D. Peppas, V.P. Charalampakos, E.C. Pyrgioti // IET Science, Measurement & Technology. — 2016. — Vol. 10. — P. 644 — 652.
25. Saidur, R. A review on applications and challenges of nanofluids [Text] / R. Saidur, K.Y. Leong, H.A. Mohammad // Renewable & Sustainable Energy Reviews. — 2011. — Vol. 15. — P. 1646 — 1668.
2. Анализ режимов работы однофазного автотрансформатора в трёхфазной группе с однофазными трансформаторами
Авторы: Степан Георгиевич Тигунцев, Николай Алексеевич Вишняков, Дмитрий Алексеевич Вишняков
№ 6, стр.: 25-28.
В настоящее время эксплуатация трёхфазных групп однофазных трансформаторов и автотрансформаторов требует содержания в резерве идентичного однофазного блока. При этом может возникнуть аварийная ситуация, когда требуется замена трансформатора в одной из фаз, но отсутствует идентичный блок, а имеется однофазный блок с другими характеристиками. Проведено расчётное исследование по проверке возможности работы такого подключения трансформаторной группы.
Литература
1. Вольдек, А.И. Электрические машины [Текст] / А.И. Вольдек. — 3-е изд., перераб. — Л.: Энергия, 1978. — 832 с.
2. Силовые трансформаторы [Текст]: справочная книга / под ред. С.Д. Лизунова, А.К. Лоханина. — М.: Энергоиздат, 2004. — 616 с.
3. Лейтес, Л.В. Электромагнитные расчёты трансформаторов и реакторов [Текст] / Л.В. Лейтес. — М.: Энергия, 1981. — 389 с.
4. Тигунцев, С.Г. По поводу статьи «О возможности снижения наведённого напряжения на месте производства ремонтных работ» [Текст] / С.Г. Тигунцев, С.Б. Ахмедов, А.Т. Турдиев, М.А. Шеркунков // Электрические станции. – 2019. — № 1. — С. 34 — 38.
5. Трансформаторы силовые. Общие технические условия [Текст]: ГОСТ Р 52719-2007. – Введ. 2008-01-01. – М.: Стандартинформ, 2007.
6. Трансформаторы силовые [Текст]: ГОСТ 30830-2002 (МЭК 60076-1-93). – Введ. 2003-04-10. – М.: ИПК Издательство стандартов, 2003.
7. Вибрация. Аппаратура для эксплуатационного контроля вибрационного состояния энергетических гидротурбинных агрегатов. Общие технические требования [Текст]: ГОСТ 26044-83. – Введ. 1983-12-20. – М.: Государственный комитет СССР по стандартизации, 1984.
3. Выбор методов и норм высоковольтных испытаний полимерных изоляторов
Авторы: Владимир Николаевич Вариводов, Дмитрий Игоревич Ковалев, Дмитрий Владиславович Голубев, Никита Алексеевич Акинин, Татьяна Тарасова Петровна, Евгений Михайлович Тимофеев
№ 8, стр.: 38-44.
Отмечена важность использования полимерных изоляторов. Согласно исследованиям, полимерные изоляторы имеют более высокие электроизоляционные характеристики, лучшую технологичность при производстве конструкций сложной формы, малые габариты, а также возможность значительного механического упрочнения изоляционных композиционных систем. Вследствие этого, доля применения полимеров в технике высоких напряжений постоянно растёт. Приведена общая характеристика высоковольтных испытаний полимерных изоляторов, а также определены наиболее опасные дефекты, возникающие в рассматриваемых конструкциях. Отмечено ключевое влияние частичных разрядов при длительном и кратковременном приложении напряжения и установлена аналитическая связь длительной и кратковременной электрической прочности литой полимерной изоляции. Рассмотрены «кривые жизни» литой эпоксидной изоляции при воздействии напряжения промышленной частоты для изоляции без возникновения частичных разрядов и при их наличии. Проведены необходимые обоснования и расчёты для определения нормированных значений испытательного напряжения и времени его воздействия с учётом основных возможных дефектов в полимерных изоляторах. Итогом проведённого исследования являются предложения по уточнению методов и норм высоковольтных испытаний полимерных изоляторов.
Литература
1. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции [Текст]: ГОСТ Р 55195-2012. – Введ. 2012-11-26. – М.: Стандартинформ, 2014.
2. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение от 1 до 750 кВ. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции [Текст]: ГОСТ Р 55194-2012. – Введ. 2014-01-01. – М.: Стандартинформ, 2014.
3. Изоляторы подвесные стержневые полимерные. Общие условия [Текст]: ГОСТ Р 11189-2012. – Введ. 2014-01-01. – М.: Стандартинформ, 2014.
4. Изоляторы полимерные опорные наружной установки на напряжение 6 — 750 кВ. Общие технические требования [Текст]: СТО 34.01-1.3-017-2020. – Введ. 2020-12-29. – М.: ПАО «Россети», 2020.
5. Объем и нормы испытаний электрооборудования [Текст]: СТО 34.01-23.1-001-2017. – Введ. 2017-05-28. – М.: ПАО «Россети», 2017.
6. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [Текст]: утв. Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 № 204. — Издание 7.
7. Методы испытаний высоким напряжением. Измерения частичных разрядов [Текст]: ГОСТ Р 55191-2012. – Введ. 2012-11-26. – М.: Стандартинформ, 2014.
8. Varivodov, V.N. Permissible Electrical-Field Intensities in the Epoxy Cast Insulation of a 6 to 110 kV switchgear [Text] / V.N. Varivodov, D.I Kovalev, N.V. Krupenin, S.I. Khrenov // Russian Electrical Engineering. – 2018. — Vol. 89, No. 5. – P. 294 — 297.
9. Вариводов, В.Н. Предотвращение появления частичных разрядов в твердой изоляции высоковольтных токопроводов [Текст] / В.Н. Вариводов, Д.И. Ковалев, С.С. Жуликов, Д.В. Голубев, В.А. Романов // Электротехника. – 2021. — № 8. – С. 30 — 34.
4. Уточнённый алгоритм прогнозирования индекса технического состояния трансформатора для автоматизации планирования ТОиР
Авторы: Евгений Николаевич Колобродов, Александр Александрович Волошин, Александр Игоревич Коваленко, Александр Сергеевич Николаев
№ 9, стр.: 59-64.
В настоящее время имеется тенденция планирования технического обслуживания и ремонта электрооборудования (ТОиР) в соответствии с фактическим техническим состоянием. Для этого используется интегральный показатель — индекс технического состояния (ИТС), который позволяет оценить текущее техническое состояние электрооборудования. Определение интегральной оценки технического состояния электрооборудования без вывода его из работы становится реальным благодаря совокупности нескольких факторов:
– на электрооборудование устанавливаются автоматизированные системы комплексной диагностики и мониторинга его технического состояния, датчики контроля отдельных параметров;
– развиваются алгоритмы обработки больших объёмов данных, в частности, методы искусственного интеллекта.
Прогноз ИТС используется для оптимального планирования ТОиР электрооборудования. Прогнозирование изменения технического состояния электрооборудования в соответствии с действующей нормативной методикой осуществляется упрощённо с использованием линейной функции. Авторы предлагают использовать для прогнозирования ИТС трансформатора более сложные математические методы, в том числе методы машинного обучения. Разрабатываемые модели прогнозирования индекса технического состояния силового трансформатора позволят повысить эффективность планирования ТОиР на основе текущего и прогнозных состояний электрооборудования электрической сети.
Представлены результаты разработки и апробации алгоритмов прогнозирования ИТС трансформатора на примере понижающего двухобмоточного трансформатора с обмоткой высшего напряжения 220_кВ. Для апробации алгоритмов прогнозирования ИТС использовались наборы ретроспективных данных, содержащие разное количество параметров, отражающих изменение технического состояния трансформатора в процессе эксплуатации.
Литература
1. О комплексном определении показателей технико-экономического состояния объектов электроэнергетики, в том числе показателей физического износа и энергетической эффективности объектов электросетевого хозяйства, и об осуществлении мониторинга таких показателей [Текст]: постановление Правительства РФ № 1401 от 19.12.2016_г.
2. Методика оценки технического состояния основного технологического оборудования и линий электропередачи электрических станций и электрических сетей [Текст]: утв. приказом Министерства энергетики РФ от 26 июля 2017_г. № 676.
3. Методические указания по расчету вероятности отказа функционального узла и единицы основного технологического оборудования и оценки последствий такого отказа [Текст]: утв. приказом Министерства энергетики РФ от 19 февраля 2019_г. № 123.
4. Антоненко, И.Н. Риск-ориентированный подход к управлению производственными активами энергетики [Текст] / И.Н. Антоненко // Энергоэксперт. – 2020. — № 1. – С. 26 – 33.
5. Шолле, Ф. Глубокое обучение на Python [Текст] / Ф. Шолле. — СПб.: Питер, 2018. — 400 с. — (Серия «Библиотека программиста»).
6. Мюллер, А. Введение в машинное обучение с помощью Python [Текст] : руководство для специалистов по работе с данными / А. Мюллер, С. Гидо. – М.: Диалектика, 2017. – 472 с.
5. Нейросетевые модели технологического оборудования в системе мониторинга и предиктивной аналитики
Авторы: Артем Сергеевич Шабунин, Михаил Юрьевич Чернецкий, Роман Владиславович Осиповский
№ 11, стр.: 50-57.
Разработана нейросетевая суррогатная модель газотурбинного двигателя (ГТД), которая аппроксимирует более сложную физико-математическую модель. Продемонстрированы результаты работы модели. Предложен метод оценки технического состояния объекта на основе метода обратного распространения ошибки искусственной нейронной сети. Описаны основные сценарии использования, сделаны выводы о потенциальных преимуществах нейросетевых суррогатных моделей.
Литература
1. Дзюба, Ю.В. Прогнозирование технического состояния энергетического оборудования: проблемы и решения [Текст] / Ю.В. Дзюба, М.Ю. Чернецкий // Автоматизация в промышленности. — 2023. — № 6. — С. 45 — 48.
2. Bedir, R.D. Predictive maintenance using digital twins: A systematic literature review [Text] / R.D. Bedir, T.C. Catal // Information and Software Technology12 July 2022. – 2022/ — Vol. 151, No. 107008.
3. Шабунин, А.С. Физико-математические модели газотурбинных установок в системе предиктивной диагностики ПРАНА [Текст] / А.С. Шабунин, М.Ю. Чернецкий // Научный журнал Российского газового общества. — 2022. — № 4. — С. 72 — 81.
4. Thombrea, M.N. Developing Surrogate Models via Computer Based Experiments [Text] / M.N. Thombrea, H.A. Preisiga, M.B. Addisa // 12th International Symposium on Process Systems Engineering and 25th European Symposium on Computer Aided Process Engineering (31 May — 4 June 2015). — Copenhagen, Denmark, 2015.
5. Jiang, P. Surrogate model-based engineering design and optimization [Text] / P. Jiang, Q. Zhou, X. Shao. – Berlin/Heidelberg, Germany: Springer, 2020.
6. Bhosekar, A. Advances in surrogate based modeling, feasibility analysis, and optimization [Text]: A review / A. Bhosekar, M. Ierapetritou // Computers & Chemical Engineering. – 2018. — Vol. 108. – P. 250 – 267.
7. Яубатыров, Р.Р. Технология оптимизации фонда скважин системы поддержания пластового давления на основе гибридного моделирования [Текст] / Р.Р. Яубатыров, В.С. Котежеков, В.М. Бабин, Е.Е. Нужин // PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. — 2019. – Вып. 2. — С. 30 — 36.
8. Maziar, R. Physics-informed neural networks: A deep learning framework for solving forward and inverse problems involving nonlinear partial differential equations [Text] / R. Maziar, P. Perdikaris, G.E. Karniadakis // Journal of Computational Physics 378. – 2019. – Р. 686 – 707.