Оценка воздействий на внутреннюю изоляцию обмоток силовых трансформаторов при резонансных перенапряжениях

В журнале «Электричество» №4 за 2020 год опубликована статья:
«Оценка воздействий на внутреннюю изоляцию обмоток силовых трансформаторов при резонансных перенапряжениях». Авторы: Ларин Василий Серафимович (ВЭИ), Матвеев Даниил Анатольевич (НИУ «МЭИ»).
Обмотки силовых трансформаторов высокого напряжения представляют собой сложные колебательные контуры с собственными частотами колебаний от единиц до сотен кГц. Известно, что если частота колебаний напряжений на входных зажимах трансформатора близка к одной из собственных частот колебаний обмотки, то такие колебания могут инициировать развитие высокочастотных резонансных перенапряжений внутри обмоток, что создает потенциальную опасность для внутренней изоляции трансформатора. Наиболее распространенной причиной появления колебаний напряжения на зажимах трансформатора с частотами от десятков до сотен кГц является многократное отражение электромагнитных волн на концах питающих кабельных линий длиной от десятков до сотен метров. С увеличением номинальных напряжений кабельных линий и с ростом их применения в последние годы наблюдается все больше случаев повреждения внутренней изоляции трансформатора из-за высокочастотных резонансных перенапряжений внутри обмоток. Для обеспечения способности трансформаторов выдерживать высокочастотные напряжения важно оценить напряжения, воздействующие на их внутреннюю изоляцию. В последнее время получили большое развитие высокочастотные модели трансформаторов (так называемые модели «белого ящика»). Их использование позволяет оценить резонансные частоты и получить качественную картину развития резонансных процессов в обмотках трансформаторов. Однако ограничения этих моделей, а именно отсутствие частотно-зависимых потерь, не позволяют получить достоверную оценку амплитуд резонансных перенапряжений внутри обмоток. Для более точного определения напряжений на участках изоляции обмоток предпочтительно использовать прямые измерения напряжений в обмотках и передаточные функции в широком диапазоне частот. Рассмотрены вопросы применения расчетно-экспериментальной оценка напряжений, воздействующих на внутреннюю изоляцию обмотки, на основе результатов моделирования и измерений. Также рассмотрены задачи верификации и повышения точности расчетных моделей путем использования доступных на практике измерений.