Szigetelések kiterjesztett Debye-modell paramétereinek meghatározása feszültségválasz méréssel
A lakossági és az ipari fogyasztók villamos energia igényeinek kielégítésére folyamatos energiaszolgáltatás szükséges, mely kiszolgálása a nagyértékű berendezésekből álló villamosenergia hálózaton keresztül történik. A hálózatokon bekövetkezett üzemzavarok jelentős anyagi károkkal járhatnak, ezért fontos feladat a hálózat elemeinek folyamatos diagnosztikája. A berendezések üzembiztonság szempontjából egyik legkritikusabb eleme a szigetelés. A szigetelések vizsgálatának egyik módszere a dielektromos paraméterek mérése. TDK dolgozatom célja, a villamos szigetelések diagnosztizálására használt feszültségválasz mérés eredményei alapján a szigetelés helyettesítő modelljének meghatározása, melynek kivitelezését MatLAB szoftverkörnyezetben végeztem. A helyettesítő kapcsolás a szigetelőanyagban fellépő dielektromos folyamatokat, a vezetést és a polarizációt szemlélteti. A dielektromos folyamatok megváltozásával a szigetelések két legfontosabb romlási folyamata az öregedés és a nedvesedés is jól jellemezhető.
A mérési adatok az adott kisütési időkhöz tartozó visszatérő feszültségválaszokat és a transzformátor geometriai kapacitásást tartalmazzák, így ezek képzik az algoritmus bemeneti paramétereit. A MatLAB programkód a visszatérő feszültségválasz meghatározási módja alapján optimumot keres az R-C tagok számára és nagyságára vonatkozóan, amelyek a különböző időállandójú polarizációs folyamatokat reprezentálják. A célfüggvény a mért és számított feszültségválasz értékek különbségének legkisebb négyzetösszege volt. Az optimalizálás további céljai közé tartozik, hogy a szigetelés modelljét az adott esetekben a lehető legkisebb számú R-C taggal helyettesítsük, azaz megállapítsuk, hogy hányadik R-C tag nem járul már jelentősen hozzá a mért visszatérő feszültségválasz értékéhez.
A program validációja különböző számú R-C taggal rendelkező próbaáramkörök segítségével történt, ahol az ellenállások és kapacitások értéke adott. Méréses és számításos úton is meghatározásra kerültek a próbaáramkörök visszatérő feszültségválaszai adott kisütési időknél, és ezek az eredmények kerültek felhasználásra a program kezdeti feltételeiként, amikhez az ismert R-C párok képezték a peremfeltételeket. A program ezeket az R és C értékeket pár százalékos hibával optimalizálta, így az algoritmus megfelelőnek bizonyult. A programhoz készült grafikus felhasználói felület biztosítja az egyszerűbb kezelhetőséget, továbbá a kezelőfelület lehetővé teszi az Excel fájlból történő feszültségválasz mérés adatainak beolvasását, így a szigetelés helyettesítő modellje könnyedén előállítható. Az optimalizálás eredménye egyrészt a felhasználó számára láthatóvá válik a program erre a célra kijelölt felületén, másrészt lehetőség van az optimalizált eredmények kimentésére a további adatfeldolgozás érdekében. A funkciók közé tartozik a diagnosztika szempontjából lényeges kapacitás-időállandó diagram megjelenítése, R-C tagok számának, optimalizált értékeinek megjelenítése, különböző állapotú szigetelő anyagok modelljeinek összehasonlítása.
Összeségében a kifejlesztett program a felhasználóbarát kezelői felület segítségével elősegíti a szigetelések egyszerűbb diagnosztizálását a szakemberek számára, mellyel következtetni tudunk a meghibásodásokra, így az esetleges üzemzavarok számának csökkenése prognosztizálható a jövőre nézve.
szerző
-
Németh Regina Mária
Energetikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Tamus Zoltán Ádám
egyetemi docens, Villamos Energetika Tanszék -
helyezés
Morgan Stanley II. helyezett