CC BY
26
05.20.02 ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ _В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ_
05.20.02 УДК 621.315
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
© 2020
Александр Сергеевич Серебряков, д.т.н., профессор, профессор кафедры «Электрификация и автоматизация» ГБОУ ВО «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет», г. Княгинино (Россия)
Дмитрий Александрович Семенов, к.т.н., доцент, доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» ГБОУ ВО «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет», г. Княгинино (Россия) Степанов Сергей Евгеньевич, к.т.н., доцент кафедры «Техника и технология железнодорожного транспорта» Филиала СамГУПС в Нижнем Новгороде, г. Нижний Новгород (Россия)
Аннотация
Введение: диагностика главной изоляции масляных трансформаторов позволяет оценить техническое состояние и остаточный ресурс их работы. В качестве новых диагностических параметров в данной работе взяты -напряжение саморазряда и возвратное напряжение. Целью исследования в статье являлось проведение анализа изменения измеряемых параметров изоляции трансформатора после ремонта в трех режимах: замер при отсутствии масла и бака, замер в баке при отсутствии масла и замер в баке с маслом, а также нового печного трансформатора в двух режимах: замер при отсутствии масла и бака и замер в баке с маслом.
Материалы и методы: для проведения исследования были выбраны трансформаторы разных типов: отремонтированный трансформатор ТМГ-100/35/0,4 2003 года выпуска и новый трансформатор ЭТЦПК 7500/10-У2. Измерения проводились устройством диагностики электрической изоляции УДЭИ-1 в соответствии с методикой и ГОСТами. В работе представлены таблицы результатов измерений, определен остаточный ресурс, построены и проанализированы графики для исследуемых трансформаторов.
Результаты и обсуждение: в результате анализа кривых напряжения саморазряда, возвратного напряжения, изменения остаточного ресурса трансформаторов для разных режимов испытания было выявлено, что критерий «возвратное напряжение» в большей степени указывает на состояние и наличие масла в трансформаторе. Если по результатам измерения значение ресурса по возвратному напряжению оказалось низким, а ресурс по напряжению саморазряда значительнее выше, то необходимо провести очистку или замену масла, тем самым повысить остаточный ресурс трансформатора.
Заключение: проведенное в работе исследование для двух типов трансформаторов в разных режимах испытания показало, что диагностические параметры - напряжение саморазряда и возвратное напряжение дают объективную оценку остаточного ресурса работы силовых масляных трансформаторов.
Ключевые слова: возвратное напряжение, диагностические параметры, изоляция, испытательное напряжение, методы диагностики, напряжение саморазряда, остаточный ресурс, трансформатор, устройство диагностики.
Для цитирования: Серебряков А. С. Семенов Д. А., Степанов С. Е. Анализ результатов измерений параметров изоляции силовых маслянных трансформаторов // Вестник НГИЭИ. 2020. № 6 (109). С. 24-35.
ANALYSIS OF RESULTS OF MEASUREMENTS OF PARAMETERS INSULATIONS OF POWER OIL TRANSFORMERS
© 2020
Alexander Sergeevich Serebryakov, Dr. Sci. (Engineering), professor, professor of the chair «Electrification and Automation» Nizhniy Novgorod state engineering and economic university, Knyaginino (Russia) Dmitry Alexandrovich Semenov, Ph. D. (Engineering), associate professor, associate professor of the chair «Infocommunication technologies and communication systems» Nizhniy Novgorod state engineering and economic university, Knyaginino (Russia)
Sergey Evgenievich Stepanov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Engineering and Technology of Railway Transport» SamGUPS Branch in Nizhny Novgorod, Nizhny Novgorod (Russia)
Abstract
Introduction: diagnostics of the main insulation of oil transformers allows us to assess the technical condition and residual life of their work. As new diagnostic parameters in this work are taken - self-discharge voltage and return voltage. The aim of the study in the article was to analyze the change in the measured parameters of the insulation of the transformer after repair in three modes: metering in the absence of oil and tank, metering in the tank in the absence of oil and metering in the tank of oil, as well as a new furnace transformer in two modes: metering in the absence of oil and tank, and froze in a tank with oil.
Materials and methods: for the study, transformers of various types were chosen: the repaired transformer TMG-100/35 / 0,4 of 2003 and the new transformer ETCPK 7500/10-U2. The measurements were carried out by a diagnostic device for electrical insulation UDEI-1 in accordance with the methodology and GOSTs. The paper presents tables of measurement results, determines the residual life, builds and analyzes graphs for the studied transformers. Results and discussion: as a result of the analysis of the curves of self-discharge voltage, return voltage, changes in the residual life of transformers for different test modes, it was revealed that the criterion of return voltage to a greater extent indicates the state and presence of oil in the transformer. If, according to the measurement results, the value of the resource for the return voltage turned out to be low, and the resource for the self-discharge voltage is much higher, then it is necessary to clean or replace the oil, thereby increasing the residual resource of the transformer. Conclusion: the study conducted for two types of transformers in different test modes showed that the diagnostic parameters - self-discharge voltage and return voltage provide an objective assessment of the residual life of power oil transformers.
Keywords: return voltage, diagnostic parameters, isolation, test voltage, diagnostic methods, self-discharge voltage, residual life, transformer, diagnostic device.
For citation: Serebryakov A. S., Semenov D. A., Stepanov S. E. Analysis of results of measurements of parameters insulations of power oil transformers // Bulletin NGIEI. 2020. № 4 (106). P. 24-35.
Введение
Тема диагностики и продление остаточного ресурса силовых трансформаторов является весьма актуальной. Это подтверждается многообразием предлагаемых методов диагностики и многочисленными исследованиями в этой области ученых всего мира [1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13]. Техническое состояние силовых трансформаторов и остаточный ресурс их работы можно определить, измеряя новые диагностические параметры - напряжение саморазряда и возвратное напряжение [14; 15]. Продолжая исследования [13; 16; 17] в области тестовой диагностики главной изоляции масляных трансформаторов, нами были проведены испытания трансформатора ТМГ-100/35/0,4 после его ремонта в трех режимах: замер при отсутствии масла и бака, замер в баке при отсутствии масла и замер с маслом, а также испытания нового трансформатора ЭТЦПК 7500/10-У2 в двух режимах - замер при отсутствии масла и бака, и замер с маслом [18; 19].
Измерения проводились с целью определения изменений диагностических параметров напряжения саморазряда и возвратного напряжения при наличии масла в трансформаторе и при его отсутствии. Для проведения измерений использовалось запатентованное устройство [20] диагностики электрической изоляции УДЭИ-1, приведенное на рисунке 1.
Устройство разработано на кафедре «Электрификация и автоматизация» ГБОУ ВО НГИЭУ. Устройство подключается к компьютеру через USB-порт, что дает возможность использования для управления процессом диагностики портативной ЭВМ типа Notebook.
Материалы и методы
Для того чтобы проанализировать изменение значений кривых напряжения саморазряда Uc и возвратного напряжения Ue при наличии масла в трансформаторе и при отсутствии масла, нами были испытаны два трансформатора: первый - отремонтированный трансформатор ТМГ-100/35/0,4 2003 года выпуска и второй - новый трансформатор ЭТЦПК 7500/10-У2.
Как известно, масло в трансформаторе является основным изоляционным материалом, соответственно при отсутствии масла диагностические параметры и остаточный ресурс должны быть ниже, чем при наличии масла. Рассмотрим, как связаны изменения параметров напряжения саморазряда и возвратного напряжения с наличием и отсутствием масла в трансформаторе.
В таблицах 1-3 приведены результаты измерений первого трансформатора ТМГ-100/35/0,4 с определением остаточного ресурса при отсутствии масла и бака (табл. 1), в баке при отсутствии масла (табл. 2) и в баке с маслом (табл. 3).
Рис. 1. Устройство диагностики электрической изоляции УДЭИ-1 Fig. 1. Device for diagnostics of electrical insulation UDEI-1
Таблица 1. Результаты измерений первого трансформатора ТМГ с определением остаточного ресурса при отсутствии масла и бака
Table 1. The measurement results of the first transformer TMG with the determination of the residual life in the absence of oil and tank
Данные объекта/ Object data Параметры измерений / Measure parameters Время измерения 60 сек / Measure Time 60 sec
Место Установки / Measure place ТМГ 100/35/0,4 Замер без масла и бака / TMG 100/35/0, 4 Measured Напря- Время, с / Time, s
жение заряда, В / Voltage 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
without oil and tank
№ трансформатора / Transformer № 1493919 R, Мом 2 500 о 0 0 0 о 0 0 0 о о о о о 00 00 00 о 0 0 0 о 0 0 0 о 0 0 0 о 0 0 0 о 0 0 0 о 0 0 0 о 0 0 0 о 0 0 0 о 0 0 0
number Л Л л Л Л Л Л Л Л Л Л Л Л
Тип трансформатора/ Transformer type ТМГ 100/35/0,4 У/-У0 B 2 500 2422 2039 1703 1450 1253 </~) о о 58 06 74 2 6 3 0 7 2 5 2 2 6 9 6 7 40 5 2 4 6 3
Год изготовления/ Made in a year 2003 B 0 9 2 5 8 3 2 8 4 5 6 00 40 87 4 5 3 3 9 7 0 7 9 9 8 2 8 7 7 2 7
Дата замера/ Measure date 21.02.2017 15:38:35 Срок эксплуатации, лет / Service Нагрузка, кВА / Load\kW ÜC15, B Ub30, B B tmax, с Ресурс по Uc, лет/ Recourse on Ресурс по Ub, лет/ Recourse on Ресурс, лет / Recourse, s o £ vo
life, years Uc, years Ub, years years
Температура °С / Temperature
18
17
50
468 119
185
17,35
8,33
12,02
Таблица 2. Результаты измерений первого в баке при отсутствии масла Table 2. The measurement results of the first in the tank in the absence of oil
трансформатора ТМГ с определением остаточного ресурса transformer TMG with the determination of the residual life
Данные объекта/ Object data S- (D Время измерения 60 сек. / Measure Time 60 sec
Место установки / Measure place ТМГ 100/35/0,4 Параметры измерений / víeasure parame Напряжение зарада, В / Voltage Время, с/ Time, s
Замер без масла и бака/ TMG 100/35/0,4 Measured without oil and tank 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
№ трансформатора / № 1493919 R, МОм 2500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
№ transformer Л Л Л Л Л Л Л Л Л Л Л Л Л
Тип трансформатора / Transformer type ТМГ 100/35/0,4 У/-У0 B 2500 2485 2195 1918 1692 1503 7 0 9 5 40 5 4 4 5 3 4 9 2 5 5 2 9 2 2 0 <N 7 9 7 8 9 7
Год
изготовления / 2003 B 0 23 68 101 125 142 171 164 150 135 121 110 100 93 86 80 75
Made in a year
Дата замера / Measure date
Температура, °С / Temperature
21.02.2017 15:59:38
18
Срок эксплуатации, лет / Service life, years
17
Нагрузка, кВА / Load, kW
50
ÜC15,
B
615
Ресурс по Ресурс по Uc, лет/ UB, лет/
Ub30, B ÜBmax, B
121
171
10
recourse on Uc, years
22,25
recourse on Üb, years
8,55
Ресурс, лет/ recourse, years
13,79
MS
3
9
с
Таблица 3. Результаты измерений первого трансформатора ТМГ с определением остаточного ресурса при наличии масла
Table 3. The measurement results of the first transformer TMG with the determination of the residual life in the presence of oil
Данные объекта / Object data « я и Время измерения 60 сек\ Measure Time 60 sec
ТМГ 100/35/0,4 Замер без масла s r et > Время, с / Time, s
0} & е s te 1 r (J eg s rt н tl
Место установки / и бака / TMG CS ra p (J о s >
Measure place 100/35/0,4 Measured without oil and tank £ е s а & с e r u s a e eM 05 6 Ш с , >3 й И э & го 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
№ трансформатор 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
/ Transformer № 1493919 R, МОм 2500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
number Л Л Л Л Л Л Л Л Л Л Л Л Л
Тип трансформатора / Transformer type ТМГ 100/35/0,4 У/-У0 С, B 2500 2494 2278 2068 1886 1725 1155 21 8 0 2 6 0 9 4 4 0 4 6 4 3 6 0 3 7 7 2 6 5 2 0 4 2 7 7 2
Год изготовления / 2003 Ub, B 0 19 63 98 125 147 206 223 224 218 210 200 191 183 175 168 161
Made in a year
Дата замера / Measure date
Температура, °С/ Temperature
21.02.2017 16:16:21
18
Срок эксплуатации, лет / Service life, years
17
< m
a
и тз
M rt
^ о & ^
S3 50
Uci5, B
821
210
Остаточный ресурс по напряжению саморазряда рассчитывался по формуле [13]:
(1)
Pc =
30 '
где ис15 - величина напряжения саморазряда, измеренная на 15 секунде.
Остаточный ресурс по возвратному напряжению рассчитывался по формуле [13]:
P =
U • t
w BMAX ''max 200
(2)
где ивмАХ ■ tm¡¡x - произведение максимального возвратного напряжения на время возникновения этого максимума.
Ожидаемый остаточный ресурс рассчитывался по формуле
р=4ррв .
На рисунке 2 и рисунке 3 приведены кривые напряжения саморазряда и возвратного напряжения для трансформатора ТМГ-100/35/0,4 в следующих режимах испытания:
1 - при подаче испытательного напряжения на выводы ВН относительно корпуса при отсутствии масла и бака;
2 - при подаче испытательного напряжения на выводы ВН относительно корпуса в баке при отсутствии масла;
3 - при подаче испытательного напряжения на выводы ВН относительно корпуса в баке с маслом;
Ресурс по Ресурс по Uc, лет/ UB, лет/
Ub30, B Ußmax, B
225
17
Recourse on Uc, years
29,12
Recourse on Ub, years
19,13
Ресурс, лет / Recourse, years
23,60
o o
R
iö 3
4 - при подаче испытательного напряжения на выводы НН относительно корпуса в баке с маслом.
На рисунке 4 приведены графики изменения напряжения саморазряда ис15 и возвратного напряжения ивзо и Цвтах для трансформатора ТМГ (режимы 1,2,3). На рисунке 5 приведены графики изменения остаточного ресурса для этих же режимов.
Результаты и обсуждение
По полученным результатам видно, что при отсутствии масла и бака ресурс Р составил 12 лет (табл. 1 и рис. 5). Когда погрузили обмотки в бак без масла ресурс увеличился на 1,8 года и составил 13,8 лет (табл. 2 и рис. 5), при этом ресурс по возвратному напряжению увеличился незначительно, а по напряжению саморазряда ресурс увеличился на 5 лет. Это объясняется тем, что при погружении обмоток в бак, емкость обмоток относительно корпуса возрастает. В том случае, когда в трансформатор залили масло, ресурс увеличился на 9,8 лет и составил 23,6 года (табл. 3 и рис. 5). На данное увеличение повлиял рост ресурса по возвратному напряжению на 10,6 лет, при этом ресурс по ис вырос примерно во столько раз, во сколько при испытании трансформатора в баке без масла по сравнению с испытаниями без бака, а именно на 6,87 лет. Увеличению ресурса способствует увеличение значений кривых напряжения саморазряда и возвратного напряжения, что хорошо видно как у трансформатора ТМГ (рисунки 2 и 3), так и трансформатора ЭТЦПК (рисунки 6 и 7).
t
с
10 20 30 40 50 t, с
Рис. 2. Кривые напряжения саморазряда трансформатора ТМГ в четырех режимах испытания Fig. 2. TMG transformer self-discharge voltage curves in four test modes
При подаче испытательного напряжения на вывод ВН трансформатора ТМГ относительно корпуса значения кривых напряжения саморазряда в режимах 1, 2 и 3 увеличиваются практически с одним шагом, это видно на рисунке 2. При подаче испытательного напряжения на обмотку НН относительно корпуса кривая 4 напряжения саморазряда проходит значительно выше. Это объясняется тем, что емкость обмотки НН относительно корпуса существенно выше.
Такие же тенденции наблюдаются и при измерении возвратного напряжения в четырех ука-
занных режимах. В четвертом режиме возвратное напряжение значительно выше (рисунок 3), а в первом и втором - близки друг к другу (кривая 1 и 2 на рисунке 3.), это говорит о том, что наличие бака не дает значительных изменений возвратного напряжения. Кривая 3 на рисунке 4 показывает ощутимое влияние масла на критерий «возвратное напряжение» и дает смещение кривой в сторону увеличения значения максимума возвратного напряжения Ue max и времени его возникновения t max .
10 20 30 40 50 t, с
Рис. 3. Кривые возвратного напряжения трансформатора ТМГ в четырех режимах испытания Fig. 3. TMG transformer return voltage curves in four test modes
На рисунках 4 и 5 указанные цифры по оси абсцисс 0, 1, 2 соответствуют следующим режимам:
1 - при подаче испытательного напряжения на выводы ВН относительно корпуса при отсутствии масла и бака;
2 - при подаче испытательного напряжения на выводы ВН относительно корпуса в баке при отсутствии масла;
3 - при подаче испытательного напряжения на выводы ВН относительно корпуса в баке с маслом.
В 800 600 400 200 0
0 12
Рис. 4. Графики изменения напряжения саморазряда UC15 и возвратного
напряжения UB30 и Uв max
для трансформатора ТМГ в режимах 1, 2, 3 Fig. 4. Graphs of changes in self-discharge voltage and return voltage for a TMG transformer in modes 1, 2, 3
"с15,и<г30,нвмакс -•1
UC
--- 1- -----
ив 30
ГОДЫ
20
10
0
Рш3
уР
1--
1-~ )
0 12
Рис. 5. Графики изменения остаточного ресурса для трансформатора ТМГ в режимах 1, 2, 3 Fig. 5. Graphs of changes in the residual life for the TMG transformer in modes 1, 2, 3
Анализируя полученные результаты, можно сказать, что критерий «возвратное напряжение» в большей степени указывает на состояние и наличие масла в трансформаторе. В результате можно сделать следующий вывод: если по результатам измерения значение ресурса по возвратному напряжению оказалось низким, а ресурс по напряжению саморазряда значительнее выше, то необходимо провести очистку или замену масла, тем самым повысить остаточный ресурс трансформатора.
Для сравнения результата и подтверждения выше указанного высказывания были проанализированы результаты испытаний второго трансформатора ЭТЦПК в трех режимах: замер трансформатора без бака и масла до просушки изоляции после сбор-
ки, замер трансформатора без бака и масла после просушки, замер трансформатора с баком в масле. Эти результаты приведены в таблицах 4-6.
По полученным результатам видно, что перераспределение ресурса происходит таким же образом, как у первого трансформатора, а именно ресурс трансформатора без бака и масла до просушки изоляции составил 28,8 лет (таблица 4), после просушки - 40,9 лет (таблица 5) и после полной сборки трансформатора с заливкой масла - 71,9 лет (таблица 6). После просушки изоляции значительное увеличение ресурса показал критерий «напряжение саморазряда» на 16,9 лет, а по возвратному напряжению увеличился ресурс на 8,6 лет, исходя из этого можно сказать, что увлажнение изоляции можно
оценивать по напряжению саморазряда. С заливкой масла произошло увеличение ресурса по возвратному напряжению на 69,7 лет, а по напряжению саморазряда уменьшил по сравнению с просушенной
изоляцией на 1,1 год. Исходя из этого можно утверждать, что возвратное напряжение говорит о наличии и состоянии масла, а напряжение самораз-ряда-об увлажнении изоляции.
Таблица 4. Результаты измерений нового трансформатора ЭТЦПК с определением остаточного ресурса без бака и масла до просушки изоляции
Table 4. The measurement results of a new transformer ETCPK with the determination of the residual life without a tank and oil before drying the insulation
Данные объекта / Object data
Место установки / Measure place
ВН-корпус, НН-земля, Замер трансформатора
в баке с маслом / BN-body, HH-ground, Measurement of the transformer in the oil tank
«
и н
5 и
6 S
Время измерения 60 сек / Measure time, 60 sec
и м и at
I 1
& m и g
Время, с / time,s
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
№ Трансформатор / Transformer number № 00087 R, МОм 2500 о 9 1301 ^t- 61 1786 1857 1940 1961 1987 2029 2099 2106 2213 2131
Тип трансформатора / Transformer type ЭТЦК 7500/10 - У2 B 2500 2445 2189 1979 8 81 1685 0 5 2 3 9 9 0 2 8 5 9 6 3 0 6 8 2 5 8 6 4 8 41 7 7 3 3 4 3 3 31
Год изготовления / Made in a year 2019 Br B 0 67 195 274 326 363 430 428 407 380 354 329 306 285 267 250 234
Дата замера / Measure date
Температура , °С / Temperature
05.04.2019 13:58:58
18
Срок эксплуатации, лет / Service life, years
0
<
В
к
Uci5,
B
993
Ресурс по Ресурс по Uc, лет / UB, лет /
Ub30, B
354
433
11
Recourse on Uc, years
34,85
Recourse on Ub, years
23,82
Ресурс, лет / Recourse, years
28,81
o
R
î£> 3
1,19
Таблица 5. Результаты измерений нового трансформатора ЭТЦПК с определением остаточного ресурса без бака и масла после просушки
Table 5. The measurement results of a new transformer ETCPK with the determination of the residual life without a tank and oil after drying
Данные объекта / Object data
Место установки / measure place
ВН-корпус, НН-земля, Замер трансформатора в баке с маслом/ BN-body, HH-ground, Measurement of the transformer in the oil tank
«
и н
s и
ар M
Время измерения 60 сек / Measure time, 60 sec
u M
и at
11 & И
а,
и g
Время, с / time,s
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
№ Трансформатор/ Transformer number № 00087 R, МОм 2500 5 6 5 3 CS 5 8 6 3 4 5 9 3 0 6 7 с- 6 7 8 <N 7 2 5 <N 0 9 8 8532 5833 -t 8 10 8824 7213 8202
Тип трансформатора / Transformer type ЭТЦК 7500/10 - У2 B 2500 2352 2277 3197 2 2 21 2 5 0 2 5 7 2 5 8 31 8 5 3 2 0 9 0 9 2 81 8 2 7 9 5 6 6 9 5 0 4 5
Год изготовления / made in a year 2019 B 0 14 46 74 97 117 182 215 232 239 240 238 233 226 219 212 204
Дата замера / Measure date
Температура , °С / Temperature
27.05.2019 12:15:38
20
Срок эксплуатации, лет / Service life, years
0
Нагрузка, кВА Uc15, / Load, B kW
- 1512
Ресурс по Ресурс по Uc, лет/ UB, лет/
Ub30, B UBmax, B
240
240
27
Recourse on Uc, years
51,65
Recourse on Ub, years
32,40
Ресурс, лет/ Recourse, years
40,91
o o
R
iö 3
1
2
3
4
5
B
t
с
1
2
3
4
5
t
с
1,
Таблица 6. Результаты измерений нового трансформатора ЭТЦПК с определением остаточного ресурса с баком в масле
Table 6. The measurement results of a new transformer ETCPK with the determination of the residual life with a tank in oil
Данные объекта / Object data
Место установки / Measure place
ВН-корпус, НН-земля, Замер трансформатора в баке с маслом / BN-body, HH-ground, Measurement of the transformer in the oil tank
«
и н
е &
е
S
n
и ы
fP
е
5
а
6
С
Время измерения 60 сек / Measure time, 60 sec
m
5
M 0}
« s?
и at н tl
Время, с / time,s
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
№ трансформатор / Transformer number № 00087 R, МОм 2500 21 7 2 C\ 0 6 2 00 5 7 2 00 3 0 3 <N 5 31 7 31 Os 2 2 3 3551 3877 3826 3853 3671 4494
Тип трансформатора / Transformer type ЭТЦК 7500/10 - У2 Uc, B 2500 2367 2292 2209 31 21 6 5 0 2 0 4 7 5 9 4 3 0 3 2 5 0 3 0 3 3 9 3 5 8 7 8 7 2 3 7 6 8 6 0 5 6
Год изготовления / Made in a year 2019 Ub, B 0 15 54 92 126 159 287 373 427 461 481 492 497 498 496 492 486
Дата замера / Measure date
Температура , °С / Temperature
27.05.2019 12:15:38
20
Срок эксплуа- Нагрузка, тации, лет кВА / / Service Load, kW life, years
0 - 1495
Ucs, B
Ub30, B
481
498
Ресурс по Ресурс по Uc, лет/ UB, лет/
41
recourse on Uc, years
50,58
recourse on Ub, years
102,09
Ресурс, лет/ recourse, years
71,86
MS
3
1,48
0 10 20 30 40 50 t, с
Рис. 6. Кривые напряжения саморазряда трансформатора ЭТЦПК в трех режимах испытания Fig. 6. ETCPK transformer self-discharge voltage curves in three test modes
На рисунке 6 и рисунке 7 показаны реальные зависимости напряжения саморазряда и возвратного напряжения, полученные во время испытания для трансформатора ЭТЦПК 7500/10-У2 в следующих трех режимах: 1 - при подаче испытательного напряжения на выводы ВН относительно корпуса без бака и масла до просушки; 2 - при подаче испытательного напряжения на выводы ВН относительно корпуса без бака и масла после просушки; 3 - при
подаче испытательного напряжения на выводы ВН относительно корпуса в баке с маслом.
Из рисунка 6 видно, что после просушки кривая напряжения саморазряда проходит значительно выше, чем до просушки, а после заливки масла ис увеличилось незначительно, исходя из чего можно утверждать, что по напряжению саморазряда можно судить об увлажнении твердой бумажной изоляции.
1
2
3
4
5
B
t
с
Рис. 7. Кривые возвратного напряжения трансформатора ЭТЦПК в трех режимах испытания Fig. 7. ETCPK transformer return voltage curves in three test modes
Анализируя результаты полученных кривых возвратного напряжения (рисунок 7), мы видим, что время возникновения максимума в режиме без бака и масла до просушки t max = 11 сек намного меньше, чем после просушки (t max = 27 сек) и заливки масла (tmax = 41 сек). При этом произведение величины максимума возвратного напряжения на время возникновения этого максимума распределились следующим образом:
- в первом режиме без бака и масла до просушки ив max-1 max = 433 -11 = 4763В;
- во втором режиме без бака и масла после просушки Us max-1 max = 240 - 27 = 6480В;
- в баке с маслом Ив max • tmax = 498 • 41 = = 20418 В..
Исходя из приведенных расчетов видно, что произведение Us max-1 max увеличивается так же как и время возникновения максимума. Если срав-
нивать трансформатор до просушки и после, то произведение Us max-1 max увеличилось в 1,4 раза, а после добавления масла по сравнению с просушкой - в 3,2 раза. Это также подтверждает, что по возвратному напряжению можно судить о состоянии масла.
Заключение
Проведенные экспериментальные исследования на трансформаторах двух типов в разных режимах испытания показали, что, несмотря на разницу в конструкции двух приведенных трансформаторов, в напряжении саморазряда и возвратном напряжении наблюдается общая закономерность. В частности, исследования показали, что напряжение саморазряда и возвратное напряжение являются надежными параметрами, по которым можно объективно судить об остаточном ресурсе работы силовых масляных трансформаторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Irungu G. K., Akumu A. O., Munda J. L. Transformer Condition Assessment using Dissolved Gas Analysis, Oil Testing and Evidential Reasoning Approach // IEEE Electrical Insulation Conference (EIC). 2015. P. 145-149.
2. Jurcik J., Gutten M., Korenciak D. Analysis of Transient Actions Influence in Power Transformer // Advances in Electrical and Electronic Engineering. 2011. P. 65-69.
3. Song Z., Yang F., Wu G., Gao B. Aging effects of transformer oil and insulation paper on extended Debye model parameters // High Voltage App.. 2016. V. 52. № 8. P. 101-107.
4. Martin D., Saha T. A review of the techniques used by utilities to measure the water content of transformer insulation paper // IEEE Electrical Insulation Magazine. 2017. V. 33. № 3. Р. 8-16.
5. Дорожко С. В. Диагностика однофазного силового трансформатора в рабочем режиме // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 2015. № 1. С. 49-50.
6. Хисматуллин А. С., Вахитов А. Х., Феоктистов А. А. Методика технического обслуживания и ремонта промышленных силовых трансформаторов по техническому состоянию // Фундаментальные исследования. 2016. № 2. С. 308-313.
7. Кривоконева О. О., Кудояров Р. И., Мавлекаев Е. Ю., Коныс Е. М., Прахов И. В., Хисматуллин А. С. Продление ресурса масляных трансформаторов с длительным сроком эксплуатации // Вестник ЮжноУральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2017. Т. 17. № 3. С. 60-66.
8. Ганиева И. А., Бобров Н. Е. Цифровые платформы в сельском хозяйстве России: правовой аспект внедрения // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 9. С. 83-86.
9. Семёнов А. С. Исследование режимов работы однофазного трансформатора путем математического моделирования // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. № 5-3. С. 391-395.
10. Левин В. М., Керимкулов Н. Н. Экспресс-оценка состояния силовых трансформаторов для обеспечения эксплуатационной надежности // Системы. Методы. Технологии. 2016. № 4 (32). С. 101-109.
11. Дагаева М. В., Катасёва Д. В., Катасёв А. С., Кирпичников А. П. Нечёткая экспертная система диагностики маслонаполненных силовых трансформаторов // Вестник Технологического университета. 2018. Т. 21. № 2. С. 148-154.
12. Высогорец С. П. Прогнозирование остаточного ресурса масел силовых трансформаторов на основе анализа качества жидкого диэлектрика // Надежность и безопасность энергетики. 2016. № 1 (32). С. 50-54.
13. Серебряков А. С., Семенов Д. А. Определение оставшегося ресурса главной изоляции распределительных трансформаторов // Электротехника. 2013. № 6. С. 2-8.
14. Yermoshin N. I., Yakimov E. V., Goldshtein A. E. Study of the effect of low-frequency interference on resistance-to-voltage converter in cable insulation testing // Materials Science Forum. 2019. Т. 970. С. 297-304.
15. Привалов Е. Е., Моисеенко А. К., Чубенко В. С. Измерение возвратного напряжения в изоляции кабелей электроустановок // В сборнике: Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве. 75 научно-практическая конференция электроэнергетического факультета СтГАУ. 2011. С. 257-261.
16. Осокин В. Л., Попов Н. М., Сбитнев Е. А. Контроль целости вторичных цепей трансформаторов тока в сетях 0,4... 10 кВ // Вестник НГИЭИ. 2019. № 10 (101). С. 62-73.
17. Лачин В. И., Соломенцев К. Ю., Нгуен К. Уи., Балабан И. Г., Володин К. И. Быстродействующий метод измерения сопротивления изоляции электроэнергетических объектов с учетом токов абсорбции // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2015. Т. 1. № 4 (26). С. 33-38.
18. ГОСТ Р 52719-2007 Трансформаторы силовые. Общие технические условия. Введ. 2008-01-01. М. : Стандартинформ. 2007. 40 с.
19. Шнейдер Г. Я. Электрическая изоляция трансформаторов высокого напряжения. М. : Знак. 2009.
160 с.
20. Серебряков А. С., Семенов Д. А., Степанов Б. С., Игнаткин Д. Н. Патент на ПМ № 119125 РФ. Устройство для контроля качества электрической изоляции. Опубл. 10.08.2012, Бюл. № 22.
Дата поступления статьи в редакцию 17.03.2020, принята к публикации 20.04.2020.
Информация об авторах: Серебряков Александр Сергеевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Электрификация и автоматизация»
Адрес: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, 606340, Россия, Княгинино, ул. Октябрьская, 22а E-mail: [email protected] Spin-код: 3422-1792
Семенов Дмитрий Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»
Адрес: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, 606340, Россия, Княгинино, ул. Октябрьская, 22а E-mail: [email protected] Spin-код: 2154-8646
Степанов Сергей Евгеньевич, кандидат технических наук,
доцент кафедры «Техника и технология железнодорожного транспорта»
Адрес: Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Самарский государственный университет путей сообщения» в городе Нижнем Новгороде, пл. Комсомольская д. 3 E-mail: [email protected] Spin-код: 7839-4657
Заявленный вклад авторов:
Серебряков Александр Сергеевич: научное руководство, формулирование основной концепции исследования, анализ и дополнение текста статьи.
Семенов Дмитрий Александрович: сбор и обработка материалов, проведение экспериментов, анализ полученных результатов, написание окончательного варианта текста.
Степанов Сергей Евгеньевич: оформление электронной базы и систематизация исследовательских данных, совместное осуществление анализ научной литературы по проблеме исследования.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Irungu G. K., Akumu A. O., Munda J. L. Transformer Condition Assessment using Dissolved Gas Analysis, Oil Testing and Evidential Reasoning Approach, IEEE Electrical Insulation Conference (EIC). 2015. pp. 145-149.
2. Jurcik J., Gutten M., Korenciak D. Analysis of Transient Actions Influence in Power Transformer, Advances in Electrical and Electronic Engineering. 2011. pp. 65-69.
3. Song Z., Yang F., Wu G., Gao B. Aging effects of transformer oil and insulation paper on extended Debye model parameters, High Voltage App.. 2016. Vol. 52. No. 8. pp. 101-107.
4. Martin D., Saha T. A review of the techniques used by utilities to measure the water content of transformer insulation paper, IEEE Electrical Insulation Magazine. 2017. Vol. 33. No 3. pp. 8-16.
5. Dorozhko S. V. Diagnostika odnofaznogo silovogo transformatora v rabochem rezhime [Diagnostics of a single-phase power transformer in operating mode], Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Elektromekhanika [News of higher educational institutions. Electromechanics], 2015. No. 1. pp. 49-50.
6. Hismatullin A. S., Vahitov A. H., Feoktistov A. A. Metodika tekhnicheskogo obsluzhivaniya i remonta promyshlennyh silovyh transformatorov po tekhnicheskomu sostoyaniyu [Technique for maintenance and repair of industrial power transformers in technical condition], Fundamental'nye issledovaniya [Basic research], 2016. No. 2. pp.308-313
7. Krivokoneva O. O., Kudoyarov R. I., Mavlekaev E. YU., Konys E. M., Prahov I. V., Hismatullin A. S. Prodlenie resursa maslyanyh transformatorov s dlitel'nym srokom ekspluatacii [Extended life of oil transformers with a long service life], Vestnik YUzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Energetika [Bulletin of the South Ural State University. Series: Energy] 2017. Vol. 17. No. 3. pp. 60-66.
8. Ganieva I. A., Bobrov N. E. Cifrovye platformy v sel'skom hozyajstve Rossii: pravovoj aspekt vnedreniya [Digital platforms in Russian agriculture: the legal aspect of implementation], Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology of the agro-industrial complex] 2019, Vol. 33. No. 9. pp. 83-86.
9. Semyonov A. S. Issledovanie rezhimov raboty odnofaznogo transformatora putem matematicheskogo mod-elirovaniya [Study of the operating modes of a single-phase transformer by mathematical modeling], Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij [International Journal of Applied and Basic Research], 2016. No. 5-3. pp. 391-395
10. Levin V. M., Kerimkulov N. N. Ekspress-ocenka sostoyaniya silovyh transformatorov dlya obespecheniya ekspluatacionnoj nadezhnosti [Rapid assessment of the status of power transformers to ensure operational reliability], Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods Technologies], 2016. No. 4 (32). pp. 101-109.
11. Dagaeva M. V., Katasyova D. V., Katasyov A. S., Kirpichnikov A. P. Nechyotkaya ekspertnaya sistema diagnostiki maslonapolnennyh silovyh transformatorov [Fuzzy expert system for diagnosing oil-filled power transformers], Vestnik Tekhnologicheskogo universiteta [University of Technology Bulletin], 2018. Vol. 21. No. 2. pp.148-154.
12. Vysogorec S. P. Prognozirovanie ostatochnogo resursa masel silovyh transformatorov na osnove analiza kachestva zhidkogo dielektrika [Prediction of the residual life of power transformer oils based on analysis of the quality of a liquid dielectric], Nadezhnost' i bezopasnost' energetiki [Reliability and Safety of Energy], 2016. No. 1 (32). pp. 50-54.
13. Serebryakov A. S., Semenov D. A. Opredelenie ostavshegosya resursa glavnoj izolyacii raspredelitel'nyh transformatorov [Determination of the remaining life of the main insulation of distribution transformers], El-ektrotekhnika [Electronics], 2013. No. 6. pp. 2-8.
14. Yermoshin N. I., Yakimov E. V., Goldshtein A. E. Study of the effect of low-frequency interference on resistance-to-voltage converter in cable insulation testing, Materials Science Forum, 2019. Vol. 970. pp. 297-304.
15. Privalov E. E., Moiseenko A. K., CHubenko V. S. Izmerenie vozvratnogo napryazheniya v izolyacii kabelej elektroustanovok [Measurement of the return voltage in the insulation of cables of electrical installations], V sbornike: Metody i tekhnicheskie sredstva povysheniya effektivnosti ispol'zovaniya elektrooborudovaniya v promyshlennosti i sel'skom hozyajstve. 75 nauchno-prakticheskaya konferenciya elektroenergeticheskogo fakul'teta StGAU [In the collection: Methods and technical tools to improve the efficiency of use of electrical equipment in industry and agriculture. 75 scientific-practical conference of the Faculty of Electric. Power of SSAU] 2011. pp. 257-261.
16. Osokin V. L., Popov N. M., Sbitnev E. A. Kontrol' celosti vtorichnyh cepej transformatorov toka v setyah 0,4...10 kV [Integrity monitoring of secondary circuits of current transformers in networks], VestnikNGIEI [Bulletin of NIIEI]. 2019. No. 10 (101). pp. 62-73.
17. Lachin V. I., Solomencev K. Yu., Nguen K. Ui., Balaban I. G., Volodin K. I. Bystrodejstvuyushchij metod izmereniya soprotivleniya izolyacii elektroenergeticheskih ob"ektov s uchetom tokov absorbcii [A high-speed method for measuring the insulation resistance of electric power facilities taking into account absorption currents], XXI vek: itogi proshlogo i problemy nastoyashchego plyus [XXI Century: results of the past and problems are a real plus], 2015, Vol. 1, No. 4 (26), pp. 33-38.
18. GOST R 52719-2007 Transformatory silovye. Obshchie tekhnicheskie usloviya. Vved. 2008-01-01. Moscow: Standartinform. 2007. 40 p.
19. SHnejder G. Ya. Elektricheskaya izolyaciya transformatorov vysokogo napryazheniya [Electrical isolation of high voltage transformers]. Moscow: Znak. 2009. 160 p.
20. Serebryakov A. S., Semenov D. A., Stepanov B. S., Ignatkin D. N. Patent na PM No. 119125 RF. Ustrojstvo dlya kontrolya kachestva elektricheskoj izolyacii. Opubl. 10.08.2012, Byul. No. 22.
Submitted 17.03.2020; revised 20.04.2020.
About the authors:
Alexander S. Serebryakov, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Professor of the chair «Electrification and automation» Address: Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, Knyaginino, Oktyabrskaya Str., 22a E-mail: [email protected] Spin-code: 3422-1792
Dmitry A. Semenov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Infocommunication technologies and communication systems»
Address: Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, Knyaginino, Oktyabrskaya Str., 22a Spin-code: 2154-8646
Sergey E. Stepanov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair of railway transport Engineering and technology
Address: Branch of the Federal state budgetary educational institution of higher education «Samara state University of railway transport» in Nizhny Novgorod, 3 Komsomolskaya Square E-mail: [email protected] Spin-code: 7839-4657
Contribution of the authors:
Alexander S. Serebryakov: scientific guidance, formulation of the main research concept, analysis and addition of the article text.
Dmitry A. Semenov: collecting and processing materials, conducting experiments, analyzing the results, writing the final version of the text.
Sergey E. Stepanov: design of an electronic database and systematization of research data, joint implementation of the analysis of scientific literature on the research problem.
All authors have read and approved the final manuscript
