Левчук К.И.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ДИАГНОСТИКА ИЗОЛЯЦИИ ПОД РАБОЧИМ НАПРЯЖЕНИЕМ *
Аннотация:
в данной работе рассматриваются факторы окружающей среды, влияющие на состояние изоляции силовых масляных трансформаторов, методы контроля состояния оборудования, а также перспективные направления развития систем мониторинга.
Ключевые слова:
техническое состояние трансформатора, климатические факторы, силовое оборудование, математическое моделирование износа
В условиях цифровой трансформации энергетической отрасли России остро стоит вопрос повышения надежности работы силовых трансформаторов, в частности за счет применения цифровых мониторинговых систем. Объективная и точная оценка технического состояния каждой единицы оборудования позволит получить положительный экономический и технологический эффект, за счет роста надежности электроснабжения, оптимального планирования и снижения затрат на ремонтные работы. Для достижения этих целей необходимо определение комплекса факторов, оказывающих влияние на эксплуатационные характеристики силового трансформатора. Также необходимо понимать, по каким критериям можно получить наиболее информативную картину технического состояния машины. Таким образом, целью данной работы является изучение диэлектрических характеристик силовых трансформаторов, влияющих на них эксплуатационных и внешних факторов, а также исследование методов контроля старения изоляции.Для количественного определения технического состояния трансформатора, конечно же, необходимо использовать совокупность значимых параметров. Помимо диэлектрических характеристик изоляции, к значимым параметрам относят результаты анализа растворенных газов в трансформаторном масле, итоги тепловизионного обследования, наличие коррозии и других повреждений основного, масляного баков, водонасыщенность бумаги и масла и т.д. Полный список параметров состояния, которые могут контролироваться в режиме мониторинга включает в себя более 100 параметров [2]. Однако в соответствии с темой данной работы будут рассматриваться такие характеристики, как индекс поляризации, тангенс угла диэлектрических потерь, коэффициент загрузки трансформатора, коэффициент потерь, коэффициент проводимости.Наиболее широко в исследованиях данной тематики рассмотрен контроль. В соответствии с нормативной документацией, его определение регламентирует ГОСТ 66581-75. Приводится следующее соотношение: где диэлектрическая проницаемость среды, Фм – электрическая постоянная, угловая частота, время релаксации трансформаторного масла. Опишем принцип функционирования калориметрического устройства, позволяющего контролировать в процессе эксплуатации масляного трансформатора, без необходимости отбора проб масла. Конструктивно, оно представляет собой вертикальный теплоизолированный цилиндрический конденсатор с продольно расположенными электродами. Сверху вниз, при циркуляции, перемещается трансформаторное масло. Важным условием является точный предварительный расчет массы и теплоемкости элементов, поглощающих тепло. При подаче напряжения на электроды конденсатора становится возможной регистрация пузырьков газа в масле, что свидетельствует о возникновении частичного разряда. Для измерения снимаются показания термодатчиков, засекается время начала подачи напряжения на электроды. Через время t, тангенс угла диэлектрических потерь рассчитывается по: напряжение на электродах, ??-емкость конденсатора, потери активной мощности за время t (потери, относимые на нагрев). К допущениям, принимаемым в этом методе, относятся: малая тепловая инерционность обкладок конденсатора (предполагается практически мгновенное их остывание до температуры окружающей среды);пренебрежение тепловыми потерями на мелких элементах устройства.Данное устройство позволяет более точно, по сравнению с газовым реле, определять наличие пузырьков газа в масле, а также измерять тангенс угла диэлектрических потерь под напряжением [3].Рассмотрим факторы, которые могут оказывать влияние на диэлектрические характеристики изоляции. На старение изоляции влияют электрическое поле, механические напряжения, температура и все процессы, изменяющие эти три фактора. Комплексный учет таких параметров важен при математическом, цифровом, нейросетевом моделировании износа изоляции.Перенапряжения, воздействие высших гармонических составляющих тока, короткие замыкания в обмотках, понижение/повышение уровня масла существенно сокращают остаточный ресурс силовой машины. К факторам внешней среды относят атмосферные перенапряжения, внешние коммутации, загрязнение внешних изоляционных элементов, тяжелые температурные условия работы, высокая влажность и солнечная радиация. Грозовые перенапряжения могут возникать не только при попаданиях грозовых разрядов на территорию подстанции, но и при ударе в линию, на их долю приходится до 14,7% отказов силовых маслонаполненных трансформаторов [4]. Под воздействием повышенной температуры окружающей среды ускоряется тепловой износ изоляции. В свою очередь, состарившаяся изоляция становится уязвимой к разрушению внешними вибрациями, электродинамическими усилиями. Также опасно влияние высокой влажности окружающей среды: через прокладки, вводы и крышки трансформатора влага проникает к внутренней изоляции, приводя к ее интенсивному окислению. Это влияет на значение диэлектрической постоянной, снижается диэлектрическая прочность, возникает опасность пробоя изоляции. Процесс может усугубляться наличием солнечной радиации. Таким образом, актуальным направлением исследований является разработка методов непрерывного контроля влажности трансформаторного масла. Один из вариантов организации такой мониторинговой системы является применение датчиков влажности масла сочетании с математической моделью процессов водообмена внутри трансформатора. Такая модель должна учитывать инертность этих процессов, в сравнении с термическими циклами. Наибольшая эффективность диагностических мероприятий достигается за счет комбинирования различных методов диагностики, датчиков и контролируемых параметров. Соответственно, для решения основной проблемы организации таких мониторинговых систем-недостаточной экономической целесообразности, необходимы исследования в области применения нейросетевых алгоритмов, способных прогнозировать состояние трансформаторного оборудования, основываясь на совокупности параметров – стандартные технологические характеристики, показания датчиков, состояние окружающей среды. Это позволит снизить объем необходимого мониторингового оборудования, а унификация подобных цифровых систем сможет ускорить их ввод на предприятиях энергетики.Таким образом, в данной работе рассмотрены параметры состояния силового трансформатора, факторы, оказывающие влияние на эти параметры, а также методы усовершенствования их мониторинга на предприятии.
Номер журнала Вестник науки №2 (71) том 4
Ссылка для цитирования:
Левчук К.И. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОЛЯЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ДИАГНОСТИКА ИЗОЛЯЦИИ ПОД РАБОЧИМ НАПРЯЖЕНИЕМ // Вестник науки №2 (71) том 4. С. 311 - 315. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/13129 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+