Контроль состояния трансформаторов - Condition monitoring of transformers

Контроль состояния трансформаторов это процесс сбора и обработки данных, относящихся к различным параметрам трансформаторы чтобы предсказать и предотвратить отказ трансформатора. Это делается путем наблюдения за отклонением параметров трансформатора от ожидаемых значений. Трансформаторы - наиболее важные активы электрическая передача и распределение система. Неисправности трансформатора могут вызвать Отключения питания, личные и экологические опасности и дорогостоящее изменение маршрута или покупка энергии у других поставщиков. Отказ трансформатора может происходить по разным причинам. Прерывания работы трансформатора и отказы обычно возникают из-за пробой диэлектрика, искажение обмотки, вызванное короткое замыкание выдерживать, наматывать и горячая точка магнитной цепи, электрические помехи, ухудшение изоляция, молния, ненадлежащее обслуживание, неплотные соединения, перегрузка, отказ таких аксессуаров, как РПН, втулки, так далее.[1] Интегрированный мониторинг «индивидуальных причин» позволяет контролировать общее состояние трансформатора. Важными аспектами мониторинга состояния трансформаторов являются:[2]

Тепловое моделирование

Срок службы трансформатора частично определяется способностью трансформатора отводить генерируемое внутри тепло в окружающую среду.[3] Сравнение фактических и прогнозируемых рабочих температур может обеспечить точную диагностику состояния трансформатора и может указывать на ненормальную работу. Последствия повышения температуры могут быть не внезапными, а постепенными, пока они не выходят за пределы допустимого уровня. Среди этих последствий ухудшение изоляции экономически важно. Изоляция очень дорогостоящая, поэтому ее повреждение нежелательно. Тепловое моделирование - это разработка математической модели, которая предсказывает температурный профиль силового трансформатора с использованием принципа термического анализа. Тепловая модель используется для определения верхней температуры масла и температуры горячей точки (максимальной температуры в системе изоляции обмотки) повышения температуры.

Анализ растворенного газа

Основная статья: Анализ растворенного газа

Газы образуются в результате разложения трансформаторного масла и твердых изоляционных материалов. При возникновении неисправности в электрической цепи газы генерируются гораздо быстрее.[4] Обычные причины аварийных газов подразделяются на три категории: корона и частичная разрядка, тепловое отопление и дуга. Эти неисправности можно обнаружить, оценив количество углеводородных газов, водорода и оксидов углерода, присутствующих в трансформаторе. Различные газы могут служить маркерами для разных типов неисправностей. Концентрация и соотношение отдельных газов позволяют предсказать, произошла ли неисправность и какого типа она может быть.[5]

Анализ частотной характеристики

Когда трансформатор подвергается воздействию высоких токов из-за токов короткого замыкания, механическая конструкция и обмотки подвергаются серьезным механическим нагрузкам, вызывающим смещение и деформации обмотки. Это также может привести к повреждению изоляции и межвитковым замыканиям.[6] Частотный отклик Анализ (FRA) - это ненавязчивый, очень чувствительный метод для обнаружения неисправностей движения обмотки и оценки деформации, вызванной потерей зажимного давления или силами короткого замыкания. Метод FRA включает измерение сопротивление обмоток трансформатора с низковольтным синусоидальным входом, изменяющимся в широком диапазоне частот.[7]

Анализ частичного разряда

Частичный разряд (ЧР) возникает, когда локальное электрическое поле превышает пороговое значение, что приводит к частичному пробою окружающей среды. Его совокупное действие приводит к ухудшению качества изоляции.[8] Причиной возникновения частичных разрядов является наличие дефектов во время производства или выбор более высокого напряжения, продиктованный конструктивными соображениями. Для обнаружения этих частичных разрядов и контроля прочности изоляции можно проводить измерения. ЧР проявляются в виде резких импульсов тока на выводах трансформатора, характер которых зависит от типа изоляции, дефектов, используемых измерительных схем и датчиков.[9]

Рекомендации

  1. ^ Арвинд Дхингра, Сингх Хушдип и Кумар Дипак, «Мониторинг состояния силового трансформатора: обзор». Конференция и выставка по передаче и распределению, 2008. T&D. IEEE / PES. IEEE, 2008 г.
  2. ^ W.H. Tang и Q.H. Wu, «Мониторинг состояния и оценка силовых трансформаторов с использованием вычислительного интеллекта», Springer, 2011 г.
  3. ^ Тан, В. Х., К. Х. Ву и З. Дж. Ричардсон. «Тепловая модель силового трансформатора на основе эквивалентной тепловой цепи». Электроэнергетические приложения, IEE Proceedings-. Vol. 149. № 2. ИЭПП, 2002.
  4. ^ Эмсли, А. М., и Г. С. Стивенс. «Обзор химических показателей деградации бумажной целлюлозной изоляции в маслонаполненных трансформаторах». Наука, измерения и технологии, Труды IEE-. Vol. 141. № 5. ИЭПП, 1994.
  5. ^ Ван, Дайан. Диагностика неисправностей силовых трансформаторов на основе онтологии. Дисс. Ливерпульский университет, 2011 г.
  6. ^ Абу-Эланиен, Ахмед Э.Б. и М.М.А. Салама. «Обследование по мониторингу состояния трансформаторов». Энергетика, 2007 Конференция по крупным инженерным системам. IEEE, 2007.
  7. ^ Гонсалес, Карлос и др. «Подход к диагностике трансформатора с использованием метода анализа частотной характеристики». IEEE Industrial Electronics, Ежегодная конференция IECON 2006-32, посвященная. IEEE, 2006 г.
  8. ^ Бартникас, Р. "Частичные разряды. Их механизм, обнаружение и измерение". Диэлектрики и электрическая изоляция, IEEE Transactions on 9.5 (2002): 763-808.
  9. ^ Stone, G.C., et al. «Практическая реализация сверхширокополосных детекторов частичных разрядов». Электрическая изоляция, IEEE Transactions on 27.1 (1992): 70-81.
  • Гизеке, Дж. Л. Оценка состояния трансформатора с использованием метода HFCT. см. статью в transformers-magazine.com Июль 2016