Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы контроля и определения состава веществ

Диссертационная работа:

Рыбаков Евгений Рудольфович. Контроль обмоток силовых трансформаторов на основе активных методов анализа их динамических характеристик : Дис. ... канд. техн. наук : 05.11.13 : Казань, 2005 106 c. РГБ ОД, 61:05-5/3505

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 3

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 11

1.1. Обзор методов и систем контроля технического состояния силовых трансформаторов 11

1.2. Методы и системы контроля динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов 25

1.3. Постановка задачи разработки методов и систем контроля динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов 29

ГЛАВА 2. КОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 31

2.1. Метод оценки амплитудно-частотных характеристик обмоток силовых трансформаторов на основе формирования тестового сигнала из рабочего напряжения и без вывода трансформатора из эксплуатации 31

2.2. Метод оценки амплитудно-частотной характеристики через спектр подавляемых частот 39

ГЛАВА 3. ПРЯМЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБМОТОК СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 47

3.1. Сравнительный анализ прямого и косвенного методов контроля динамических характеристик 47

3.2. Метод контроля динамических характеристик на основе учета динамических искажений : 53

3.3. Системы измерения и анализа динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов 57

3.4. Метод контроля динамических характеристик обмоток фаз силового трансформатора на основе их пофазного сравнения 61

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ МЕТОДОМ ПОФАЗНОГО СРАВНЕНИЯ И ВЛИЯНИЯ КОЛИЧЕСТВА КЗ ВИТКОВ НА ВИД И ПАРАМЕТРЫ АЧХ 64

4.1. Результаты экспериментальных исследований динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов... 64

4.2.Методика обработки экспериментальных данных 67

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 96

ПРИЛОЖЕНИЯ 105 

Введение к работе:

Недостаточность инвестиций в последнее десятилетие в строительство, реконструкцию и техническое перевооружение электрических сетей и станций привело их к резкому старению, увеличению доли высоковольтного оборудования, срок службы которого превышает 25-30 лет [4, 57]. В частности около 40% масляных и воздушных выключателей напряжением 110-220 кВ к настоящему времени отработали расчетный, установленный нормативными документами срок. Из общего количества трансформаторов напряжением 220 и 110 кВ отработали нормативный срок - 30%, подлежат срочной замене - 4%.

Общая мощность подстанций 110-750 кВ, оборудование которых уже выработало расчетный ресурс, составляет около 30% действующих мощностей и удвоится к 2015 году. Сложившаяся ситуация требует принятия незамедлительных мер, которые предусматриваются программой, подготовленной Департаментом электрических сетей РАО ЕЭС России.

В соответствии с этой программой принятие решения по замене оборудования должно основываться на результатах постоянного контроля за его техническим состоянием в эксплуатации и оценке его физического ресурса. Внедрение современных средств и методик контроля технического состояния позволит принимать правильные решения о необходимости проведения ревизий и предупредительных ремонтов, а также решений о продолжении сроков эксплуатации оборудования с истекшим сроком службы на базе более точного определения остаточного физического ресурса [3,7,23,27].

Авторы [62] обследовали более 200 трансформаторов со сроком службы более 25 лет. В результате установлено: незамедлительного вывода из работы требуют менее 2% трансформаторов, около 23% требуют срочного капитального ремонта активной части, около 35% требовали незначительных ремонтных работ или учащенного контроля некоторых диагностических параметров, остальные могли эксплуатироваться без ограничений. Своевременное проведение капитальных ремонтов продлевают срок службы трансформатора. Однако авторы [62] отмечают, что необоснованное решение о проведении капитального ремонта, его объеме и технологии в лучшем случае приведет к неоправданным затратам, в худшем - к снижению надежности, ресурса и как следствие к отказам и значительным материальным затратам. Это вызвано тем, что ревизия активной части может приводить к снижению изоляционных характеристик в результате соприкосновения масла и твердой изоляции с неосушенным воздухом, образованию газовых пузырей при заливке масла в бак трансформатора без строгого выполнения требований РДИ-34-38-058-91 (и, следовательно, опасности перекрытия изоляции при включении трансформатора), случайному повреждению отдельных элементов, загрязнению активной части, а также попаданию посторонних предметов в бак трансформатора при недостаточной культуре работ и слабом контроле за ходом ревизии.

Автором [80] по данным актов расследования технологических нарушений был проведен анализ повреждаемости маслонаполненного оборудования (за период с 1996 г. по 2000 г.).

Доля технологических нарушений, приходящаяся на силовые трансформаторы, автотрансформаторы составила около 42%.

Распределение технологических нарушений по узлам следующее:

- вводы - 36,2%

- обмотки - 27,3%

- РПН-24,2%

- система охлаждения - 8,6%

- газовая защита - 3,7%.

Таким образом, большая часть технологических нарушений связана повреждениями маслонаполненных вводов, обмоток и устройств регулирования.

Распределение технологических нарушений силовых трансформаторов в зависимости от периода эксплуатации:

- до 10 лет-15%

- от 10 до 20 лет-30,2%

- от 20 до 30 лет - 29,3%

- от 30 до 40 лет - 17,6%

- свыше 40 лет — 8%.

Максимальное и примерно равное число технологических нарушений наблюдается в период второго и третьего десятилетия их эксплуатации. Вдвое меньший уровень повреждаемости трансформаторов в период первых десяти лет эксплуатации объясняется тем, что в это время в основном проявляются наиболее существенные заводские дефекты конструкции и изготовления, а также закладывается эксплуатационным персоналом технологическая база для резких снижений эксплуатационных характеристик и повреждений трансформаторов в последующие два десятилетия.

Наличие значительной доли числа повреждений в период четвертого и пятого десятилетия может свидетельствовать о возможности существенного продления срока эксплуатации трансформаторов при условии правильной и четкой организации их обслуживания, своевременного устранения дефектов и качественного полного выполнения диагностики и текущих ремонтов [43].

Распределение технологических нарушений на силовых трансформаторах по номинальному напряжению показывает, что почти половина приходится на трансформаторы ПО кВ.

На основании анализа технологических нарушений можно сделать вывод, что наибольшее внимание в ходе эксплуатации трансформаторов следует уделять состоянию вводов, обмоток и устройств РПН. Актуальность темы

Силовые трансформаторы являются одной из основных составляющих системы передачи и распределения электрической энергии. Надежная работа силового трансформатора определяется техническим состоянием всех его узлов и элементов, в том числе и обмоток.

При внезапных коротких замыканиях из-за больших электродинамических сил могут возникнуть недопустимо большие деформации витков обмотки, приводящие к выходу из строя трансформатора и, как следствие, к перерыву в

электроснабжении. Это сопровождается большим экономическим ущербом, как в энергосистеме, так и у потребителя электрической энергии.

Из известных методов определения технического состояния обмоток силовых трансформаторов по их динамическим характеристикам наиболее перспективными являются метод низковольтных импульсов и метод частотных характеристик. Метод низковольтных импульсов основан на контроле токов переходного процесса в обмотке при воздействии на нее кратковременного импульса напряжения. Так как ток переходного процесса зависит от амплитуды и формы импульса, точность метода невелика. В методе частотных характеристик в качестве тестового сигнала используется моногармонический сигнал со сканирующей частотой. При контроле динамических характеристик данным методом возникают динамические искажения, приводящие к погрешностям, зависящим от скорости сканирования, уменьшающие точность.

Таким образом, из-за невысокой точности контроля динамических характеристик достоверность оценки технического состояния обмоток оба метода дают невысокую. Поэтому возникает актуальная задача повышения точности контроля динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов для увеличения достоверности оценки их технического состояния. Цель работы

Повышение точности контроля динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов на основе разработки эффективных методов их оценивания для увеличения достоверности определения технического состояния. Общая задача

Разработка экспериментально-расчетных методов контроля динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов на основе коррекции динамических искажений и спектрального анализа откликов на тестовые сигналы. Частные задачи:

- выбор и обоснование тестового сигнала для оценки динамических характеристик обмоток силового трансформатора;

- увеличение точности оценивания динамических характеристик обмоток силового трансформатора импульсным методом за счет коррекции спектра тестового сигнала;

- разработка метода контроля динамических характеристик обмоток силового трансформатора на основе анализа спектра подавляемых частот;

- разработка метода контроля динамических характеристик обмоток силового трансформатора на основе учета динамических искажений;

- разработка модифицированного метода диагностики обмоток силового трансформатора на основе пофазного сравнения их динамических характеристик.

Методы исследований

Теоретические исследования базируются на современных методах спектрального анализа детерминированных и случайных процессов, теории линейных электрических цепей и теории погрешностей.

Научная новизна работы

- предложена модернизация импульсного метода контроля динамических характеристик обмоток силового трансформатора с коррекцией спектра тестового сигнала. Показано, что для повышения точности оценки динамических характеристик необходимо скорректировать спектр измеряемого тестового сигнала путем введения цепи коррекции в канал измерения с АЧХ, учитывающей спад в области верхних частот;

- разработан метод контроля динамических характеристик обмоток силового трансформатора на основе анализа спектра подавляемых частот. Установлено, что возможно увеличение точности АЧХ за счет замены оценки "провалов" в АЧХ соответствующей оценкой "всплесков" в спектре подавляемых частот;

- разработан метод контроля динамических характеристик обмоток силового трансформатора на основе учета динамических искажений. Получены соотношения, связывающие динамические параметры АЧХ со статическими;

предложен модифицированный метод диагностики обмоток силового трансформатора на основе пофазного сравнения их динамических характери . стик. Установлено, что при пофазном сравнении поврежденная фаза имеет существенное отличие АЧХ от АЧХ других фаз. Предложены диагностические признаки определения поврежденной обмотки;

- проведен сравнительный анализ прямого и косвенного методов получения оценок динамических характеристик по времени анализа в зависимости от методической погрешности. Установлено, что уменьшение времени анализа при прямом методе оценки АЧХ существенно для малых значений погрешности и широкой полосы пропускания.

Практическая ценность работы

Разработана методика модифицированного метода диагностики обмоток силового трансформатора на основе пофазного сравнения их динамических характеристик. Реализация результатов работы

Теоретические и практические результаты диссертации используются в учебном процессе на кафедре теоретических основ электротехники Казанского государственного энергетического университета и на кафедре электрооборудования Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева при подготовке специалистов по направлению "Электротехника, электромеханика и электротехнологии". Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы обсуждались на Российском национальном симпозиуме по энергетике, Казань, 2001 и на 15-й Всероссийской межвузовской научно - технической конференции "Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий", Казань, 2003. Структура и содержание работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников литературы из 82 наименований и приложений. Она изложена на 106 страницах, содержит 22 рисунка и 26 таблиц.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, приведлены научная новизна, структура диссертации, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведены основные методы контроля технического состояния силовых трансформаторов и дефекты, выявляемые при соответствующем методе контроля: контроль изоляционных конструкций по составу газов, растворенных в масле, определение степени старения изоляции, метод частичных разрядов, а также методы определения деформации обмоток, сформулирована задача контроля динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов при оценке их технического состояния.

Во второй главе рассматривается метод оценки АЧХ обмоток силовых трансформаторов на основе формирования тестового сигнала из рабочего напряжения без вывода трансформатора из эксплуатации, с помощью которого можно осуществлять либо непрерывный контроль за техническим состоянием обмоток, либо после каждого внезапного КЗ. Приводится также метод оценки АЧХ через спектр подавляемых частот, позволяющий более точно измерить участки характеристики типа «провал»

В третьей главе приводится сравнительный анализ прямого и косвенного методов контроля динамических характеристик обмоток силовых трансформаторов по продолжительности эксперимента. Показано, что прямой метод требует меньшей продолжительности при малых погрешностях и больших полосах пропускания. Рассматривается метод учета динамических искажений при гармонических тестовых сигналах со сканирующей частотой. Приводится моди фицированный метод контроля динамических характеристик обмоток трансформатора на основе их пофазного сравнения.

В четвертой главе приводятся результаты эксперимента, проведенного на трансформаторе ТМ63/10, построены АЧХ фаз при различных значениях КЗ витков первичной обмотки, представлены данные для определения средних и среднеквадратичных отклонений АЧХ фаз относительно друг друга, а также их значения для всех экспериментов.

В заключении изложены основные результаты работы. Научные положения, выносимые на защиту

На основе полученных в диссертационной работе результатов на защиту выносятся следующие научные положения:

- модернизированный импульсный метод контроля динамических характеристик обмоток силового трансформатора с коррекцией спектра тестового сигнала;

- метод контроля динамических характеристик обмоток силового трансформатора на основе анализа спектра подавляемых частот;

- метод контроля динамических характеристик обмоток силового трансформатора на основе учета динамических искажений;

- модифицированный метод диагностики обмоток силового трансформатора на основе пофазного сравнения их АЧХ;

- сравнительный анализ прямого и косвенного методов контроля динамических характеристик по продолжительности эксперимента;

- методика обработки экспериментальных данных пофазного сравнения АЧХ фаз.

Подобные работы
Муравьев Максим Витальевич
Разработка методики неразрушающего контроля рельсов в условиях эксплуатации на основе анализа формы и энергетических характеристик сигналов акустической эмиссии
Тюрин Александр Николаевич
Контроль технического состояния активной части силового трансформатора на основе расчетно-экспериментальных методов оценки вибрационных характеристик
Алексеев Евгений Валерьевич
Совершенствование прибора и метода анализа гранулометрического состава порошков на основе слоевой седиментации частиц
Федоров Геннадий Сергеевич
Метод и измерительная система оценки состояния высоковольтных изоляторов на основе анализа частичных разрядов
Пудовкин Анатолий Петрович
Методы и средства неразрушающего контроля характеристик качества многослойных материалов и изделий в процессе их производства
Самигуллин Рустем Разяпович
Методы и средства улучшения метрологических характеристик датчиков контроля обводненности сырой нефти
Челноков Андрей Викторович
Разработка методов и средств неразрушающего контроля комплекса характеристик качества многослойных изделий в процессе их производства
Воронин Руслан Николаевич
Метод и средство контроля реологических характеристик хлебобулочных изделий с использованием моделей упруго-вязкой и вязко-пластической деформации
Калашникова Наталья Григорьевна
Физическое и геометрическое моделирование пластинок сложного вида при осуществлении контроля интегральных физических характеристик строительных конструкций
Акулинин Игорь Николаевич
Разработка метода и автоматизированной системы контроля зависимости теплофизических характеристик полимерных материалов от температуры и давления

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net