"Разработка и испытания опытного образца высоковольтного цифрового регистратора мест повреждения (визуализация рефлектограммы оператором устройства) распределительных сетей"

Заключительный научно-технический отчёт представлен в объеме 79 стр., 37 иллюстраций, 2 таблиц, 6 приложений, состоящий из 1 тома. Ключевые слова: высоковольтная диагностика, моделирование, кабельная линия, схема испытания, волновой процесс, диагностическое устройство, определение мест повреждения. Целью выполнения НИОКР является построение компьютерной имитационной модели силовой трёхфазной кабельной линии (КЛ), учитывающей частотно-зависимые удельные параметры и взаимоиндукцию токоведущих частей кабеля для изучения переходных процессов при пробоях изоляции в режимах диагностики. Данная модель позволит дополнительно изучить волновые процессы в канале кабельной линии в режимах диагностики, а также установить влияние схемы испытания и параметров элементов заземления на форму возникновения и период распространения электромагнитной волны. Анализ результатов моделирования силовой кабельной линии позволит выработать рекомендации по оптимизации диагностических установок определения места повреждения и схем испытания целостности изоляции КЛ. Разработка структурной схемы высоковольтной цифровой приставки-рефлектометра для диагностики силовых кабельных линий, на основе анализа полученных результатов в имитационной модели силовой КЛ, и рекомендаций по оптимизации параметров устройств ОМП, и схем испытания, принципиальных схем, спецификации, инструкции по эксплуатации, рабочей конструкторской документации, сборочных чертежей опытного образца цифрового рефлектометра, что в свою очередь позволит перейти к изготовлению составных частей и сборка опытного образца. Испытания опытного образца и анализ характеристик полученного опытного образца позволит осуществить доработку опытного образца до заданных характеристик согласно техническому заданию. В первом этапе НИОКР разработана компьютерная имитационная модель силовой трёхфазной КЛ номинальным напряжением 6 кВ, позволяющая дополнительно изучать переходные (волновые) процессы при различных вариациях повреждений изоляции высоковольтного кабеля в режимах диагностики. Полученные осциллограммы волновых процессов в силовой кабельной линии в режимах диагностики, позволили установить влияние схемы испытания и элементов заземления свободных жил КЛ на искажение формы и периода волнового процесса (рефлектограммы). Выполнив дополнительные исследования влияния схемы испытания силовой трёхфазной кабельной линий на волновой процесс в канале кабеля (возникающего при различных вариациях пробоя изоляции) удалось установить, что для минимизации искажения волновых процессов в кабельной линии при высоковольтном испытании свободные жилы трёхфазного кабеля необходимо заземлять через высоковольтные резисторы, стабилизирующие волновой процесс разряда ёмкости кабельной линии. Данное схемное решение позволит исключить длительный и трудоёмкий процесс «прожига» изоляции КЛ. Предложены рекомендации по оптимизации параметров устройств ОМП, направленные на повышение эффективности локализации мест повреждения. Устройство ОМП, базирующееся на обработке (визуализации) рефлектограммы, должно в конструкции содержать высоковольтный блок согласования (ВБС) позволяющий на прямую подключаться к силовой кабельной линии и обеспечивать нормальную работу регистратора волнового процесса, подобные решения отсутствуют в отечественных установках ОМП. Предложенные усовершенствования позволят фиксировать с минимальным искажением рефлектограммы КЛ для задач ОМП при всех видах повреждений с высоким переходным сопротивлением в месте повреждения, позволит не менять схему и площадь полигона испытаний во время ремонтных работ, тем самым сокращать общее время восстановительных и ремонтных работ в распределительных сетях. Это заключение позволяет судить об успешности выполненных работ и достигнутых целей, поставленных перед исследователями на данном этапе НИР и перейти ко второму этапу работ. Разработанная во втором этапе НИОКР структурная схема высоковольтного цифрового регистратора мест повреждения распределительных сетей (прибор) позволила фиксировать высоковольтную рефлектограмму в канале силовой кабельной линии, без каких-либо дополнительных присоединительных устройств между прибором и диагностируемой силовой жилой кабеля, при этом устройство позволяет определять любые виды пробоев в силовой кабельной линии с высоким переходным сопротивлением в месте повреждения дистанционным способом, исключая трудоёмкий процесс прожига изоляции. Данное техническое решение позволяет существенно сокращать время при диагностических и ремонтных работах на кабельной линии, достигается экономический эффект (снижение недоотпуска электроэнергии) и трудозатратный эффект (для бригад электротехнических лабораторий). Данный результат был достигнут за счёт предложенного объединенного схемного решения подключения разработанного прибора и новой схемы испытания кабельных линий трехфазного исполнения. Также были разработаны принципиальные схемы на новое устройство, спецификации к разработанному цифровому рефлектометру, инструкция по эксплуатации. Подготовлена рабочая конструкторская документация, сборочные чертежи опытного образца цифрового рефлектометра. Изготовлены составные части опытного образца, а именно: высоковольтный делитель напряжения цифрового рефлектометра, для преобразования входных величин до удобных для обработки и расчёта входной электромагнитной волны кабельной линии; резисторы согласования волнового процесса в кабельной линии, для стабилизации волнового процесса при любом виде повреждения изоляции в кабельной линии с высоким переходным сопротивлением в месте пробоя; подобраны полупроводниковые приборы и компоненты рефлектометра из серийно выпускаемой электротехнической продукции; изготовлена лицевая панель прибора. Осуществлена сборка опытного образца в серийно выпускаемый корпус из высокопрочного ударопрочного пластика с требуемым уровнем защиты, обеспечивающий прибору заданный IP. Предварительные испытания опытного образца показали необходимость незначительной доработки рефлектометра в части электромагнитной совместимости, с целью уменьшения влияния помех на рефлектограмму, за счёт доработки экрана и дополнительной калибровки канала принимающего высоковольтную рефлектограмму. Анализ характеристик доработанного опытного образца по результатам испытаний с реальной кабельной линии, показал работоспособность разработанного высоковольтного цифрового регистратора мест повреждения распределительной сети и функционирование согласно заданным техническим условиям. На разработанный прибор оформлена заявка на интеллектуальную собственность – патент на полезную модель. Достигнутые результаты двух этапов НИОКР полностью удовлетворяют разработчиков в части поставленных целей и задач.