CC BY
64УДК 620.9
Димитрюк К.А.
студент 4 курса, кафедра электроэнергетических систем
Смоленский филиал Национальный исследовательский университет «МЭИ» (г. Смоленск, Россия)
ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ МЕТОД ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ 110 КВ.
Аннотация: в работе представлен тепловизионный метод технической диагностики трансформаторов 110кВ для проверки системы охлаждения и структурирования термограмм, организация их хранения в специализированных базах данных;
Ключевые слова: тепловизионный контроль трансформаторов 110 кВ, термограмма поверхности бака трансформатора, тепловизионный диагностический аппарат.
Одним из вспомогательных методов диагностики силовых трансформаторов является тепловизионный контроль, он наряду традиционными методами (измерение характеристик изоляции, тока холостого хода, и др.) позволяют получить дополнительную информацию о состоянии электроаппарата. Данный вида оценки состояния устройств обладает высокой эффективностью и информативностью, при включении тепловизионного контроля в комплексный процесс диагностики силовых трансформаторов, осуществляемый на базе экспертной системы. К тому же синергетический эффект его анализа проявляется на основании доступа ко всей доступной на данный момент информации, что позволяет получить наилучший результат по следующим критериям: качество и экономичность исследования.
При тепловизии силовых трансформаторов проверяют: системы охлаждения (радиаторы, вентиляторы, масляные насосы); термосифонный фильтр (ТСФ).
Тепловизионный контроль силовых и автотрансформаторов позволяет выявлять следующие дефекты:
подогрев внутренних контактных соединений обмоток НН с выводами трансформатора;
нарушение работы систем охлаждения (вентиляторы, масляные насосы, циркуляция масла в радиаторах) и регенерации масла (термосифонные фильтры (ТСФ)).
Тепловизионная диагностика даёт возможность без разбора оборудования определить:
места крепления горловины бака болтами;
уровень масла в расширительном бачке, выхлопной и впускной трубах. К основным этапам тепловизионного метода диагностики можно отнести: передача информации, полученной с тепловизионной камеры, на персональный компьютер;
структурирование термограмм, организация их хранения в специализированных базах данных;
предварительная обработка результатов и их визуальный анализ; математическая обработка и сравнение результатов с учетом реальных физических процессов в трансформаторе, автоматическое формирование рекомендаций;
комплексная обработка полученной информации, выдача рекомендаций на основе многомерного анализа.
Характеристик трансформатора должны учитываться в технология тепловизионного метода исследования. Важный фактор, усложняющий осмотр тепловизионных изображений силовых трансформаторов - наличие присоединяемых к баку устройств, в основном радиаторов, что значительно
уменьшает полезную площадь, подлежащую анализу. Кроме того, принудительная циркуляция масла маскирует температурные градиенты, что
затрудняет поиск и устранение неисправностей. Задача тепловизионного метода заключается в проецировании теплового повреждение активной части на не закрытую арматурой поверхность бака и идентифицировать эту область
по анализу термограмм. В качестве примера рисунок 1 тепловизионное обследование трансформатора типа ТДГ-60000/150 под нагрузкой обнаружены повышенные нагревы болтовых соединений, и область повышенного нагрева в районе фазы С (показана пунктиром на рисунке 1), что свидетельствует о наличие короткозамкнутых контуров для токов, обусловленных потоками рассеяния в активной части трансформатора, предположительно, в районе фазы
С.
б) в)
Рис. 1. Термограмма поверхности бака трансформатора типа ТГД 60000/110
со стороны НН (а) и болтовых соединений крышки бака,
имеющих повышенную температуру (б, в)
Тепловизионый анализ силовых и автотрансформаторов достаточно сложная процедура, так как при возникновении локальных повреждений в трансформаторе они «заглушаются» естественными тепловыми потоками
339
магнитопровода и охладителя. При этом работа охлаждения, способствующая ускорению циркуляции масла, снизит тем самым колебания температуры в местах повреждения, а также уменьшит распределение тепла в месте потенциальной поломки.
Для проведения анализа результатов тепловизионной диагностики необходимо учитывать ряд факторов, а именно: конструкционные особенности трансформатора, тип и срок эксплуатации применяемой обмотки и магнитопровода, условия эксплуатации и технологии изготовления и другие особенности, способные повлиять на показания тепловизора. К тому же на погрешность измерений влияют металлические детали трансформатора, включая маслонаполненый бак, обмотку, сердечник, и так далее, в которых выделяется тепло из-за потерь трансформатора на вихревые токи.
Метод диагностики основанный на использовании тепловой техники позволяет выявить следующие повреждения: витковые замыкания в трансформаторах, дефекты контактной системы регулировки под напряжением (РПН); возникновения магнитных полюсов рассеяния трансформатора из -за нарушений изоляции частиц магнитопровода, изменение внутренней циркуляции масла в баке трансформатора (образование застойных зон), нагревы внутренних контактных соединений обмоток низкого напряжения (НН), обрывы шинок заземления, нагревы на аппаратных зажимах высоковольтных вводов, дефекты системы охлаждения насосов (фильтров, вентиляторов и др.).
При диагностике тепловизионное оборудование должно быть укреплено на штативе как можно ближе к трансформатору на средней фазе с использованием объектива 7-12o. Кроме этого, сканер должен обеспечивать аудио и видеозапись. После установления постоянного температурного режима тепловизора ведётся покадровая съёмка, начиная от верхней фазы (например, «А») и до фазы «С», следующий кадр должен перекрывать предыдущий на 10%.
Главными преимуществами метода тепловой диагностики являются скорость, удобство и доступность. Тепловой анализ сравнительно быстрый по
отношению к другим методам. Для того чтобы определить состояние оборудования потребуется пара секунд. Для тепловизионной диагностики не требуется отключение электрооборудования, а также большое количество организационно-технических мероприятий. Современная тепловизионная камера очень проста и удобна для использования, а встроенная система анализа позволяет в некоторых случаях провести диагностику на месте. Современный тепловой сканер сравнительно недорогой, поэтому любую электроустановку можно оснастить тепловизионным диагностическим аппаратом.
Недостатки методики: тепловые потоки при локальных отключениях трансформатора «гасятся» естественными потоками системы охлаждения и магнитопровода, которые способствуют ускоренному циркулированию масла, сглаживают температуру в месте повреждения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Герман Л.А., Шаров А. В., Демидов С. В., Якунин Д. В. Техническая диагностика тяговых подстанций // Железнодорожный транспорт. -М. N010., 2006. —С. 48-51.
2. Гук Ю.Б. Анализ надежности электроэнергетических установок. —Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние,1988. - 244 с.
3. Тепловизионный контроль силовых трансформаторов [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://energoboard.ru/post/265/
4. Чуличков А.И., Цыбульская Н.Д., Цветаев С.К., Сурконт О.С. Классификация акустических сигналов разрядных процессов в изоляции на основе формы их вейвлет-спектров // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика и астрономия. № 2. 2009.- 103-105 с.
Dimitryuk K.A.
National Research University «MEI» (Smolensk, Russia)
THERMAL IMAGING METHOD OF TECHNICAL DIAGNOSTICS OF 110KV TRANSFORMERS
Abstract: the paper presents a thermal imaging method of technical diagnostics of 110 kV transformers for checking the cooling system and structuring thermograms, organization of their storage in specialized databases;
Keywords: thermal imaging inspection of 110 kV transformers, thermogram of transformer tank surface, thermal imaging diagnostic device.
