Диссертация (792576), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Пробой изоляции ТЭМ из-за повышения и пиков напряженияРисунок 3.13. Пробой изоляции ТЭМ вследствие снижений электрическойпрочности изоляции из-за переувлажнения113Таким образом, описание общего характера явлений композиционноймоделью отказов совместно с анализом причин повреждений изоляции ТЭМпоказывают, что пробой изоляции возникает в основном от воздействияслучайных факторов и в меньшей степени - от постепенного старенияизоляции или до смены ее при заводских ремонтах.Гистограмма распределения пробега ТЭМ до пробоя электровозовпеременного тока ВЛ85 центрального направления Транссиба и расчетывыявили, что около одной трети отказов произошли из-за повышения и пиковнапряжения.
Две же трети пробоев изоляции ТЭМ обусловлены снижениемэлектрической прочности при переувлажнении.Аналогичная гистограмма распределения пробега ТЭМ до сменыизоляции электровозов ВЛ85 северного направления Транссиба, длительныенаблюдения и исследование законов распределения наработки до отказаизоляции ТЭМ показали, что значительная часть пробоев изоляции (до 90%)вызвана переувлажнением (снижением электрической прочности) из-запродолжительного нахождения электровозов в нерабочем состоянии.Установлено, что во время отстоя электровоза после сближения температурыобмоток ТЭМ и воздуха, скорость поглощения и масса влаги, поглощенной изокружающего воздуха изоляцией, увеличивается в десятки раз по сравнениюс работой ТЭМ под нагрузкой.
Переувлажнение изоляции ТЭМ можетнаступить за несколько часов ожидания работы электровозом (рисунок 3.14).На рисунке: I – сила тока ТЭМ; - превышение температуры обмотки;Gв - масса воды в изоляции тяговых машин электровоза с разной степеньюстарения; Eпр – электрическая прочность ТЭМ, с наиболее поврежденнойизоляцией.114АI0Cτ%GвкВммEпрТвремяРисунок 3.14. Динамика снижения электрической прочности изоляцииТЭМ при продолжительном нахождения электровозав нерабочем состоянии1154.
РЕАЛИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ В СИСТЕМЕЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА4.1.Задачи, необходимые для обеспечения необходимого уровнябезотказности ТЭМ электровозовВ предыдущих главах диссертационной работы приведены результатыисследований безотказности ТЭМ электровозов, эксплуатируемых в сложныхприродно-климатических условиях, которые показывают, что на тяговыеэлектрические машины приходится от 20 до 50 % отказов. Из них не менееполовины отказов ТЭМ вызваны повреждениями изоляции (пробоями илиснижениями сопротивления).Выявлено, что основной причиной пробоя изоляции ТЭМ электровозовперегонов с СПКУ, состарившейся вследствие интенсивного теплового,термомеханического, механического и электрического износа, является резкоеснижение ее электрической прочности из-за переувлажнения при длительноможидании поездов.Установлено, что наибольшее количество отказов ТЭМ наблюдается восенний – зимний – весенний периоды эксплуатации.
Увеличение количестваотказов в зимний период эксплуатации вызвано низкой температуройокружающей среды, когда из-за пониженного содержания влаги в воздухеизоляция ТЭМ становится хрупкой [84]. Это приводит к ускоренномуобразованию микропор и трещин в изоляции.Отмечено, что наибольшая вероятность пробоя изоляции имеет место уТЭМ электровозов, отправляющихся на затяжные подъеме после длительногоотстоя в ожидании работы.По результатам исследования влияния эксплуатационно-природныхфакторов на безотказность изоляции ТЭМ разработаны мероприятия, которыепозволяют обеспечить необходимую безотказность ТЭМ электровозов,116эксплуатируемых в СПКУ (рисунок 4.1).
Цель предлагаемых мероприятийзаключается в выдаче электровозов под поезда с качественной изоляциейТЭМ.Мероприятия1. Внедрение системтемпературного контроля ТЭМ2. Оборудование электровозовсистемами поддержанияувлажненности изоляции надопустимом уровне3. Контроль состояния ТЭМ последлительного ожидания работыэлектровозом и сушка изоляциипри переувлажнении4. Контроль увлажнения изоляцииТЭМ после проведение ремонтасушка изоляции припереувлажненииРисунок 4.1.
Мероприятия по предотвращению выдачи на линиюэлектровозов с переувлажненной изоляцией ТЭМ4.2.Методики контроля увлажнения изоляции ТЭМ электровозовВ настоящее время на отечественных электровозах отсутствуетбортовой контроль влажности и температуры изоляции ТЭМ, что не позволяетобеспечивать требуемый уровень ее электрической прочности в эксплуатации.Контроль температуры обмоток ТЭМ производится лишь на несколькихэлектровозах с асинхронным приводом. Как показывает опыт эксплуатации,оснащение бортовыми мегаомметрами для контроля сопротивления изоляцииТЭМ электровозов 2ЭС6, 2ЭС5К, 3ЭС5К не предотвращает пробои изоляциитяговых электрических машин.При обслуживании электровозов в сервисных компаниях во времяпроведения технических обслуживаний и текущих ремонтов первого и117второго объема используются мегаомметры.
Критерием оценки состоянияизоляции ТЭМ в этом случае является абсолютное значение ее сопротивленияRиз [85].При подготовке материалов диссертационной работы нами былоизмерены сопротивление и увлажненности изоляции более четырехсот ТЭМэлектровозов: ВЛ85, ВЛ80Р, ВЛ80С, ВЛ60ККрасноярской, Восточно-Сибирской и Забайкальской железных дорог. При этом установлено, чтонесмотря на необходимое значение сопротивления изоляции, согласноРуководств по эксплуатации на тяговые машины, величина увлажненностиизоляции ТЭМ, измеренная приборами контроля влажности, указывала нанизкую электрическую прочность, при которым возможен пробой изоляции вслучае воздействия номинального напряжения.Таким образом, величина сопротивления изоляции не являетсяобъективным критерием ее состояния.
При этом, как было отмечено вэксплуатации, наблюдаются многократные случаи, когда ТЭМ с наименьшимсопротивлением на одном и том же электровозе показывает намного болеевысокую безотказность в сравнении с другими. Контроль состояния изоляцииТЭМ по ее сопротивления при прохождении электровозами техническихобслуживаний через трое суток и более не позволяет своевременно иобъективно определить пред отказное состояние изоляции.Установлено, что во время нахождения электровозов в ожиданииработы, скорость и объем влаги в изоляции ТЭМ абсорбированной изокружающего воздуха, в момент сближения температуры воздуха и обмотокТЭМ, увеличивается в десятки раз в сравнении с ТЭМ, находящимися подтоковой нагрузкой [86, 87].
В среднем, в зависимости от состояния изоляции,переувлажнение изоляции наступает через 4 - 6 часов отстоя электровоза, апри включенных вентиляторах тяговых машин это время составляет менее 2часов.Объективная оценка увлажнения изоляции ТЭМ может быть полученапри использовании неразрушающих методов контроля ее состояния – метода118контроля изоляции с использованием явления абсорбции и метода контроляизоляции по емкостным характеристикам: определение поверхностногоувлажнения изоляции по коэффициенту абсорбции (метод основан насравнении тока абсорбции на 15 и 60 секундах, значение которого стремитсяк минимально установившемуся значению по экспоненциальному закону) иизмерению объемного увлажнения по методу «емкость-время» (по измерениюсоотношения абсорбционной емкости, отражающей процесс накопления вструктуре изоляции заряда абсорбции к геометрической емкости).Система определения состояния изоляции основная на измерениитангенса угла диэлектрических потерь также позволяет определить состояниеизоляции.
Метод основан на определении частичного разряда в изоляции, и вслучае рассеивания дополнительной энергии от изоляции, ввиду еепереувлажнения или разрушения структуры, возникает резкий рост тангенсаугла. В настоящий момент на железнодорожном транспорте определениеданным методом увлажненности изоляции производят только при проведениитекущих ремонтов в объеме ТР-3 при помощи прибора «Вектор-2000» [87, 88,89]. При этом на более крупных видах ремонта, где производится частичнаяилиполнаязаменаизоляционныхконструкций,применениевиброакустических методов контроля состояния изоляции не обязательно ипрактически на всех отсутствует. Основными недостатками определенияувлажненности изоляции методом измерения тангенса угла диэлектрическихпотерь в эксплуатации являются то, что данный метод требует обязательнойвыкатки ТЭМ из под электровоза, а также «Вектор-2000» и подобные приборыимеют значительные габариты, массу и высокую стоимость.
Кроме того, приизмерениитангенсаугла,невозможноопределитьточнуюпричинупреждевременного старения изоляции (разрушение или переувлажнение).Анализ безотказности ТЭМ электровозов, эксплуатируемых в сложныхприродно-климатическихусловиях,свидетельствуетоботсутствииобъективного и своевременного контроля увлажненности изоляции ТЭМэлектровозов, отправляющихся с тяжеловесными поездами на участки с119лимитирующими подъемами, где локомотивные бригады вынужденыиспользовать высшие позиции регулирования и, соответственно, напряжениена зажимах ТЭМ. Как показывает опыт эксплуатации это многократноприводило к пробоям изоляции ТЭМ с пониженной электрическойпрочностью из-за переувлажнения. Для обеспечения работоспособности ТЭМнеобходимо своевременное объективное измерение увлажненности изоляциии, при необходимости, проведение сушки обмоток ТЭМ с пониженнойэлектрической прочностью изоляции импульсно-прерывистым методом,обеспечивающимсохранностьизоляцииприминимальномвременивосстановления ее работоспособности [90, 91, 92].4.3.Комплексная система контроля увлажненности изоляцииТЭМ электровозовВосновеработыкомплекснойсистемызаложеноизмерениесопротивления изоляции, с учетом уменьшения тока абсорбции во времени, атакже исследование электроффизических свойств изоляции по методу«емкость-время», позволяющего производить измерения степени объемногоувлажнения после длительного времени отстоя локомотива в ожиданииработы (дает точные значения измерений при температуре обмоток ТЭМ отмаксимально достигаемых до 0 0С) [93, 94].Предлагаемая комплексная система контроля увлажнения изоляцииТЭМ необходима для проведения оперативного и объективного контроляувлажненности с целью оценки уровня электрической прочности изоляцииТЭМ электровозов.Это подтверждается анализом гистограммам измерений объемногоувлажнения в депо Иркутск-Сортировочный, проведенными на ТЭМэлектровозов, находящихся в ожидании работы (рисунки 4.2 – 4.4).
Нагистограммах объемного увлажнения ТЭМ черной линией обозначено120допустимое значение увлажнения. Как видно из представленных гистограмм,на каждом электровозе ТЭМ существенно отличаютсяпо отношениюабсорбционной емкости к геометрической, которое характеризует накоплениевлаги изоляцией и, соответственно, уровень ее электрической прочности.0,45о.е.ВЛ 80Р № 18530,4030,40,350,30,250,2750,2350,280,2620,2490,2350,2250,20,150,1∆С/Сг 0,05012345678ТЭМnРисунок 4.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
