CC BY
128
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
ЕЛЕКТРИЧНИЙ ТРАНСПОРТ
УДК 621.331:621.311.4
О. О. МАТУСЕВИЧ1*, Д. В. М1РОНОВ2*
1 Каф. «Електропостачання залiзниць», Днiпропетровський нацюнальний уншерситет залiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днтропетровськ, Укра!на, 49010, тел. +38 (056) 793 19 17, ел. пошта al_m0452@meta.ua, ОКСШ 0000-0002-2174-7774
2*Каф. «Електропостачання залiзниць», Днiпропетровський нацiональний утверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днтропетровськ, Укра!на, 49010, тел. +38 (056) 373 15 25, ел. пошта mironov.epz@yandex.ua, ОКСШ 0000-0002-5717-4322
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦИ СИЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ СИСТЕМИ ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЗАЛ1ЗНИЦЬ
Мета. В робот проводились дослвдження експлуатаци силового обладнання тягових пiдстанцiй (ТП) елек-трифiкованих залзниць Укра!ни. Необхвдним е пошук нових сучасних методiв i пiдходiв удосконалення сис-теми монiторингу, дiагностування та технiчного обслуговування i ремонту (ТО i Р) силового обладнання ТП. Методика. Для досягнення поставлено! мети дослвджено динамiку змiни технiчного стану обладнання ТП за останш 11 роюв на основi звтв аналiзу роботи господарства електрифшаци та електропостачання Укрзалзни-цi. Проведено дослвдження основних систем iз оргатзацл ТО i Р пристро!в ТП електрифшэваних залiзниць. Результата. У результатi дослвдження встановлено, що в основi нових стратегш ТО i Р лежить аналiз ризик1в експлуатаци старого устаткування або устаткування з певними дефектами (обслуговування устаткування за фактичним технчним станом). Проведене дослiдження основних причин порушень за перюд iз 2002 по 2012 рр. нормально! роботи системи тягового електропостачання залiзниць Укра!ни показуе, що 80 % причин порушень складають: пошкодження основного силового обладнання ТП; ввдключення живлення енергосисте-мою; перевантаження та перенапруга; вплив метеорологiчних умов. 1з них 43 % складають ввдмови основного силового обладнання ТП. Тому в юнуючих умовах експлуатаци силового електрообладнання ТП актуальними е постiйний монiторинг, випробування й дiагностика стану обладнання зi створенням i використанням мшро-процесорних iнтелектуальних автоматизованих систем монiторингу та дiагностування. Наукова новизна. Роз-глянуп новi напрями подальшого удосконалення системи ТО i Р тягових шдстанцш електрифiкованих залiз-ниць. Уперше запропоноват сучаснi стратегi! та методи управлшня ТО i Р ТП електрифшованих залiзниць Укра!ни, як1 не розглядаються в «Iнструкцi! з технiчного обслуговування i ремонту обладнання тягових щд-станцiй, пунктiв живлення i секцюнування електрифiкованих залiзниць» ЦЕ-0024. Визначенi основт пробле-ми, як1 необхгдно виршити для впровадження даних стратегий. Практична значимкть. Встановлено, що система ППР в умовах жорсткого централiзованого планування й керування у нових економiчних умовах не за-безпечуе в багатьох випадках ухвалення та прийняття ефективних рiшень при оргашзацп та проведеннi ТО i Р. Дослвджено, що i пiсля нормативного термшу служби значна частина силового обладнання ТП збертае свою працездаттсть при своечасному проведеннi випробувань, дагностувань, ТО i Р та яшсному !х виконаннi.
Ключовi слова: електропостачання; електрифшэваш залiзницi; тягова п1дстанц1я; обладнання; стратеги, ри-зики ТО i Р; дiагностування; надiйнiсть; монiторинг; фактичний технiчний стан; система технiчно! експлуатаци
Вступ
Одшею з найважлив1ших проблем сучасносп е проблема над1йност1. Питання про над1йн1сть
doi 10.15802/STP2015/38245 62
електроенергетичних об'ект1в i систем е основ-ним в комплексi вимог, що пред'являються до них. Ефективне функцiонування електрифi-кованого залiзничного транспорту в основному
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
залежить вщ надiйностi електропостачання. У свою чергу надiйнiсть функцюнування елект-ротехнiчного обладнання тягових шдстанцш (ТП) залежить вiд його техшчного стану. Сучас-не електротехнiчне устаткування мае високi роз-рахунковi показники надшносп, однак в процесi експлуатацп пiд впливом рiзних чинникiв, умов i режимiв роботи стан обладнання ТП безперер-вно погiршуеться, знижуеться експлуатацiйна надiйнiсть i збiльшуеться небезпека виникнення вiдмов. Надiйнiсть силового обладнання ТП залежить не лише вщ якост виготовлення, але i вiд науково обгрунтовано! експлуатацп, правильного техшчного обслуговування i своечасного ремонту. В основi процесу експлуатацп електро-устаткування ТП лежать послщовш в часi змiни технiчного стану обладнання ТП, наявнють резерву, своечасшсть ремонту, яюсне технiчне обслуговування та збертання, здiйснення мошго-рингу стану технiчного обладнання, тощо.
На сьогоднi значна частина обладнання елек-троенергетично! iнфраструктури залiзничного транспорту Украши вже вичерпала свiй ресурс i потребуе замiни або поетапно! реконструкцп та оновлення. Крiм того, необидно пiдвищувати ефективнiсть використання юнуючого обладнання, застосовувати новi методи дiагностування фактичного технiчного стану обладнання, скоро-чувати експлуатацiйнi витрати i переходити на ресурсозберiгаючi та енергозбертакга технологи. Надiйна робота пристро!в електропостачання вь дiграе важливу роль з питань вирiшення пробле-ми безпеки руху на залiзницях Украши. При цьо-му бiльшостi вiдмов електроустаткування диста-нцiй електропостачання передуе той або шший вид накопичених ушкоджень. Наприклад, внасль док пошкодження пристро!в електропостачання на залiзницях Украши за 2012 рш було затримано 982 по!зди на 959 годин, у 2011 рощ - 832 по!зди на 656 годин. Це на 17,0 % бшьше за кшьюстю i на 46,0 % бшьше за часом [1].
Як бачимо, проблема забезпечення надшнос-тi електроустаткування та зниження аварiйностi силового обладнання ТП в процеа експлуатацп стае першочерговим завданням системи елект-ропостачання електрифiкованих залiзниць.
Мета
Виходячи з вищерозглянуто! проблеми, метою статп е дослiдження експлуатацп силового обладнання ТП електрифшованих залiзниць
Укра1ни та пошук нових сучасних методiв i пiдходiв удосконалення системи мошторингу, дiагностування i технiчного обслуговування в процес експлуатацп ТП. Пщтримка необхщ-ного рiвня надiйностi тягового електропостачання та зниження аваршност силового устат-кування.
Методика
Теоретичною базою дослщження стали результата аналiзу роботи господарства електри-фшаци та електропостачання Укрзатзнищ, а також публшацш, якi присвяченi дослщжен-ню досвщу з питань якiсного вирiшення проблем надшного електропостачання залiзниць.
Пщтримка необхiдного рiвня надiйностi обладнання ТП в процес його експлуатацп забез-печуеться системою технiчного обслуговування i ремонтiв. Вiдповiдно до [3] системи ТО i Р обладнання тягового електропостачання затз-ниць - це сукупшсть взаемозв'язаних засобiв, документаци технiчного обслуговування i ремонту та виконавщв, необхiдних для шдтримки i вiдновлення якостi пристро1в, що входять в цю систему. Метою системи ТО i Р е управ-лiння технiчним станом обладнання протягом !х термiну служби або ресурсу.
Утримання техшчного обладнання затзни-чного транспорту на високому експлуатацшно-му рiвнi неможливе без об'ективно1 шформаци про !х фактичний техшчний стан. Об'екти зал> зничного транспорту мютять велику кiлькiсть пристро1в, тривала експлуатацiя яких без нале-жного дiагностування технiчного стану може призвести до виходу !х з ладу та значного мате-рiального збитку.
Основним технолопчним завданням господарства електропостачання затзниць Укра1ни («Е») е яюсне, безперебiйне забезпечення елек-троенерпею тягових та нетягових споживачiв. Для виконання цього завдання пiдроздiли господарства «Е» перетворюють електричну енер-гiю на тягових пiдстанцiях, передають електро-енергiю заданих параметрiв через контактну мережу до електрорухомого складу для тяги поlздiв, а також живлять стороншх споживачiв через райони електропостачання. Техшчне за-безпечення виконання основного завдання гос-подарства «Е» можна роздiлити на групи:
1. Експлуатащя технiчних пристро1в елект-ропостачання, яка включае в себе:
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
- мошторинг та д1агностику техшчного стану обладнання тягових шдстанцш, контактно! мереж1 та райошв електропостачання;
- техшчне обслуговування i ремонт обладнання тягових шдстанцш, постiв секцюнуван-ня, пунктiв паралельного з'еднання та обладнання райошв електропостачання.
2. Забезпечення процесу експлуатацп силового обладнання ТП з виршенням проблем мо-дершзаци i оновлення обладнання; видiлення коштiв на експлуатацшш витрати; забезпечення квалiфiкованим персоналом; забезпечення за-пасними частинами; здшснення монiторингу та якiсного дiагностування обладнання ТП.
На сьогодш розвиток швидюсного руху та зростання його штенсивносп, застосування еле-ктрорухомого складу нового поколшня вимага-ють замiни застаршого обладнання низько! екс-плуатацшно! надшносп на високотехнологiчнi пристро! шдвищено! надшносп i збiльшеного ресурсу, впровадження нових методiв дiагносту-вання технiчного стану обладнання ТП та вдос-коналення юнуючо! системи технiчного обслуговування i ремонту пристро'в електропостачання електрифшованих залiзниць Укра!'ни.
Зазначенi обставини вказують на необхвд-нiсть розробки науково-обгрунтованого комплексу методiв i засобiв, спрямованих на шдвищен-ня надiйностi системи тягового електропостачання (СТЕ). Цей комплекс повинен базуватися на детальному ана^ виходу з ладу електрооб-ладнання СТЕ зi застосуванням сучасних мате-матичних моделей i методiв. Результати такого дослщження можна використовувати:
- пiд час розробки заходiв з пiдвищення надшносп тягового електропостачання залiзниць Укра!ни;
- пiд час розробки концепцп стратеги оперативного управлiння СТЕ;
- для виршення задачi безперервно! та на-дшно! роботи обладнання ТП з мшмальними витратами на ТО i Р;
- для анашзу проблем виникнення аварiйних ситуацш тягового електропостачання залiзниць;
- для виршення проблеми скорочення про-сто!в обладнання та позапланових робiт з ТО i Р обладнання ТП.
З метою виршення проблеми шдвищення якостi ТО i Р системи тягового електропостачання затзниць Украши виконаемо дослщжен-ня надiйностi обладнання системи та розгляне-doi 10.15802/STP2015/38245
мо порушення нормально! роботи пристро!в електропостачання рiзного ступеня тяжкостi.
Анатз динамiки змiни даних показникiв за 11 роюв показав [1, 2], що в перiод з 2002 по 2007 р. спостершаеться зменшення кiлькостi вiдмов силового обладнання. А починаючи з 2007 р., цей показник та кшьюсть причин, що викликають його, навпаки зростають (рис. 1). В першу чергу це стосуеться порушень на кон-тактнш мереж та тягових пiдстанцiях.
З наведених графтв бачимо, що починаючи з 2007 р., зросла кшьюсть порушень як по вшх шдроздшах служби «Е» в цiлому, так i по ТП зокрема. Для ТП це зростання склало з 9 випад-юв в 2007 р. до 20 випадюв в 2012 р.
За кшьюстю затриманих по!здiв в результатi порушень (вщмов) силового обладнання тягових шдстанцш також спостершаеться динамiка зростання затримки по!здiв за дослiджуваний перiод (рис. 2).
З метою виявлення причин порушень нормально! роботи системи тягового електропостачання затзниць Укра!ни виконано дослщ-ження основних причин порушень за перюд з 2002 по 2012 р., результати якого наведеш у табл. 1.
Однак, така велика кшьюсть виявлених порушень нормально! роботи системи тягового електропостачання, яю наведеш у табл. 1, ускладнюе можливють яюсно виявити та нада-ти оцшку порушень нормально! роботи системи тягового електропостачання.
Для виршення ще! проблеми е багато сучасних методiв. У цьому напрямi японсью вче-нi в перiод становлення науки про яюсть вщ> брали сiм основних методiв. Заслуга вчених полягае в тому, що вони забезпечили простоту, наочнiсть, вiзуалiзацiю багатьох статистичних методiв, перетворивши !х фактично в ефективш iнструменти оперативного контролю якостi [9]. Одним з семи методiв е закон Парето, принцип якого заснований на вщокремлеш важливих факторiв вщ малозначущих i несуттевих та до-зволяе сфокусувати зусилля i ресурси на усу-нення найбiльш значимих проблем.
Побудована дiаграма Парето з причин по-рушень нормально! роботи системи тягового електропостачання електрифiкованих залiзниць Укра!ни, як наведенi у табл. 1, зображена на рис. 3.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
800 700 600 500 400 300 200 100 0
672
621
453 ч. 507 454 489 446 528 458 456
420 417 430
_ 349 364 365
310 298 279 282 291 280
198 183 142 1 34 142 140 1 3Q 156
130 107 116 13 ZJ J j j
21 18 16 14 12 9 12 22 23 28 20
2002 2003 2004 2005 й Порушення Е (КМ}, од.
« Порушення Е (СЦБ), од.
2006 2007 2008 2009 2010 2011 Ж Порушення Е (ТП), од.
Ш ПорушеньвсьогоЕ, од.
2012
Рис. 1. Динамша порушень нормально! роботи пристро!в електропостачання по господарству «Е» Fig. 1. The dynamic violation of normal work of the electric supply device on the economy «Е»
Рис. 2. Динамша кшькосп затриманих поiздiв в результата вiдмов пристро!в електропостачання Fig. 2. Dynamics of the number of delayed trains as a result of power supply failure
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
Рис. 3. Причини порушення роботи обладнання ТП Fig. 3. Causes of traction substation work disturbances
Таблиця 1
Причини порушень нормальноТ роботи системи тягового електропостачання електрифжованих
залiзниць УкраТни
Table 1
Causes of normal work disturbances of the traction electric of Ukrainian electrified railways
PiK
С H
$ g
S о « К
m и
Я
S
m
CS
H Ю о
2012 16 1
2011 23 2
2010 9
2009 25 2
2008 25 1
2007 8 1
2006 15
a
¡u1
с
CS ^ ^ ft
<u ft n О Рч
£ £
P I
-®1 fc
<u К
« О
о И ft
о g .S3 ft
а й л Й sS«ft
§ S? ^ В
oil
H О и
m
S -a
ss -a" I
О « g
S i
m
¡s
о Ю о ft
es S К Я
о CS ■ CT n
8 К
m
о и ft
5 26 25 25 34 13 21
3
3
4
3
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
Заынчення табл. 1
PiK
.5
m
С н
се
н ю о
с щ
ft
III
Яи@
CS ^ ^ ft
и 2
н ^
и
о Рч
S es
Я ^
Й ft
га С
I *
СЗ (U
И ft &с
с
Й £
^ к « 2
m
® fr О Р СЗ
S.Öft
о ^ I
н о и
И Ö
О Ч
и Й
m
сз н о ю о ft
es Я Я Я
о CS ■ CT п И U
к
„ 2 В о
a s
I S
F О
I §
3 о
m
ft <u К
2005 2004 2003 2002
32 41 35 55
2 8 5 13
Анашз д1аграми показуе, що 80 % причин порушень нормально! роботи системи тягового електропостачання електрифшованих зашзниць Украши за дослщжуваний перюд складають: пошкодження основного силового обладнання ТП; вщключення живлення енергосистемою;
перевантаження та перенапруга; та вплив метео-ролопчних умов. З них 43 % складають вщмови основного силового обладнання ТП. Результати дослщження вщмов основного силового обладнання ТП електрифшованих зал1зниць Украши за 2000-2012 роки [1, 2], наведено у табл. 2.
Таблиця 2
Розподш порушень нормальноТ роботи основного обладнання ТП електрифшованих
залiзниць УкраТни
Table 2
The distribution of the abnormal operation of the main equipment of traction substation
of electrified Railways of Ukraine
Порушення Трансформаторы Вимикач1 Розрядники
Тягов1 'я 'S § о Й к ш 3 in К" 2 'й ft е « © о д а s й я ft а и 2 "g и Рел.захист
Рж Всього и о О Постшного струму о § ^ и ^ 1 ^ $ u ва § им В 6-35 кВ 110-220 к Постшно1 струму 2 ^ 2 S ну 1 & го " £ сс я я § & « 1 н о ft о тв е ft ер П £ д "п о Р
2012 49 3 1 1 6 3 2 2 4 1 7
2011 58 2 4 4 5 3 3 1 1 1 9
2010 44 1 5 3 3 3 1 4 1 5 2
2009 43 2 1 3 4 1 1 1 4 1
2008 28 2 3 1 1 2 2 2 1 3
2007 28 2 1 1 1 2 1 1 2
2006 28 4 1 1 1 2 2 1 1
2005 45 1 11 2 3 4 3 4 1 2 1
2004 58 1 1 6 4 2 2 1 1 5 2 9
2003 64 3 7 4 1 3 5 1 3 4 4 4
2002 96 3 1 3 8 5 5 2 8 1 3 4 9 2 3 6
2001 95 3 1 4 3 5 6 9 8 11 4 3 1 5 4
2000 120 1 1 3 5 7 3 2 4 3 3 14 9 2 3 19
3
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
Рис. 4. Розподш порушень роботи обладнання ТП за типами устаткування Fig. 4. The distribution of failures of traction substation equipment on types of equipment
Для виявлення обладнання ТП, стану якого необхщно придшити першочергову увагу пiд час здiйснення монiторингу, дiагностування та ТО i Р, побудуемо дiаграму Парето за результатами дослщження, якi наведенi у табл. 2 (рис. 4).
Аналiз дiаграми показуе, що основним об-ладнанням з вини якого здшснюеться 79,59 % порушень нормально!' роботи ТП електрифшо-ваних залiзниць Украши за дослщжуваний пе-рiод е: вимикачi, трансформатори (як силов^ так i вимiрювальнi), пристро1 релейного захис-ту, iзолятори та пристро1 дистанцiйного i теле-управлiння. Також бачимо, що основш пору-шення нормально!' роботи ТП вщбуваються за рахунок виходу з ладу вимикачiв (29,58 %) та трансформаторiв (20,21 %).
У електроенергетичних системах високово-льтнi вимикачi вiдносяться до одних з найбшьш вiдповiдальних видiв електрообладнання. Якiсть функщонування високовольтних вими-качiв визначае стутнь надiйностi i енергобез-пеки роботи виа системи передачi i розподiлу електроенергiï як в нормальних, так i в аварш-них режимах. Ця проблема також стосуеться системи тягового електропостачання залiзниць.
За допомогою високовольтних вимикачiв здiйснюються вiдключення аваршних струмiв короткого замикання, операцiï комутаци електропостачання, а також комутаци, пов'язаш зi змiною напрямку потоюв потужностей в елект-роенергетичних системах. Очевидно, що залеж-но вщ роботи вимикача його комутацiйний ресурс витрачаеться нерiвномiрно. Будь-яким ви-микачем можна виконати набагато бшьше опе-рацiй комутацiï номiнального робочого струму, шж аварiйного, який в декшька десяткiв разiв перевищуе робочий струм вимикача. Оскшьки спроби експлуатаци вимикачiв пiсля вичерпання ïхнього комутацшного ресурсу призводять до значних збитюв, важливою технiчною задачею е своечасна ощнка залишкового комутацiйного ресурсу цього класу пристроïв.
Основний парк вимикачiв 110 кВ становлять вимикачi типу МКП з термшом експлуатацiï до 25 роюв (близько 70 %) [1], яю знятi з вироб-ництва, трудомiсткi в експлуатацiï i не мають запасних частин.
Середньорiчна кiлькiсть аваршних вщклю-чень на один живлячий фiдер контактно1' мереж1 в 2012 р. становить 178 проти 207,5 у 2011 рощ.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з&тзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
У 2012 рощ по зал1зницях замшено 26 швидкоддачих вимикач1в постшного струму ¡з запланованих 27, на цей час залишаеться в експлуатацп 425 морально застарших вимикач1в постшного струму типу АБ-2/4.
На змшному струм1 експлуатуються масляш вимикач1 типу ВМО-27,5 та ВМК-25, що мають низький ресурс вщключень, потребують поза-чергових ремонтов i шдлягають замш. До того ж, щ вимикач1 на сьотоды знят з виробництва i вщсутнш обмшний фонд запчастин для вико-нання ремонтiв. У 2012 рощ ¡з запланованих 13 вимикачiв замiнено лише 7.
Тому в таких умовах експлуатацп ТП дуже актуальними е техшчний контроль i дiагностика стану високовольтних вимикачiв, що дозволя-ють своечасно виявляти дефекти або несправно-сп, а пот1м оперативно усувати !х. Очевидно, що дiагностицi високовольтних вимикач!в, яю зна-ходяться в експлуатацп дистанцш електропоста-чання, стд прид^ти пiдвищену увагу. В цей час для виршення ще!' проблеми в системi елек-тропостачання затзниць, в тому числ1 i д!агнос-тищ високовольтного електроустаткування, ва-жливу роль вiдiграють сучаснi методи з викори-станням цифрових пристро!в та систем на мш-ропроцесорнiй елементнш базi. Ц методи мають важливе значення для зношеного електрооблад-нання, в першу чергу для масляних вимикачiв, яю на сьотоды експлуатуються значно бшьше, шж шшого силового обладнання ТП.
Наступним напрямом виршення проблеми пiдвищення надiйностi системи тягового елект-ропостачання е ефективне та яюсне дiагносту-вання фактичного техшчного стану силових трансформаторiв ТП з метою повного викорис-тання його ресурсу.
Трансформатори ТП дистанцш електропос-тачання зумовленi особливою значущютю у за-безпеченнi надшно! роботи системи тягового електропостачання затзниць, високою вартю-тю, небезпекою виникнення ушкоджень, яю викликають значнi наслщки.
Даграма розпод^ порушень роботи обладнання ТП за типами устаткування (рис. 4) пока-зуе, що пошкодження трансформаторiв вщносять-ся до основних значущих проблем порушення нормально! роботи тягового електропостачання.
На цей час на затзницях Укра!ни з 422 по-нижувальних та тягових трансформаторiв на-пругою 110-220 кВ знаходяться в експлуатацi!' doi 10.15802/8ТР2015/38245
337 трансформаторiв з1 строком служби понад 25 роюв, що складае 79 % вщ загально! кшько-ст понижувальних та тягових трансформатор!в. За наявностi трансформаторiв з термшом екс-плуатацi!' понад 25 роюв, службами електропостачання Ивденно! залiзницi (48 трансфор-маторiв - 70 %), Ивденно-Захщно! залiзницi (43 трансформатор!в - 60 %), Одесько! затзни-щ (37 трансформаторiв - 59 %) у 2011 рощ роботи з ремонту ! замши навтоь не планува-лись. В 2012 рощ виконано каштальний ремонт 11 тягових трансформатор!в [1].
Зпдно з додатком 2 «1нструкцп з техшчного обслуговування i ремонту обладнання тягових шдстанцш, пунктов живлення ! секцiонування електрифiкованих залiзниць» (ЦЕ-0024), тер-мш служби трансформатора складае не менше 25 роюв, при цьому через 12 роюв необхiдно виконувати капiтальний ремонт [6].
Виконаний анатз технiчного стану силових трансформатор!в ТП показав, що з 2006 по 2012 рр. вщбулося 30 пошкоджень та вщмов трансформатор!в [1, 2]. 1з числа пошкоджених замiненi 17 трансформаторiв. Аналiз розподшу вщмов i пошкоджень силових трансформатор!в залежно вщ перiоду !х експлуатацп наведено на рис. 5.
Анатз розподшу вщмов ! пошкоджень силових трансформаторiв залежно вщ перiоду !х експлуатацi!' дозволяе зробити такий висновок:
- розподш мае чггко виражений максимум, найбшьша кшьюсть вщмов i пошкоджень силових трансформатор!в спостерiгаеться шсля 10 ! 30 роив. Пошкоджуванiсть трансформатор!в на р1вн1 15...20 % в перш! 10...15 роюв роботи по-яснюеться, в основному, проявом ютотних за-водських дефектiв конструкцп i виготовлення;
- максимум пошкоджуваностi силових транс-форматорiв в перiод експлуатацп 10.15 роив збтаеться з термшом капитального ремонту, який в умовах тягових шдстанцш, як правило, не ви-конуеться через вщсуттсть ремонтно! бази;
- зниження пошкоджуваностi до 25.30 ро-юв експлуатацi!' пояснюеться виробленим виб-раковуванням обладнання з ютотними дефектами шляхом його замши i частково виконан-ням ремонтiв;
- зростання пошкоджуваностi шсля 30 роюв експлуатацi!' свщчить про недосконалють системи дiагностування та ТО i Р. Можливютю ютотно продовжити термiн експлуатацi!' транс© О. О. Матусевич, Д. В. М1ронов, 2015
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
форматора та повного використання залишко-вого ресурсу е здшснення яюсного i своечасно-го дiагностування, раннього усунення виявле-них дефектов шляхом недорогого вщновлюва-льного ремонту.
Досвщ експлуатаци силових трансформато-рiв показуе, що i пiсля нормативного термiну служби значна частина трансформаторiв збер>
гае свою працездатнiсть за умови дотримання допустимих навантажувальних режимiв, свое-часного виконання випробувань, дiагностуван-ня, технiчного обслуговування, ремонтiв i яюс-ного 1х виконання, з шшого боку термiн служби трансформатора залежить вiд його залишкового ресурсу [4, 13, 12].
Рис. 5. Розподш вщмов i пошкоджень силових трансформаторiв за перiодами експлуатацil, % Fig. 5. The distribution of failures and damages of power transformers by periods of operation, %
Рис. 6. Результата обстежень трансформаторiв Fig. 6. The results of the transformers tests
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
Пщтвердженням цього е результати обсте-жень бшьше двохсот трансформаторiв потуж-шстю вiд 6,3 до 1 000 МВт, виготовлених в Укра1ш, Росп, Швецп i Бельгп i встановлених в рiзних клiматичних зонах [10]. Майже 70 % з обстежених трансформаторiв мали напрацю-вання бшьше 25 роюв. Близько половини з них вщноситься до великих (бшьше 100 МВт). Уза-гальненi результати комплексних дiагностич-них обстежень наведеш на рис. 6.
За результатами обстежень видно, що 30 % трансформаторiв, з числа обстежених, можуть продовжувати експлуатуватися без жодних об-межень. I всього лише 2 % мають бути замшена Iншi трансформатори вимагають або катта-льного ремонту (15 %), або вщносно невеликих i недорогих вщновних ремонтiв (23 %), або просто шдвищеного контролю (30 %).
Тому поряд з плановою замшою застаршого обладнання найважливiшим завданням е викори-стання повного робочого ресурсу трансформато-рiв за рахунок комплексного застосування сучас-них методiв дiагностування та технологш ремонту за фактичним технiчним станом обладнання.
На цей час шдтримка необхщно1 мiри на-дiйностi обладнання системи тягового електро-постачання залiзниць в процесi експлуатацп забезпечуеться, по-перше, за рахунок значних коефiцiентiв запасу, якi закладенi тд час його створення, по-друге системою техшчного об-слуговування i перюдичних ремонтiв.
В основу ддачо1 системи ТО i Р ТП системи тягового електропостачання залiзниць, згiдно з «1нструкщею з технiчного обслуговування i ремонту обладнання тягових пiдстанцiй, пун-ктiв живлення i секцiонування електрифшова-них залiзниць» ЦЕ-0024 [6], покладено поед-нання технiчного обслуговування i планово-поперед--жувальних ремонтiв (ППР). Принципи, якi покладенi в основу системи ППР [8]:
- чим старше устаткування, тим вище вiро-гщшсть виходу його з ладу;
- накопичена статистика дозволяе розраху-вати середнш час роботи устаткування та нор-ми перюдичност ремонта;
- планування засноване на попереджуваль-нш профiлактичнiй дп.
Основним технiко-економiчним критерiем системи ППР служить мшмум просто1в устаткування на основi жорстко1 регламентацп ре-монтних циклiв. Вiдповiдно до цього критерiю 10.15802/8ТР2015/38245
перiодичнiсть i об'ем робгг з технiчного обслуговування i ремонту обладнання ТП визнача-ються заздалепдь встановленими для усiх видiв устаткування типовими нормативами. Такий пiдхiд попереджуе прогресуючий знос обладнання i зменшуе вiрогiднiсть виходу його з ладу. Система ППР дае можливють шдготувати керовану i прогнозовану на тривалий перюд ремонтну програму за видами ремонта, типами обладнання, дистанщями тягового електропостачання та служби ЦЕ Укрзалiзницi. Це спро-щуе планування профшактичних заходiв, до-зволяе здiйснити попередню шдготовку ремон-тних робiт, дозволяе виконувати !х в мiнiмальнi термши, пiдвищуе якiсть ремонту, що забезпе-чуе необхiдну надiйнiсть енергопостачання споживачiв. Таким чином, система ППР при-значена для забезпечення надiйностi електро-устаткування системи електропостачання залiз-ниць Украши в умовах жорсткого централiзо-ваного планування i керування, стабшьного за-вантаження потужностей ТП при мшмальному !х резервi. Однак у нових економiчних умовах система ППР не забезпечуе у багатьох випадках ухвалення та прийняття ефективних i оптима-льних рiшень. Це пояснюеться такими причинами та обставинами [8, 11]:
- усереднеш i застарiлi нормативи шструк-цiй з оргашзацп ТО i Р ТП;
- призначення профiлактичних робiт здшс-нюеться за регламентом i не залежить вщ фактичного технiчного стану обладнання ТП на початок ремонту ^ля 50 % робгг виконуеться без фактично1 необхiдностi) ;
- плани-графiки профiлактичних робiт не встановлюють прюритет виводу в ремонт рiзних вцщв електроустаткування ТП залежно вiд реального фактичного техшчного стану обладнання;
- тд час складання платв-графшв не вра-ховуеться низка обмежень (технолопчних, ма-терiальних, тимчасових, трудових), а також не передбачаеться !х оптимiзацiя з позицп рацю-нального управлшня станами процесу експлуатацп i повного використання ресурсу кожно1 одиницi електроустаткування ТП;
- виконуеться замша деталей з великим за-лишковим ресурсом;
- велика трудомютюсть профшактичних робгг;
- значна чисельшсть ремонтного персоналу.
Техшчне переобладнання i модернiзацiя вимагають значних швестицш, а систему техшч-
Наука та прогрес транспорту. ВГсник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
Horo o6cnyroByBaHHa i peMomy Mo^Ha ygocKo-HanroBaTH mnaxoM BnpoBag^eHHa hobhx nporpe-chbhhx ^opM ïï opгaнiзaцiï i ynpaBniHHa [7, 5]. Y xogi gocnig^eHb aK bîthh3hhhhx, TaK i 3apy6i-^hhx aBTopiB 6yno BuaBneHo, ^o aK^o Brnpara Ha eKcnnyaTa^ro no CTpaTeriï HHP npuMHaTH 3a 100 %, to Brnpara no CTpaTeriï aBapiMHux peMO-HTiB CKnagaTHMyTb 130 %, a no CTpaTeriï peMoH-TiB 3a ^aKTHHHHM TexmnHHM CTaHoM - 70 %.
Buxoganu 3 BHKoHaHoro gocnig^eHHa, Mo^Ha 3po6uTH bhchobok, ^o icHyrona CHCTeMa nnP crana HeageKBaTHoro eKoHoMÎHHHM yMoBaM $yH-K^oHyBaHHa CHCTeMH TaroBoro eneKTponocTa-naHHa Ta eKcnnyaTa^ï cunoBoro o6nagHaHHa HI eneKTpu^iKoBaHHx 3ani3HH^ i nporapinuTb puH-kobhm MexaHi3MaM Bupo6HHHo-rocnogapcbKoï gi-anbHocri o6'eKTiB rocnogapcraa eneKTponocTa-naHHa YKp3ani3HH^. Ha cynacHoMy eTani po3BH-TKy 3ani3HH^ YKpaïHH ygocKoHaneHHa CHCTeMH
TO i P eneKTpoycTaTKyBaHHa Tn CTae ogHiero 3 ochobhhx 3agan nigBH^eHHa HagiMHocri TaroBoro eneKTponocTanaHHa Ta BupimeHHa npo6neMH
CKoponeHHa BHTpaT Ha TO i P.
He3gaTHicTb Tpagu^KHoï CHCTeMH opгaнiзaцiï TO i P e^eKTHBHo i HagiMHo 3ano6iraTH BigMoBaM eneKTpoyCTaTKyBaHHa noTpe6ye 3aCToCyBaHHa hobhx nigxogiB 3 opram3a^ï TO i P TH gucTaH^M eneKTponoCTanaHHa. flna BupimeHHa цieï npo-6neMH Heo6xigHHH Bu6ip Ta 3aCTOCyBaHHa cynac-hhx CTpaTeriM Ta MeTogiB ynpaBniHHa TO i P cu-noBoro eneKTpoo6nagHaHHa TH npoTaroM BCboro
CTpoKy cny^6u 3 ypaxyBaHHaM pi3HHx pe^HMiB Moro ^yH^ioHyBaHHa.
Ha ^h nac gna 3giMcHeHHa nepexogy Big III IP eneKTpoo6nagHaHHa TH Mo^Ha 3anponoHyBaTH TaKi CTpaTeriï opгaнiзaцiï' TO i P cunoBoro eneKipoo6na-gHaHHa TH (цi nigxogu 3 opгaнiзaцiï TO i P He po3-rnagaroTbca b «Iнcтpyкцiï 3 TexmnHoro o6cnyroBy-BaHHa i peMoHTy o6nagHaHHa TaroBux nigcraH^M, nyHKTiB ^HBneHHa i ce^ioHyBaHHa eneKipu^iKo-
BaHux 3ani3H^b» UE-0024 [6]), a caMe:
- o6cnyroByBaHHa 3a ^aKTHHHHM TexmnHHM
CTaHoM cunoBoro eneKTpoo6nagHaHHa TH;
- cyMi^eHHa HHP 3 peMomoM 3a ^aKTHHHHM TexHinHHM CTaHoM;
- o6cnyroByBaHHa, aKe opieHToBaHe Ha Ha-giHHicTb - MeToguKa RCM (Reliability-Centered Maintenance);
- nnaHyBaHHa Ha ocHoBi oцiнкн pu3HKiB npo-rHo3oBaHoro 3anumKoBoro pecypcy eneKTpoo6na-gHaHHa TH;
- процесний п1дх1д до управлшня системою ТО i Р електрообладнання ТП;
- системний пiдхiд з оргашзацп та управ-лiння ТО i Р електрообладнання ТП.
Впровадження запропонованих стратегiй об-слуговування i ремонту електроустаткування ТП дозволить: тдвищити надiйнiсть обладнання ТП i тягового електропостачання дистанцiï в цiлому; скоротити витрати на виконання ТО i Р та аварш-нi витрати за рахунок анашзу ризиюв; скоротити витрати на утримання обладнання ТП за рахунок вщмови вiд непотрiбних ремонтiв i замш; скоротити час подготовки i виконання робГт (шдвищен-ня ïx продуктивностi) за рахунок детального пла-нування; скоротити плановi втрати, пов'язанi з виконанням ремонтiв за рахунок оптишзацп графiка i поеднання робiт; скоротити складськi запаси за рахунок детального планування; пони-зити закушвельш цiни на необхгдний матерГаль-но-техшчний ресурс за рахунок детального пла-нування; понизити вартiсть пiдрядниx робгт за рахунок детального планування, тощо.
Однак для реалiзацiï цих стратегш необхщ-но виршити такi проблеми:
- забезпечити постшний мошторинг та ощ-нку техшчного стану електроустаткування ТП електрифГкованих залГзниць;
- вдосконалити методи дГагностики та мето-ди прогнозування фактичного техшчного стану електроустаткування ТП;
- розробити комбшоваш техшчш засоби д> агностики i прогнозування техшчного стану електроустаткування ТП;
- розробити сучасш мшропроцесорш датчики вимГру основних параметрГв силового електрообладнання ТП з метою створення штелекту-альних автоматизованих систем мошторингу та дГагностування ;
- розробити автоматизоване робоче мюце (АРМ) чергового персоналу ТП;
- розробити автоматизовану систему планування ТО i Р, мошторингу та дГагностування, облГку матерГально-техшчного забезпечення, витрат ресурсГв на обслуговування i контролю виконання робГт, анатзу вгдмов та техшчних порушень, тощо;
- постшно шдвищувати кватфшащю i про-фесюнатзм персоналу ТП, який обслуговуе електроустаткування.
Впровадження прогресивних систем та ме-тодГв обслуговування, як правило, первинно
Наука та прогрес транспорту. Вкник Днiпропетровського нацiонального унiверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
витратне, але в подальшому використання за-пропонованих концепцш дозволить шдвищити надшшсть експлуатаци електроустаткування ТП, зменшити просто! устаткування, максимально використати ресурс електрообладнання (економ!я фшансових витрат), скоротити ви-трати на виконання ТО ! Р, знизити ризики зби-тк!в, тощо.
Результати
У результат! дослщження встановлено, що в основ! нових метод!в ТО ! Р лежить анал!з ризиюв експлуатац!! старого устаткування або устаткування з певними дефектами (обслугову-вання електрообладнання ТП за фактичним техшчним станом).
Над!йна робота пристро!в електропостачан-ня в!д!грае важливу роль з питань виршення проблеми безпеки руху на зал!зницях Укра!ни. При цьому бшьшост в!дмов електроустаткування дистанцш електропостачання електриф> кованих зал!зниць передуе той або шший вид накопичених ушкоджень.
Виконане досл!дження основних причин порушень за пер!од з 2002 по 2012 р. нормально! роботи системи тягового електропостачання зал!зниць Укра!ни показуе, що 80 % причин порушень нормально! роботи системи тягового електропостачання за дослщжуваний перюд складають: пошкодження основного силового обладнання ТП; в!дключення живлення енерго-системою; перевантаження та перенапруга; та вплив метеоролопчних умов. З них 43 % складають вщмови основного силового обладнання ТП.
У ход! дослщження вщмов основного силового обладнання ТП електрифшованих зал!з-ниць Укра!ни за 2000-2012 роки встановлено, що основним обладнанням, з причини якого здшснюеться 79,59 % порушень нормально! роботи ТП, за дослщжуваний перюд е: вимика-ч!, трансформатори (як силов!, так ! вишрюва-льш), пристро! релейного захисту, ¿золятори та пристро! дистанцшного ! телеуправл!ння. В результат! дослщження встановлено, що основы порушення нормально! роботи ТП вщбу-ваються за рахунок виходу з ладу вимикач!в (29,58 %) та трансформатор!в (20,21 %).
На цей час основний парк вимикач!в 110 кВ становлять вимикач! типу МКП з термшом експлуатац!! до 25 роюв (близько 70 %), як!
знят! з виробництва, трудомютю в експлуатац!! ! не мають запасних частин. Також на змшному струм! експлуатуються маслят вимикач! типу ВМО-27,5 та ВМК-25, що мають низький ресурс вщключень, потребують позачергових ре-монпв ! п!длягають зам!н!.
У 2012 рощ по зал!зницях зам!нено 26 швид-код!ючих вимикач!в пост!йного струму ¿з за-планованих 27, на цей час залишаеться в екс-плуатац!! 425 морально застарших вимикач!в пост!йного струму типу АБ-2/4.
Що стосуеться експлуатац!! трансформато-р!в, то за !х наявносп з терм!ном експлуатац!! понад 25 роюв, службами електропостачання П!вденно! зал!знищ (48 трансформатор!в - 70 %), Ивденно-Захщно! зал!зниц! (43 трансформато-р!в - 60 %), Одесько! зал!знищ (37 трансформа-тор!в - 59 %) у 2011 рощ роботи з ремонту ! замши нав!ть не планувались.
Тому в таких умовах експлуатац!! силового електрообладнання ТП дуже актуальними е по-стшний мошторинг, техн!чний контроль ! д!аг-ностика стану обладнання, це дозволяе своеча-сно виявляти дефекти або несправност! та оперативно усувати !х.
Наукова новизна та практична значимкть
Розглянут! нов! напрями подальшого удо-сконалення системи ТО ! Р тягових шдстанцш електриф!кованих зал!зниць. Вперше запропо-нован! сучасн! стратег!! та методи управлшня ТО ! Р ТП електрифшованих зал!зниць Укра!ни, як! не розглядаються в «1нструкц!! з техшчного обслуговування ! ремонту обладнання тягових шдстанцш, пункпв живлення ! секц!онування електриф!кованих зал!зниць» ЦЕ-0024 та ви-значен! основн! проблеми, як! необхщно вир> шити для впровадження цих стратег!й.
Встановлено, що система ППР в умовах жо-рсткого централ!зованого планування ! керу-вання у нових економ!чних умовах не забезпе-чуе у багатьох випадках ухвалення та прийнят-тя ефективних ! оптимальних р!шень п!д час орган!зац!! та виконаня ТО ! Р.
Дослщжено, що ! п!сля нормативного терм> ну служби значна частина силового електрообладнання ТП зберпае свою працездатшсть за умови дотримання допустимих навантажуваль-них режим!в, своечасного виконання випробу-вань, д!агностування, техшчного обслугову-
вання, ремонпв та яюсного ïx виконання, з îh-шого боку термш служби електрообладнання залежить вiд його залишкового ресурсу.
Висновки
1. На сьогодш значна частина обладнання електроенергетичноï iнфраструктури залiзнич-ного транспорту Украши вже вичерпала свш ресурс i потребуе замiни або поетапноï реконс-трукцiï та оновлення. ^îm того, необxiдно тд-вищувати ефективнiсть використання юнуючо-го обладнання, застосовувати новi методи дiаг-ностування фактичного теxнiчного стану обладнання, скорочувати експлуатацшш витрати i переходити на ресурсозберiгаючi та енергоз-берiгаючi теxнологiï.
2. Теxнiчне переобладнання i модершзащя ТП електрифiкованиx залiзниць вимагають значних iнвестицiй, а систему ТО i Р можна удосконалю-вати шляхом впровадження нових прогресивних форм ïï органiзацiï i управлiння. У цьому напрямi дослiдження як вгтчизняних, так i зарубiжниx авторiв показують, що якщо витрати на експлуа-тацiю по стратегiï ППР прийняти за 100 %, то витрати по стратеги аварiйниx ремонтiв склада-тимуть 130 %, а по стратеги ремонта за фактич-ним теxнiчним станом - 70 %.
3. У xодi виконаного дослщження виявлено, що iснуюча система ППР стала неадекватною економiчним умовам функщонування системи тягового електропостачання та експлуатацп силового обладнання ТП електрифшованих за-лiзниць протирiчить ринковим меxанiзмам ви-робничо-господарсько1' дiяльностi об'ектiв гос-подарства електропостачання Укрзалiзницi. На сучасному етат розвитку залiзниць Украши удосконалення системи ТО i Р електроустаткування ТП стае одшею з основних задач тдви-щення надiйностi тягового електропостачання та виршення проблеми скорочення витрат на ТО i Р.
4. Метою сучасних пiдxодiв щодо управлiння ТО i Р устаткування, пристро1'в ТП е: уникнення або мiнiмiзацiя наслiдкiв вщмов пристро1'в; забез-печення ремонту за фактичним станом обладнання; виршення завдань з виявлення вiдмов; опти-мiзацiя планового обслуговування тощо.
5. Найбшьш ефективним в довгостроковiй перспективi е переxiд на системи ТО i Р, яю якiсно та повно вщображають поточний стан електроустаткування ТП. Для цього необхщне doi 10.15802/STP2015/38245
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету з&тзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
впровадження сучасних, перевiрених втизня-ною i зарубiжною практикою систем ТО i Р, а це: ТО i Р за фактичним техшчним станом; обслуговування, яке орieнтоване на надшнють - методика RCM (Reliability-Centered Maintenance); планування на основi оцшки ризиюв прогнозованого залишкового ресурсу електрообладнання ТП тощо.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Анал1з роботи господарства електрифшацп та електропостачання в 2012 рощ. - Кшв : Мануфактура, 2013. - 248 с.
2. Анал1з роботи господарства електрифшацп та електропостачання в 2011 рощ - Кшв : Мануфактура, 2012. - 245 с.
3. ГОСТ 18322-78. Система технического обслуживания и ремонта техники. Основные термины и определения. - Москва : Изд-во стандартов, 1979. - 12 с.
4. Долин, А. П. Опыт проведения комплексных обследований силовых трансформаторов / А. П. Долин, Н. Ф. Першина, В. В. Смекалов // Электр. станции. - 2000. - № 6. - С. 46-52.
5. Дунаев, Д. В. Анализ отказов и методы контроля рельсовых цепей / Д. В. Дунаев, И. О. Ро-манцев, В. И. Гаврилюк // Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. -Дншропетровськ, 2010. - Вип. 32. - С. 212-217.
6. 1нструкщя з техшчного обслуговування i ремонту обладнання тягових шдстанцш, пункпв живлення i секцюнування електрифжованих зал1зниць. - Кив : 1нпрес, 2008. - 125 с.
7. Капиця, М. I. Стратеги експлуатацп, техшчного обслуговування та ремонту локомативiв / М. I. Капиця, Р. О. Коренюк // Вюн. Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дншропетровськ, 2012. - Вип. 40. -С. 63-66.
8. Матусевич, О. О. Багатоаспектна ощнка технч-ного стану силового устаткування тягових шдстанцш / О. О. Матусевич, В. Г. Сиченко // Энергосбережение на ж.-д. транспорте и в промышленности : тез. IV мгжнар. наук.-практ. конф. (11.06-14.06.2013) / МОН Украши, Дш-пропетр. нац. ун-т залiзн. трансп. iм. В. Лазаряна. - Дншропетровськ, 2013. - С. 78-80.
9. Николаева, Э. К. Семь инструментов качества в японской экономике / Э. К. Николаева. - Москва : Изд-во стандартов. - 1990. - 45 с.
10. Смекалов, В. В. Оценка состояния и продление срока службы силовых трансформаторов [Элек-тронний ресурс] / В. В. Смекалов, А. П. Долин, Н. Ф. Першина // SIGRE2002. - 2011. - 10 с. -Режим доступу: http://www.ts-electro.ru/publi-
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
ЕЛЕКТРИЧНИИ ТРАНСПОРТ
cation.php?k=2. - Назва з екрана. - Перевiрено : 07.10.2014.
11. Холоденин, А. А. Сравнение стратегий технического обслуживания электрооборудования [Электронний ресурс] / А. А. Холоденин // Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону : Материалы Х регион. научно-техн. конф. -2006. - Режим доступу: http://www.ncstu.ru. -Назва з екрана. - Перевiрено : 07.10.2014.
12. Goсkenbach, E. Condition monitoring and diagnosis of power transformers / E. Goсkenbach,
А. А. МАТУСЕВИЧ1*, Д. В. МИРОНОВ2*
1 Каф. «Электроснабжение железных дорог», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 793 19 17, эл. почта al_m0452@meta.ua, ORCID 0000-0002-2174-7774
2*Каф. «Электроснабжение железных дорог», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (056) 373 15 25, эл. почта mironov.epz@yandex.ua, ORCID 0000-0002-5717-4322
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
Цель. В работе проводились исследования эксплуатации силового оборудования тяговых подстанций (ТП) электрифицированных железных дорог Украины. Необходим поиск новых современных методов и подходов совершенствования системы мониторинга, диагностирования и технического обслуживания и ремонта (ТО и Р) силового оборудования ТП. Методика. Для достижения поставленной цели проведено исследование динамики изменения технического состояния оборудования ТП за последние 11 лет, на основе отчетов анализа работы хозяйства электрификации и электроснабжения Укрзализныци. Проведено исследование основных систем по организации ТО и Р устройств ТП электрифицированных железных дорог. Результаты. В результате исследования установлено, что в основе новых стратегий ТО и Р лежит анализ рисков эксплуатации старого оборудования или оборудования с определенными дефектами (обслуживание оборудования по фактическому техническому состоянию). Проведенное исследование основных причин нарушений за период с 2002 по 2012 гг. нормальной работы системы тягового электроснабжения железных дорог Украины показывает, что 80% причин повреждения системы тягового электроснабжения за исследуемый период составляют: повреждение основного силового оборудования ТП; отключение питания энергосистемой; перегрузки и перенапряжение; влияние метеорологических условий. Из них 43 % составляют отказы основного силового оборудования ТП. Поэтому в существующих условиях эксплуатации силового электрооборудования ТП очень актуальны: постоянный мониторинг, испытания и диагностика состояния оборудования с созданием и использованием микро-процессорных интеллектуальных автоматизированных систем мониторинга и диагностирования. Научная новизна. Рассмотрены новые направления дальнейшего совершенствования системы ТО и Р тяговых подстанций электрифицированных железных дорог. Впервые предложены современные стратегии и методы управления ТО и Р ТП электрифицированных железных дорог Украины, которые не рассматриваются в «Инструкции по техническому обслуживанию и ремонту оборудования тяговых подстанций, пунктов питания и секционирования электрифицированных железных дорог» ЦЭ-0024. Определены основные проблемы, которые необходимо решить для внедрения данных стратегий. Практическая значимость. Установлено, что система ППР в условиях жесткого централизованного планирования и управления в новых экономических условиях не обеспечивает во многих случаях одобрения и принятия эффективных и оптимальных решений при организации и проведении ТО и Р. Исследовано, что и после нормативного срока службы значительная часть силового электрооборудования ТП сохраняет свою работоспособность при своевременном проведении испытаний, диагностики, технического обслуживания, ремонтов и качественном их выполнении.
Ключевые слова: электроснабжение; электрифицированные железные дороги; тяговая подстанция; оборудование; стратегии; риски ТО и Р; диагностирование; надежность; мониторинг; фактическое техническое состояние, система технической эксплуатации
H. Borsi // Condition Monitoring and Diagnosis, 2008. CMD 2008. Intern. Conference on: Proc. of Int. Conf. (21.04 - 24.04.2008). - Beijing, 2008. -P. 894-897. doi : 10.1109/cmd.2008.4580427.
13. Sun, H.-Ch. Fault Diagnosis of Power Transformers Using Computational Intelligence: A Review / H.-Ch. Sun, Ya.-Ch. Huang , Ch.-M. Huang // Energy Procedia. - 2012. - Vol. 14. -P. 1226-1231. doi : 10/1016/j.egypro.2011.12.1080.
HayKa Ta nporpec TpaHcnopTy. BicHHK ^mnponeTpoBctKoro Ha^oH&ntHoro ymBepcureTy 3&m3HHHHoro TpaHcnopTy, 2015, № 1 (55)
0. O. MATUSEVYCH1*, D. V. MIRONOV2*
1 Dep. «Power Supply of Railway Transport», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 793 19 17, e-mail al_m0452@meta.ua, ORCID 0000-0002-2174-7774
2*Dep. «Power Supply of Railway Transport», Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan St., 2, Dnipropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 (056) 373 15 25, e-mail mironov.epz@yandex.ua, ORCID 0000-0002-5717-4322
STUDY OF THE MANUAL POWER EQUIPMENT OF TRACTION ELECTRIFICATION SYSTEM OF THE RAILWAYS
Purpose. Investigation of the operation of power equipment of traction substations (TS) of Ukrainian electrified railways. The search of the new modern methods and approaches improved monitoring, diagnostics and maintenance of power equipment TS during operation to maintain the required level of reliability of the traction power supply of electrified railway and limit the power equipment accidents TS. Methodology. The study of changes of a technical condition of TSs' equipment over the last 11 years was done for achieving this goal. This research was done for solving problems of power supply railways with high quality on the base of the reports analysis of the management and power supply of Ukrzaliznytsia. Findings. It was found that on the base of the new methods of maintenance is the risk analysis of old equipment or equipment with some defects (rev servicing equipment for the actual technical condition).Reliable performance of power supply devices has significant impact for solving the problem of safety on the railways of Ukraine. Different kinds of accumulated damage are at the first place before of failures of an electric power supply of electrified railway. The study of main causes of violations from 2002 to 2012 year showed that 80% of the reasons disorders normal operation of the traction power supply over the period constitutes next factors. There are damage to the main power equipment TS; power off the grid; overload and surge; and the impact of weather conditions. The primary power equipment failure of TS are constituted about 43%. Relevant constant monitoring, testing and diagnostics of the equipment with the creation and use of micro-processor smart automated monitoring and diagnosis are topical in the current operating conditions. Originality. The new directions for further improvement of maintenance electrified traction substations for electrified railways were considered. Modern strategies and management techniques and maintenance TS electrified railways of Ukraine were proposed at the first time. This methods aren't covered in the "Instructions for maintenance and repair of equipment of traction substations, power points and sectioning electrified railways' IT-0024. The basic problems for implementation of these strategies were identified. Practical value. It was established that system outage under tight central planning and management in the new economy does not provide, in many cases, approval and adoption of effective and optimal solutions in organization and carrying out maintenance. It was investigated that a significant portion of electric power equipment of TS even after normative life maintains its performance under the terms. There are allowable stress regimes, timely testing, diagnosis, maintenance, repair and quality of execution; on the other hand the service life of electrical equipment depends on its residual life.
Keywords: electricity; electrified railway; traction substation; equipment; strategies; risks of maintenance; diagnosis; reliability; monitoring; actual technical state system of technical exploitation
REFERENCES
1. Analiz roboty hospodarstva elektryfikatsii ta elektropostachannia v 2012 rotsi [Analysis of the work management electrification and power supply in 2012]. Kyiv, Manufaktura Publ., 2013. 248 p.
2. Analiz roboty hospodarstva elektryfikatsii ta elektropostachannia v 2011 rotsi [Analysis of the work management electrification and power supply in 2002-2011]. Kyiv, Manufaktura Publ., 245 p.
3. GOST 18322-78. Sistema tekhnicheskogo obsluzhivaniya i remonta tekhniki. Osnovnyye terminy i opre-deleniya [State standard 18322-78. System maintenance and repair of equipment. Basic terms and definitions]. Moscow, Standartinform Publ., 1979. 12 p.
4. Dolin A.P., Pershina N.F., Smekalov V.V. Opyt provedeniya kompleksnykh obsledovaniy silovykh transfor-matorov [Experiences comprehensive surveys of power transformers]. Elektricheskiye stantsii - Electric power stations, 2000, no. 6, pp. 46-52.
5. Dunayev D.V., Romantsev I.O., Gavrilyuk V.I. Analiz otkazov i metody kontrolya relsovykh tsepey [Failure Analysis and Control Methods of rail circuits]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznichnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dniproperovsk National University named after Academician V. Lazaryan], 2010, issue 32, pp. 212-217.
Наука та прогрес транспорту. Вкник Дншропетровського нацюнального ушверситету залГзничного транспорту, 2015, № 1 (55)
6. Instruktsiia z tekhnichnoho obsluhovuvannia i remontu obladnannia tiahovykh pidstantsii, punktiv zhyvlennia i sektsionuvannia elektryfikovanykh zaliznyts [Instructions for maintenance and repair of equipment of traction substations, power points and sectioning electrified railways]. Kyiv, Inpres Publ., 2008. 125 p.
7. Kapytsia M.I., Koreniuk R.O. Stratehii ekspluatatsii, tekhnichnoho obsluhovuvannia ta remontu lokomatyviv [Strategies for operation, maintenance and repair of locomotives]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznichnoho transportu imeni akademika V. Lazariana [Bulletin of Dniproperovsk National University named after Academician V. Lazaryan], 2012, issue 40, pp. 63-66.
8. Matusevych O.O., Sychenko V.G. Bahatoaspektna otsinka tekhnichnoho stanu sylovoho ustatkuvannia tiahovykh pidstantsii [Multifaceted technical evaluation of the power equipment of traction substations]. Tezisy IV mizhnarodnoi naukovo- praktichnoi konferentsii «Energosberezheniye na zheleznodorozhnom transporte
i vpromyshlennosti (11.06 -14.06.2013)» [Proc. of IV Int. Sci.-Practical Conf. «Power save on railway transport and in industry (11.06 -14.06.2013)»]. Dnipropetrovsk, 2013, pp. 78-80.
9. Nikolaeyva E.K. Sem instrumentov kachestva v yaponskoy ekonomike [Seven quality tools in the Japanese economy]. Moscow, Standartinform Publ., 1990. 45 p.
10. Smekalov V.V., Dolin A.P., Pershina N.F. Otsenka sostoyaniya i prodleniye sroka sluzhby silovykh transfor-matorov (Assessment of the status and life extension of power transformers). SIGRE 2012, 2011. 10 p. Available at: http://www.ts-electro.ru/publication.php?k=2 (Accessed 07 October 2014).
11. Kholodenin A.A. Sravneniye strategiy tekhnicheskogo obsluzhivaniya elektrooborudovaniya [Comparing Strategies maintenance of electrical equipment]. Materialy X regionalnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Vu-zovskaya nauka - Severo-Kavkazskomu regionu» [Materials of X regional Sci.-Technical Conf. «University Science to North Caucasus region»], 2006. Available at: http://www.ncstu.ru. (Accessed 07 October 2014).
12. Gokenbach E., Borsi E. Condition monitoring and diagnosis of power transformers. Proc. of the Int. Conf. «Condition Monitoring and Diagnosis, 2008. CMD 2008. International Conference on» (21.04 - 24.04.2008). Beijing, 2008, pp. 894-897. doi: 10.1109/cmd.2008.4580427.
13. Sun H.-Ch., Huang Ya.-Ch., Huang Ch.-M. Fault Diagnosis of Power Transformers Using Computational Intelligence: A Review. Energy Procedia, 2012, no. 14, pp. 1226-1231. doi: 10/1016/j.egypro.2011.12.1080
Стаття рекомендована до публтацп д.т.н., проф. Ф. П. Шкрабцем (Украта); д.т.н.,
проф. Г. К. Гетьманом (Украта)
Надшшла до редколегп 05.11.2014
Прийнята до друку 26.12.2014
