Мониторинг состояния трансформаторов
Мониторинг состояния трансформаторов в электротехнике — это процесс сбора и обработки данных, касающихся различных параметров трансформаторов, с целью определения состояния их качества и прогнозирования их выхода из строя. Это осуществляется путем наблюдения за отклонением параметров трансформатора от ожидаемых значений. Трансформаторы являются наиболее важными активами электроэнергии систем передачи и распределения , и их отказы могут привести к перебоям в подаче электроэнергии для людей и , опасностям окружающей среды , а также к дорогостоящему изменению маршрутизации или покупке электроэнергии у других поставщиков. Выявление трансформатора, находящегося на грани отказа, может позволить заменить его в контролируемых условиях в некритическое время и избежать отказа системы.
Выход из строя трансформатора может произойти по разным причинам. Перебои и отказы в работе трансформатора обычно возникают в результате пробоя диэлектрика , искажений обмотки, вызванных короткими замыканиями , горячих точек, вызванных локальными отклонениями в обмотке и электромагнитных полях, ухудшения изоляции , воздействия молнии и других электрических помех , ненадлежащего технического обслуживания, ослабления соединений, перегрузка или выход из строя вспомогательных компонентов (например, устройств РПН , втулок и т. д.). [1] Учет этих причин посредством мониторинга может позволить определить общее состояние трансформатора.
Аспекты
[ редактировать ]Важными аспектами мониторинга состояния трансформаторов являются: [2]
Тепловое моделирование. Срок службы трансформатора частично определяется способностью трансформатора рассеивать вырабатываемое внутри него тепло в окружающую среду. [3] Сравнение фактической и прогнозируемой рабочих температур может обеспечить точную диагностику состояния трансформатора и может указывать на ненормальную работу. Последствия повышения температуры включают постепенное ухудшение изоляции , повреждение которой обходится очень дорого. Чтобы спрогнозировать это, используется тепловое моделирование для определения повышения температуры масла в верхней части трансформатора и температуры горячей точки (максимальной температуры, возникающей в системе изоляции обмоток). [ нужна ссылка ]
Анализ растворенных газов . Разложение трансформаторного масла и твердых изоляционных материалов приводит к образованию газов, которые образуются с большей скоростью при возникновении электрического замыкания. [4] Оценивая концентрацию и долю углеводородных газов, водорода и оксидов углерода, присутствующих в трансформаторе, можно спрогнозировать ранние неисправности трех категорий: коронный разряд или частичный разряд , термический нагрев и искрение . [5]
Анализ частотной характеристики. Когда трансформатор подвергается воздействию высоких токов из-за токов повреждения (аномальные токи), механическая конструкция и обмотки подвергаются серьезным механическим нагрузкам, вызывающим перемещение и деформацию обмотки. Это также может привести к повреждению изоляции и межвитковым замыканиям. [6] Анализ частотной характеристики (FRA) — это неинтрузивный и чувствительный метод обнаружения нарушений движения обмотки и оценки деформации, вызванной потерей зажимного давления или силами короткого замыкания. Методика FRA предполагает измерение импеданса обмоток трансформатора с низковольтным синусоидальным входом, изменяющимся в широком диапазоне частот. [7]
Анализ частичного разряда (ЧР). Частичный разряд возникает, когда локальное электрическое поле превышает пороговое значение, частично разрушая окружающую среду. Его совокупный эффект приводит к деградации изоляции. [8] Частичные разряды возникают из-за дефектов во время производства или из-за более высоких напряжений, обусловленных конструктивными соображениями. Измерения могут быть собраны для обнаружения этих ЧР и мониторинга надежности изоляции. Частичные разряды проявляются в виде резких импульсов тока на клеммах трансформатора, характер которых зависит от типа изоляции, дефектов, измерительных схем и используемых детекторов. [9]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Арвинд Дхингра, Сингх Кхушдип и Кумар Дипак, «Мониторинг состояния силового трансформатора: обзор». Конференция и выставка по передаче и распределению электроэнергии, 2008 г. T&D. IEEE/ПЕС. ИИЭР, 2008.
- ^ WH Tang и QH Wu, «Мониторинг состояния и оценка силовых трансформаторов с использованием вычислительного интеллекта», Springer, 2011 г.
- ^ Тан, WH, QH Ву и З.Дж. Ричардсон. «Тепловая модель силового трансформатора на основе эквивалентной тепловой схемы». Приложения в области электроэнергетики, Труды IEE. Том. 149. № 2. ИЭПП, 2002. ISSN 1350-2352.
- ^ Эмсли, AM и GC Стивенс. «Обзор химических показателей деградации целлюлозной электробумажной изоляции в масляных трансформаторах». Наука, измерения и технологии, IEE Proceedings-. Том. 141. № 5. ИЭПП, 1994.
- ^ Ван, Диан. Диагностика неисправностей силовых трансформаторов на основе онтологий. Дисс. Ливерпульский университет, 2011 г.
- ^ Абу-Эланиен, Ахмед Э.Б. и ММА Салама. «Обследование по контролю состояния трансформатора». Энергетика, 2007 Конференция «Большие инженерные системы». ИИЭР, 2007.
- ^ Гонсалес, Карлос и др. «Подход к диагностике трансформаторов с использованием метода анализа частотных характеристик». IEEE Industrial Electronics, IECON 2006–32-я ежегодная конференция. ИИЭР, 2006.
- ^ Бартникас, Р. «Частичные разряды. Их механизм, обнаружение и измерение». Диэлектрики и электрическая изоляция, IEEE Transactions on 9.5 (2002): 763-808.
- ^ Стоун, GC и др. «Практическая реализация сверхширокополосных детекторов частичных разрядов». Электрическая изоляция, IEEE Transactions, 27.1 (1992): 70-81.
- Гизеке, Дж. Л. Оценка состояния трансформатора с использованием метода HFCT. см. статью на сайте Transformers-magazine.com , июль 2016 г.
