DOI 10.57112/22022-40

УДК 621.313

ПРИМЕНЕНИЕ ИНДЕКСА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ЕГО ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ

Галанина Ульяна Андреевна

Грибанов Алексей Александрович

Аннотация:

В статье представлена информация об индексе технического состояния технологического электрооборудования. На предприятиях электроэнергетики индекс технического состояния применяется к основному электрооборудованию, такому как элементы линий электропередачи (далее - ЛЭП) напряжением 35 кВ и выше и силовые трансформаторы напряжением 110 кВ и выше. В современных реалиях использование индекса технического состояния является очень перспективным. Именно индекс технического состояния помогает более качественно определять ошибки в работе основного технологического оборудования. По результатам проверочных мероприятий, опираясь на систему оценок можно узнать состояние каждого характерного узла. Имея эту информацию при использовании обоснованных значений весовых коэффициентов можно определить значение индекса технического состояния по единице электрооборудования. Для своевременного выявления дефектов и исключения негативных последствий внезапного выхода из строя вводится понятие маркеров, которые помогают быстро ориентироваться обслуживающему персоналу.

Ключевые слова: индекс технического состояния, электрооборудование, силовой трансформатор, ЛЭП.

Индекс технического состояния очень важный элемент в сфере электроэнергетике. Нахождение индекса технического состояния, конечно, процесс трудоемкий, но именно он дает точную и подробную оценку работы большинству основному оборудованию. Чтобы разобраться в методике нахождения индекса технического состояния, необходимо принимать во внимание, что, по сути, он представляет собой удобный интегральный показатель технического состояния. В статье мы будем рассматривать разные методы оценки индекса технического состояния электрооборудования, применение его в работе и пользу его использования. Два метода будем применять на примере силового трансформатора и воздушных линий электропередач.

Методика расчётной оценки индекса технического состояния помогает определить состояние всего оборудования, а также его отдельных элементов на данный момент. Помогает определить показатель эффективности оборудования объектов электросетевого хозяйства. Также индекс технического состояния позволяет осуществлять дальнейший контроль работы всего оборудования и поддержания его в нормальном режиме работы. Методика основывается на контроле показателей различных критериев в течение многолетних испытаний, все эти показатели важны в дальнейшей оценке оборудования, составления прогнозов работы основного технического состояния.

Оценка технического состояния электрооборудования осуществляется путём сравнения значений, которые мы получили в процессе сбора данных о работе оборудования для каждого функционального узла, со значениями, содержащимися в требованиях нормативно-технической документации. После этого расчётным путём определяем индексы технического состояния для каждого функционального узла и единицы электрооборудования в целом.

Большой интерес представляет идея о визуализации (например, присвоения того или иного цвета) конкретных наборов технических состояний как узлов, так по единице электрооборудования в целом. Пример такого сопоставления, который может найти в перспективе благодаря наглядности применение в автоматизированных системах планирования комплексов диагностических и восстановительных мероприятий, приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Диапазоны индекса технического состояния

Первой методикой, которую мы рассмотрим, будет методика расчёта индекса технического состояния (далее ИС) силового трансформатора, которая реализована при использовании экспертной системы «Диагностика+» [2]. Силовой трансформатор можно представить в виде иерархически сложной технической системы, в состав которой входит множества подсистем, которые в свою очередь имеют свои особенности и свойства. Для эффективного использования ИС необходимо учитывать по возможности все особенности входящих в состав трансформатора систем. Весовые коэффициенты выражают количественный вклад в общее суммарное состояние силового трансформатора в зависимости от важности конкретного узла. Для определения весовых коэффициентов используются методы экспертных оценок. Как указывалось ранее, расчёт ИС представляет определённые сложности. Он проводится с использованием сравнительно сложного математического аппарата. При этом необходимо привести либо количественное, либо качественное значение к принятой числовой шкале. Например, в самом простом случае от 0 до 1. Но возможны и другие варианты шкал. Но нужно помнить, что важно понимать, где на шкале отражается наилучшее, а где наихудшее состояние электрооборудования. В любом случае будет производиться сравнение значение ИС, полученного по результатам измерений, с нормируемым значением. Далее в статье мы приведем пример расчета по первой методике.

Формирование оценки строится на анализе ряда параметров при выборе в качестве ориентира худшего из вариантов, или посредством средневзвешенной оценки (в предположении, что значения всех параметров равноценны):

где – j-й критерий, который характеризует подсистему в целом;- параметр, который используется для расчёта j-го критерия; r – полное число параметров для определения j-го критерия. Для расчёта ИС отдельной подсистемы, воспользуемся формулой:

где – коэффициент значимости j-го критерия, βi – вeсoвoй кoэффициeнт знaчимoсти i-го параметра, который имеет конкретное числовое значение и определяется лицом, принимающим решение (ЛПР), по умолчанию сумма значений =1; – коэффициент состоятельности j-й критерия, который связан с наличием и полнотой исходной информации; может приминать два значения: 0 и 1. В первом случае данных нет или точность их невелика, а во втором случае – данные присутствуют. Нужно помнить о корректности данных в случае истечения срока давности.; m – количество критериев, характеризующих подсистему.

Рисунок 1 – Шкала значений ИС

Определить ИС для единицы электрооборудования можно по выражению:

где – общий критерий i-й части; – коэффициент значимости i-го критерия; – коэффициент состоятельности i-го критерия; n – число частей.

У силового трансформатора можно выделить несколько основных подсистем:

1) регулирование напряжения (устройства РПН и ПБВ);

2) обмоточная;

3) магнитная;

4) охлаждение;

5) масло;

6) бак и вспомогательное оборудование.

Что касается высоковольтных вводов силовых трансформаторов, то обычно их состояние оценивается отдельно. Обычно для оценки состояния отдельных частей трансформатора используются диагностические параметры, которые будут рассмотрены далее. Диагностические параметры приведены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Основные подсистемы и диагностические параметры трансформатора

Сейчас мы рассмотрим другую методику расчёта ИС [1]. Применять мы её будем для нахождения индекса технического состояния для воздушных линий электропередач (далее ЛЭП). Мы будем рассматривать расчет относительно функциональных узлов и обобщенных узлов. Говоря о функциональном узле нужно понимать, что под этим понятием подразумевается элемент конструкции электрооборудования, состоящий из деталей, которые могут реализовывать заданные для данного типа электрооборудования функции только совместно с другими деталями.

Определение индекса ИС функциональных узлов и обобщенного узла (ИТСУ) может быть описано следующим выражением:

где – весовой коэффициент для i-группы диагностических параметров. Поискав информацию в источниках [1], нам стали известны весовые коэффициенты для воздушных и кабельных ЛЭП, которые приведём в таблице 1.

– оценка, которая выражается в баллах для каждой i-ой группы диагностических параметров, которая определяется относительно дефекта, из-за которого была нарушена работа, данных предыдущих испытаний, данных технической диагностики, данных мониторинга и технической диагностики, всё потому, что данный параметр не относится к функциональным узлам.

Таблица 1 – Весовые коэффициенты для групп диагностических параметров функциональных узлов

Продолжение таблицы 1

Для расчёта значения индекса технического состояния отдельной единицы технологического электрооборудования (ИТС), можно использовать следующее выражение:

где – весовой коэффициент для i-го функционального или обобщенного узла. Значения весовых коэффициентов для воздушных ЛЭП представлены в таблице 2 [1].

– индекс технического состояния i-го функционального узла или обобщенного узла, который рассчитывается по формуле, которую мы представили выше.

В ряде специальных случаев, например, если количество функциональных узлов («Пролет» и «Опора») ЛЭП не более 50, а также равно или более 15% от общего числа таких функциональных узлов, то расчёт ИС ЛЭП () целесообразно проводить по выражению:

где КУ – количество функциональных узлов ЛЭП, не превышающих значение 50; – ИС i-го функционального узла ЛЭП, не превышающий 50.

Таблица 2 – Значения весовых коэффициентов воздушных и кабельных линий электропередач

Чтобы рассчитать ИС группы однотипного основного технологического электрооборудования (), воспользуемся формулой:

где – индекс технического состояния i-ой единицы основного оборудования в конкретной (оцениваемой) группе; – показатель приведения, принимаемый для ЛЭП, как протяжённость.

Для расчёта совокупного ИС основного технологического электрооборудования предприятия (субъекта электроэнергетики) или его обособленного подразделения () воспользуемся выражением:

где – индекс технического состояния оборудования i-ого объекта электроэнергетики; – приведенная мощность i-ого объекта электроэнергетики.

Вывод: Расчёт индекса технического состояния очень важный критерий в оценке надёжной работы основного технологического оборудования. В статье мы рассмотрели две методики и два вида основного оборудования, а именно силовой трансформатор и ЛЭП. Обе методики показывают обширную сферу рассматриваемых дефектов и анализа работы основного технологического оборудования. С помощью удобных методик охватывается обширная сфера применения индекса технического состояния, уменьшается возможность ошибки в расчётах. ИС точно отображает дефекты работы и даёт понять, в чем заключается недостаток работы. Индекс технического состояния охватывает несколько критерий оценки, поэтому так важно его применение, с помощью его сокращается время на обнаружение дефекта, вследствие чего сокращается время на устранение последствий поломки. Процесс сбора данных достаточно трудоёмкий, в течение периода эксплуатации электрооборудования необходимо собирать много информации для расчёта ИС. Система сбора данных и обработки их еще разрабатывается и усовершенствуется, ведь технический процесс не стоит на месте, поэтому так важно и значимо применение ИС электрооборудования в сфере электроэнергетики.

Список используемой литературы

1. Об утверждении методики оценки технического состояния основного технологического оборудования и линий электропередачи электрических станций и электрических сетей.https://tk-servis.ru/uploads/files/ntd/ntd-679-20190901-234720.pdf

2. Попов Г. В., Игнатьев Е. Б. Определение индекса технического состояния силовых трансформаторов в процессе их эксплуатации // Вестник ИГЭУ. – 2014. – 8 с.

3. Давиденко И. В., Индекс технического состояния: улучшение методики расчета на основе опыта работы ЭДИС «Альбатрос». – 2016. – 9 с.

4. Экспертная система оценки состояния электрооборудования «Диагностика+» / Г. В. Попов, Е. Б. Игнатьев, Л. В. Виноградова и др. // Электрические станции. – 2011. – № 5. – С. 36–45.

5. Попов Г. В., Игнатьев И. Б. О двух подходах к определению индекса технического состояния электрооборудования (на примере силовых трансформаторов) // Электро. – 2012. – № 1. – С. 39–43.

Информация об авторах

Грибанов А. А. – к.т.н., доцент, Галанина У. А. – студент группы Э-91, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.

-