Труды КНЦ вып.8 (ЭНЕРГЕТИКА вып. 1/2017(8))

Уже много лет Центр физико-технических проблем энергетики Севера (ЦФТПЭС) КНЦ РАН занимается исследованиями по разработке методик и комплексов для измерения сопротивлений заземляющих устройств (ЗУ) опор BJ1 импульсным методом [1]. С 2014 г. разрабатываются научные основы и методы диагностики ЗУ объектов электроэнергетики с использованием компактных импульсных источников на основе индуктивных накопителей энергии (ИНЭ). Исследования в рамках данной НИР проводились по двум направлениям. Первое — проведение теоретических и экспериментальных исследований по разработке генераторов импульсных токов (ГИТ) малой мощности на основе ИНЭ. Определяющим фактором применения ГИТ на основе ИНЭ при диагностике ЗУ является описываемый законами коммутации принцип непрерывности во времени потокосцепления в индуктивности, согласно которому запас энергии магнитного поля в катушке индуктивности и ток в индуктивности не могут измениться скачком. Следовательно, ГИТ на основе ИНЭ способен обеспечить постоянство амплитуды импульса в токовом контуре (линии с током) на интервале времени, достаточном для проведения измерений, при изменяющихся параметрах нагрузки, т. е. независимо от согласования волнового сопротивления линии с заземляющим электродом и распределения волнового сопротивления вдоль нее. Индуктивный накопитель энергии обладает значительно большей по сравнению с емкостными накопителями запасаемой удельной энергией, что позволяет при аналогичных массогабаритных параметрах ГИТ повысить энергию импульса тока через ЗУ и увеличить соотношение полезный сигнал/помеха на входе измерительной части устройства, что, в свою очередь, делает возможным проведение измерений при размещении ЗУ и токового электрода в плохо проводящих грунтах. Кроме того, ГИТ с ИНЭ имеет внешнее управление, позволяет с точностью до единиц наносекунд синхронизировать момент запуска генератора и измерительной части комплекса, обеспечивает регулировку энергетических параметров выходного импульса тока. В ходе выполнения НИР были проведены: • анализ конструкционных и технологических факторов, влияющих на параметры индуктивных накопителей; • исследования различных схемных решений импульсных источников тока с ИНЭ и способов накачки и отведения энергии от индуктивного накопителя; • анализ типов и параметров ключевых элементов коммутаторов ИНЭ с целью разработки оптимальной схемы ГИТ на основе новейших типов IGBT- и MOSFET-транзисторов; • исследования магнитных материалов для сердечника индуктивного накопителя, обеспечивающих максимальную удельную энергоемкость и высокую добротность ИНЭ. На основе проведенных исследований была разработана схема ГИТ с ИНЭ и выбрана элементная база основных узлов и блоков. Результаты проведенных исследований опубликованы, в частности, в работах [2, 3]. Второе направление выполненных исследований — разработка алгоритмов, позволяющих на основе экспериментально полученных временных зависимостей тока через ЗУ падения напряжения на ЗУ U 3 y ( t ) и расчетной 14