CC BY
1УДК 621-317.7,621-319 Мамедова Г.В., Агакишиев К. Ф.
Мамедова Г.В.
доцент кафедры «Электромеханика» Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
Агакишиев К.Ф.
магистр
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
АНАЛИЗ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
Аннотация: внеплановые отключения трансформаторов, вызванные неожиданными отказами, создают дополнительные проблемы для управления нагрузкой и стабильности системы. Мониторинг состояния силового трансформатора позволяет отслеживать различные параметры, прогнозировать возможность возникновения неисправностей и сокращать количество внеплановых отключений. В данной статье рассматриваются различные методы мониторинга состояния. С помощью MATLAB Simulink была подготовлена модель трансформатора со здоровыми и неисправными условиями. В данной работе рассматриваются неисправности L-G, Ь-Ь-О и L-L-L-G. Для мониторинга состояния и диагностики неисправностей используются различные параметры.
Ключевые слова: трансформаторы, мониторинг, отключения.
ВВЕДЕНИЕ:
Мониторинг состояния силового трансформатора очень важен для обеспечения работоспособности энергосистемы. Из сбора данных для здорового состояния, непрерывного мониторинга различных параметров и сравнения их с
параметрами здорового состояния трансформатора неисправности или нет, которые могут быть определены. Выполнение мониторинга состояния силового трансформатора с точки зрения затрат и времени является сложной задачей.
В данной статье рассмотрены различные методы мониторинга состояния силового трансформатора. Основными методами мониторинга состояния являются тепловой анализ, анализ вибрации обмоток, анализ растворенного газа, анализ движения и деформации обмоток, анализ частичных разрядов и анализ РПН[1]. Различные типы неисправностей в трансформаторе и анализ внешних неисправностей, таких как замыкание линии на землю, линии на землю, двойное замыкание линии на землю, трехфазное и трехфазное замыкание на землю в условиях чисто резистивной и резистивно- индуктивной нагрузки с использованием модели MATLAB Simulink, обсуждаются путем мониторинга различных параметров. В разделе 2 рассматриваются различные методы мониторинга состояния трансформатора. В разделе 3 представлена модель MATLAB Simulink для силового трансформатора. В разделе 4 обсуждаются результаты и сравнение различных методов.
Термический анализ:
Тепловой анализ трансформатора предоставляет важную информацию о его неисправности или состоянии здоровья. В основном при всех неисправностях тепловое поведение трансформатора искажается системой. Для определения для определения аномального состояния трансформатора используется температура горячей точки или термограф. Температура горячей точки является наиболее важным параметром, связанным со сроком службы и нагрузкой трансформатора.
Анализ вибрации сердечника и обмоток:
Вибрация центра и обмотки в первую очередь запускается связью и потоком утечки. Вибрация центра основана на магнитострикции, притягивающая ткань, помещенная в притягивающее поле, изменяет длину ткани в крошечных масштабах, что исключительно сильно влияет на ферромагнитный и ферромагнитный материал. Вибрация обмотки
трансформатора из-за электромагнитной силы также влияет на изменение ее размеров.
Анализ растворенного газа:
Для определения вины используется наблюдение за состоянием покрова с помощью разбитых видов газовых исследований и скорости выделения газов. Близость отклонений от нормы, таких как нагрев, дробное выделение и дугообразование, обвиняют в увеличении газового долга. Отличительной стратегией исследования разрушения газа является определение нерегулярности с использованием классической стратегии и стратегии вычислительной проницательности. При вине внутренней массы и объема газового пузыря приращение с периодическим разнообразием витальности изгиба.
Движение и деформация обмотки:
При высоком сквозном токе в трансформаторе обмотка подвергается отдельному механическому воздействию, что в ряде случаев приводит к развитию искажений и повреждению обмотки. Обмотка трансформатора может быть скручена в направлении наружу под действием короткозамкнутого электромагнитного привода. Сдвиг обмотки обычно происходит из-за дисбаланса электромагнитного привода, создаваемого током короткого замыкания и спиральным потоком[4]. Стратегия исследования развития и искажения обмотки заключается в обмене рабочими исследованиями, основанными на изменении такого параметра трансформатора, как емкость индуктивности, согласующегося в этот момент с искажением и выкорчевыванием обмотки. Эта стратегия помогает выделить две стратегии четкое исследование реакции повторения (SFRA) и напряжения привода (ЬУ1) тест.
Анализ частичных разрядов:
Частичные разряды являются основным источником разрушения изоляции силового трансформатора.
Измерение частичного разряда может быть выполнено несколькими методами. Первый основной метод - пьезоэлектрическая акустическая эмиссия,
при которой для измерения акустической эмиссии частичного разряда используются акустические датчики.
Второй метод - ультравысокочастотный, при котором в первую очередь происходит частичный разряд, указывающий на вредную изоляцию, которую можно определить. После этого проводится анализ и выявляется место поражения. Третий метод - волоконно-оптический датчик. Данные с высоковольтного передающего оборудования передаются на дисплей для анализа.
Устройство РПН:
Устройство РПН позволяет, не препятствуя току стаба, регулировать выход на заданные уровни напряжения путем включения или выключения витков обмоток. В большинстве схем устройство РПН имеет режим онлайн-наблюдения, который осуществляется четырьмя методами: определение положения устройства РПН, оценка крутящего момента, индикация износа контактов, проверка температуры масла контактора.
Анализ симуляционной модели берется трехфазный трансформатор мощностью 250 МВА, коэффициент трансформации 11/220 кВ, соединенный звездой и заземленный нейтралью, а также напряжение и ток после и перед трансформатором. V-I измерения подключить с масштабом и дисплей для отображения его значения и формы волны. Здесь измеренные значения являются переменными, они меняются каждый раз, так что преобразование среднеквадратичного значения с помощью блока RMS, используя блок трехфазных неисправностей создать различные типы неисправностей во вторичнойобмотке трансформатора. На рис. 1 показана модель трансформатора в MATLAB Simulink.
Эта модель работает в здоровых и различных неисправных условиях, таких как L-G, L-L-G и L-L-L- G, при этом снимаются различные параметры, такие как формы волн напряжения и тока. На рис. 2 показана форма волны напряжения трансформатора в здоровом состоянии. В здоровом состоянии
напряжение и ток имеют одинаковую величину в каждой фазе со сдвигом на 120 градусов относительно друг друга.
Рис. 1. Модель МАТЬАВ Simulink.
С" ---Л"--.V- "ИГТ- й'Л
• _I_
Рис .2. Напряжение при здоровом состоянии.
Рис .3. Ток при здоровом состоянии.
Рис. 4 Ток при замыкании линии на землю.
При замыкании линии на землю ток неисправной фазы увеличивается, а ток здоровой фазы меньше тока неисправной фазы.
Рис. 5 Ток в условиях повреждения между линиями.
При линейном замыкании ток двух неисправных фаз одинаков и больше тока здоровой фазы.
1 - 1 ' \ /V \ г[\ лЛ 4\ /V ' Ы \ ГГ /"Ь /У Д : Н \ ШШШШШШж 1 шШ
Рис. 6 Ток при замыкании на линию и землю.
При двойном замыкании на линию и землю ток неисправной фазы почти равен и больше тока здоровой фазы.
Рис. 7 Ток при трехфазном симметричном замыкании.
При трехфазном симметричном замыкании все величины токов трех фаз практически равны друг другу.
Рис. 8 Ток при трехфазном замыкании на землю.
При трехфазном замыкании на землю состояние такое же, как и при трехфазном замыкании, но величина изменения тока мала.
Резистивная нагрузка:
Здесь чистая резистивная нагрузка мощностью 100 кВт подключена через трансформатор. создают различные типы повреждений, напряжение не меняется, а изменяется ток в зависимости от типа повреждения, изменение тока в зависимости от повреждения отображается на графике, показанном на рис.9.
Р11РГ1ГТТ
Рис. 9 Ток при различных повреждениях для резистивной нагрузки.
Международный научный журнал «ВЕСТНИКНАУКИ» № 4 (73) Том 1. АПРЕЛЬ 2024 г. Резистивная индуктивная нагрузка:
Здесь нагрузка 100 кВт и 200 квар подключена через трансформатор. При различных типах неисправностей напряжение не изменяется, но ток изменяется в зависимости от типа неисправности, изменение тока в зависимости от неисправности построено на графике, показанном на рис.10.
О I-
8 0 6 0 4
!«Н ям
тпт Ц| г
ь & ь &
9> V V С Я>
фаза А
фаза
ТИПЫ
Рис. 10 Ток при различных повреждениях для резистивно-индуктивной нагрузки.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Создана имитационная модель MATLAB трехфазного трансформатора в здоровом состоянии и при различных неисправностях. Был проведен мониторинг различных параметров и анализ неисправностей. Наблюдается, что при неисправном состоянии происходит изменение тока, но напряжение остается неизменным.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Акимов, Н.Н. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник / Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, и др.. - М.: Мн: Беларусь, 1994. - 591 с;
2. Белопольский, И.И. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности / И.И. Белопольский. - М.: Книга по Требованию, 2012. - 270 с;
3. Быстрицкий, Г.Ф. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов / Г.Ф. Быстрицкий, Б.И. Кудрин. - Москва: Машиностроение, 2003. - 176 с;
4. Бьюлей, Л.В. Бьюлей Л.В. Волновые процессы в линиях передачи и трансформаторах / Л.В. Бьюлей. - М.: Книга по Требованию, 2012. - 271 с;
5. Вдовин, С. С. Проектирование импульсных трансформаторов / С.С. Вдовин. - Л.: Энергия, 1982. - 148 с;
6. Вторичная нагрузка трансформаторов тока. Методика выполнения измерений без отключения цепей МИ 3196-2009. - Л.: Энергия, 2014. - 926 с;
7. Голоднов, Ю.М. Контроль за состоянием трансформаторов / Ю.М. Голоднов. - М.: Огни, 1988. - 504 с;
8. Ермолин, Н.П. Как рассчитать маломощный силовой трансформатор / Н.П. Ермолин. - М.: Огни, 1993. - 724 с;
9. Ерофеев, А. А. Пьезокерамические трансформаторы и их применение в радиоэлектронике / А.А. Ерофеев, Г.А. Данов, В.Н. Фролов. - М.: Радио и связь, 1988. - 128 с;
10. Инструкция по монтажу силовых трансформаторов напряжением до 110 кВ включительно. ВСН 342-75. - М.: Альвис, 2014. - 156 с;
11. Инструкция по определению характера внутренних повреждений трансформаторов по анализу газа из газового реле. РД 34.46.502. - Л.: Энергия, 2014. - 137 с;
12. Инструкция по проверке трансформаторов напряжения и их вторичных цепей РД 34.35.305. - М.: Альвис, 2014. - 136 с;
13. Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения. РД 153-34.0-35.301-2002. - М.: Альвис, 2014. - 136 с;
14. Инструкция по производству замеров нагрузок силовых трансформаторов. - М.: Альвис, 2013. - 212 с;
15. Инструкция по эксплуатации силовых трансформаторов. - Л.: Энергия,
2012. - 607 с;
16. Инструкция по эксплуатации трансформаторов РД 34.46.501. - М.: Альвис,
2013. - 116с;
17. Инструкция по эксплуатации трансформаторов. - Москва: Гостехиздат, 2010. - 171 с;
18. Методические указания по определению оптической мутности трансформаторного масла герметичных вводов 110 кВ и выше силовых трансформаторов и шунтирующих реакторов. - Л.: Энергия, 2013. - 896 с;
19. Петров, И. А. Строчные трансформаторы в телевизорах и мониторах. Справочное пособие / И.А. Петров. - М.: Горячая линия - Телеком, 2004. - 336 с;
20. РД 11 0195-89. Перечень трансформаторов, отклоняющих систем, установочных и коммутаторных изделий. - М.: Машиностроение, 1989. - 844 с;
21. Рассел, Джесси Импульсный трансформатор / Джесси Рассел. - М.: Книга по Требованию, 2013. - 855 с;
22. Сидоров, И. Н. Малогабаритные трансформаторы и дроссели. Справочник / И.Н. Сидоров, В.В. Мукосеев, А.А. Христинин. - М.: Радио и связь, 1985. - 412 с;
23. Справочник по электрическим сетям 0,4 - 35 кВ и 110 - 1150 кВ. Том 16. Книга 2. Трансформаторы силовые. - М.: Альвис, 2015. - 704 с;
24. Стародубцев, Ю. Н. Теория и расчет трансформаторов малой мощности / Ю.Н. Стародубцев. - М.: ИП РадиоСофт, 2015. - 320 с;
25. Стародубцев, Ю. Н. Теория и расчет трансформаторов малой мощности / Ю.Н. Стародубцев. - М.: РадиоСофт, 2011. - 320 с;
26. Тихомиров, П.М. Расчет трансформаторов для дуговых электрических печей / П.М. Тихомиров. - М.: Книга по Требованию, 2013. - 208 с;
27. Тихомиров, П.М. Расчёт силовых трансформаторов / П.М. Тихомиров. -М.: Книга по Требованию, 2012. - 544 с;
28. Трамбицкий, А. В. Расчет трансформаторов / А.В. Трамбицкий. - М.: Книга по Требованию, 2012. - 382 с;
29. Фарбман, С.А. Ремонт и модернизация трансформаторов / С.А. Фарбман. -М.: Книга по Требованию, 2012. - 554 c;
30. Якобсон, И.А. Испытания переключающих устройств силовых трансформаторов / И.А. Якобсон. - М.: ИЛ, 1984. - 972 c
Mammadova G. V., Agakishiev K.F.
Mammadova G.V.
Azerbaijan State University of Petroleum and Industry (Baku, Azerbaijan)
Agakishiev K.F.
Azerbaijan State University of Petroleum and Industry (Baku, Azerbaijan)
FAULT ANALYSIS AND MONITORING OF TRANSFORMER CONDITION
Abstract: unplanned shutdowns of transformers caused by unexpected failures create additional problems for load management and system stability. Monitoring the state of the power transformer allows you to monitor various parameters, predict the possibility of malfunctions and reduce the number of unplanned outages. This article discusses various methods of condition monitoring. With the help of MATLAB Simulink, a transformer model with healthy and faulty conditions was prepared. In this paper, the malfunctions of L-G, L-L-G and L-L-L-G are considered. Various parameters are used to monitor the condition and diagnose malfunctions.
Keywords: transformers, monitoring, shutdowns.
