CC BY
16
УДК 621.314.222.6.004
С. П. ДЕНИСЮК, I. В. ПРИТИСКАЧ (НТУУ «КП1»)
1нститут енергозбереження та енергоменеджменту, Нацiональний технiчний ушверситет УкраТни «КиТвсь-кий полiтехнiчний шститут», 03056, КиТв, вул. Борщагiвська 115, тел.: (093) 750-13-90, ел. пошта: [email protected]
ОЦ1НЮВАННЯ СТАНУ В СИСТЕМАХ МОН1ТОРИНГУ СИЛОВИХ ТРАНСФОРМАТОР1В ТЯГОВИХ П1ДСТАНЦ1Й
Вступ
Потужнi трансформатори е найбшьш дорогими i стратегiчно важливими компонентами будь-яко! електропостачально! системи. Серйо-зне пошкодження великого силового трансформатора призводить до значних витрат на ремонт i недовщпуск електроенерги через вщк-лючення споживачiв. В той же час, значна час-тина ддачого обладнання електропостачальних систем укра!нських залiзниць була введена в експлуатащю ще в 60-80-их роках минулого столiття. Такий чином, високий середнш термiн експлуатаци викликае високу пошкоджувашсть силових трансформаторiв i безпосередньо впливае на надiйнiсть системи електропостачання в цшому.
Одним iз шляхiв пiдвищення надiйностi е своечасне дiагностування розвитку дефектiв, як можуть привести до аварiйного виходу з ладу силового трансформатора. Тому вкрай ва-жливо вмiти правильно ощнювати стан силових трансформаторiв, визначати допустимють пев-них режимiв !х роботи, визначати ресурс !х iзо-ляци та прогнозувати допустимий термiн служ-би.
В дiючих електропостачальних системах Укра!ни для пiдтримки електрообладнання шд-станцiй, в тому числi парку силових трансфор-маторiв, в справному техшчному станi найчас-тiше використовуеться планово-
попереджувальна система технiчного обслуго-вування i ремонту, яка регламентуе виконання робiт по експлуатаци з певною, чiтко заданою, перiодичнiстю. Проте, така система не е техш-чно i економiчно доцiльною. Вщключення для профiлактики та планових ремош!в справного електроустаткування призводить до невиправ-даних витрат. У зв'язку з цим, з метою змен-шення витрат на експлуатацiю та шдвищення надiйностi роботи силових трансформаторiв, як за кордоном, там i в Укра!ш, iнтенсивно розви-ваються i впроваджуються системи безперерв-ного мошторингу, якi виконують оцiнку поточного стану силових трансформаторiв iз засто-
© Денисюк С. П., Притискач I. В., 2014
суванням сучасних комп'ютерних технологiй i автоматичного збору, обробки та аналiзу даних.
Постановка задачi
1снуе велика кшьюсть ефективних методiв безперервного монiторингу (online monitoring), що дають можливiсть ощнити стан i виявити можливi вщмови силових трансформаторiв. Виявлення всього спектру можливих дефектiв трансформаторного обладнання важко забезпе-чити як з чисто техшчних так i з економiчних причин, тому основна увага, звичайно, придшя-еться виявленню дефектiв, як проявляються найбiльш часто, або ж найбшьш небезпечш для трансформатора. Вироблення конкретних ви-мог до систем мошторингу трансформаторiв вiдбувалося тд егiдою МЕК, i в даний час найбшьш повним документом з цього питання вважаються рекомендацп iнституту IEEE [1]. Дiагностичнi параметри, як зазвичай контро-люються за вимогами цього керiвництва насту-пш:
□ струм, напруга, потужнiсть;
□ гази, розчинеш в маслi, i вмiст вологи;
□ змiна емност та tgS вводiв;
□ температура масла в рiзних частинах трансформатора;
□ комутацшш й атмосфернi перенапруги;
□ струми короткого замикання;
□ частковi розряди.
Додатково до зазначених основних парамет-рiв деякi виробники систем монiторингу про-понують наступи можливостi: вимiр та аналiз вологосп масла в РПН; кiлькiсть i швидкiсть змiни газiв у газовому реле; тиск, рiзниця тис-юв масла у вводах; вiброхарактеристики трансформатора та РПН; волопсть пов^ря в розши-рнику [2].
Проте, використання вшх цих методiв для силового трансформатора тягово! пiдстанцii як правило недоцшьне, оскiльки цi методи потре-бують встановлення дорогого обладнання або вщключення трансформатора на значний час для виконання дiагностики. Сукупшсть встано-влюваних датчикiв i систем мониторингу по-
винне визначасться економ1чною доц1льн1стю вщповщно задачам та потужносп трансформатора.
Розглянемо детальшше д1ю р1зних фактор1в на процес змши стану силових трансформато-р1в, який впливае на термш служби та 1мов1р-шсть появи дефектов, яю призводять до виходу обладнання з ладу.
Матерiал i результати дослщжень
Тепловий вплив, як правило, розглядаеться як один з найбшьш важливих фактор1в, що впливае на термш служби силових масляних трансформатор1в [3]. На даний час розроблеш численш математичш модел1 цього процесу для оцшки можливих наслщюв р1зних режим1в на-вантаження, циктчних або систематичних, за р1зних температур охолоджувального середо-вища. Одна з таких моделей наведена в ГОСТ 14209-97 [4], який мютить методики роз-рахунку допустимо! температури в трансформатор!, зокрема, температури найбшьш нагртоо! точки обмотки. Температуру найбшьш нагртоо! точки обмотки, у свою чергу, використовують для визначення вщносно! швидкосто терм1чного зносу ¡золяци.
В стандарт! [4] розрахунков1 формули для визначення температури масла в усталеному тепловому режим1 за навантаження К подаш для р1зних вид1в охолодження.
Для вид охолодження ОЫЛЫ, ОЫ використо-вуеться наступна формула
е0 (t) = ва (t)+дес
f
1 + RK (t )2 1 + R
X
(1)
Для виду охолодження OF метод розрахунку заснований на TeMnepaTypi масла в нижнш i сepeднiй частинах обмотки i сepeднiй темпера-Typi масла:
е0 (t) = еа (t) + деь
f 2\X 1 + RK (t )2
1 + R
-деЬг ]к (t) -у .
(2)
Для виду охолодження OD метод розрахунку, в основному, такий же, як i для виду охолодження OF, за винятком того, що до значення температури найбшьш нагргго! точки обмотки ей(0 додасться поправка на змiнy омiчного опору обмоток вщ температури (за К >1).
По вщношенню модeлi ГОСТ 14209-97, бiльш точними е модeлi згiдно Swift [5] i Susa [6]. Цi модeлi характеризуються наступ-ними дифepeнцiaльними piвняннями □ Swift
е0 (t) = е0 (t -1)+ Д х
T0
f 1 + RK 2(t) 1 + R
□ Susa
де0
1/n
-(o(t) -еа(t))
1/n
Л (3)
,(t) = ео (t -1)+д х To
1 + RK 2(t) 1 + R
Де or --
(o (t) -еа (t))
1/n
шдеог)n
2797,3
Kt) =
1,3573 • 10-6 • eео(t) +273
(4)
У цих формулах 9а(0 - температура охоло-джуючого середовища, X - показник степеню масла, Я - вщношення втрат, АВЬг - перевищен-ня температури масла в нижнш частиш обмотки, А9гг - перевищення температури масла на виход1 з обмотки.
Апаратна частина системи мошторингу мо-же включати датчики для вим1рювання температури масла в р1зних частинах баку, а в деяких випадках { температури його найбшьш нагртоо! точки обмотки. Проте, зважаючи на економ1чну доцшьшсть та техшчну можливють, найчастоше виконують вим1рювання тшьки температури масла в верхшх шарах. 1нформащя вщ даного датчика може бути використана для виявлення р1зних дефектов трансформатора шляхом сшвс-тавлення ¡з моделлю цього процесу. Алгоритм робот системи мошторингу передбачае постой-не пор1вняння вим1ряних значень параметр1в стану (в даному випадку, температури) з одер-жаними за допомогою !х моделей. Таким чином, ¡ндикатор мониторингу для модел1 анал1зу температури масла в цьому визначимо як
уе =
е0.t(t) -ео.p(t)
ё00^) :
(5)
де ео1^) - теоретичне значення температури масла знайдене за piвняннями (1)-(4);
© Денисюк С. П., Притискач I. В., 2014
9 о р (?) - практичне значення температури
вимiряне вiдповiдним датчиком.
1ншим важливим завданням, що вирiшуеться системою мошторингу в процесi експлуатаци трансформатора, е ощнка погiршення техшчно-го стану його iзоляцil спричинене термiчним старшням внаслiдок роботи пiд навантаженням. Використання ГОСТ 14209-97 в iнженернiй практицi зазвичай передбачае детермiнований пiдхiд до ощнки режимiв навантаження трансформатора за рiзними критерiями. Проте з роз-витком та впровадженням сучасних мшропро-цесорних систем збору та обробки шформаци про електричнi навантаження на шдстанщях з'являеться можливiсть скористатися бшьш то-чними стохастичними моделями, яю базуються на моделюваннi випадкових фiзичних процесiв в трансформаторi з використанням ймовiрнiс-но! вихщно1 шформаци.
У ГОСТ 14209-97 використовуеться вщно-шення Монтсшгера [7], яке е спрощенням закону Аррешуса щодо термохiмiчного зносу. Його можна записати як
(9)
?с « ае
-Ь9
(6)
звiдки
¿(5?.) =5±2Нг -вн.т\1 А0, 7 Тб
(8)
9(?) <Эдоп;
вiдносний знос iзоляцil Ь(?) за час Т менше або дорiвнюе одиницi, тобто
Ь(?) < 1. (10)
За стохастичного тдходу кожну з зазначе-них умов розглядають як бажану або небажану подiю. Критерiем оптимальностi в цьому випа-дку е iмовiрностi виконання даних подiй [8]. У цьому випадку максимiзують або нормують (умова ухвалення оптимального рiшення) мш> мальну iмовiрнiсть появи бажано1 поди i мш> мiзують або нормують максимальну iмовiр-нiсть появи небажано1 поди, наприклад:
р [9(? )^0ном ] = 0,05. р [ Ь(?) > 1] = 0.
(11) (12)
де ?с - термiн служби iзоляцil;
а , Ь - сталц 9 - температура.
Для розглянутого в стандарт дiапазону температур використання рiвняння Монтсiнгера вважаеться достатшм i, по сутi, дае ощнку тер-мiчного зносу з запасом мщносп.
Вираз для обчислення вщносного зносу iзо-ляци (або вщносного скорочення термiну служби) протягом певного перiоду часу можна подати у виглядi
5Ц
Ц57) = -1 | 2[)]]А9 (7)
Тб 0
де 9^1 - температура ННТ обмотки для 7-го моменту часу; 9^г - граничне значення температури найбшьш нагр™1 точки обмотки.
Для детермшовано1 постановки задачi ощнки навантажувально1 здатностi критерiями е наступи умови:
□ значення температури в будь-який момент часу менше або дорiвнюе припустимому значенню 9доп, тобто
© Денисюк С. П., Притискач I. В., 2014
Ощнка режиму навантаження в системi мошторингу може бути здшснена шляхом iмiта-щйного моделювання вщносного зносу та тер-мiну служби iзоляцil. Одержання сукупностi реалiзацiй температур масла 0о (?), найбшьш
нагр™1 точки обмотки (?) та вiдносного
зносу iзоляцil трансформатора виконуемо в на-ступнiй послiдовностi:
1) Iмiтуемо сукупнють реалiзацiй наванта-жувального струму Д?) на iнтервалi часу Тб
зпдно [8]. При цьому може бути використана як бшьш складна, так i спрощена iмiтацiя струму, який шдкоряеться нормальному закону ро-зподiлу.
2) Для кожно1 реатзацл навантажувального струму обчислюемо реатзацл 0оу (?) i (?)
з використанням термiчноl моделi трансформатора як показано у [9], а також реатазаци його вщносного зносу зпдно ГОСТ 14209-97.
3) Проводимо статистичну обробку сукуп-ностей реалiзацiй кожно1 з характеристик з одержанням !х статистичних характеристик, насамперед, детермшованих функцiй квантилiв
0о..а0 ^ 0й.а0 (í), Ьр(t), ?с.р за вiДповiДними
ймовiрностями а0 (iмовiрнiсть перевищення
температурою масла або ННТ обмотки певного И значення) та Р (iмовiрнiсть перевищення зносом iзоляцil певного значення).
На основi одержаних значень статистичних характеристик параметрiв можна ощнити допу-стимiсть використання заданого трансформато-рiв для живлення споживача. Для цього порiв-нюються отримаш значення квантилiв темпера-
тур з 1х допустимими значеннями, а також пе-ревiряють виконання умови Хр ^) < 1.
Наявнють вологи в iзоляцiйнiй системi силового масляного трансформатора призводить до старшня його iзоляцi1 зменшуючи 11 елект-ричну i механiчну мщнють. В загальному, вва-жаеться що збiльшення вмiсту вологи в два рази зменшуе ресурс iзоляцi1 з точки зору мехаш-чно1 мiцностi вдвiчi, а швидкiсть термiчного зносу пропорцiйна до вмiсту вологи [10]. Наявнють води в ма^ також збшьшуе ймовiрнiсть виникнення бульбашок пiд час процесу десорбци вологи з целюлози через збшьшення локально концентрацi1 газiв в маслi.
В дiючих стандартах наводяться допустимi значення вмюту вологи, яю не призводять до прискореного старiння iзоляцii та не виклика-ють аварiйний вихiд його з ладу. У першому варiантi IEEE Std 62 - 1995 [11] вмют вологи в твердiй iзоляцii був визначений наступним чином:
□ суха iзоляцiя 0 - 2%
□ волога iзоляцiя 2 - 4%
□ дуже волога iзоляцiя 4,5% i бiльше.
У бшьш пiзньомy докyментi IEEE Std C57.106 - 2002 [12] допустимий рiвень вологи в робот визначасться за значеннями вмiстy води в масл^ враховуючи припущення про стабшь-нiсть температури i рiвноважний стан процешв передачi вологи мiж папером i маслом (табл. 1).
Таблиця 1
Допустимi piBHi вологовмiсту за IEEE Std C57.106 - 2002
Номшальна напруга трансформатора Максималь п ний вм1ст води в масл1, ром1ле (ppm) Екв1валентний вм1ст води в папер1
50°C 60°C 70°C
До 69 кВ 27 35 55 3%
69 - 230кВ 12 20 30 2%
230 кВ та вище 10 12 15 1.25%
Для опису процесу змши вологовмюту в iзо-ляцiйнiй системi трансформатора можна вико-ристовувати модель описану в [13]. Стацюнар-на модель оцшюе вмiст води в масл^ пiсля за-кiнчення перехiдного процесу поглинання або десорбци води з паперу при данш температурi. На вхщ моделi подаеться вмiст вологи в паперi i температура. Вмют вологи в паперi може бути визначений за вмютом вологи в масл^ вимiря-ному в то перiоди, коли процес обмiну вологи досяг свого стацюнарного стану. Модель вва-жае паперову iзоляцiю як «несюнченне джере-ло вологи». Це означае, що процеси поглинання i десорбци суттево не змiнюють вмют вологи в паперу Проте за певних температур, що спри-чинюють значне старiння iзоляцi1, значно зрос-тае видалення вологи з паперу. В такому випа-дку вмют вологи в паперi не може вважатися постшним i потрiбно включати в модель додат-ковий поправочний коефщент.
Для визначення рiвноважного вмюту вологи в паперi використовуються кривi паперово-масляно1 рiвноважно1 вологостi за Оошшеп [14] з розширеним робочим дiапазоном температур i вологовмiсту масла.
Насичення вологою по вiдношенню до масла залежить не тшьки вiд вмiсту води, але i вiд температури. Обмiн вологою мiж папером i маслом вщбуваеться по всiй поверхнi обмотки. Через це, стацюнарна модель використовуе се-
редню температуру обмотки для отримання концентрацп вологи в маслi. Середня температура масла в обмотках 0im може визначатися за
температурами верхшх 0o i нижнiх 0ь шарiв масла за формулою
0lm -
0o +0b 2
(13)
Через повшьний процес обмiну вологи мiж маслом i папером, а також постшну змiну температури масла через варiацi1 навантаження та добове коливання температури навколишнього середовища, необхiдно враховувати перехiдний процес змши вологосп масла. Форма рiвнянь цього процесу, буде залежати вiд типу цирку-ляцi1 масла (примусова чи природня).
Для варiанту коли маслонасос ввiмкнений форма рiвняння наступна [13]
d 2 M,
тpap Tsens'
m
dt
- Moil - ss +At
(T pap + Tsens) dMoil - ss
dM,
m
+ Mm -
(14)
Наступне рiвняння являе собою фyнкцiю пе-рехщного процесу для природного охолоджен-ня [13]:
© Денисюк С. П., Притискач I. В., 2014
d 3Mm
Tpap T°'1 W dt3' +
"(T pap T°il +T pap T sens +T°il T sens)
d 2M;
m
+ ( °il + Tsens + Tpap )
dM
m
+Mm =
= M°il - ss + At
dM°il - s
(15)
Для використання наведено1 моделi в систе-Mi монiторингу, необхщно представити дифе-ренцiальнi рiвняння в дискретнш формi. Отри-маемо
□ маслонасос ввiмкнений
(16)
(17)
Mm (t) = k1hfMm (t -1) + k2hfMm (t - 2) +k3h/M°il - ss(t )+k4hfM°il - ss(t -1); □ природне охолодження
Mm (t) = hhnMm (t -1) + k2hnMm (t - 2) k3hnMm (t - 3) + k4hnM°il - ss (t ) + +k5hnM°il - ss (t -1).
У цих рiвняннях Mm (t) - вмют вологи в маслi в певний момент часу, M°n - ss (t ) - рiв-
новажний вмiст вологи в ма^ за стацiонарного стану, знайдений за вщповщними кривими (рис. 1), kLhf та kj,hf - коефщенти, що характери-зують конкретний трансформатор та вщпов> дають за точне налаштування моделi.
Отже використовуючи вищенаведенi рiв-няння можна отримати теоретичне значення вологовмiсту масла. Для кожного штервалу дискретизацiï знаючи вимiряний показник ви-значаеться вiдносна величина вiдмiнностi вщ теоретичного значення, що i буде шдикатором монiторингу для моделi аналiзу вологи:
VM =
Mm.t (t)- Mm.p (t) Mm.t (t) :
(18)
де Mm t ( t) - теоретичне значення вологовмю-
ту масла знайдене за рiвнянням (16) або (17) вщповщно до режиму роботи системи охоло-дження,
Mm p ( t) - практичне значення вологовмю-
ту вимiряне вiдповiдним датчиком.
Величина тангенса кута дiелектричних втрат tgS дае усереднену об'емну характеристику ста© Денисюк С. П., Притискач I. В., 2014
ну дiелектрика. Оскшьки tg5 збiльшуеться з шдвищенням температури, то для оцiнки сту-пеня погiршення iзоляцil обмоток рекоменду-еться вимiрянi значення приводити до температури вимiрювання показникiв iзоляцil на заводi. Наприклад, якщо tg5 iзоляцil обмоток вимiрю-вався при температурi ?ф, вiдмiнною вiд температури ?0, записано1 в паспорт трансформатора, то приведений до заводсько1 температури tg5пp iзоляцil обмоток визначаеться тсля дiлення вимipяного tg5ф на коефщент К (табл. 2). Температура вимipювання визначаеться за показами датчика температури верхшх шаpiв масла.
Таблиця 2
Значення коефщгснта К1 для перерахунку значень
Рiзниця температур tà - to, С Значення К
1 1,03
2 1,06
3 1,09
4 1,12
5 1,15
10 1,31
15 1,51
20 1,75
25 2,0
30 2,3
Отримане значення потpiбно поpiвнювати з нормальним значенням тангенса кута дiелект-ричних втрат для даного трансформатора, за яке можна прийняти величину вимipяну пiд час заводських випробувань i вказану в паспоpтi. За шдикатор монiтоpингу для моделi аналiзу тангенса кута дiелектpичних втрат в цьому випад-ку пропонуеться прийняти наступну величину
""tgS
tg 5н - tg 5пр tg 8н
(19)
де tg 5н - нормальне значенням тангенса кута дiелектричних втрат для даного трансформатора, tg 5пр - вимiряне вщповщним датчиком
значення tgS приведене до номiнальноï температури (температури за якоï отримане нормальне значення).
Критерiями оцiнки стану трансформатора можуть бути пороговi значення вимiряних величин, вщмшнють ïx вiд прогнозу вiдповiдноï моделi, вiдношення величин. Ощнку поточного стану трансформатора пропонуеться виконува-ти на основi визначення «шдексу стану» що е певною неперервною величиною, i який буде
залежати вщ всiх iндикаторiв доступних для даного трансформатора.
Отримаш за формулами (5), (8), (19) вдика-тори мошторингу в загальному випадку можна вважати випадковими величинами. Для шдви-щення надiйностi i стабiльностi резyльтатiв ро-боти системи монiторингy пропонуеться вико-нувати попередню статистичну обробку цих величин з отриманням статистично достовiрних характеристик. Отриманi статистичнi характеристики представляють iнтегральнy статистичну оцшку кожного з iндикаторiв монiторингy. Самi iндикатори монiторингy вибрано таким чином, що ix зростання за модулем сигналiзyе про погiршення стану трансформатора.
Задача вщображення резyльтатiв мошторин-гу в зручному для сприйняття та аналiзy обслу-говуючим персоналом виглядi вирiшyеться в рамках програмного забезпечення шформацш-но-дiагностичниx комплексiв, якi дозволяють вiдображати вiкна з певними повщомленнями на екрани локальних або вщдалених робочих мiсць, заносити показники в базу даних мошто-рингу, роздруковувати необхщну iнформацiю.
Для неперервних показниюв, таких як iндекс стану, пропонуеться виводити як саме значення
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. C57.143-2012. IEEE Guide for Application for Monitoring Equipment to Liquid-Immersed Transformers and Components. - 2012. - 83 p.
2. Живодерников С.В., Овсянников А.Г., Русов В. А. Зарубежный опыт мониторинга состояния мас-лонаполненного оборудования // Материалы четвертого научно-практического семинара Общественного Совета специалистов Сибири и Востока по проблемам мониторинга трансформаторного оборудования и диагностики электрических установок, Белокуриха, 20-24 апреля 2009. - Новосибирск, ГЦРО, 2009. - С.7-22.
3. Киш Л. Нагрев и охлаждение трансформаторов - М: Энергия, 1980. - 208 с.
4. ГОСТ 14209-97. Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. - Введений з 01.01.2002. - 82 с.
5. G. Swift, T. S. Molinski, W. Lehn, A fundamental approach to transformer thermal modeling - Part I: Theory and equivalent circuit // IEEE Trans. Power Del. - vol. 16, № 2. - 2001. - P. 171-175.
6. D. Susa, M. Lehtonen, H. Nordman. Dynamic thermal modeling of power transformers // IEEE Trans. Power Del. - vol. 20, №. 1. - 2005. - P.197-204.
7. Montsinger V.M. Loading transformers by temperature // Trans.-Amer. Inst. elekctr. Eng. - 19(1930) -№3. - P. 776-790.
8. Денисенко М.А. Спещальш питання електропостачання - К.: НТУУ «КП1», 2009. - Ч. 1.: Виб1р елеменпв електропостачальних систем на основi
так i певш дискретш оцшки вщповщно до за-даних уставок piBHiB SIk, отриманих на 0CH0Bi оцшки певних юторичних даних про несправ-Hocri та експертних оцшок.
Висновки
Впровадження сучасник комплекшв та систем мошторингу силових тpансфоpматоpiв да-ють в пеpспективi яюсно новi можливост для шдвищення 1х надшност та якост функщону-вання. Збшьшення iнтелектуальноi складово! в такому елемент пiдстанцiй як силовi трансфо-рматори дозволить виконувати безперервну оцшку !х стану та призведе до спрощення про-фiлактичного догляду за цим обладнанням. 1н-фоpмацiя про фактичних стан дозволить прово-дити профшактичш заходи до появи конкрет-них дефектiв у тpансфоpматоpi або до анорма-льних pежимiв його роботи. Реалiзацiя розглянутого стохастичного тдходу до оцiнки навантажувально! здатностi силових масляних тpансфоpматоpiв за кpитеpieм зносу iзоляцii на основi iмiтацiйного моделювання, дозволить приймати бiльш достовipнi ршення про мож-ливiсть його експлуатацп за даних pежимiв роботи.
REFERENCES
1. C57.143-2012. IEEE Guide for Application for Monitoring Equipment to Liquid-Immersed Transformers and Components. - 2012. - 83 p.
2. Zhyvodernykov S., Ovseannicov A., Russov V. Foreign experience of oil-filled equipment condition monitoring // Proceedings of the Fourth Scientific Workshop of the Public Council of the East Siberia and specialists on monitoring and diagnosis of transformer equipment electrical installations Belokuriha, 20-24 April 2009. - Novosibirsk, HTSRO, 2009. - P.7-22.
3. L. Kish. Transformers heating and cooling - M: Energy, 1980. - 208 p.
4. GOST 14209-97. Loading guide for oil-immersed power transformers. - Introdused in 01.01.2002. - 82 p.
5. G. Swift, T. S. Molinski, W. Lehn, A fundamental approach to transformer thermal modeling - Part I: Theory and equivalent circuit // IEEE Trans. Power Del. - vol. 16, № 2. - 2001. - P. 171-175.
6. D. Susa, M. Lehtonen, H. Nordman. Dynamic thermal modeling of power transformers // IEEE Trans. Power Del. - vol. 20, №. 1. - 2005. - P.197-204.
7. Montsinger V.M. Loading transformers by temperature // Trans.-Amer. Inst. elekctr. Eng. - 19(1930) -№3. - P. 776-790.
8. Denisenko M. Special issue of power supply. Selection of items of electricity supply systems based on stochastic modeling of processes occurring in them. -K.: NTU "KPI", 2009. - 288 p.
9. Denisenko M., Prytyskach I. Stochastic estima-
© Денисюк С. П., Притискач I. В., 2014
стохастичного моделювання процеав, що ввдбува-ються в них. - 288 с.
9. Денисенко М.А., Притискач 1.В. Стохастичне ощнювання навантажyвальноi' здатносп силових масляних трансформатор1в // Промелектро. - 2011.
- №1. - C. 25-31.
10. J. Fabre, A. Pichon. Deteriorating Processes and Products of Paper in Oil. Application to Transformers. -International Conference on Large High Voltage Electric System (C1GRE), Paris, France. - Paper 137. -1960.
11. IEEE Std 62-1995, IEEE Guide for Diagnostic Field Testing of Electric Power Apparatus - Part 1: Oil Filled Power Transformers, Regulators and Reactors.
12. IEEE Std C57.106, Guide for Acceptance and Maintenance of Insulating Oil Equipment.
13. B. Garcia, J. C. Burgos, A. Alonso, J. Sanz. A moisture-in-oil model for power transformer monitoring
- Part I: Theoretical foundation // IEEE Transactions on Power Delivery - vol. 20, № 2 - 2005. - P. 1417 -1422.
14. T. V. Oommen, Moisture equilibrium in paper-oil insulation systems // Proc. Electrical/Electronics Insulation Conf. - Chicago, IL. - 1983.
tion of power oil transformer loading capacity // Pro-melektro. - 2011. - №1. - p. 25-31.
10. J. Fabre, A. Pichon. Deteriorating Processes and Products of Paper in Oil. Application to Transformers. -International Conference on Large High Voltage Electric System (C1GRE), Paris, France. - Paper 137. -1960.
11. IEEE Std 62-1995, IEEE Guide for Diagnostic Field Testing of Electric Power Apparatus - Part 1: Oil Filled Power Transformers, Regulators and Reactors.
12. IEEE Std C57.106, Guide for Acceptance and Maintenance of Insulating Oil Equipment.
13. B. Garcia, J. C. Burgos, A. Alonso, J. Sanz. A moisture-in-oil model for power transformer monitoring - Part I: Theoretical foundation // IEEE Transactions on Power Delivery - vol. 20, № 2 - 2005. - P. 1417 -1422.
14. T. V. Oommen, Moisture equilibrium in paper-oil insulation systems // Proc. Electrical/Electronics Insulation Conf. - Chicago, IL. - 1983.
Hagmmga go gpyKy 25.06.2014.
Внутршнш рецензент Гетьман Г. К.
Зовшшнш рецензент Денисюк С. П.
Порушення в po6oTi силових TpaHofiopMaTOpiB безпосередньо впливають на надшшсть енергосистеми в цшому, що пояснюе висок вимоги, як пред'являються до Тх надшносп. Для виявлення дефекпв трансформатора на раннш стадп Тх розвитку найбшьш ефективними е системи безперервного мошторингу, як ви-конують оцшку поточного стану. У робот розглянуто можливост використання рiзних моделей фiзичних процеав, як впливають на стан трансформатора, як складових частин системи мошторингу. Найбшьш часто в трансформаторi пошкоджуеться iзоляцiйна система, яка зазнае в робот теплових, електричних i ме-хашчних впливiв. Як термiчна модель для використання в системi мошторингу силового трансформатора можуть бути запропоноваш як моделi описаш в стандартах IEC та IEEE, так i бшьш точш моделi описанi в сучасних працях. Для оцшки залишкового ресурсу та допустимостi певних режимiв навантаження в системах мошторингу запропоновано використовувати бшьш точш, порiвняно з детермшованими, стохастичнi моделi процеав утрансформаторк
Ключовi слова: мошторинг, силовий трансформатор, оцiнка стану, електропостачальна система, теплова модель, навантажувальна здатшсть, модель вологовм^у.
УДК 621.314.222.6.004
С. П. ДЕНИСЮК, И. В. ПРЫТЫСКАЧ (НТУУ «КПИ»)
Институт энергосбережения и энергоменеджмента, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», 03056, Киев, ул. Борщаговская 115, тел .: (093) 750-13-90, эл. почта: [email protected]
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ В СИСТЕМАХ МОНИТОРИНГА СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Нарушения в работе силовых трансформаторов непосредственно влияют на надежность энергосистемы в целом, что объясняет высокие требования, предъявляемые к их надежности. Для выявления дефектов трансформатора на ранней стадии их развития наиболее эффективны системы непрерывного мониторинга, выполняющие оценку текущего состояния. В работе рассмотрены возможности использования различных моделей физических процессов, влияющих на состояние трансформатора, как составных частей системы мониторинга. Наиболее часто в трансформаторе повреждается изоляционная система, которая несет в работе тепловых, электрических и механических воздействий. Как термическая модель для использования в системе мониторинга силового трансформатора могут быть предложены как модели описаны в стандартах IEC и IEEE, так и более точные модели описаны в современных работах. Для оценки остаточного ресурса и допустимости определенных режимов нагрузки в систе-мах мониторинга предложено использовать более точные, по сравнению с детерминирован-ными, стохастические модели процессов в трансформаторе .
© Денисюк С. П., Притискач I. В., 2014
Ключевые слова: мониторинг, силовой трансформатор, оценка состояния, система электроснабжения, тепловая модель, нагрузочная способность, модель влагосодержания.
National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», 03056, Kyiv, Borschagivska st., 115, tel.: (093) 750-13-90, e-mail: [email protected]
Malfunction of power transformers directly affect the reliability of the power system as a whole, which explains the high demands placed on their reliability. To detect defects in transformers at an early stage of development the most effective are continuous monitoring system that evaluates the current state. This article examines the possibility of using different models of the physical processes that affect the state of the transformer as part of the monitoring system. The most commonly damaged part is transformer insulation system that suffers from the thermal, electrical and mechanical influences. As thermal model for use in the monitoring of power transformer may be proposed a model described in the standard IEC and IEEE, and a more accurate models described in the modern works. To assess the residual life and the admissibility of certain modes of load monitoring system is proposed to use a more accurate, compared to deterministic, stochastic models of processes in transformer.
Keywords: monitoring, power transformer, state assessment, electricity supply system, thermal model, load capacity, water content model.
Внутренний рецензент Гетьман Г. К.
Внешний рецензент Денисюк С. П.
UDC 621.314.222.6.004
S. P. DENYSIUK, I. V. PRYTYSKACH (NTUU "KPI")
CONDITION EVALUATION IN MONITORING SYSTEMS OF TRACTION SUBSTATIONS POWER TRANSFORMERS
Internal reviewer Getman G. K.
External reviewer Denisyuk S. P.
© Денисюк С. П., Притискач I. В., 2014
