35 kV დისტრიბუციული ტრანსფორმატორების გრავიტაციული ზედაპირთან კავშირის დაზიანებების დიაგნოსტიკური მეთოდების ანალიზი

35 kV-ის დისტრიბუციული ტრანსფორმატორები: კორპუსის გრძელი დაზიანების ანალიზი და დიაგნოსტიკური მეთოდები

35 kV-ის დისტრიბუციული ტრანსფორმატორები არიან ელექტროენერგიის სისტემებში ხშირად გამოყენებული კრიტიკული оборудование, несущее важные задачи по передаче электроэнергии. Однако в процессе длительной эксплуатации критичным вопросом, влияющим на стабильную работу трансформаторов, становятся неисправности заземления сердечника. Неисправности заземления сердечника не только влияют на энергоэффективность трансформатора и увеличивают затраты на обслуживание системы, но также могут привести к более серьезным электрическим сбоям.

По мере старения оборудования частота неисправностей заземления сердечника постепенно увеличивается, что требует усиленного диагностирования и устранения неисправностей при эксплуатации и техническом обслуживании энергетического оборудования. Хотя существуют определенные диагностические методы, все еще есть технические ограничения, такие как низкая эффективность обнаружения и трудности в локализации неисправностей. Существует острая необходимость в исследовании и применении более точных и чувствительных технологий диагностики неисправностей для повышения надежности работы оборудования и обеспечения стабильности и безопасности энергосистем.

1 კორპუსის გრძელი დაზიანების მიზეზებისა და მათ ქარაქტერისტიკების ანალიზი 35 kV-ის დისტრიბუციულ ტრანსფორმატორებში

1.1 კორპუსის გრძელი დაზიანების საერთო მიზეზები

35 kV-ის დისტრიბუციულ ტრანსფორმატორებში კორპუსის ფესვებს ჩამოსხმად გამოიყენებენ იზოლაციის მასალები. თუმცა დიდი ხანგრძლივობის გამოყენებისას შინაგანი ელექტრული ველები და ტემპერატურა იზოლაციის მასალების დანელებას იწვევენ, განსაკუთრებით მაღალი დარტყმის და მაღალი ტემპერატურის გარემოებებში, სადაც იზოლაციის მახასიათებლები სწრაფად დაინელება. დანელების განმავლობაში იზოლაციის წინააღმდეგობა შემცირდება და ნაწილობრივი იზოლაციის დარღვევა შეიძლება გამოიწვიოს მრავალწერტილიანი დაზიანება.

ტრანსფორმატორები დიდი ხანგრძლივობის გამოყენებისას უცნაური ვიბრაციას იცდიან. განსაკუთრებით დიდი ტვირთის ფლუქტუაციის პირობებში, ვიბრაცია შეიძლება გამოიწვიოს კორპუსის და კორპუსის დაჭერის კომპონენტების შემთხვევითი დანაცვლება. სუსტი დაჭერის კომპონენტები ან დანელებული იზოლაციის მასალები შეიძლება გამოიწვიოს დაზიანება. ტრანსფორმატორების კორპუსის დამზადების დაზიანებები ასევე არის კორპუსის დაზიანების მნიშვნელოვანი მიზეზები. დამზადებისას, თუ სილიკონის ფერი აქვს ბურულებს, არასწორად დახარჯულ იზოლაციის შრაფას ან კორპუსის დამზადების დამატებით ზუსტებას, შეიძლება გამოიწვიოს ნაწილობრივი იზოლაციის დარღვევა. ამ დაზიანებები ხშირად არის კონცენტრირებული ტრანსფორმატორის დაზიანების ნაწილებში. როდესაც კორპუსის შინაგანი ელექტრული ველის განაწილება არასწორია, შეიძლება გამოიწვიოს ნაწილობრივი დარღვევა.

1.2 დაზიანებების ელექტროტექნიკური ქარაქტერისტიკები და დაზიანებები

კორპუსის დაზიანების ყველაზე დირექტული ელექტროტექნიკური ქარაქტერისტიკა არის დაზიანების დენის ზრდა. დაზიანების დენი ხშირად გამოიხატება დენის ფლუქტუაციით ჰარმონიული კომპონენტებით, განსაკუთრებით 50 Hz-ზე მაღალი სიხშირის რეგიონებში. დაზიანების დროს დენის დენის ველი ხშირად არ არის სინუსოიდური და ჰარმონიული კომპონენტების ამპლიტუდა დიდია.

კორპუსის დაზიანების კიდევ ერთი ტიპიური ქარაქტერისტიკა არის ნაწილობრივი დარღვევა. იზოლაციის მასალის დარღვევის შემდეგ ელექტრული ველი დანელებულ არეალში კონცენტრირდება, რაც იწვევს კორონარულ და ნაწილობრივ დარღვევას. ნაწილობრივი დარღვევა ხშირად იწვევს მაღალი სიხშირის დენის იმპულსებს, რომლების სიხშირის დიაპაზონი ჩვეულებრივ არის 3-30 MHz. ამ სიხშირეში დენის სიგნალები შეიძლება დაიჭეროს და დაიანალიზოს სპეციალური მაღალი სიხშირის დენის ტრანსფორმატორების (HFCT) გამოყენებით.

კორპუსის დაზიანების გამოწვეული კიდევ ერთი ელექტროტექნიკური ქარაქტერისტიკა არის ტემპერატურის ზრდა. დაზიანების ადგილზე ტემპერატურის ზრდა ხშირად იწვევს ტემპერატურის ზრდას. ეს ტემპერატურის ზრდა არა tik იზოლაციის მასალების დანელებას იწვევს, არამედ შეიძლება გამოიწვიოს კორპუსის ნაწილობრივი გახაცრობა.

1.3 დაზიანებების გავლენა ტრანსფორმატორის ფუნქციონირებაზე

კორპუსის დაზიანება იწვევს დაზიანების დენის ზრდას, რაც იწვევს ტრანსფორმატორის კორპუსში დამატებით დაკარგვებს. კორპუსის დაკარგვები ძირითადად შედგება ტერეციული დაკარგვებისა და ჰისტერეზის დაკარგვებისგან. როდესაც დაზიანება ხდება, ტრანსფორმატორის შინაგანი მაღალი დარტყმის განაწილება ნაწილობრივ უტაცს ტერეციულ დაკარგვებს. ეს არა tik შემცირებს ტრანსფორმატორის ენერგეტიკურ ეფექტივობას, არამედ შეიძლება საკუთარი გარემოს დაკარგვების ნაკლებად დაუმატოს. კორპუსის დაკარგვების ზრდა არა tik იწვევს ტრანსფორმატორის გახაცრობას, რაც დაუშვებს დიდი ხანგრძლივობის სტაბილურ ფუნქციონირებას.

კორპუსის დაზიანების გამოწვეული ნაწილობრივი დარღვევა და ტემპერატურის ზრდა აჩქარებს ტრანსფორმატორის შინაგანი იზოლაციის მასალების დანელებას. იზოლაციის დანელების დროს იზოლაციის შრაფების წინააღმდეგობა დაეცემა და ელექტროიზოლაციის შესაძლებლობა ნაკლებდება. როდესაც იზოლაცია სრულად დარღვევის ქვეშ იქნება, შეიძლება გამოიწვიოს ნაწილობრივი შორტი ან უფრო სერიოზული სრული შორტის ავარია.

კორპუსის დაზიანება არა tik იწვევს ელექტროტექნიკური მახასიათებლების დარღვევას, არამედ არის გავლენის მქონე ტრანსფორმატორის მასლის ქიმიურ შემადგენლებზე. როდესაც კორპუსი დაზიანების ქვეშ იქნება, ნაწილობრივი დარღვევა და გახაცრობა იწვევს შინაგან მასლის ტემპერატურის ზრდას, რაც იწვევს დაშლილი გაზების შემადგენლების ცვლილებას მასლში, განსაკუთრებით მეთანე (CH4) და ეთილენის (C2H4) შემადგენლების ანომალურ ზრდას.

2 კორპუსის დაზიანების დიაგნოსტიკური მეთოდები და ტექნიკური შედარება

2.1 ტრადიციული დიაგნოსტიკური მეთოდები

დირექტული წინასწარი დენის მეთოდი არის ერთ-ერთი ტრადიციული დიაგნოსტიკური მეთოდი კორპუსის დაზიანების დიაგნოსტიკისთვის, რომელიც მთავრდება იზოლაციის წინააღმდეგობის შესახებ დაზიანების არსებობის დასადგენად კორპუსისა და დენის შორის. ეს მეთოდი გამოიყენებს დირექტულ დენს და იზოლაციის წინააღმდეგობას დენის და დენის შრის შეფარდებით გამოთვლით. იდეალურად, კორპუსის იზოლაციის წინააღმდეგობა უნდა დარჩეს მაღალი, თუ წინააღმდეგობა დაეცემა განსაზღვრულ თარიღზე, ეს შეიძლება იწვიოს დაზიანება.

თუმცა, დირექტული მძიმის მეთოდი არ შეძლებს ზუსტად დახვეწას. მისი გაზომვის შედეგები უნდა გამოსახავდეს მთლიანი გარდამცემის საშუალო იზოლაციის პერფორმანსს და არ შეძლებს დადებას კონკრეტული დაზიანების ზონების შესახებ. ეს მეთოდი ასევე იყენებს გადახრას, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, როდესაც იზოლაციის დაძველება ჯერ კიდევ არ იწვევს დირექტული მძიმის საშუალო ცვლილებებს, რითაც ხდება დაზიანების timpuriu detectare neefectiv. ადიდებას, დირექტული მძიმის მეთოდი არ შეძლებს შესაძლოა ინფორმაციის გაცემას დაზიანების ტიპების შესახებ, და დეტალური დაზიანების მახასიათებლები არ შეიძლება ეფექტურად გამოიყენოს გაზომვის მონაცემებიდან.

ნეფტის ქრომატოგრაფიული ანალიზი გამოიყენებს ტრანსფორმატორის ნეფტის დაშლილი გაზების კომპონენტების ცვლილებების გამოსახვას დაზიანების ტიპების შესახებ. ეს დაშლილი გაზები ჩანაცვლების დროს ხშირად წარმოიქმნება დისჩარჯის, დაზარმაცების ან სხვა ელექტროტექნიკური დაფართობის შემთხვევაში ტრანსფორმატორში. ტრანსფორმატორის ნეფტის ჩვეულებრივი გაზის კომპონენტები შეიძლება იყოს მეთან (CH4), ეთილენი (C2H4), ეთანი (C2H6) და ა.შ. გაზების კონცენტრაციის ცვლილებები აღწერენ ტრანსფორმატორის ოპერაციულ სტატუსს.

დაშლილი გაზების კონცენტრაციების შედარებით ნეფტით და დაზიანების ტიპებთან, შესაძლებელია პრელიმინარული დადება იმის შესახებ, რომ ტრანსფორმატორში ხდება ბირთვის დარტყმა. ნეფტის ქრომატოგრაფიული ანალიზი იყენებს შედარებით დადებულ პასუხს; დაზიანების შემდეგ დაშლილი გაზების აგრევა საჭიროებს დროს, რითაც შეზღუდებულია დაზიანების დიაგნოსტიკის დროებითობა. ადიდებას, ნეფტის ქრომატოგრაფიული ანალიზი არ შეძლებს ზუსტი დაზიანების დახვეწას ან დეტალურ მახასიათებლებს, მხოლოდ გამოსახავს დაზიანებებს გაზების კონცენტრაციის ცვლილებებით. მცირე ან დროებით დაზიანებების შემთხვევაში, ნეფტის ქრომატოგრაფიული ანალიზის დიაგნოსტიკა შეიძლება იყოს დადებული და არ შეძლებს შესაბამისად დაზიანების შემთხვევაში პასუხისმგებელი რეაქცია.

2.2 თანამედროვე ინსტრუმენტული დეტექციის ტექნოლოგიები

ლოკალური დისჩარჯის დეტექციის ტექნოლოგია ფუნდამენტირებულია მაღალი სი частоты токовых трансформаторов (HFCT) принципе, захватывает и анализирует импульсные сигналы разряда, вызванные заземлением сердечника, для диагностики неисправностей. Когда происходит заземление сердечника, локальный разряд генерирует высокочастотные импульсы тока в точках повреждения изоляции. Эти сигналы тока обычно проявляются как высокочастотный шум или импульсные сигналы с частотным диапазоном, обычно находящимся в пределах от 3 до 30 МГц.

Установка высокочастотных датчиков тока на заземляющую линию трансформатора позволяет в реальном времени захватывать сигналы локального разряда. Эта технология эффективно локализует места локальных неисправностей, обладает высокой чувствительностью и может обнаруживать неисправности на ранних стадиях. Технология локального разряда эффективно выявляет небольшие неисправности, вызванные старением изоляции или механическими повреждениями, предоставляя точную информацию о диагностике неисправностей. Анализируя сигналы локального разряда, можно оценить степень и тенденцию развития неисправностей, что позволяет принять соответствующие меры по техническому обслуживанию или профилактике.

Инфракрасная термография использует инфракрасные тепловизоры для обнаружения мест локального повышения температуры в сердечнике, чтобы определить, существуют ли заземления. После возникновения заземлений в трансформаторах потери вихревых токов в локальных областях приводят к повышению температуры, особенно значительному вокруг мест неисправностей. Инфракрасная термография позволяет получать реальное распределение температур на поверхности сердечника и определять наличие неисправностей по различиям в температуре. Обычно, когда разница температур превышает 10°C, требуется сконцентрированное исследование этой области. Преимущество этой технологии заключается в возможности обнаружения изменений температуры бесконтактным способом, с быстрой скоростью измерения, что делает ее подходящей для быстрого полевого обследования.

მაღალი სი частоты токового детектирования методი გამოიყენებს როგოვსკის კარგის გამო და ზემოქმედებს მაღალი სი частоты токови изменения на заземляющей линии, обычно в диапазоне частот от 500 кГц до 2 МГц. Эти высокочастотные токи генерируются процессами разряда, вызванными заземлением сердечника. Обнаруживая сигналы тока в этом диапазоне частот, можно эффективно идентифицировать наличие неисправностей. По сравнению с технологией локального разряда, метод высокочастотного токового детектирования имеет более высокую чувствительность и может захватывать очень слабые сигналы неисправностей. Использование катушек Роговского для бесконтактного измерения не только упрощает установку, но и улучшает точность измерений. Эта технология особенно подходит для областей, которые труднодоступны, и может выполнять онлайн-обследование без повреждения оборудования.

3 Оптимизация процесса диагностики и анализ типичных случаев

3.1 Рекомендации по оптимизированному диагностическому процессу

При диагностике заземления сердечника первым шагом должно быть предварительное сканирование с использованием инфракрасной термографии. Инфракрасные тепловизоры могут быстро получить карты распределения температуры на поверхности трансформатора, помогая диагностическим специалистам идентифицировать возможные области аномального повышения температуры. Как только предварительное сканирование выявит потенциально проблемные области, следующим шагом должно быть комбинированное использование методов высокочастотного токового детектирования и локального разряда для точного тестирования.

Метод высокочастотного токового детектирования использует катушки Роговского для захвата изменений заземляющего тока в диапазоне частот от 500 кГц до 2 МГц, эффективно идентифицируя области заземления сердечника. Технология локального разряда в реальном времени мониторит импульсные сигналы разряда с помощью датчиков HFCT, анализируя частоту и интенсивность разряда для дальнейшего подтверждения местоположения неисправностей.

После проведения высокочастотного токового и локального разрядного обследования, последним шагом является верификация и анализ степени неисправности с помощью анализа масла. Обнаруживая растворенные газы в масле трансформатора, особенно изменения концентрации метана (CH4), этилена (C2H4) и других газов, можно дополнительно подтвердить природу неисправности. Для серьезных случаев заземления сердечника анализ масла покажет аномально повышенные компоненты газов. Комбинирование данных анализа масла с другими результатами обследования позволяет всесторонне оценить влияние неисправности и предоставить основу для последующих ремонтных работ.

3.2 Анализ типичных случаев

Во время эксплуатации на подстанции технический персонал заметил значительное увеличение заземляющего тока в 35 кВ распределительном трансформаторе, значительно превышающее нормальные значения. Данные мониторинга показали, что заземляющий ток достиг 5 А, в то время как в нормальных условиях он должен быть меньше 100 мА. Проблема заключалась в том, что, хотя заземляющий ток аномально увеличился, явных внешних физических признаков неисправности не было. Традиционные электрические методы диагностики, такие как измерение постоянного сопротивления и анализ масла, не смогли предоставить четкую информацию о локализации неисправности.

ამ ტრანსფორმаторის ბუშტის გრავიტაციის ხარკის პრობლემის გადაჭრისთვის სერვისული პერსონალი გამოყენობდა რამდენიმე თანამედროვე დიაგნოსტიკურ ტექნოლოგიას. პირველ რიგში, ისინი გამოყენებდნენ FLIR T640 ინფრაწითეს თერმალურ კამერას წინადადებით სკრინინგზე, რათა სწრაფად განსაზღვრონ ტემპერატურის ზრდის ზონები ბუშტში და დაკავშირებულ კომპონენტებში. შემდეგ ისინი გამოყენებდნენ PD-Tech HFCT სამართავ დენის სენსორებს გრავიტაციის დენის მონიტორინგისთვის. ბოლოს, ისინი გამოყენებდნენ PD-Tech ნაწილობრივი დენის დეტექტორებს დენის სიგნალების ტესტირებისა და ანალიზისთვის, რათა განსაზღვრონ ხარკის წერტილი. ტესტის შედეგები ჩანს ცხრილში 1-ში.

ცხ.1 ტრანსფორმატორის ხარკების დეტექციის შედეგები

ინფრაწითელი თერმოვიზური სკანერის შედეგების მიხედვით, ბუნდურის კლამპირების კომპონენტებთან ახლოს ტემპერატურის განსხვავება შეადგინა 12°C-ს, რაც ნორმალური დიაპაზონის ზედმეტს, რითაც წარმოებით დადებული იყო ამ არეალში შესაძლო დათხევა. დიდი სიხშირის ელექტრო სენსორების რეალურ დროში გამოყენებით გამოჩნდა მიმაგრების დენი 5 A, რაც ნორმალური მნიშვნელობის 100 mA-ს ნაკლებია, რითაც დადებული იყო, რომ ტრანსფორმატორში დაზიანება განვითარდა. შემდეგი ლოკალური დახარჯვის შესაბამისი შესაძლებლობების შემოწმება გამოჩინა, რომ დიდი სიხშირის ელექტრო სიგნალები 4.5-18 MHz-ის დიაპაზონში მნიშვნელოვანი ფლუქტუაციას იჩენდა, რითაც დახარჯვის ინტენსივობა მუდმივად ზრდას უხდიდა, რითაც დადებული იყო, რომ დაზიანების წერტილი მდებობდა ბუნდურის კლამპირების ასამბლებში და დაზიანება განვითარდა.

დაზიანების წერტილის ბოლოს დადებული იყო ბუნდურის კლამპირების კომპონენტის იზოლაციურ საფარზე. გარკვეული დროს გამოყენების შედეგად იზოლაციის მასალა დაძველდა, რითაც მცირე იზოლაციური დაზიანება გამოიწვია, რომელმაც გამოიწვია მიმაგრების დაზიანება. დაზიანების შესამსრულებელ ზომებში შედიდა იზოლაციური საფარის ჩანაცვლება, რომელიც შემდეგ ტესტებით დადებული იყო, რომ მიმაგრების დენი დაბრუნდა ნორმალურ მნიშვნელობებში, რითაც დაზიანება დაელოდა და დარწმუნდა ტექნიკის სტაბილური მუშაობა.

ეს შემთხვევა დადებული იყო, რომ ინფრაწითელი თერმოვიზური ტექნოლოგიის, ლოკალური დახარჯვის შესაბამისი შესაძლებლობების და დიდი სიხშირის ელექტრო დეტექტორების ტექნოლოგიის კომბინირებული გამოყენება შესაძლებელია გაუმჯობესოს ბუნდურის მიმაგრების დაზიანების დიაგნოსტიკის ეფექტიურობა და სიზუსტე. ფაქტიურ მუშაობასა და მრთვაში, პერსონალური უნდა რეგულარულად გამოიყენოს ეს ტექნოლოგიები კომბინირებული დიაგნოსტიკისთვის, რათა დაუზუსტდეს ტრანსფორმატორების უსაფრთხო და სტაბილური მუშაობა.

4 შედეგი

ბუნდურის მიმაგრების დაზიანების დიაგნოსტიკაში, რამდენიმე თანამედროვე დიაგნოსტიკური ტექნოლოგიის კომბინირებული გამოყენება შესაძლებელია დაემატოს დაზიანების მდებარეობის და დიაგნოსტიკის ეფექტიურობის სიზუსტე. დიდი სიხშირის ელექტრო დეტექტორების, ლოკალური დახარჯვის ანალიზის და ინფრაწითელი თერმოვიზური ტექნოლოგიის სინერგიის შედეგად, შესაძლებელია დაზიანების წყაროების დაზუსტებული იდენტიფიკაცია და ტექნიკის დარჩენის დროს შემცირება, რითაც გაზრდილი იქნება ტრანსფორმატორების სამუშაო ხანგრძლივობა.

მომავალში, ახალი დეტექტორების უნიკალური განვითარებისა და გამოყენების შემდეგ, ბუნდურის მიმაგრების დაზიანების დიაგნოსტიკა და მრთვა გახდება უფრო ეფექტური და დაზუსტებული, რითაც დაუზუსტდება ელექტრო სისტემების სტაბილურობა და უსაფრთხოება.