ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ОБМОТОК ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ОСНОВЕ КОММУТАЦИОННЫХ ИМПУЛЬСОВ

Abstract

Актуальность исследования. На всех этапах технологической цепи добычи, транспортировки и последующего использования геологических ресурсов применяется широкий спектр высоковольтного оборудования, существенную часть которого составляют высоковольтные трансформаторы различных типов, назначений и классов напряжения. Поэтому общая энергетическая эффективность и надежность производства геологических ресурсов существенно зависит от состояния высоковольтного трансформаторного оборудования. Дефектное состояние одной трансформаторной единицы часто является причиной внезапной аварийной остановки всей технологической цепи комплексного производственного процесса. Результатом подобного инцидента является пожар, сопровождаемый взрывом высоковольтного ввода, разлив масла, загрязнение окружающей среды и материальный ущерб, исчисляемый многомиллионными суммами. К возникновению дефектного и, как следствие, аварийного состояния приводит ряд электрофизических и эксплуатационных факторов, воздействующих на изоляцию и активную часть трансформаторов. В свою очередь наиболее проблемным элементом активной части трансформатора оказываются обмотки как высокого, так и низкого напряжения, в которых появляются механические смещения как результат воздействия пондеромоторных сил токов короткого замыкания. Подобные дефекты могут развиваться длительное время, и трансформатор может находиться в работе в номинальном режиме. На некотором этапе развития дефект становится критическим, повреждения изоляции обмотки при очередном коротком замыкании ведут к возгоранию с последующей аварией. Для предупреждения подобных ситуаций необходима эффективная технология контроля состояния обмоток. Стандартные методы являются малоэффективными для выявления дефектов обмотки на ранних стадиях развития. Среди новых и рекомендованных международными экспертными институтами МЭК и СИГРЭ являются модификации импульсного метода, прежде всего метод частотного анализа. Однако, не смотря на признание как наиболее достоверного и перспективного, указанный метод далеко не всегда позволяет обнаружить дефекты обмоток, особенно на ранних этапах развития. Кроме того, обязательным условием применения технологии метода частотного анализа является полное снятие напряжения, расшиновка трансформатора и использование специальной аппаратуры контроля. При этом для получения достоверных результатов диагностики необходимо наличие специальных эталонных сигналов – нормограмм, которые отсутствуют практически для всего парка трансформаторов, используемых в технологических процессах добычи и переработки геологических ресурсов. Эти факторы снижают общую эффективность технологии метода частотного анализа. Поэтому в настоящее время вопрос по исследованию и разработке технологии контроля состояния обмоток под рабочим напряжением является в полной мере актуальным. Цель: экспериментальное исследование принципиальной возможности контроля состояния обмоток трансформатора на основе процессов коммутации в высоковольтной сети. Методы: метод моделирования на реальном физическом объекте. В трансформаторе НТМИ-6 на одной фазе созданы дефекты механического смещения обмоток. Две другие фазы имеют исправное состояние. При помощи специальной схемы трансформатор включался в сеть. С помощью электронного осциллографа Tektronix типа TDS-2012 осуществлялась регистрация напряжения на первичной обмотке и сигнала отклика с одноименной фазы вторичной обмотки. Измерения повторялись для двух других фаз по такой же схеме. Результаты. На реальном трансформаторе типа НТМИ-6 экспериментально исследована и установлена принципиальная возможность осуществления контроля механического состояния его обмоток при использовании отклика напряжения на вторичной обмотке трансформатора при включении трансформатора в сеть. Таким образом, показано, что при включении трансформатора в сеть подключаемое напряжение может служить диагностическим импульсом, пригодным для зондирования механического состояния обмоток трансформатора по методу низковольтных импульсов.