Информационный портал  "TRANSFORMаторы"

Акустические сигналы от частичных разрядов в изоляции силовых трансформаторов
 

Акустические сигналы от частичных разрядов в изоляции силовых трансформаторов

Рощупкин М.Д., Ермаков Е.Г., Хренов С.И.

 

 

Возникающие в изоляции электрооборудования частичные разряды (ЧР) большой интенсивности представляют серьезную опасность. Одной из возможностей их обнаружения является акустический метод, позволяющий не только определить место дефекта, но и оценить его негативные последствия. С целью расширения возможностей акустического метода задачей авторов было определение параметров акустического сигнала и идентификация по ним дефектов от ЧР различных видов.

Ключевые слова: силовой трансформатор, изоляция, частичные разряды, методы обнаружения дефектов

Известно, что частичные разряды (ЧР) значительной интенсивности, возникающие в изоляции, представляют большую опасность для электрооборудования. Частичные разряды в изоляции силового трансформатора могут возникнуть по ряду причин: дефекты изготовления, старение, загрязнение поверхности твердой изоляции и масла, образование пузырьков газов, нештатные режимы работы и др.

Основные методы для обнаружения ЧР в изоляции — химический, электрический, акустический и разработка. Электрический метод широко известен, позволяет достаточно точно определить интенсивность разрядного процесса и его характер [1, 2]. Акустическим методом можно определить не только место дефекта, но и оценить примерно его опасность. Важно, что этим методом обследование можно провести оперативно, так как для этого не требуется отключать оборудование. С целью расширения возможностей акустического метода в статье определяются параметры акустического сигнала и изучаются возможности идентификации по ним различных видов ЧР.

На основании данных [3-6] можно выделить четыре основных вида дефектов продольной и главной изоляции трансформаторов, связанных с развитием ЧР: пробой масляного каната, скользящий разряд по поверхности твердой изоляции, ползущий разряд, разряд в масляном клине. Так как проведение измерений изоляции реальных силовых трансформаторов связано с рядом трудностей, то исследования проводились на четырех моделях. Конструкции испытательных ячеек с электродами, подробно описанные в [1, 2].

Модель 1 служит для изучения разрядов в масляном канале. Такого рода разряды в силовом трансформаторе могут возникать, например, между картонным барьером и катушкой или между соседними катушками. На модели 2 исследовались скользящие разряды. В трансформаторном оборудовании наиболее вероятно их возникновение по поверхности электрокартона. Скользящие разряды также могут развиваться в высоковольтных вводах с изоляцией конденсаторного типа по поверхности бумажных слоев и на изоляции вокруг устройства РПН. В конструкции 3 исследовались ползущие разряды. В маслобарьерной изоляции при пробое медяного канала, например вследствие грозового перенапряжения на трансформаторе, может произойти обугливание картона барьера. В электрическом поле с такого участка начинают возникать новые ЧР. Развиваясь, они оставляют в толще электрокартона характерный наутлероженный след. В модели 4 изучались разряды в масляном клине. Эти разряды возникают в тех местах оборудования, где изолированные токоведущие части в местах изгибов опираются на картонные изоляционные детали и напряженность поля имеет значительную касательную составляющую к поверхности диэлектрика. Пробой масла может возникнуть при небольшом напряжении и далее развиваться по поверхности изоляции в виде скользящего разряда.

Эти виды ЧР были изучены электрическим методом с использованием аппаратуры «СКИТ ЧР» производства ООО «Дизкон». Для каждой модели подучены уникальные фазовые диаграммы и амплитудные спектры [1, 2]. В итоге была подтверждена гипотеза об уникальности амплитудно-фазового распределения ЧР для различных видов дефектов.

В настоящем исследовании использовались датчик с рабочей полосой частот от 60 до 159 кГц (типа РчР) и широкополосный датчик от 30 до 500 кГц (тип WDI, фирма РАС). Запись показания датчика ультразвука проводилась с помощью цифрового осциллографа с пороговым триггером в те¬чение 40 мс, т.е. в течение двух периодов сетевой частоты (будем называть такую запись акустическим сигналом). Регистрировались лишь те импульсы давления, которые превышали установленный уровень.

Выделим две стадии: 1 — начальную стадию разрядных процессов, когда не происходят видимые изменения в образце; 2 — развитую стадию, которая приводит к необратимым изменениям изоляционной конструкции. Начальная стадия по нашему акустическому критерию — это появление одиночного акустического импульса или их группы, по амплитуде незначительно превышающих шум. Стадия развитых разрядных процессов — период стационарных интенсивных акустических импульсов, относительно устойчивых во времени (15—30 мин). На этой стадии акустический сигнал, как следовало ожидать, состоял из четырех импульсов (частота 100 Гц), соответствующих четырем полупериодам сетевой частоты. Напряжение, прикладываемое к модели, зависит от конфигурации электродов и типа твердого диэлектрика. При исследованиях на развитой стадии оно достигало значения 50 кВ.

1. Ермаков Е.Г., Монастырский А.Е. О проблемах применения электрического метода регистрации характеристик частичных разрядов для диагностики высоковольтных силовых трансформаторов. Трансформаторы: эксплуатация, диагностирование, ремонт и продление срока службы. - Материалы Международ. науч.-практ. конф., посвяш. 70-летию Виктора Соколова/Под ред. А.Г. Овсянникова. В Н. Осотова. - Екатеринбург: Изд. дом «Автограф», 2010.

2. Ермаков Е.Г. Оптимизация схемы диагностики силовых трансформаторов высших классов напряжения: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Санкт-Петербург. 2010.

3. Монастырский А.Е., Пильщиков В.Е. Методические основы измерения характеристик частичных разрядов в мощных силовых трансформаторах. - Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. 2000. вып. 11. — СПб: ПЭИПК.

4. Маяков В.П., Соколов В.В. Методы диагностики состояния трансформаторного оборудования. — Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования, 2000, вып. 11. - СПб: ПЭИПК.

5. Голоднов М.Ю. Контроль за состоянием трансформаторов. — М.: Энергоатомиздат. 1988.

6. Силовые трансформаторы. Справочная книга/Под ред. С.Д. Лизунова, А.К. Лоханина. - М.: Энергоатомиздат, 2004.

7. Chulichkov АЛ., Tsybulskaya N.D., Surkont O.S. et al. Vorphological Analysis of Acoustic Signals of Discharge Processes. — CIGRE 6th Southern Africa Regional Conf.. Cape Town, Somerset West, 17-21 August 2009, Paper P110.

 

 

 
 
Полное содержание статьи Вы можете найти в первоисточнике
Источник:  ©  Рощупкин М.Д., Ермаков Е.Г., Хренов С.И.Акустические сигналы от частичных разрядов в изоляции силовых трансформаторов. Электричество, №  11,  2011.– С.12-16.
Материал размещен на www.transform.ru: 12.01.2012 г.
 

 

Перейти в форум для обсуждения

  ©  TRANSFORMаторы 2004—2010


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика ??????????? ????