CC BY
73
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
УДК 621.31
З.Г. Иванова Н.Л. Макарова
Марийский государственный университет
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ В ОБМОТКАХ СУХИХ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Широкое применение в системах электроснабжения находят силовые малогабаритные трансформаторы с сухой изоляцией, которые менее пожароопасны, требуют меньших затрат при их эксплуатации.
Однако они обладают низким уровнем изоляции по сравнению с маслонаполненными трансформаторами, что вызывает их отказы, связанные с витковыми замыканиями.
Выявление витковых замыканий требует высокой квалификации персонала, использование различных типов приборов и занимает много времени. Поэтому важной задачей является разработка новых типов технических средств для диагностирования указанных трансформаторов, обеспечивающих своевременное обнаружение и устранение выявленных дефектов.
Следовательно, задача разработки информативных, точных и быстродействующих средств для оценки работоспособности сухих силовых трансформаторов является актуальной.
На первом этапе исследования был выполнен расчет резонансных частот работоспособного трансформатора, а затем экспериментальные замеры для получения АЧХ. Полученная резонансная частота служила в качестве опорной для сравнения с полученными результатами при моделировании витковых замыканий в различных частях обмотки. Отличие расчетной величины основной резо-
Опорная АЧХ
2,50%
7,50%
60 62
64
66 68
70 72
74
Рис. 1. АЧХ фазы А (поврежденная фаза) при витковом замыкании в верхней части обмотки ВН
нансной частоты обмотки ВН от экспериментально полученной составило не более 8 % (А < 5,3 кГц).
На следующем этапе проводились эксперименты по моделированию витковых замыканий по высоте обмотки в верхней, средней и нижней частях фаз А, В и С. При проведении экспериментальных исследований по снятию частотных характеристик в обмотках ВН моделировали в одной из фаз обмотки витковое замыкание шунтированием определенного числа (2,5, 5, 7,5 и 10 %) замкнутых витков в характерных зонах по высоте обмотки.
В результате теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что возникновение витковых замыканий в трансформаторе ТСЗ-630/10 (от 2,5 до 10 % на разных участках обмотки ВН) оказывает влияние на изменение индуктивности. При этом происходит смещение основной резонансной частоты обмотки [1,2]. На основании полученных результатов возможна разработка технического устройства, позволяющего провести экспресс-анализ трансформаторного оборудования, целью которого является:
• определение наличия и местоположения витковых замыканий в обмотках;
• оценка масштаба полученного повреждения. На наличие витковых замыканий в обмотке
трансформатора указывает сам факт смещения основной резонансной частоты (рис. 1).
Оценка масштаба повреждения производится путем определения величины смещения резонансной частоты А/ относительно основной (опорной) резонансной частоты АЧХ обмотки, снятой при вводе трансформатора в эксплуатацию.
Функциональная схема устройства для выявления вит-ковых замыканий в обмотках сухих трансформаторов показана на рис. 2.
Принцип работы устройства следующий: генератор 9 вырабатывает синусоидальные высокочастотные импульсы (например, пакет из шести импульсов вышеупомянутых частот), а сблокиро-
76 78 /, кГц
Электротехнологии, электрификация и автоматизация сельского хозяйства
ванный с ним усилитель усиливает эти импульсы, компьютер 8 по заданной программе дает команды генератору 9 на чередование длительности и паузы сигналов, а также порядок чередования импульсов, (пакет должен различать «свой не свой» в помехах сети). Этот пакет импульсов через фильтр 5 от помех и фильтр 3 с помощью кабеля поступет на низковольтные вводы 1 контролируемого силового трансформатора. Пакет импульсов, пройдя через обмотки контролируемого трансформатора 1, поступает на соответствующие выводы трансформатора и с помощью кабеля поступает на ввод фильтра 2, а с его выхода через фильтр 4 от помех и согласующий блок 6 поступает в компьютер 8. Базовые сигналы этого пакета импульсов от генератора 9 через согласующий блок 7 поступает также на компьютер 8. К блоку электропитания 10 подключены компьютер 8, генератор 9, а от них запитаны блоки 6, 7 и фильтры 2—5 устройства. Компьютер 8 по заданной программе производит расчет резонансных частот и их смещение от опорных значений. В дальнейшем делается сравнение текущих величин с первыми и предыдущими значениями, хранящимися в памяти компьютера. В память компьютера внесены все контролируемые объекты с измеренными величинами и накопительно последние замеры. По динамике изменения измеряемых величин прогнозируется время отбраковки контролируемых трансформаторов, что позволяет обеспечить работоспособность сухих силовых трансформаторов.
Рис. 2. Функциональная схема устройства для выявления витковых замыканий:
1 — объект исследования (силовой сухой трансформатор); 2-5 — фильтры; 6, 7 — согласующие блоки; 8 — компьютер; 9 — генератор высокочастотных сигналов с усилителем; 10 — блок питания
Список литературы
1. Градов А.А., Макарова Н.Л. Экспериментальные исследования витковых замыканий // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. — 2012. — № 10. — С. 32-37.
2. Макарова Н.Л., Ахметшин Р.С. Диагностирование состояния изоляции силовых трансформаторов сельских электрических сетей: монография. — М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2012. — 90 с.
