Научная статья на тему 'К вопросу однофазных повреждений обмоток силовых трансформаторов в системе "распределительная сеть-трансформатор" и разработка средства предотвращения их отказов'

К вопросу однофазных повреждений обмоток силовых трансформаторов в системе "распределительная сеть-трансформатор" и разработка средства предотвращения их отказов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
59
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ / СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР / РЕЗОНАНСНАЯ ЧАСТОТА / ФИЛЬТРОКОМПЕНСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА / АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ / ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫЙ / POWER TRANSFORMER / DISTRIBUTION NETWORK / RESONANT FREQUENCY / FILTER-COMPENSATING DEVICES / AMPLITUDE-FREQUENCY CHARACTERISTICS / NON-LINEAR OVERVOLTAGE SUPPRESSOR

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Рыбаков Леонид Максимович, Канюгин Олег Игоревич, Ласточкин Сергей Валерьевич

Рассмотрена статистика отказов силовых трансформаторов, наиболее распространенных в системах электроснабжения с низкой плотностью энергопотребления, что характерно для сельских распределительных сетей. Показано, что 30-64% отказов вызвано повреждением одной из фаз трансформаторов. Экспериментально исследованы частотные характеристики силовых трансформаторов I и II габаритов. Составлена также программа для расчета частотных характеристик указанных типов трансформаторов. Расчетные и экспериментальные значения резонансных частот отличаются незначительно. Выполнен анализ отказов элементов сельских распределительных сетей 10 кВ. Анализ показал, что однофазные замыкания в воздушных сетях оказывают влияние на отказы силовых трансформаторов. Предложена схема с использованием фильтрокомпенсирующего устройства (ФКУ) для защиты высоковольтных обмоток трансформаторов от резонансных перенапряжений при совпадении поступающих из сети в трансформатор частот.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Рыбаков Леонид Максимович, Канюгин Олег Игоревич, Ласточкин Сергей Валерьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ON THE ISSUE OF SINGLE-PHASE DAMAGE TO WINDINGS OF POWER TRANSFORMERS IN THE SYSTEM "DISTRIBUTION NETWORK-TRANSFORMER" AND DEVELOPMENT OF MEANS TO PREVENT THEIR FAILURE

The article considers the statistics of failures in power transformers, the most common in power supply systems with low energy density, which is typical of rural distribution networks. It is shown that 30-64% of failures are caused by damage to one phase of transformers. The frequency characteristics of power transformers I and II dimensions have been experimentally investigated. A program has also been drawn up for calculating the frequency characteristics of the noted above types of transformers. It is revealed that calculated and experimental values of resonance frequencies differ insignificantly. The analysis of failures in elements of 10 kV rural distribution networks was performed. The most common cause of damage in aerial networks is a single-phase circuit. The authors propose a scheme with the use of a filter-compensating device to protect high-voltage windings of transformers from resonant overvoltages in case of coindidence of incoming frequencies into the transformer from the network.

Текст научной работы на тему «К вопросу однофазных повреждений обмоток силовых трансформаторов в системе "распределительная сеть-трансформатор" и разработка средства предотвращения их отказов»

УДК 621.31 ББК З279

Л.М. РЫБАКОВ, СВ. ЛАСТОЧКИН, О И. КАНЮГИН

К ВОПРОСУ ОДНОФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В СИСТЕМЕ «РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ-ТРАНСФОРМАТОР» И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВА ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ИХ ОТКАЗОВ

Ключевые слова: распределительная сеть, силовой трансформатор, резонансная частота, фильтрокомпенсирующие устройства, амплитудно-частотные характеристики, ограничитель перенапряжения нелинейный.

Рассмотрена статистика отказов силовых трансформаторов, наиболее распространенных в системах электроснабжения с низкой плотностью энергопотребления, что характерно для сельских распределительных сетей. Показано, что 30-64% отказов вызвано повреждением одной из фаз трансформаторов. Экспериментально исследованы частотные характеристики силовых трансформаторов I и II габаритов. Составлена также программа для расчета частотных характеристик указанных типов трансформаторов. Расчетные и экспериментальные значения резонансных частот отличаются незначительно. Выполнен анализ отказов элементов сельских распределительных сетей 10 кВ. Анализ показал, что однофазные замыкания в воздушных сетях оказывают влияние на отказы силовых трансформаторов. Предложена схема с использованием фильтрокомпенсирующего устройства (ФКУ) для защиты высоковольтных обмоток трансформаторов от резонансных перенапряжений при совпадении поступающих из сети в трансформатор частот.

Сельские распределительные сети 10 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью, имеют большую протяженность, подвержены возникновению различных видов ненормальных режимов: обрыв провода, падение провода на землю с возникновением перемежающихся замыканий, неодновременное отключение фаз выключателей, пробой и перекрытие внешней изоляции сети, что способствует генерации высокочастотных сигналов в сетях с изолированной нейтралью [4].

В указанных сетях в основном установлены силовые трансформаторы мощностью от 63 до 400 кВА. В табл. 1 приведены данные по количеству и типам трансформаторов I и II габаритов ПАО «МРСК Центра и Приволжья».

Таблица 1

Количество трансформаторов 10/0,4 кВ в ПАО «МРСК Центра и Приволжья» филиал «Мариэнерго» по состоянию на 01.01.2019 г.

Показатель Номинальная мощность трансформаторов, кВ-А Итого

63 100 160 250 400

Количество, шт. 521 634 715 650 277 2797

% 19 23 25 23 10 100

Для указанных типов трансформаторов (табл. 1) выполнены эксперименты по снятию частотных характеристик, при которых учитывалось состояние изоляции [1]: опорная, соответствующая состоянию вновь вводимого в работу оборудования (I), находящегося в эксплуатации в пределах допустимого срока (II), длительно эксплуатируемых трансформаторов с уровнем изоляции, достигшим предельного (III).

Методика снятия частотных характеристик следующая:

- на обмотку одной из фаз высокого напряжения силового трансформатора подается напряжение 0,5 В в диапазоне частот от 20 до 80 кГц от генератора Г3-117, контролируемое милливольтметром В3-38;

- на обмотке низкого напряжения с помощью милливольтметра В3-56 регистрируется выходное напряжение;

- регистрируется амплитудно-частотная характеристика силового трансформатора.

Собственные резонансные частоты, полученные экспериментальным путем для указанных типов трансформаторов, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Диапазон собственных резонансных частот, полученных экспериментальным путем для

силовых трансформаторов 10/0,4 кВ, и их амплитудные значения, в зависимости от их мощности

Показатели Номинальная мощность, кВ-А

ТМ-63 ТМ-100 ТМ-160 ТМ-250

Диапазон собственных резонансных частот, кГц от 47 до 66 от 46 до 66 от 45 до 65 от 22 до 33

Амплитудное значение частоты, кГц 57 57 55 26

Выходное напряжение^), В 0,18 0,19 0,19 1,3

Напряжение генератора^), В 0,05 0,05 0,05 0,05

Схема снятия резонансных частот силового трансформатора показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема снятия амплитудно-частотной характеристики силового трансформатора: 1 - генератор Г3-117; 2 - осциллограф; 3 - милливольтметр В3-38; 4 - контролируемый силовой трансформатор; 5 - милливольтметр В3-56

Оборудование и средства измерений при снятии амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) представлены на рис. 2.

Рис. 2. Оборудование и средства измерений при снятии АЧХ: 1 - генератор Г3-117; 2 - осциллограф; 3 - милливольтметр В3-38; 4 - трансформатор ТМ-160/10 кВ; 5 - милливольтметр В3-56; 6 - ноутбук

Рис. 3. Экспериментальные значения АЧХ ТМ 63/10 кВ фаз А (а), В (б), С (в): I - состояние изоляции: опорная (сухая); II - состояние изоляции: увлажненная в допустимых пределах; III - состояние изоляции: увлажненная(предельные значения)

Рис. 4. Экспериментальные значения АЧХ ТМ 100/10 кВ фаз А (а), В (б), С (в): I - состояние изоляции: опорная (сухая); II - состояние изоляции: увлажненная в допустимых пределах; III - состояние изоляции: увлажненная(предельные значения)

Рис. 5. Экспериментальные значения АЧХ ТМ 160/10 кВ фаз A (а), B (б), C (в): I - состояние изоляции: опорная (сухая); II - состояние изоляции: увлажненная в допустимых пределах; III - состояние изоляции: увлажненная (предельные значения)

ГЫ'^

// ! V \ 4>ч ч Ч

г/ \ ' пГ^ Ч \

кГц

/ Кк \

У А /\ Г \ \ ч\ \

/ // // ч 1 Оч

/>> /Л/ '¡Ч

ч.

£ кГц

_ / ч / \ /

/ / / / X / N \/ А I

/ / / / / / 4 / \ X 4 / \ ' \

/ _V / У / \ V •V \ п

ч. III —. ч\

¿кГц

22 24 26 28

Рис. 6. АЧХ ТМ 250/10 кВ фаз А (а), В (б), С (в): I - состояние изоляции: опорная (неувлажненная); II - состояние изоляции: увлажнение в пределах эксплуатационных норм; III - состояние изоляции: увлажненная

б

а

в

Экспериментальное снятие резонансных частотных характеристик требует больших трудозатрат, дорогостоящую приборную базу, привлечения обученного квалификационного персонала, владеющего теоретическими знаниями в области электротехники и метрологии, что не доступно для каждого электросетевого предприятия [2].

В связи с тем, что на каждом электросетевом предприятии количество силовых трансформаторов I, II габаритов исчисляется тысячами штук, экспериментальные методы измерений не приемлемы.

Парк трансформаторов электросетевых предприятий однотипный и охватывает I, II габариты. Поэтому, зная технические параметры трансформаторов: радиус обмоток, число витков слоя, катушки, высоты обмоток, размеры магнитопровода, емкостные параметры катушек и т.д., можно рассчитать для каждого типа трансформатора собственные резонансные частоты [1].

Нами разработана программа расчета резонансных частот для силовых трансформаторов 63-400 кВА со слоевой обмоткой. Фрагмент программы показан на рис. 7. Выполнено сравнение экспериментально полученных резонансных частот с расчетными значениями (табл. 3).

I. Инд у

Радиус обыотак, мКш=

ЧИСЛО ЕНТКОЕ ОДНОГО СЛОЯ Й£.=

Высота обмотки м. 1 = Ср эдняя длина магнитно йлинии, jj.1i =

иг

4 • к • 10"7 * ЛЙ * 2 * ГС « Ят • I Ь --т-= 0,711212Гн

2. Между слоевая ем кость БН | РассчитатьК' |

Днамэтр пр овода. м.<31=

Т П ГТГПГГНЯ Г'.ГТПаТЯЧЕГТГЗП Л!ПТГТ1Г =

Ср едняя длина Еиша слоя. м.Н =

К'=8,8542 »10-

, 7Г ¿Г

1 * с1 * - * —

2 10

3. Пол нал междув нтковая емкость ВН I Рассчитать К.

Количество слоев п =

12

К" = - = 8,6Е - 09Ф

4. Е мкость между о&иотками СН

Средняя длина ыс^оШстожйй изоляции, м 1се = ТолщинаШШй^ййШНйЯизоляции, мБ = 2 * — *1сг

Сп = 8,8542 * Ю-12 * ЕГ *-10 ^ = 1.451Е - 12Ф

4*0--* — 2 10

5. Емкость обмотки относительно бака трансформатора

Расстояние междумоын обыоткон, м ОЬ = | "| Параметры &ака, у а - | с.32 | Ь — | о,вв

Ег •-" . „-. = 1.034Е - 07Ф

СЬ = В,8542*10"1:*,Е_

= 2Д848Е-10Ф 6. Полная емкость обмоткп

2*-

(а + 2 * Ь)

2 10

[

О

Сд = СЬ + Сп = 2Д993Е - 10Ф 7. Собственная частота колебаний обмотки | Рассчитать тс- |

= = 240796,82 рад/с

(п * п)2

/ - --- 30324,005 Гц

2 * л

Рис. 7. Фрагмент программы для расчета резонансных частот силовых трансформаторов

Таблица 3

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Расчетные и экспериментальные значения резонансных частот силовых трансформаторов

Обмотка Увлажненность изоляции Расчетные значения резонансных частот, кГц Экспериментально полученные значения, кГц Относительная разница результатов расчетных и экспериментальных данных, %

ТМ-100/10 кВ

А I 58,2 56 3,9

II 56,2 55 2,18

III 51 53 3,77

В I 48 45 5,5

II 46 44 4,5

III 42 42 0

С I 58,2 58 0,35

II 56,2 56,9 1,25

III 51 54 5,6

ТМ-250/10 кВ

А I 26,3 26 1,14

II 25,1 25 0,4

III 22,7 24 5,4

Окончание табл. 3

Обмотка Увлажненность изоляции Расчетные значения резонансных частот, кГц Экспериментально полученные значения, кГц Относительная разница результатов расчетных и экспериментальных данных, %

В I 23 22 4,5

II 22 21,5 2,32

III 20 20 0

С I 26,3 26 1,15

II 25,1 25 0,4

III 22,7 24 5,42

Примечание. Расчетные и экспериментальные значения резонансных частот отличаются незначительно. Таким образом, расчетный метод может быть применен для определения резонансных частот силовых трансформаторов.

Безотказность силовых трансформаторов определена на основании данных наблюдений на электросетевых предприятиях Республики Марий Эл.

В табл. 4 приведено распределение числа отказов силовых трансформаторов I, II габаритов 10/0,4 кВ по месяцам.

Таблица 4

Распределение числа отказов силовых трансформаторов I, II габаритов 10/0,4 кВ

по месяцам

Причина отказов Число отказов

общее по месяцам года, абс.

абс. % 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

Витковые замыкания 212 55,2 8 4 12 24 32 32 36 16 20 12 12 4

Пробой при внутренних перенапряжениях 132 34,4 8 4 12 16 16 12 12 8 16 12 12 4

Пробой при грозовых перенапряжениях 80 20,8 - - - 8 16 20 24 8 4 - - -

Дефект проходной изоляции (вводы ВН, НН) 26 6,8 1 2 2 4 3 3 3 3 1 1 1 2

Междуфазное замыкание, перегрузка 25 6,6 6 - - - - 7 - - - - 6 6

Прочие причины (дефекты магнито-провода, переключателей и др.) 10 2,4 - - - - - - 5 - - - - 5

Отказы, связанные с дефектом в главной изоляции 60 15,6 2 2 3 7 7 9 11 5 5 2 3 4

Отказы по невыясненным причинам 52 13,4 2 2 3 5 5 8 10 4 4 2 3 4

Всего 385 19 10 20 40 47 59 65 28 30 17 25 25

Доля отказов по месяцам, % 100 4,9 2,6 5,2 10,4 12,2 15,3 16,9 7,3 7,8 4,4 6,5 6,5

Наиболее слабыми элементами силового трансформатора являются вит-ковая и главная изоляции. Доля отказов витковой изоляции составляет 55,2%, а главной изоляции - 15,6%. Общая доля в отказах силовых трансформаторов внутренней изоляции составляет 71%.

Основными причинами отказов являются внутренние (34%) и атмосферные перенапряжения (20,8%), которые вызывают повреждение витковой изоляции. Это, очевидно, связано с неудовлетворительным выравниванием распределения импульсного потенциала вдоль обмотки.

Характер повреждений обмоток по их месту в трансформаторах приведен в табл. 5.

Таблица 5

Характер повреждений обмоток по их месту в трансформаторах

Комбинации повреждений обмоток высокого(ВН) и низкого(НН) напряжений Отказы, %

1ВН 30-64

2ВН 9-11

ЗВН 20-34,4

1ВН+1НН 1,92

ЗВН+1НН 4-5

ЗВН+2НН 2-9,45

ЗВН+ЗНН 16-20

1НН 0,48

3НН 0,96

На рис. 8-11 показана комбинация повреждений обмоток высокого (ВН) и низкого (НН) напряжений трансформаторов в зависимости от их мощности

[1, 5].

Рис. 8. Комбинация повреждений обмоток Рис. 9. Комбинация повреждений обмоток ВН и НН силового трансформатора ВН и низкого НН силового трансформатора

ТМ 100 кВ-А ТМ 160 кВ-А

1ВН (64%) 1ВН (60%%)

IB ^ В

3ВН+3Н 1 \ Н (18%%) 3ВН+2Н , Н (9%%) (9%) 3ВН+3 \ НН 13ВН (20%%) (20%%)

Рис. 10. Комбинация повреждений обмоток Рис. 11. Комбинация повреждений обмоток ВН ВН и НН силового трансформатора и НН силового трансформатора

ТМ 250 кВ-А ТМ 400 кВ-А

Как видно из табл. 5 и рис. 8-11, процент повреждаемости одной фазы высоковольтной обмотки колеблется от 30 до 64.

Анализ эксплуатации силовых трансформаторов показывает, что повреждение изоляции одной из катушек высокого напряжения могло быть вызвано поступлением в обмотку трансформатора резонансных частот из питающей сети, которые генерируются при ненормальных режимах в сети. Этими же ненормальными режимами, видимо, вызвано повреждение 13,4% трансформаторов по невыясненным причинам.

Исследования надежности в сельских распределительных сетях в настоящее время проводятся обособленно для отдельных видов оборудования и элементов [5, 6]. Нет работ, посвященных исследованию системы «распределительная сеть - трансформатор». Необходимо рассматривать комплекс «распределительная сеть - трансформатор» как единую систему.

В настоящее время все распределительные сети 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью. В редких случаях используются заземление нейтрали через дугогасящий реактор или через резистор. Согласно существующим нормативным документам (п. 5.11.7), «в сетях с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов допускается работа воздушных и кабельных линий электропередачи с замыканием на землю до устранения повреждения. При этом к отысканию места повреждения на ВЛ, проходящих в населенной местности, где возникает опасность поражения током людей и животных, следует приступать немедленно и ликвидировать повреждение в кратчайший срок»1.

В системах электроснабжения районов с низкой плотностью энергопотребления распределительные сети имеют большую протяженность воздушных линий от центров питания до конечных потребителей и большое количество силовых трансформаторов [6]. Количество повреждений растет пропорционально длине воздушных линий. В населенных пунктах с описанными системами ликвидация однофазного замыкания на землю затягивается на длительное время по климатическим условиям (труднопроходимые дорожные условия, снегопады и другое).

Для рассматриваемой системы «распределительная сеть - трансформатор» рекомендуется выполнить следующие исследования для выявления влияния сети на повреждаемость трансформаторов [3]:

1. Выполнить экспериментальные исследования в распределительной сети 10 В при ненормальных режимах работы сети по выявлению характерных частот для различных видов однофазных повреждений.

2. Разработать программу для расчета высоких частот, генерируемых в распределительных сетях при моделировании ненормальных режимов.

3. Сравнить результаты расчета с полученными экспериментальными данными.

4. Выполнить анализ полученных значений спектров резонансных частот силовых трансформатора 63-400 кВА и генерируемых частот в распредели-

1Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: утв. приказом Министерства энергетики РФ № 229 от 19.06.2003 г. URL: https://ohranatruda.ru/ ot biblio/norma/250783.

тельной электрической сети 10 кВ и определить диапазоны совпадения с резонансными частотами силовых трансформаторов.

При совпадении частот для рассматриваемой системы «распределительная сеть - трансформатор» разработать меры по предотвращению поступления частот, близких к резонансной частоте защищаемых силовых трансформаторов, из распределительной сети.

Для рассматриваемой системы «распределительная сеть - трансформатор» нами предлагается использование фильтрокомпенсирующего устройства (ФКУ) и ограничителей перенапряжения нелинейных (ОПН) [5], представленных на рис. 12, установленных в нейтрали трансформатора обмоток высокого напряжения и в нулевом проводе низкого напряжения. Параметры фазы ФКУ подбираются из условия срабатывания фазы защищаемой высоковольтной обмотки трансформатора путем отвода высокого высокочастотного напряжения, поступающего с линии на землю за счет подбора комплексного сопротивления фазы ФКУ меньше входного сопротивления фазы защищаемой обмотки трансформатора, что способствует невозможности появления резонанса в обмотке силового трансформатора и сохранению работоспособности трансформатора.

ВЛ ( ЮТ)

Снлювон трамсфор татар

ОПН ЮкВ Н ОПН -0,4 кВ

Рис. 12. Схема защиты от поступления высокочастотных сигналов в трансформатор

с использованием ФКУ

При изменении схемы системы «распределительная сеть - трансформатор» автоматическое регулирование параметров элементов ФКУ позволит предотвратить возникновение перенапряжения при изменившихся характеристиках системы. Переключения в ФКУ выполняют при помощи коммутационных аппаратов, управляемых с устройства телемеханики, задающими параметрами для которого являются данные о собственных частотах силовых трансформаторов и распределительной сети, взятых с баз данных. Таким образом, установленное ФКУ позволит для рассматриваемой системы «распределительная сеть-трансформатор» предотвратить отказы силовых трансформаторов.

Литература

1. Макарова Н.Л., Ахметшин Р.С. Диагностирование состояния изоляции силовых трансформаторов сельских электрических сетей. М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2012. 90 с.

2. Макарова Н.Л. Разработка технических средств и методов диагностирования изоляции трансформаторов I, II габаритов // Достижения науки - агропромышленному производству: материалы Ь Междунар. науч.-техн. конф. Челябинск: ЧГАА, 2011. Ч. 5. С. 74-80.

3. Макарова Н.Л. Анализ отказов силовых трансформаторов 10/0,4 кВ // Актуальные решения современной науки: сб. науч. работ аспирантов / Map. гос. ун-т. Йошкар-Ола, 2010. Вып. 1. С. 150-155.

4. Рыбаков Л.М., Канюгин О.И., Халтурин С.А. Требования к выбору нелинейных ограничителей перенапряжения для защиты изоляции воздушных линий и оборудования трансформаторных подстанций напряжением 6-10 кВ // Актуальные проблемы энергетики АПК: материалы Х Междунар.науч.-практ. конф. Саратов: ЦеСАин, 2019. C. 179-185.

5. Рыбаков Л.М., Иванова З.Г., Макарова Н.Л. Обслуживание элементов и оборудования электроустановок по результатам диагностирования технического состояния. Йошкар-Ола: Мар.гос.ун-т, 2015. 318 с.

6. Сартисон А.А., Сартисон А.Х., Юлдашев З.Ш. Надежность работы силовых трансформаторов предприятий АПК и сельских потребителей // Международный журнал экспериментального образования. 2015. № 11-4. С. 609-611.

РЫБАКОВ ЛЕОНИД МАКСИМОВИЧ - доктор технических наук, профессор кафедры электроснабжения и технической диагностики, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола (diagnoz@marsu.ru).

КАНЮГИН ОЛЕГ ИГОРЕВИЧ - аспирант кафедры электроснабжения и технической диагностики, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола (kanyugin@mail.ru).

ЛАСТОЧКИН СЕРГЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ - аспирант кафедры электроснабжения и технической диагностики, Марийский государственный университет, Россия, Йошкар-Ола (sergejlastochkin86@mail.ru).

L. RYBAKOV, S. LASTOCHKIN, O. KANYUGIN

ON THE ISSUE OF SINGLE-PHASE DAMAGE TO WINDINGS OF POWER TRANSFORMERS IN THE SYSTEM «DISTRIBUTION NETWORK-TRANSFORMER» AND DEVELOPMENT OF MEANS TO PREVENT THEIR FAILURE

Key words: power transformer, distribution network, resonant frequency, filter-compensating devices, amplitude-frequency characteristics, non-linear overvoltage suppressor.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

The article considers the statistics of failures in power transformers, the most common in power supply systems with low energy density, which is typical of rural distribution networks. It is shown that 30-64% of failures are caused by damage to one phase of transformers. The frequency characteristics of power transformers I and II dimensions have been experimentally investigated. A program has also been drawn up for calculating the frequency characteristics of the noted above types of transformers. It is revealed that calculated and experimental values of resonance frequencies differ insignificantly. The analysis of failures in elements of 10 kV rural distribution networks was performed. The most common cause of damage in aerial networks is a single-phase circuit. The authors propose a scheme with the use of a filter-compensating device to protect high-voltage windings of transformers from resonant overvoltages in case of coindidence of incoming frequencies into the transformer from the network.

References

1. Makarova N.L., Akhmetshin R.S. Diagnostirovanie sostoyaniya izolyatsii silovykh transformatorov selskikh elektricheskikh setei [Diagnosis of insulation condition of power transformers rural power networks]. Moscow, 2012, 90 p.

2. Makarova N.L. Razrabotka tekhnicheskikh sredstv i metodov diagnostirovaniya izolyatsii transformatorov I, IIgabaritov [Development of technical means and methods of diagnostics of isola-

tion of transformers I, II dimensions]. Dostizheniya nauki-agropromyshlennomu proizvodstvu: mate-rialy L Mezhdunar. nauch. tekhn. konf. [Proc. of L Int. Sci. and Techn. Conf. «Achievements of science-agro-industrial production»]. Chelyabinsk, 2011, part 5, pp. 74-80.

3. Makarova N.L. Analiz otkazov silovykh transformatorov 10/0,4 kV [Failure analysis of power transformers 10/0, 4 kV]. Aktualnye resheniya sovremennoi nauki: sb. nauch. rabot aspirantov [Actual solutions of modern science: collection of scientific works of postgraduates]. Yoshkar-Ola, 2010, iss. 1, pp. 150-155.

4. Rybakov L.M., Kanyugin O.I., Khalturin S.A. Trebovaniya k vyboru nelineinykh ogranichitelei perenapryazheniya dlya zashchity izolyatsii vozdushnykh linii i oborudovaniya transformatornykh podstantsii napryazheniem 6-10 kV [Requirements for the selection of non-linear surge protectors to protect the insulation of overhead lines and equipment transformer substations voltage 6-10 kV]. Aktualnye problemy energetiki APK: materialy XMezhdunar. nauch. prakt. konf [Proc. of 10th Int. Sci. Conf. «Actual problems of agroindustrial energy»]. Saratov, TseSAin Publ., 2019, pp. 179-185.

5. Rybakov L.M., Ivanova Z.G., Makarova N.L. Obsluzhivanie elementov i oborudovaniya elektroustanovok po rezultatam diagnostirovaniya tekhnicheskogo sostoyaniya [Maintenance of elements and equipment of electrical installations according to the results of diagnosing the technical condition]. Yoshkar-Ola, 2015, 318 p.

6. Sartison A.A., SartisonA. Kh., Yuldashev Z. Sh. Nadezhnost raboty silovykh transformatorov predpriyatii APK i selskikh potrebitelei [Reliability of power transformers of agricultural enterprises and rural consumers]. Mezhdunarodnyi zhurnal eksperimentalnogo obrazovaniya [International journal of experimental education], 2015, no. 11-4, pp. 609-611.

RYBAKOV LEONID - Doctor of Technical Sciences, Professor of Power Supply and Technical Diagnostics Department, Mari State University, Russia, Yoshkar-Ola (diagnoz@marsu.ru).

LASTOCHKIN SERGEY - Post-Graduate Student of Electrical and Technical Diagnostics Department, Mari State University, Russia, Yoshkar-Ola (kanyugin@mail.ru).

KANYUGIN OLEG - Post-Graduate Student of Electrical and Technical Diagnostics Department, Mari State University, Russia, Yoshkar-Ola (sergejlastochkin86@mail.ru).

Формат цитирования: Рыбаков Л.М., Ласточкин С. В., Канюгин О.И. К вопросу однофазных повреждений обмоток силовых трансформаторов в системе «распределительная сеть-трансформатор» и разработка средства предотвращения их отказов // Вестник Чувашского университета. - 2019. - № 3. - С. 206-218.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.