Дослідження теплових характеристик болтових струмоведучих з’єднань електротехнічного комплекта

Abstract

Тепловий стан болтового струмоведучого з’єднання є одним із найбільш інформативних параметрів його технічного стану. Зростання температури контактного вузла безпосередньо пов’язане зі збільшенням перехідного електричного опору, що відповідно до закону Джоуля–Ленца призводить до інтенсифікації тепловиділення. При цьому навіть незначне погіршення якості контакту може викликати суттєве локальне зростання температури, що створює передумови до розвитку аварійного процесу. У сучасній електроенергетиці все більшого значення набувають методи технічної діагностики, засновані на моніторингу температурного стану струмоведучих з’єднань. Використання теплових методів контролю, цифрових вимірювальних систем та математичних моделей прогнозування дозволяє підвищити ефективність виявлення дефектів на ранніх стадіях їх розвитку. Однак на сьогодні існує необхідність удосконалення методів оцінювання теплових характеристик болтових струмоведучих з’єднань з урахуванням динамічних режимів навантаження, змін температури навколишнього середовища та особливостей конструктивного виконання контактних вузлів. Актуальність теми магістерської роботи зумовлена необхідністю підвищення надійності та безпеки експлуатації електротехнічних комплексів шляхом дослідження теплових процесів у болтових струмоведучих з’єднаннях, виявлення закономірностей зміни їх температурного стану та вдосконалення методів контролю технічного стану контактних вузлів. Науково-технічна значущість дослідження полягає у поглибленні уявлень про механізми формування теплових режимів у струмоведучих болтових з’єднаннях, визначенні впливу перехідного опору на динаміку нагріву та створенні передумов для розроблення ефективних методів раннього виявлення аварійних режимів роботи. Об’єктом дослідження є процеси теплового стану струмоведучих болтових з’єднань електротехнічних комплексів у процесі експлуатації. Предметом дослідження є теплові характеристики болтових струмоведучих з’єднань, закономірності їх зміни залежно від електричних, конструктивних та експлуатаційних факторів. Метою магістерської роботи є дослідження теплових характеристик болтових струмоведучих з’єднань електротехнічного комплексу, аналіз причин їх перегріву, математичне моделювання динамічних теплових режимів та експериментальне підтвердження закономірностей зміни температурного стану контактних з’єднань. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі основні завдання: - провести аналіз конструктивних особливостей болтових струмоведучих з’єднань та фізичних процесів, що відбуваються в зоні електричного контакту; - дослідити причини перегріву контактних болтових з’єднань та фактори, що впливають на зміну їх теплових характеристик; - виконати аналіз існуючих методів контролю технічного стану струмоведучих контактних з’єднань; - розробити та дослідити математичні моделі теплових режимів болтових струмоведучих з’єднань у стаціонарних та перехідних режимах; - дослідити можливість визначення початкового моменту ослаблення контактного з’єднання за температурними параметрами - провести експериментальні дослідження теплового стану струмоведучих болтових з’єднань при різних значеннях перехідного опору; - виконати аналіз результатів експериментальних досліджень та оцінити можливість їх практичного застосування; - сформулювати рекомендації щодо підвищення надійності роботи струмоведучих контактних з’єднань електротехнічних комплексів. Методи дослідження. Для вирішення поставлених завдань у роботі використано комплекс теоретичних та експериментальних методів дослідження, зокрема методи математичного моделювання теплових процесів, елементи теорії електричних контактів, методи аналізу електричних кіл, статистичні методи обробки експериментальних даних, методи технічної діагностики та експериментальні методи вимірювання електричного опору й температури контактних з’єднань. Наукова новизна отриманих результатів полягає у дослідженні закономірностей зміни теплових характеристик болтових струмоведучих з’єднань залежно від величини перехідного опору, умов навантаження та температури навколишнього середовища, а також у вдосконаленні підходів до теплового контролю технічного стану контактних з’єднань. Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості використання отриманих залежностей та результатів досліджень для вдосконалення систем технічного контролю електрообладнання, підвищення надійності електропостачання, попередження аварійних ситуацій та впровадження автоматизованих систем моніторингу технічного стану струмоведучих з’єднань.