Экспериментальное исследование путей повышения эффективности импульсного дефектографирования для контроля состояния обмоток высоковольтных трансформаторов

  • Валерий Александрович Лавринович
  • Алексей Валериевич Лавринович
  • Алексей Владимирович Мытников
Ключевые слова: контроль состояния, импульсный метод, зондирующий импульс, дефект обмотки, эффективность диагностики

Аннотация

Энергетическая эффективность и надежность электроэнергетических систем во многом зависит от состояния высоковольтного трансформаторного оборудования. Дефектное состояние одной трансформаторной единицы часто является причиной внезапной аварийной остановки всей технологической цепи комплексного производственного процесса. Для предупреждения подобных ситуаций необходима эффективная технология контроля состояния обмоток трансформаторов. Стандартные методы являются малоэффективными для выявления дефектов обмотки на ранних стадиях развития. Предложен подход к методологии диагностики дефектов обмотки, основанный на применении зондирующего импульса наносекундной длительности с крутым фронтом. Показано, что зондирование обмоток импульсом длительностью 100 нс и фронтом порядка 20 нс позволяет выявлять как механические, так и электрические дефекты. Эксперименты, выполненные на физической модели силового трансформатора, показали, что предложенный метод обладает необходимой чувствительностью к незначительным изменениям емкостных элементов, вызванных дефектами в начальной стадии развития. Установлено, что чувствительность метода наносекундных импульсов существенно повышается по мере уменьшения длительности и роста крутизны фронта зондирующего импульса.

Биографии авторов

Валерий Александрович Лавринович

доктор техн. наук, ведущий научный сотрудник отдела перспективных разработок Крыловского государственного научного центра.

Алексей Валериевич Лавринович

инженер отдела по высоковольтному оборудованию Томского научно-исследовательского и проектного института нефти и газа.

Алексей Владимирович Мытников

кандидат техн. наук, доцент отделения электроэнергетики и электротехники Инженерной школы энергетики Национального исследовательского Томского политехнического университета.

Литература

1. Соколов В.В. Ранжирование состаренного парка силовых трансформаторов по техническому состоянию. – Материалы IV всерос. научно-техн. конф. «Современное состояние и проблемы диагностики силового электрооборудования», Новосибирск, 2006, с. 7–18.
2. Pettersson L, Fantana N.L., Sunderman U. Assessment ranking of Power Transformers Using Condition Based Evaluation, A New Approach. – CIGRE Paris Conference, 1998, Paper 12–204.
3. Patelly J.P., Tanguy A. French experience with decision making for damaged transformers. Cigre papers 2002, 12-111.
4. CIGRE Вrochure N 227. GUIDE for Life Management Techniques for Power Transformers, WG A2.18, 2003.
5. Лех В., Тымински Л. Новый метод индикации повреждений при испытании трансформаторов на динамическую прочность. – Электричество, 1966, № 1, с. 77–81.
6. Аветиков Г.В., Левицкая Е.И., Попов Е.А. Импульсное дефектографирование трансформаторов на при испытаниях на электродинамическую стойкость. – Электротехника, 1978, № 4, с. 53–57.
7. Конов Ю.С., Короленко В.В., Федорова В.П. Обнаружение повреждений трансформаторов при коротких замыканиях. – Электрические станции, 1980, № 7, с. 46–48.
8. Аликин С.В., Дробышевский А.А., Левицкая Е.И. и др. Количественная оценка результатов импульсного дефектографирования обмоток силовых трансформаторов. – Электротехника, 1990, № 5, с. 75–76.
9. Аликин С.В., Дробышевский А.А., Левицкая Е.И. и др. Диагностика обмоток силовых трансформаторов методом низковольтных импульсов. – Электротехника, 1991, № 12, с. 30–35.
10. Хренников А.Ю., Киков О.М. Диагностика силовых трансформаторов в Самараэнерго методом низковольтных импульсов. – Электрические станции, 2003, № 11, с. 49–51.
11. Хренников А.Ю. Опыт обнаружения остаточных деформаций обмоток силовых трансформаторов. – Энергетик, 2003, № 7, с. 18–20.
12. Guillen D., Olivares-Galvan J., Escarela-Perez R., et al. Diagnosis of interturn faults of single-distribution transformers under controlled conditions during energization. – Measuremen, 2019, vol. 141, pp. 24–36.
13. Zhaoa X., Yaoa C., Abu-Siadab A., Liao R. High frequency electric circuit modeling for transformer frequency response analysis studies. – Electrical Power and Energy Systems, 2019, vol. 111, pp. 351– 368.
14. Cheng Q., Zhao Z., Tang C., et al. Diagnostic of transformer winding deformation fault types using continuous wavelet transform of pulse response. – Measurement, 2019, vol. 140, pp. 197– 206.
15. Velasquez R., Lara J., Melgar A. Converting data into knowledge for preventing failures in power transformers. – Engineering Failure Analysis, 2019, vol. 101, pp. 215–229.
16. Zarkovi M., Stojkovi Z. Analysis of artificial intelligence expert systems for power transformer condition monitoring and diagnostics. – Electric Power Systems Research, 2017, vol.149, pp. 125–136.
17. Senobari R., Sadeh J., Borsi H. Frequency response analysis (FRA) of transformers as a tool for fault detection and location: A review. – Electric Power Systems Research, 2019, vol. 155, pp. 172–183.
18. Lavrinovich V.A., Lavrinovich A.V., Mytnikov A.V. Development of Advanced Control State Technology of Transformer and Electric Motor Windings Based on Pulsed Method. – International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering, 2012, vol. 4, No. 4, pp. 149–153.
19. Lavrinovich V.A, Isaev Y.N., Mytnikov A.V. Advanced control state technology of transformer windings. – International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering, 2013, vol. 5, No. 4, pp. 94–98.
20. Lavrinovich V.A, Isaev Y. N., Mytnikov A.V. Modeling of state control procedure of power transformer winding by short probe pulses. – International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering, 2014, vol. 6, No. 1, pp. 145–147.
21. Lavrinovich V.A, Mytnikov A.V. Development of pulsed method for diagnostics of transformer windings based on short probe impulse. – IEEE Translation on Dielectric Electrical Insulation, 2015, vol. 22, No. 4, pp. 2041–2045.
22. Lavrinovich V.A, Mytnikov A.V, Hongda Li. Advanced technology of transformer winding condition control based on nanosecond probing impulse. – Resource-Efficient Technologies, 2016, vol. 2, No. 3, pp. 111–117.
#
1. Sokolov V.V. Materialy IV vseros. nauchno-tekhn. konf. «Sovremennoe sostoyanie i problemy diagnostiki silovogo elektrooborudovaniya» – in Russ (Materials of the IV All-Russian scientific and technical conference "The current state and problems of diagnostics of power electrical equipment"), Novosibirsk, 2006, pp. 7–18.
2. Pettersson L, Fantana N.L., Sunderman U. Assessment ran-king of Power Transformers Using Condition Based Evaluation, A New Approach. – CIGRE Paris Conference, 1998, Paper 12–204.
3. Patelly J.P., Tanguy A. French experience with decision making for damaged transformers. Cigre papers 2002, 12-111.
4. CIGRE Вrochure N 227. GUIDE for Life Management Tech-niques for Power Transformers, WG A2.18, 2003.
5. Lekh V., Tyminskiy L. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1966, No. 1, pp. 77–81.
6. Avetikov G.V., Levitskaya E.I., Popov E.A. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 1978, No. 4, pp. 53–57.
7. Konov Yu.S., Korolenko V.V., Fedorova V.P. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electric Power Plant), 1980, No. 7, pp. 46–48.
8. Alikin S.V., Drobyscevskiy A.A., Levitschaya E.I., et al. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 1990, No. 5, pp. 75–76.
9. Alikin S.V., Drobyscevskiy A.A., Levitschaya E.I., et al. Elektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 1991, No. 12, pp. 30–35.
10. Khrennikov А.Yu., Кikоv О.М. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electric Power Plant), 2003, No. 11, pp. 49–51.
11. Khrennikov А.Yu. Energetik – in Russ. (Energetic), 2003, No. 7, pp. 18–20.
12. Guillen D., Olivares-Galvan J., Escarela-Perez R., et al. Diagnosis of interturn faults of single-distribution transformers under controlled conditions during energization. – Measuremen, 2019, vol. 141, pp. 24–36.
13. Zhaoa X., Yaoa C., Abu-Siadab A., Liao R. High frequency electric circuit modeling for transformer frequency response analysis studies. – Electrical Power and Energy Systems, 2019, vol. 111, pp. 351– 368.
14. Cheng Q., Zhao Z., Tang C., et al. Diagnostic of transformer winding deformation fault types using continuous wavelet transform of pulse response. – Measurement, 2019, vol. 140, pp. 197– 206.
15. Velasquez R., Lara J., Melgar A. Converting data into knowledge for preventing failures in power transformers. – Engineering Failure Analysis, 2019, vol. 101, pp. 215–229.
16. Zarkovi M., Stojkovi Z. Analysis of artificial intelligence expert systems for power transformer condition monitoring and diagnostics. – Electric Power Systems Research, 2017, vol.149, pp. 125–136.
17. Senobari R., Sadeh J., Borsi H. Frequency response analysis (FRA) of transformers as a tool for fault detection and location: A review. – Electric Power Systems Research, 2019, vol. 155, pp. 172–183.
18. Lavrinovich V.A., Lavrinovich A.V., Mytnikov A.V. Deve-lopment of Advanced Control State Technology of Transformer and Electric Motor Windings Based on Pulsed Method. – International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering, 2012,
vol. 4, No. 4, pp. 149–153.
19. Lavrinovich V.A, Isaev Y.N., Mytnikov A.V. Advanced control state technology of transformer windings. – International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering, 2013, vol. 5, No. 4, pp. 94 – 98.
20. Lavrinovich V.A, Isaev Y. N., Mytnikov A.V. Modeling of state control procedure of power transformer winding by short probe pulses. – International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering, 2014, vol. 6, No. 1, pp. 145–147.
21. Lavrinovich V.A, Mytnikov A.V. Development of pulsed method for diagnostics of transformer windings based on short probe impulse. – IEEE Translation on Dielectric Electrical Insulation, 2015, vol. 22, No. 4, pp. 2041–2045.
22. Lavrinovich V.A, Mytnikov A.V, Hongda Li. Advanced technology of transformer winding condition control based on nanosecond probing impulse. – Resource-Efficient Technologies, 2016, vol. 2, No. 3, pp. 111–117.
Опубликован
2021-06-04
Раздел
Статьи