Методы диагностирования силовых трансформаторов тяговых подстанций (стр. 5 )

1.3.4 Метод определения растворенного в масле ионола

Методика, позволяющая определять растворенный в масле ионол. В хроматограф вводится не непосредственно масло, а спиртовой экстракт из него. В этом случае отсутствует необходимость в защите разделительной колонки и детектора хроматографа с помощью предколонки.

Ионол извлекается из масла экстракцией. Время расслоения фаз после проведения экстракции составляет не более 2 часов. Анализ ведется на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором (ДИП) или с ДТП. В качестве газа-носителя можно использовать гелий, а также аргон или азот при работе с ДИП.

Градуировка хроматографа проводится по раствору ионола в спирте.

При градуировке рассчитывается поправочный коэффициент чувствительности по ионолу.

Разработанные методики активно используются в АО ВНИИЭ для оценки эксплуатационного состояния высоковольтного маслонаполненного электрооборудования по программам РАО "ЕЭС России".

Данные методики готовы к внедрению, как на хроматографах потребителей, так и с поставкой хроматографов, адаптированных к этим методикам.

1.3.5 Автоматизированная система измерения температурой зависимости тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Среди контролируемых показателей масла повышенное внимание уделяется измерению температурной зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tgд = f(T). Методика ее получения задается ГОСТ 6581-75 «Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний».

Предприятием была выполнена разработка нескольких модификаций автоматической системы АСТ-1-1, АСТ-1-4, АСТ-1М для измерения зависимости tgд = f(T).

Таблица 2 - Основные показатели приборов ИТП-4 и АСТ-1-1

Наименование измерительного средства	Наименование показателя
ИТП-4	АСТ-1-1
Испытательное напряжение, U, кВ	2
Основной диапазон измерения tgд	0,0005…0,5 или 0,05…50 %
Емкость измеряемого объекта, С, пФ	30…100
Рабочая частота, F, Гц	50
Время одного измерения, с,	не более 20
Режим измерения	Ручной	Программно-управляемый
Способ индикации	ЖКИ
Диапазон испытательной температуры масла, Т, 0С	+5…+100
Время нагрева масла от 20 до 90 0С, t, минут	35

Последняя цифра в обозначении АСТ соответствует количеству испытательных трехзажимных ячеек плоского типа, что позволяет в едином измерительном цикле производить испытания от одной (АСТ-1-1) до четырех (АСТ-1-4) проб ЖД. Последняя модификация АСТ-1М является полным аналогом АСТ-1-1, но изготовлена с использованием микропроцессорной техники.

Разработан также прибор ИТП-4 с ручным управлением при измерении зависимости tgд = f(T).

Принцип работы АСТ-1-1 заключается в измерении фазового сдвига между сигналами синусоидальной формы, один из которых снимается с нижнего плеча резистивного делителя напряжения, а второй, с измерительного сопротивления, включённого последовательно испытательной ячейкой.

Оцифрованные осциллограммы сигналов с измерительных сопротивлений от испытательной ячейки поступают в компьютер, где для каждой ячейкивычисляется tgд залитого в неё масла, температура которого уже измерена термодатчиком.

Рисунок 1 - Функциональная схема установки АСТ -1 - 1

Основными блоками АСТ-1-1 являются блок измерений, управляющий регистр и компьютер. В состав блока измерений входят источник высокого напряжения, трехэлектродная плоская ячейка и нагреватель.

Ячейка снабжена электронным термометром и тепловым экраном в виде полого цилиндра, выполненным из фторопласта. Первичный датчик электронного термометра жестко крепится на измерительном электроде ячейки.

Управление работой блока измерений производится с помощью компьютера и управляющего регистра, смонтированным на плате АЦП «Lab-master». Управляющий регистр, согласно командам с компьютера, производит включение/выключение высоковольтного трансформатора и/или нагревателя. Система управления позволяет выполнять измерения контролируемых параметров в режиме, близком к самописцу, например, производить измерения с интервалом несколько десятков секунд. Можно запрограммировать АСТ-1-1 на измерение только нескольких контрольных значений tgд, температуры или времени; включать высокое напряжение на момент измерения tgд при включенном выключенном нагревателе; отключать нагреватель при достижении заданной температуры.

Отключается установка также автоматически, по заданному значению одного из контролируемых параметров с включением звуковой сигнализации для оповещения оператора об окончании испытания.

Калибровка системы производится на незаполненной маслом испытательной ячейке в полуавтоматическом режиме перед испытаниями каждой пробы масла. Измеренное значение tgд, как среднее из полученных на 100 периодах испытательного напряжения, заносится в соответствующий раздел программы и используется при обработке результатов измерений.

Программа обработки результатов измерений переводит табличные данные в формат Exсel, с последующим построением в графическом виде зависимости tgд = f (Т).

Установка АСТ-1М состоит из двух блоков: высоковольтного и измерительного. В ней результаты измерений tgд и значений температуры выводятся на дисплей, смонтированный на лицевой панели измерительного блока.

Измерения температурной зависимости диэлектрических потерь жидкого диэлектрика с помощью прибора ИТП-4 производится с ручным управлением и считыванием результатов измерений прибора. После включения нагревателя и установки переключателя в положение «контроль температуры» оператор по ЖКИ производит наблюдение за измерением температуры жидкого диэлектрика. При достижении заданной температуры оператор переводит переключатель в положение «контроль tgд» и заносит в журнал показания измеренное значение.

1.4 Основы измерения характеристик частичных разрядов в силовых трансформаторах

Возникновение и развитие практически всех дефектов в изоляции мощных силовых трансформаторов высших классов напряжения сопровождается развитием частичных разрядов (Ч. Р.). Поэтому измерение и анализ характеристик частичных разрядов является эффективной и информативной методикой для определения состояния силовых трансформаторов, позволяющей не только выявить наличие дефекта, но и идентифицировать его тип, степень развития, определить место развития этого дефекта. Однако до настоящего времени эта методика является скорее искусством, нежели инженерной практикой, что связано с большим количеством проблем, сопутствующих измерению и анализу характеристик частичных разрядов.

Одной из основных проблем при измерении характеристик частичных разрядов в полевых условиях на действующем электрооборудовании является наличие различного рода помех в виде электрических сигналов, имеющих те же, что и частичных разрядов частотные характеристики. Для решения этой проблемы используют обычно два основных подхода. Первый из них – аппаратный основывается на попытках разработки измерительной аппаратуры, позволяющей разделить сигналы частичных разрядов и помех с использованием самых различных принципов. Второй аналитический основывается на отыскании характеристик, позволяющих при одновременном измерении сигналов частичных разрядов и помех выявить наличие и характеристики дефекта, развивающегося во внутренней изоляции трансформаторов. Несмотря на определенные достижения, полученные при реализации аппаратного подхода, он представляется менее плодотворным, поскольку сигналы, возникающие при коронном разряде, поверхностных разрядах, во внешней изоляции весьма слабо отличаются от частичных разрядов во внутренней изоляции, и, следовательно, устройства, подавляющие эти помехи могут одновременно искажать характеристики частичных разрядов, развивающихся внутри трансформатора.

Реализация аналитического подхода дает наилучшие результаты при использовании двух характеристик: амплитудных спектров частичных разрядов и "образов частичных разрядов " (от англ. "PD shape").

Амплитудные спектры частичных разрядов представляют собой зависимость интенсивности частичных разрядов от величины кажущегося заряда. В зависимости от метода их измерения различают интегральные, если строится интенсивность частичных разрядов, превышающих заданный уровень кажущегося заряда, и дифференциальные, если строится интенсивность в заданном диапазоне уровней, спектры частичных разрядов. Очевидно, что различные формы спектров легко пересчитываются друг в друга. Для выявления дефектов более удобной является дифференциальная форма, а для измерения чаще используется интегральная форма.

Основные типы дефектов в изоляции трансформаторов, такие как разряд в масляном клине, пробой первого масляного канала, скользящий разряд по поверхности твердой изоляции, ползущий разряд, изменяют вид амплитудных спектров характерным образом, что позволяет с высокой степенью вероятности идентифицировать тип дефекта по виду амплитудного спектра частичных разрядов. Удобство использования амплитудных спектров состоит в простоте интерпретации получаемых результатов и возможности достаточно просто формализовать алгоритмы идентификации дефектов.

Образы частичных разрядов получаются с использованием измерительной аппаратуры, обеспечивающей возможность фазовой селекции сигналов частичных разрядов. В этом случае измерительная информация строится в осях "величина кажущегося заряда" – "время". Для удобства на график наносится синхронизирующее напряжение в виде одного периода. Каждый частичный разряд наносится в виде точки в момент его появления с соответствующей амплитудой кажущегося заряда.

При измерении в течение определенного времени точки накапливаются, образуя характерный рисунок, который и называется образом частичных разрядов Примеры таких образов показаны на рисунке 3 для случаев развития их в газовой поре и с временной задержкой