Online Electric

Силовые трансформаторы являются важнейшей электротехнической установкой электропитающих систем, от надёжности и качества функционирования которых зависит надёжность и качество распределяемой электрической энергии [1].

В настоящее время в эксплуатации на энергетических предприятиях России находится значительное число силовых трансформаторов 6-10/0,4 кВ, имеющих срок наработки 25 лет и более [2].

В связи с этим всё более актуальной становится задача продления срока службы и оценка возможности дальнейшей эксплуатации такого оборудования. Опыт эксплуатации силовых трансформаторов показывает, что и после отработки установленного срока службы значительная часть существующего парка сохраняет работоспособность и его замена нецелесообразна [3].

Одним из наиболее эффективных методов выявления дефектов в трансформаторном оборудовании является метод низковольтных импульсов, который позволяет определять не только наличие дефекта, но и место его возникновения, а также выявлять дефекты, находящиеся на ранней стадии развития, следить за состоянием изоляции обмоток и объективно оценивать процесс эксплуатации силового трансформатора.

Суть метода состоит в том, что на один вывод первичной обмотки подаётся тестовый сигнал прямоугольной формы, а с другого вывода фиксируется диагностический сигнал. Полученный сигнал подвергается разложению в спектр, а также сравниванию с эталонным спектром для данной марки трансформатора для условно-идеального технического состояния.

Подача и снятия тестового сигнала осуществлялись генератором-осциллографом АКИП – 4107, с программным обеспечением PicoScope 6, позволяющим раскладывать полученные сигналы в спектр и сравнивать их.

В процессе исследования были разработаны несколько схем замещения трансформатора и на основании наиболее правильного учета всех параметров выбрана схема, более точно отображающая процессы, происходящие в обмотках силового трансформатора. После чего были обоснованы все элементы схемы замещения. Наличие как можно больше обоснованных элементов в схеме замещения приблизит математическую модель к реальному трансформатору и даст наиболее точный результат моделирования процесса. При изменении какого-либо параметра схемы замещения будет изменяться процесс, протекающий в обмотках и изоляции трансформатора. Характер этого процесса позволит объективно оценить работу оборудования и принять необходимые меры по его отключению, выводу в ремонт, устранению неполадок и предотвращению аварий.

На рисунке 1 изображена схема замещения обмотки силового трансформатора по схеме «треугольник». В данной схеме диагностический сигнал проходит по всем трем обмоткам, две из которых подключены последовательно, а третья им параллельно.

Для данной схемы выведена формула полного сопротивления (1) и составлено характеристическое уравнение (2).

Наличие коэффициентов «2/3» в формуле (1) объясняется последовательным соединением двух продольных ветвей и одной параллельной им, коэффициент «1/3» объясняется соединением поперечных ветвей трех обмоток схемы замещения силового трансформатора.

Составленная схема замещения позволит смоделировать параметры силовых трансформаторов для различного технического состояния.

Моделирование переходных процессов предусматривает получение решения характеристического уравнения, описывающего переходный процесс, т.е. получение всех переменных в виде функций от времени, а затем проведение анализа этих функций.

Для получения корней характеристического уравнения подставляем в него значения RLC-элементов экспериментально снятые с реального трансформатора. После нахождения корней характеристического уравнения составляем уравнения переходного процесса для схемы замещения силового трансформатора со схемой соединения обмоток «треугольник»:

Так как уравнения содержат по четыре неизвестных: А1, А2, A3 и φ3, то нахождение их производим с помощью решения системы уравнений. Когда будут найдены неизвестные, то уравнение переходного процесса для схемы соединения обмоток по схеме «треугольник» записывается как: