Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 25
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Уральский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра «электроснабжения транспорта»
РЕФЕРАТ
На тему: «Диагностика трансформатора»
Проверил Выполнили: студенты гр Э-430
преподаватель: Грехов А.О. Николаев А.В.
Чернавин В.В.
Екатеринбург 2014
-
Диагностика механического состояния обмоток
Продление жизни трансформатора в значительной степени зависит от стабильности механических характеристик его обмоток. Однако даже в правильно спроектированном трансформаторе очень часто (в большинстве случаев) заложены предпосылки его будущих проблем применительно к электродинамической стойкости. Причиной этих предпосылок является технология изготовления обмоток, а суть в том, что обмотки изначально могут иметь некоторую магнитную несимметрию.
Обмотки трансформаторов стараются делать магнитосимметричными, что позволяет минимизировать электродинамические силы, действующие в обмотках и на опоры прессующие кольца, ярмовые балки. В новом трансформаторе эта несимметрия невелика и не представляет опасности для трансформатора Однако, чем старше трансформатор, тем больше электродинамических воздействий при КЗ, толчках нагрузки он получает, тем больше меняются физико-химические свойства изоляции, тем больше меняются ее механические свойства.
В настоящее время в России для диагностики механических деформаций обмоток трансформаторов наиболее широко применяются два метода метод измерения сопротивления короткого замыкания (метод Zk) и метод низковольтных импульсов (метод НВИ).
Суть метода низковольтных импульсов.
Суть метода НВИ заключается в том, что на ввод одной из обмоток трансформатора подается короткий прямоугольный импульс низкого напряжения (100-500 В), а с вводов других обмоток записываются осциллограммы реакций обмоток на воздействие этого импульса. Изменения в осциллограммах и их спектрах (получаемых в результате математической обработки) свидетельствуют о наличии или отсутствии деформаций обмоток трансформатора.
В основе метода НВИ лежит принцип последовательного дефектографирования, когда результаты текущих измерений сравниваются с результатами предыдущих измерений, а состояние трансформатора оценивается степенью отклонения нормограммы от дефектограммы.
Особенностью проведения измерений методом НВИ в эксплуатации является то, что результаты предыдущих измерений зачастую отсутствуют, то есть база для сравнения отсутствует. В связи с этим была поставлена задача оценить возможность анализа состояния обмоток только по результатам первичного дефектографирования, определить условия, при которых такая оценка является достоверной и дать рекомендации по применению метода в эксплуатации.
Результаты диагностики трансформаторов в эксплуатации методом НВИ.
Диагностика механических деформаций обмоток трансформаторов методом низковольтных импульсов производилась с помощью диагностических установок типа ’’Импульс”, разработанных в ВЭИ
Анализ состояния трансформаторов, дефектографирование которых ранее не проводилось, производился только по результатам текущих измерений сравнением обмоток разных фаз между собой. Поврежденной считалась фаза, отличие которой от других являлось наибольшим и превышало допустимые значения. Основная сложность такого подхода заключается в том, что обмотки разных фаз изначально имеют некоторые отличия, обусловленные технологическими и конструктивными факторами.
Однако дефектографирование, проведенное на десятках трансформаторов разной мощности и класса напряжения, показали, что в большинстве случаев обмотки разных фаз трансформаторов обладают высокой идентичностью, а установленные критерии "отбраковки" трансформаторов нуждаются лишь в незначительной коррекции.
Благодаря применению метода НВИ при испытаниях трансформаторов на стойкость при КЗ оказалось возможным количественно оценить три типичных уровня состояния обмоток трансформатора по результатам дефектографирования с помощью установок "Импульс”:
-
Кг>0,98, 8<3% – изменения механического состояния обмоток нет: продолжение эксплуатации трансформатора возможно без плановой ревизии. (Кг – коэффициент парной корреляции, характеризующий степень отличия двух осциллограмм; Кг-1, если осциллограммы полностью идентичны. 6 – разность осциллограмм в процентах). -
0,98′КГ>0,96, 5%> д >3% – имеются начальные изменения механического состояния обмоток, наиболее часто связанные с распрессовкой отдельных фаз или обмоток, которые не являются еще опасными и не требуют немедленного вывода трансформатора из эксплуатации для ремонта или обширной ревизии. -
Kr<0,96, 3 >5% – имеются остаточные деформации в обмотках, требующие срочной ревизии и проведения полного комплекса диагностических обмеров.
Одним из основных требований, без удовлетворения которого невозможно получение достоверных результатов диагностики, является необходимость достижения высокой воспроизводимости результатов измерений.Эта проблема может быть решена как ужесточением требований к обеспечению стабильности основных параметров аппаратуры, к процедуре измерений, так и совершенствованием самого метода диагностики таким образом, чтобы проблема воспроизводимости результатов перестала быть актуальной.
Для реализации такого подхода в настоящее время в ВЭИ существующий метод НВИ дополняется методом частотного анализа (МЧА).
Суть метода частотного анализа заключается в том, что от свип-генератора на ввод обмотки подается синусоидальный сигнал, изменяющийся от нескольких килогерц до 2-4 мегагерц, и записываются амплитудно-частотные характеристики A(F) реакции обмотки на воздействие этого сигнала. Как и в методе НВИ измерения проводятся до и после электродинамического воздействия на обмотку при КЗ. Сравнение спектральных характеристик, полученных до КЗ (нормограммы) и после КЗ (дефектограммы) позволяет судить о наличии механических деформаций в обмотке трансформатора.
Достоинством МЧА является хорошая воспроизводимость измерений, обусловленная слабой чувствительностью к некоторым изменениям параметров генератора, к влиянию кабелей, соединителей и т.п. Для обоих методов используется единая элементная база. Предполагается, что созданные в ВЭИ и используемые в энергосистемах диагностические установки типа "Импульс" будут дооснащены необходимыми компонентами, что позволит использовать для диагностики обмоток трансформаторов обобщенный подход, использующий оба метода.
-
Частичные разряды
Все виды развивающихся повреждений изоляции начинаются с частичных разрядов (ЧР).
Цели измерения ЧР в эксплуатации:
• выявление разрядов и искрения в масле, определенных по результатам хроматографического анализа растворенных в масле газов;
• уточнение состояния оборудования, имеющего симптомы снижения электрической прочности изоляции (увлажнение, загрязнение и пр.);
• оценка качества изоляции после ремонта, реконструкции, модернизации;
• определение необходимости проведения ремонта после длительной эксплуатации;
• оценка состояния особо ответственного оборудования.
Характеристиками ЧР являются: значение кажущегося заряда, частота следования ЧР, средний ток ЧР, средняя мощность ЧР, квадратичный параметр.
Опыт эксплуатации показывает, что большая часть отказов трансформаторов из-за ЧР связана с нарушениями в изоляции обмоток, и во многих случаях эксплуатация трансформатора может быть продолжена, если идентифицирован источник ЧР.
Критерием нормальной изоляции при испытании на заводе является отсутствие ЧР интенсивностью 300—500 пКл.
Очевидно, что для разрушения материала требуется достаточная энергия. Если энергия разрядов составляет микроджоули, можно ожидать образование Х-воска и газов (водород, метан, ацетилен). Энергия разрядов порядка миллиджоулей может разрушать бумагу с выделением ненасыщенных углеводородов.
При нормальном уровне интенсивности ЧР загрязнение изоляционных промежутков характеризуется увеличением частоты повторения импульсов и мощности ЧР.
Для обнаружения ЧР и измерения их характеристик используется электрический метод.
При эффективном устранении внешних помех метод позволяет измерять непосредственно параметры внутренних ЧР с высокой чувствительностью, определять зону возникновения ЧР, а также природу ЧР. Измерения могут проводиться одновременно по нескольким схемам (в разных точках трансформатора), что облегчает определение места ЧР.
Универсальный Анализатор частичных разрядов UPDA (CutlerHammer, США) измеряет и одновременно анализирует спектры сигналов от восьми датчиков. Измеряется амплитуда разрядов, частота повторения и мощность. Анализатор обеспечивает возможность выявления полезных сигналов на уровне до 50 пКл на новых подстанциях и до 100—150 пКл на старых подстанциях (с высоких уровнем помех).
Универсальный Анализатор ЧР - UPDA (UniversalPartialDischargeAnalyzer) включает в себя:
-
Мощный портативный компьютер для управления процессом измерений, сбора данных, обработки, документирования и хранения информации; -
Два цифровых четырёхканальных осциллографа для визуальной оценки явлений ЧР и передачи данных в компьютер; -
Комплекта датчиков, индуктивных (высокочастотные трансформаторы тока) и ёмкостных; -
Измерительные радиочастотные кабели связи; -
Фильтры верхних частот.
Применяется метод регистрации ЧР, основанный на измерении параметров импульсов тока, возникающих в изоляции трансформатора и передающихся во внешнюю цепь заземления.
При измерении регистрируются следующие параметры:
-
Осциллограммы импульсов ЧР; -
Амплитуды импульсов ЧР; -
Значения кажущегося заряда; -
Частота следования импульсов; -
амплитудно-фазовое распределение импульсов; -
мощность разрядов.
В процессе измерений производится идентификация импульсов ЧР и помех, отстройка от помех и выделение ЧР, статистическая обработка сигналов. Обработка результатов выполняется модулем MS EXCEL 7.0, в котором генерируется отчет со всеми выходными данными.
Протокол с заключением по результатам испытаний и рекомендациями передается заказчику.
Измерительная система ВА РТРТ ABB PowerTransformers, Швейцария выполняет амплитудно-фазовый анализ, спектральный анализ (в полосе от 1 кГц до 20 МГц) и регистрацию на многоканальном цифровом осциллографе.
Для регистрации ЧР применяются широкополосные акустические датчики от 30 до 150 или даже 500 кГц, а также резонансные датчики 125—150 кГц. До 8—24 датчиков устанавливаются вокруг бака на разной высоте. В некоторых случаях датчики устанавливаются внутри бака трансформатора, что может обеспечить чувствительность 100 пКл на уровне помех до 10,0 пКл.
В странах СНГ нашли широкое применение индикаторные акустические приборы типа АИР, которые обеспечивают чувствительность не менее 10 дел/мВ в полосе частот 40—500 кГц.
Электромагнитный метод основан на дистанционной регистрации электромагнитного излучения ЧР в СВЧ-диапазоне с помощью антенны. Метод позволяет выявить только разряды очень высокого уровня и подвержен сильному влиянию со стороны соседнего оборудования. Эффективность метода может быть значительно повышена при установке антенны СВЧ внутри бака.
Локация и определение уровня ЧР в трансформаторе направленно на выявление местных очагов ЧР в изоляции и магнитопроводе. Позволяет оценить состояние как главной, так и витковой изоляции трансформатора в условиях реальных напряжённостей на объекте и в сочетании с другими методами, существенно повышает достоверность оценки состояния изоляции, особенно, в начальных стадиях ее старения. Позволяет указать место расположения источника ЧР.
Рисунок 1
Методика регистрации ЧР электрическим методом состоит в исследовании измеренных сигналов с датчиков всех фаз с помощью регистратора. При использовании регистратора используется сложный алгоритм селекции импульсов ЧР на основе физических признаков ЧР и матриц взаимного влияния сигналов между различными фазами и элементами контролируемого оборудования. Эти особенности регистратора позволяют эффективно отстраиваться практически от всех помех, присутствующих в высоковольтном оборудовании (корона, синхронные помехи, перенаводки ЧР с фазы на фазу и т. д.). Для оценки результатов проводится градуировка схемы регистрации. Градуировка проводилась по параллельной схеме в соответствии с требованиями ГОСТ 20074-83.
