МОДЕЛИРОВАНИЕ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ НА ПРИМЕРЕ СУДОВОЙ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ ИЗОЛЯЦИИ
Аннотация
В статье рассмотрено моделирование частичных разрядов на примере газового включения (дефекта) в судовой высоковольтной электрической изоляции. Для моделирования взят образец одного из видов изоляционного материала, применяющийся в судовом высоковольтном оборудовании. Образец изоляционного материала описывается с помощью трех ёмкостей. По рассчитанным значениям емкостей построена схема замещения, а далее - схема моделирования частичных разрядов в среде Matlab/Simulink. При моделировании используются наиболее распространённые значения напряжений, которые нашли применение в судовых высоковольтных электроэнергетических системах. За основу принято газовое включение (дефект) цилиндрической формы, находящийся внутри изоляционного материала. Моделирование частичных разрядов производится для трех вариантов газового включения, различающихся в размерах. На графиках представлены частичные разряды, по формулам рассчитаны напряжения на ёмкостях и значения кажущихся зарядов для каждого дефекта и напряжения отдельно. Представлены зависимости кажущегося заряда от площади дефекта в изоляции и амплитуды частичных разрядов при разных значениях напряжений. По этим графикам сделаны выводы о зависимости частичных разрядов от питающего напряжения и размеров дефекта внутри изоляционного материала. Произведен спектральный анализ смоделированных сигналов, соответствующих рассматриваемым дефектам методом быстрого преобразования Фурье и графически показано частотное распределение сигнала в зависимости от его амплитуды. По найденным значениям кажущегося заряда можно рассчитать среднее значение тока, что позволяет оценить интенсивность частичных разрядов и техническое состояние изоляции. Однако существует еще одна проблема при постоянном контроле частичных разрядов в силовом высоковольтном оборудовании, а именно отделение полезного сигнала (частичные разряды) от шумовых составляющих. Данный вопрос нуждается в дальнейшем детальном изучении и моделировании в среде Matlab/Simulink.
Ключевые слова
частичный разряд, высоковольтное судовое электрооборудование, электрическая изоляция, емкость, дефект, газовое включение
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Тарагаев П. А. Частичные разряды в электрической изоляции / П. А. Тарагаев, К. А. Яновский // Вестник Морского государственного университета. - 2013. - № 58. - С. 94-97.
Vedral J. Signal processing in partial discharge measurement / J. Vedral, M. Kríz // Metrology and Measurement Systems. - 2010. - Vol. 17. - No. 1. - Pp. 55-64. DOI: 10.2478/v10178-010-006-8.
ГОСТ 20074-83. Электрооборудование и электроустановки. Метод измерения характеристик частичных разрядов. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 24 c.
Вдовенко В. П. Частичные разряды в диагностировании высоковольтного оборудования / В. П. Вдовенко. - Новосибирск: Наука, 2007. - 155 с.
Исмагилов Ф. Р. Математическое моделирование развития частичных разрядов в процессе старения диэлектрика / Ф. Р. Исмагилов, Д. В. Максудов // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2011. - Т. 15. - № 3 (43). - С. 98-100.
Stone G. C. Electrical insulation for rotating machines: design, evaluation, aging, testing, and repair / G. C. Stone, E. A. Boulter, I. Culbert, H. Dhirani. - John Wiley & Sons, 2004. - 390 p.
Wadhwa C. L. High voltage engineering / C. L. Wadhwa. - 2nd Edition. - New Age International, 2007. - 304 p.
ABB Technical Paper. Motors & Generators Optimized Cost of Ownership. - “ABB”, 2013. - 3 p.
General Recommendations for Cabling inboard ships. - “GE Energy”, 2013. - 27 p.
Sabat A. Simulation of Partial Discharge in High Voltage Power Equipment / A. Sabat, S. Karmakar // International Journal on Electrical engineering and Informatics. - 2011. - Vol. 3. - No. 2. - Pp. 234-247.
Kuffel E. High Voltage Engineering / E. Kuffel, W. S. Zaengl, J. Kuffel. - 2nd edition. - 2000. - 539 p.
Kattan P. I. Matlab for beginners / P. I. Kattan. - Petra books, 2012. - 212 p.
Кузнецов С. Е. Диагностирование изоляции судового высоковольтного электрооборудования в процессе эксплуатации / С. Е. Кузнецов, Ю. В. Кудрявцев // Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2016. - С. 183-190.
Об авторах
Кузнецов Сергей Емельянович - доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Макаров Даниил Михайлович - аспирант
daniil.makarov.think.tank@gmail.com. kaf_saees@gumrf.ru
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
