Вибродиагностика и измерение частичных разрядов в трансформаторе

Л. Г. Сидельникое, А. М. Седунин, А. Ю. Сыкулев, ООО «ТестСереис»

Описаны методика, практические результаты вибродиагностики и измерений частичных разрядов в силовых трансформаторах. Измерения выполняются без снятия рабочего напряжения.

При воздействиях на силовой трансформатор внезапных коротких замыканий возникает необходимость проверки состояния прессовки его магнитопровода и обмоток, измерения частичных разрядов. Эта необходимость возникает также при увеличении уровня вибраций и шумов трансформатора. Кроме того, причиной возникновения частичных разрядов может служить наличие примесей в масле, старение изоляции и ряд других причин.

Попытки ряда исследователей выполнить нормирование разрядов успеха пока не принесли. Главной проблемой в этом является затруднение при разделении разрядов различного физического происхождения. Однако при косвенном определении наличия частичных разрядов по результатам диагностики масла измерения другими методами всегда целесообразны.

Гели по результатам диагностики масла признаков частичных разрядов не обнаружено, а измерения по акустическому или электромагнитному каналу показывают их наличие, то наиболее вероятными источниками могут быть вводы или регулятор напряжения, РПН. В этом случае необходимы дополнительные исследования уже при снятом рабочем напряжении.

Измерение частичных разрядов аппаратурой AR700.

Аппаратура AR700 позволяет измерять частичные разряды в акустическом и электромагнитном спектрах частот. Акустические датчики располагаются по поверхности бака трансформатора, а электромагнитный датчик в цепи шины заземления. Таким образом, в снятии рабочего напряжения трансформатора необходимости нет. Возникновение разрядов одновременно во всех трех фазах маловероятно.

Измерение разрядов в акустическом спектре частот позволяет успешно отстроиться от помех, всегда имеющихся в питающей сети. Недостатком метода является затруднение в нормировании разрядов, поэтому чаще всего метод используется как индикаторный. Вместе с тем имеющееся программное обеспечение аппаратуры позволяет определять место возникновения разрядов внутри бака.

Обследование по акустическому каналу.

По поверхности бака, исследуемого в качестве примера трансформатора, были зафиксированы признаки частичных разрядов (ЧР). На рис. 1 показан зарегистрированный акустический сигнал на временном отрезке 100 мс и его частотный спектр (между вертикальными метками).

Наличие информации о самих разрядах и их частотном спектре позволяет впоследствии реализовать алгоритмы разделения разрядов по их физической природе, а следовательно открывает путь для их нормирования. Недостатком акустического измерения разрядов является большое число отражений от стенок бака и конструкций трансформатора. Этот недостаток затрудняет, кроме того, локацию места возникновения разрядов.

Возникновение разрядов периодично с частотой, равной частоте питающей сети. Кроме разрядов, возникающих в трансформаторе, присутствует шум из внешней среды. При необходимости этот шум может быть отфильтрован, в простейшем случае по амплитуде. Фильтры могут работать также в функции частоты и фазы разрядов.

Рис. 1. Результаты измерений ЧР в акустическом спектре по поверхности бака

Обследование по электромагнитному каналу. В шине заземления измерены ЧР с уровнем до 0,08 В, возникающие на каждой полуволне напряжения сети (рис. 2).

Рис. 2. Частичные разряды в электромагнитном спектре в шине заземления

Частичные разряды в акустическом и электромагнитном спектре частот косвенно подтверждаются данными хроматографического анализа трансформаторного масла. Однако их величина не превышает допустимых пределов.

Аппаратура AR 700 успешно использовалась при диагностике кабельных линий 110 кВ и может применяться для измерения частичных разрядов высоковольтных трансформаторов тока, а также электрических машин. Результаты измерений могут архивироваться и записываться на ПЭВМ. Таким образом, эту информацию можно использовать при создании базы данных по техническому состоянию трансформаторов.

Измерение вибропараметров магнитопровода и обмоток трансформатора.

Измерения выполнялись в режимах холостого хода (XX) и нагрузки (РН). Алгоритм, программное обеспечение прибора для измерения вибропараметров «Диана-2М» разработаны производителем аппаратуры ПВФ «Виброцентр» (Пермь). В таблице приведены данные измерения виброскорости.

СКЗ виброскорости в точках замера, мм/с

Сторона	Точки	Фаза А		Фаза В		Фаза С
		XX	РН	XX	РН	XX	РН
BH	Верх	2,4	2,5	2,0	1,3	3,2	2,9
	Низ	5,8	5,9	2,8	1,6	3,7	2,2
HH	Верх	1,4	2,1	0,9	1Д	1,3	2,3
	Низ	4,9	4,7	2,9	5,4	2,4	5,4

На рис. 3 6 приведены результаты обработки данных измерений на диагностируемом трансформаторе.

Рис. 3. Обобщенные коэффициенты состояния трансформатора

Общий коэффициент технического состояния трансформатора 0,94; коэффициент прессовки обмотки трансформатора 0,92; коэффициент прессовки стали трансформатора 0,96; состояние конструкции 0,96. Общее состояние трансформатора по вибропараметрам хорошее.

Хорошее состояние прессовки - 1, удовлетворительное - 2. Подробнее с описанием алгоритма и способом расчета коэффициентов прессовки можно ознакомиться на сайте фирмы - производителя прибора www.vibrocenter.ru. Результаты измерений также могут архивироваться и записываться на ПЭВМ.

Рис. 4. Коэффициенты прессовки стали трансформатора

Практика эксплуатации прибора «Диана-2М» в ООО «ТестСервис» показала его высокую эффективность и надежность.

Таким образом, диагностика масла, тепловизионные обследования, измерение частичных разрядов и вибродиагностика позволяют оценить техническое состояние трансформатора без снятия рабочего напряжения.

Рис. 5. Коэффициенты прессовки обмотки трансформатора

Рис. 6. Коэффициенты качества прессовки конструкции трансформатора (по путям потоков рассеяния)