Разработка и исследование методов диагностики изоляционной системы маслонаполненных трансформаторов на основе изучения спектров токов поляризации

• Автор: Зенова, Елена Валентиновна
• Шифр специальности: 05.09.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 437 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ И ИХ ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
1.1. Магнитная система трансформатора
1.2. Обмотки трансформаторов
1.3. Основные типы изоляционных промежутков в трансформаторах высокого класса напряжения
1.4. Моделирование структуры изоляционных промежутков силовых трансформаторов
1.5. Описание реакции изоляционного промежутка на внешнее электрическое поле с помощью его Х-модели
1.5.1. Диэлектрический отклик изоляционной системы во временной области
1.5.2. Определение вида функциональной зависимости 1(1)
1.5.3. Особенности поведения изоляционных промежутков силовых трансформаторов в переменных электрических полях
1.5.4. Функция диэлектрического отклика многослойного конденсатора Максвелла
1.6. Вместо выводов
2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ПРОМЕЖУТКОВ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА И ИХ ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
2.1. Минеральные изоляционные масла
2.1.1. Общие требования и свойства трансформаторных масел
2.2. Изоляционная бумага
2.3. Старение изоляционных бумаг
2.3.1. Процессы деградации бумаги
2.3.2. Влияние температуры
2.3.3. Влияние кислорода
2.3.4. Влияние влаги на процессы старения бумаги
2.3.5. Химические соединения семейства фуранов
2.4. Вместо заключения
3. ОЦЕНИВАНИЕ СОСТОЯНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ (современные подходы)
3.1. Комплексная оценка состояния силового трансформатора
3.2. Диагностика состояния силовых трансформаторов с помощью анализа растворенных в масле газов (DGA)
3.2.1. Диагностика состояния трансформатора, использующая предельные концентрации ключевых газов и их суммарное количество
3.2.2. Исследование проблем трансформатора методом анализа растворенных газов с помощью треугольника Duval 'а
3.2.3. Оценка состояния силовых трансформаторов методом отношений концентраций ключевых газов
3.3. Влажность материалов, работающих в изоляционных промежутках силового трансформатора
3.4. Частичные разряды (ЧР) - индикатор состояния изоляционной системы силового оборудования
3.4.1. Механизм развития частичных разрядов
3.4.2. Параметры частичных разрядов, используемые при диагностике силового оборудования
3.4.3. ЧР - диагностика видов дефектов изоляции высоковольтного оборудования
3.4.3.1. Амнлитудно-фазовое распределение импульсов частичных разрядов
3.4.3.2. Анализ частотных свойств частичных разрядов
3.4.4. Основные проблемы, связанные с реализацией метода ЧР
3.4.4.1. Оценка оставшегося ресурса времени эксплуатации
оборудования по величине частичных разрядов
3.5. Термографическая (тепловизионная) диагностика силовых трансформаторов
3.5.1. Термографический анализ степени перегрева

трансформаторного оборудования
3.5.2. Статистические подходы формирования параметра контроля при термографическом анализе степени перегрева
3.5.3. Вместо заключения
З.б.Оценка средней долговечности электротехнического оборудования
3.6.1. Статистические подходы
3.6.2. Феноменологические модели для определения время жизни изоляционных конструкций
3.6.3. Физические модели
3.6.3.1. Модель электрокинетической устойчивости (ЕКЕ -Model)
3.6.3.2. Модель, учитывающая образование объемного заряда (Space-Charge Model)
3.6.4. Физическая PD- модель времени жизни изоляционной системы силового трансформатора (Модель предельных значений)
3.6.5. Критерии конечных точек в физической модели кривой времени жизни изоляционной системы силового трансформатора
3.7. Выводы
4. ФОРМИРОВАНИЕ ОБОБЩЕННОГО ПАРАМЕТРА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ СИЛОВОГО МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
4.1. Современные подходы к оценке качества промышленных изделий
4.2. Виды параметров контроля состояния изоляционных промежутков
4.2.1. Измерение величины сопротивления ИЗОЛЯЦИИ (Лиз. - test)
4.2.2. Измерение величины сопротивления изоляционной системы при напряжениях различного уровня (Step Voltage Test)
4.2.3. Индекс поляризации (Polarization Index - PI)
4.2.4. Коэффициент диэлектрической абсорбции (DAR - Test)
4.2.5. Коэффициент диэлектрического разряда (DD — Test)

простых элементов. Это сплошная твердая изоляция (между соседними витками, расположенными вплотную, изолированными проводниками отводов и т.п.); чисто масляные промежутки (между неизолированными проводниками отводов или токоведущими частями ввода и стенкой бака и т.д.); комбинированная изоляция (главная изоляция обмоток, изоляция между катушками и т.д.).
Так как диэлектрическая проницаемость большинства твердых диэлектриков, применяемых в трансформаторостроении, выше, чем масла, то установка барьера между обмотками изоляционных цилиндров вызывает некоторый рост напряженности электрического поля в масляных промежутках. Эффект от применения барьеров может быть получен при сравнительно небольшой их толщине, которая определяется в основном их механической прочностью и технологическими соображениями.
Размеры изоляционных промежутков главной изоляции существенно возрастают с ростом класса напряжения трансформатора, что приводит к увеличению расхода изоляционных материалов, а также увеличению массы и габаритов обмоток и активной части. При увеличении изоляционного промежутка с ростом класса напряжения происходит одновременно значительное усложнение конструкции изоляции, связанное с комбинацией барьеров в виде цилиндров и угловых шайб.
Продольная изоляция может определяться как электрической прочностью при рабочей частоте, так и прочностью при воздействии импульсов. Изоляция между витками, как правило, обеспечивается изоляцией обмоточного провода. Дополнительная изоляция может применяться на входных катушках (у линейного конца) фазных обмоток.
На рис. 1.11 представлена конструкция главной изоляции обмоток масляного трансформатора, который относится к классу напряжения 35 кВ мощностью 1600 кВ А.
Изоляция между обмотками ВН и НН осуществляется жесткими бумажно-бакелитовыми цилиндрами или мягкими цилиндрами, намотанными при сборке трансформатора из электроизоляционного материала. Цилиндры