Если производитель оборудования для подстанций планирует продавать продукт, то обычно необходимо иметь в наличии отчет об испытаниях, подтверждающий, что оборудование было одобрено в ходе проведения испытаний в соответствии с определенным техническим стандартом (IEEE, IEC и т. д.).
В качестве примера, 3 более дорогостоящих требования к ячейкам, панелям, шинопроводам и другому оборудованию подстанций:
- температуры, которые не должны превышаться при нормальной эксплуатации, чтобы избежать преждевременного старения;
- устойчивость к избыточному давлению, вызванному внутренними дугами, что является риском для людей и установок;
- устойчивость к силам, воздействующим на изоляторы и провода, создаваемые токами короткого замыкания.
Один день лабораторного использования любого из этих испытаний стоит немалых денег.
Если оборудование будет одобрено в ходе испытаний, то последующие продажи возместят эти расходы.
Однако, если эксперимент неудачен, то возникает определенное разочарование, необходимость пересмотра конструкции и новых испытаний.
Об этом узнаешь, длительно работая в больших лабораториях по тестированию
Каждый разработчик электроэнергетического оборудования сталкивается с подобными проблемами. Главный стратегический вопрос - быть уверенным в прохождении испытаний перед тем, как идти в лабораторию.
Это зависит от выполнения продуманных расчетов на этапе проектирования, избегая обременительных высоких коэффициентов безопасности.
В общем, после расчетов лучше сравнивать результаты с определенными показателями эффективности на основе опыта.
Все основные конструктивные факторы подробно описаны в документе МЭК TR 62271-307 в [1].
В качестве примера показателей эффективности для воздействия электродинамических сил во время коротких замыканий (испытания током короткого замыкания), имеется выдерживаемая механическая прочность медных или алюминиевых шин и способность изоляторов выдерживать нагрузки (сжатие, растяжение и изгиб).
Для испытаний на повышенные температуры показатели представляют собой максимально допустимые значения, указанные в технических стандартах.
Для избыточных давлений внутренней дуги в корпусах [2] обычно индикаторами являются пиковые значения избыточного давления на интеграле кривой избыточного давления за отрезок времени.
Для нахождения оптимальной конструкции подобного оборудования необходимо учитывать несколько технических и экономических переменных.
В конечном итоге, после проведения расчетов, проектировщик стремится увеличить размеры конструкции, чтобы избежать риска сбоев в лабораторных испытаниях. Это противоположно направлению достижения оптимального дизайна.
Еще не так давно, «мечтой» было предсказать результаты испытаний до их начала с достаточной степенью уверенности.
Однако сегодня это вполне возможно, хотя и не очень хорошо известно многим разработчикам во всем мире.
За последние 20 лет возможности моделирования значительно расширились.
В некоторых брошюрах CIGRÈ Ref. [2,3] и других документах [4,5] можно найти валидации тестовых имитационных моделей с использованием объективных сравнений с реальными результатами испытаний.
Они показывают, что результаты испытаний и имитационное моделирование очень близки.
Итак, ответ на вопрос в названии этой статьи - ДА.
В настоящее время можно заранее предсказать, пройдет ли оборудование в тестах или выйдет из строя.
При необходимости можно использовать тот же метод для усовершенствования конструкции и получения одобрения.
Более того, в статье в работе [6] объясняется пример того, как оптимизировать конструкцию, используя меньше алюминия или меди, меньше изоляторов, меньше испытаний и поддерживая качество.
Он включает в себя контрольный пример для сравнения использования алюминия и меди в соответствии с требованиями конкретного проекта.
Размеры распределительных устройств были выбраны для того, чтобы позволить использовать очень маленькую лабораторию для сравнения, если результаты испытаний и моделирования близки.
Эффекты повышения температуры, электродинамических сил и избыточного внутреннего давления дуги являются более серьезными, если объем камеры меньше.
ССЫЛКИ:
| [1] | IEC TR 62271-307: 2015: Распределительное устройство высокого напряжения и распределительные устройства. Часть 307. Руководство по продлению срока действия типовых испытаний распределительного устройства и контрольного устройства с металлическим корпусом и твердой изоляцией переменного тока для номинальных напряжений выше 1 кВ и до 52 кВ включительно |
[2] | Cigre Брошюра 602/2014 -Инструментов для симуляции от внутренней дуги в распределителном оборудовании |
[3] | Брошюра Cigrè 740/2018 - Современные конструкции недорогих подстанций в развивающихся странах |
[4] | С.Ф. Коста, «Валидация картографирования магнитных и электрических полей и имитация испытаний на повышение температуры (отчет 074/2014)» |
[5] | С.Ф. Коста, «Подтверждение моделирования испытаний (повышение температуры, кратковременный ток, электродинамические силы, внутренняя дуга) - (Отчет 071/2014)» |
[6] | С.Ф. Коста, Поиск оптимальной конструкции с использованием симуляций (Aluminium X Copper) |