«Диагностика изоляции электрооборудования»

Направление подготовки – 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника»
Профиль:  Электротехнологии и надежность электрооборудования 
   

Занятие 1.

Введение. Техническая диагностика. Основные понятия и определения.

Содержание

1.1 Введение. Цель и задачи дисциплины, её место в учебном процессе.
1.2 Основные понятия и определения.  
1.3 Проблемы надежности. Общее представление о технической диагностике.


1.1 Введение. Цель и задачи дисциплины, её место в учебном процессе

Дисциплина «Диагностика изоляции электрооборудования»  изучает методы, средства и организационные меры с целью обеспечения надежной работы систем электроснабжения, электрооборудования и электрических машин, на основе использования современных методов и технических средств диагностики и контроля состояния электрической изоляции.  

Целью данного электронного курса является подготовка специалистов в области эксплуатации электрооборудования и систем электроснабжения.

В процессе изучения дисциплины «Диагностика изоляции электрооборудования» поставлены и решаются следующие основные задачи:

– дать общие сведения о решении задач, связанных с обеспечением надежности и технического обслуживания электрооборудования на основе использования методов и технических средств диагностики электрической изоляции обмоток электрических машин;
– дать представление об основных задачах технической диагностики в системах электроснабжения;
– дать представление о полимерной изоляции обмоток электрических машин, её конструкции, основных свойствах, научить строить математическую модель на основе схемы замещения электрической машины.
– получить представление о методах диагностики изоляции электрооборудования, в том числе и о современных методах, а также о технических средствах диагностики, реализующие данные методы;
– научить использовать методы диагностики и технические средства для решения практических задач, связанных с проблемами обеспечения надежности электрооборудования.

Место дисциплины в структуре ООП (Основная образовательная программа) направления

Дисциплина «Диагностика изоляции электрооборудования» формирует комплекс знаний, умений и готовности, необходимых для изучения следующих дисциплин: «Научно-исследовательская работа» и «Защита выпускной квалификационной работы» магистратуры.

Изучение дисциплины «Диагностика изоляции электрооборудования» основывается на базовых и специальных знаниях, полученных при подготовке в рамках ООП направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» квалификации бакалавр.


 «Диагностика изоляции электрооборудования», согласно рабочей программе дисциплины, состоит из трех основных модулей.

Модуль 1. Основы технической диагностики и надежности систем электроснабжения.
Модуль 2. Контроль технического состояния, причины отказов и методы диагностики изоляции электрических машин
Модуль 3. Современные методы и технические средства диагностики изоляции электрических машин.

Каждый модуль состоит из основных 5 тем. Каждой теме соответствует 1 занятие – лекция.

Кроме данного лекционного курса существует и практический курс по дисциплине  «Диагностика изоляции электрооборудования».

Тестирование производится по окончании изучения каждого из трех модулей.

Итоговый контроль знаний (экзамен) производится в конце семестра.




1.2 Основные понятия и определения

Используемые основные понятия и определения соответствуют ГОСТ 20911-89 (Техническая диагностика. Термины и определения).

Техническая диагностика - это область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.
ГОСТ 20911-89, п. 3, в таблице 1


Техническое диагностирование – это определение его технического состояния.
ГОСТ 20911-89, п. 4, в таблице 1


Объект технического диагностирования (контроля технического состояния) – это изделие или его составные части, подлежащие или подвергаемые диагностированию (контролю).

Например, изделием может быть электродвигатель, а его составным элементом – электрическая изоляция.

Техническое состояние объекта – это состояние, которое характеризуется в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями параметров, которые установлены технической документацией на технический объект.


Задачи технического диагностирования:

• контроль технического состояния;
• поиск места и определение причин отказа (неисправности);
• прогнозирование технического состояния.

Контроль технического состояния – это проверка соответствия значений параметров объекта требованиям технической документации и определение на этой основе одного из заданных видов технического состояния в данный момент времени.

Примечание. Видами технического состояния являются, например, исправное, работоспособное, неисправное, неработоспособное и т.п. в зависимости от значений параметров в данный момент времени


Контроль функционирования – это контроль выполнения объектом части или всех свойственных ему функций

Поиск места и определение причин отказа – это процедура выявления неисправности с помощью технических средств диагностики
    
Прогнозирование технического состояния – это определение технического состояния объекта с заданной вероятностью на предстоящий интервал времени.

Примечание. Целью прогнозирования технического состояния может быть определение с заданной вероятностью интервала времени (ресурса), в течение которого сохранится работоспособное (исправное) состояние объекта или вероятности сохранения работоспособного (исправного) состояния объекта на заданный интервал времени


Технический диагноз (результат контроля) – это заключение о сущности неисправности и состоянии технического объекта, установленное в результате его диагностирования.  

В общем случае, диагноз -  это результат диагностирования.

Рабочее диагностирование – это диагностирование технического объекта, при котором на него подаются рабочие воздействия.

Тестовое диагностирование -  это диагностирование, при котором на объект подаются тестовые воздействия.

Экспресс-диагностирование -  это диагностирование по ограниченному числу параметров. По сути, экспресс-диагностирование – это ускоренное диагностирование.

Средство технического диагностирования (контроля технического состояния) – техническое средство, реализующее какой-то метод диагностики, с помощью которого осуществляется диагностирование (контроль). Средством диагностирования может быть программа или комплекс программно-технических средств.

Приспособленность объекта к диагностированию (контролепригодность) – это свойство объекта, характеризующее его пригодность к проведению диагностирования (контроля).

Система диагностирования (контроля) – это совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимая для проведения диагностирования (контроля) по правилам, установленным в технической документации.

Автоматизированная система диагностирования (контроля) – это система диагностирования (контроля), обеспечивающая проведение диагностирования (контроля) с применением средств автоматизации и участием человека.

Автоматическая система диагностирования (контроля) - система диагностирования (контроля), обеспечивающая проведение диагностирования (контроля) без участия человека.

Алгоритм диагностирования (контроля) – это совокупность предписаний, определяющих последовательность действий при проведении диагностирования (контроля)

Диагностическое обеспечение – это комплекс взаимоувязанных правил, методов, алгоритмов и средств, необходимых для осуществления диагностирования на всех этапах жизненного цикла объекта

Диагностическая модель – это формализованное описание объекта, необходимое для решения задач диагностирования.

Примечание. Описание может быть представлено в аналитической, табличной, векторной, графической и других формах

Диагностический (контролируемый) параметр – это параметр объекта, используемый при его диагностировании (контроле)




1.3 Проблемы надежности. Общее представление о технической диагностике.

В современном мире, проблемы, связанные с обеспечением надежной работы любых технических объектов и систем всегда были и остаются актуальными.

В электроэнергетике, как и в других отраслях экономики, особое внимание уделяется обеспечению непрерывности производственного процесса, минимизации потерь из-за непредвиденных отказов электрооборудования, и комплексу мер по поддержанию заданного (требуемого) уровня его надежности.

В качестве примера, при изучении дисциплины «Диагностика изоляции электрооборудования», мы будем рассматривать наиболее уязвимые элементы электрооборудования – обмотки электрических машин. Это связано с тем, что, электрические машины, например, асинхронные электродвигатели (АД) являются наиболее распространенными электрическими машинами на промышленных предприятиях. В свою очередь промышленные предприятия являются основными потребителями электрической энергии.

Так в РФ, предприятия машиностроения, металлургии, химической промышленности, и многие другие производства потребляют 50-70 % от всей вырабатываемой ЭЭС (электроэнергетическая система) электроэнергии. При этом, основная часть потребляемой предприятиями электроэнергии приходится на технологическое оборудование, которое имеет в своем составе асинхронный электропривод.

Таким образом можно сделать вывод, что от надежной работы АД в немалой степени зависит надежность работы основного производственного оборудования на любом промышленном предприятии.



Что из себя представляет АД.

Асинхронный двигатель (начальное представление)






Электрический двигатель. Устройство. Сборка. Применение






Как уже было отмечено выше, наиболее уязвимым элементом конструкции АД является обмотка статора. Тот факт, что чаще всего отказы в работе АД связаны с нарушением изоляции обмотки статора подтверждают и многочисленные научные исследования.

Таким образом, обеспечение надежной и безотказной работы АД, как, впрочем, и любого другого электрооборудования, возможно только при условии обеспечения заданных параметров электрической изоляции.

Иными словами, одним из путей обеспечения эксплуатационной надежности электрооборудования является получение информации о текущем состоянии электрической изоляции. Получить такую информацию можно с помощью диагностирования.

Диагностика электрооборудования позволяет оценить его состояние в любой момент времени, обеспечивает возможность поиска неисправностей, осуществить необходимую регулировку или спрогнозировать остаточный ресурс. 

Соответственно, всё это позволяет поддерживать заданный уровень надежности, что в конечном счете, повышает эффективность благодаря минимизации затрат на восстановление работоспособности производственного оборудования, снижению ущерба от его внепланового простоя, ликвидацию аварий и т.д. и т.п.