Разработка метода мониторинга механического состояния обмоток силовых трансформаторов в нагрузочных режимах

• Автор: Прохоров, Антон Викторович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 203 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Обзор литературы и уточнение решаемых в диссертации задач

1.1. Особенности эксплуатации силовых трансформаторов

г . .

1.1.1. Устройство и . основные характеристики силовых

трансформаторов

1.1.2. Влияние режимов работы силовых трансформаторов на их характеристики.

1.1.3. Использование методов математического и физического моделирования при исследовании силовых трансформаторов

1.2. Вопросы надежной эксплуатации и обслуживания силовых трансформаторов.

1.2.1. Обзор основных стратегий технического обслуживания.

1.2.2. Причины изменения технического состояния силовых

трансформаторов и классификация возникающих дефектов .
1.2.3. Методы и средства контроля механического .состояния обмоток
силовых трансформаторов
1.3. Возможности использования современной измерительной техники при мониторинге силовых трансформаторов.
1.3.1. Автоматизация технического обслуживания и вопросы технического переоснащения.
1.3.2. Возможности использования потенциала современных цифровых
измерительных систем
1.3.3. Предпосылки к появлению защитнодиагностических устройств
1.4. Выводы по главе и уточнение решаемых задач.
Глава 2. Выбор параметра мониторинга и процедур его идентификации в
нагрузочных режимах силового трансформатора.
V 2.1. Общие сведения
2.2. Выбор параметра мониторинга

2.3. Выбор метода определения угла сдвига фаз.
2.4. Определение зависимости параметра мониторинга от параметров нагрузочных режимов и питающей сети.
2.4.1. Влияние изменения частоты сети.
2.4.2. Влияние изменения входного напряжения
2.4.3. Влияние изменения тока нагрузки
2.4.4. Влияние несимметрии нагрузки.
2.5. Выбор функции для аппроксимации зависимости параметра мониторинга от тока нагрузки
2.6. Выбор базовых режимов
2.6.1. Выбор метода определения параметров плоскости базовых данных с учетом влияния дисперсии экспериментальных данных.
2.6.2. Сопоставление методов определения параметров плоскости базовых данных на примере двухобмоточного трансформатора.
2.6.3. Сопоставление методов определения параметров плоскости базовых данных на примере трехобмоточного трансформатора.
2.7. Выводы по главе.
Глава 3. Мониторинг механического состояния обмоток силовых трансформаторов в нагрузочных режимах
3.1. Разработка последовательности процедур основных этапов мониторинга
3.2. Апробация разработанных процедур основных этапов мониторинга на математических моделях силовых трансформаторов.
3.3. Оценка влияния погрешностей на результаты мониторинга.
3.3.1. Расчетная оценка погрешностей результатов мониторинга.
3.3.1. Экспериментальная оценка погрешностей результатов мониторинга
3.4. Определение пороговых уровней отклонения параметра мониторинга
3.5. Разработка блоксхемы алгоритма мониторинга
3.6. Выводы по главе
Глава 4. Апробация разработанного метода мониторинга механического состояния обмоток силовых трансформаторов на объектах электроэнергетики.
4.1. Общие сведения.
4.2. Результаты апробации для двухобмоточного трансформатора ТДГ У Томской ГРЭС
4.3. Результаты апробации для трехобмоточного трансформатора ТДТИУ1 ПС Восточная.
4.4. Результаты апробации для автотрансформатора АТДЦТН ПС Восточная
4.5. Общие рекомендации по организации мониторинга различных типов трансформаторов, выработанные по результатам апробации
4.6. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы


Напряжение на вторичных обмотках СТ изменяется при изменении нагрузки за счет падения напряжения в трансформаторе, которое определяется величиной полного сопротивления короткого замыкания трансформатора напряжением короткого замыкания 4. Основной составляющей напряжения короткого замыкания является реактивное падение напряжения 1кр в трансформаторе при номинальном токе нагрузки, которое определяется реактивным сопротивлением обмотки. Реактивное падение напряжения зависит от мощности трансформатора и геометрических размеров обмоток диаметр канала между обмотками, высота обмоток, ширина канала между обмотками и числа вольт на виток обмотки. Активное падение напряжения ко также зависит от мощности и геометрических размеров обмоток и для всех СТ имеет гораздо меньшую величину, чем реактивная составляющая. Наблюдается тенденция увеличения ик с возрастанием мощности трансформатора и его класса напряжения. И эта тенденция определяется не только тем, что более мощные трансформаторы имеют и более высокие номинальные напряжения изза больших изоляционных расстояний между обмотками, но и стремлением конструкторов увеличить ик для повышения электродинамической стойкости трансформатора при КЗ. Для сухих трансформаторов значение 1к больше, чем у масляных той же мощности изза больших, чем в масле, изоляционных расстояний. Трехобмоточные трансформаторы имеют увеличенные значения парных. Таким образом, величина потерь мощности в трансформаторе и напряжение короткого замыкания являются важными характеристиками трансформатора, поскольку от них зависит экономичность работы трансформатора и режим работы электросети . Изменение потерь холостого хода и короткого замыкания может обуславливаться не только изменением режима работы трансформатора, но и изменением его технического состояния, поэтому электромагнитные параметры могут служить эффективными диагностическими характеристиками СТ. В процессе эксплуатации напряжение, подводимое к трансформатору, изменяется в зависимости от режима работы электрической сети или от напряжения генератора, с которым трансформатор соединен в блок. При отклонении подводимого напряжения от номинального изменяется возбуждение трансформатора, т. Величина напряжения на выходе трансформатора определяется величиной полного сопротивления трансформатора сопротивлением короткого замыкания, величиной коэффициента трансформации и режимом работы электрической сети. Как правило, такая зависимость является нелинейной , 1. При эксплуатации СТ возможно изменение сопротивления квследствие механических деформаций обмоток, возникающих в результате воздействия токов КЗ 4. Естественно, что при деформации обмоток может наблюдаться изменение коэффициента трансформации, приводящее к изменению величины э. Изменение напряжения в нагрузочном режиме А и определяется активным и реактивным сопротивлениями обмоток трансформатора, но, в отличие от ик9 зависит от характера нагрузки т. Здесь К3 коэффициент загрузки СТ, представляющий собой коэффициент пропорциональности между током нагрузки и величиной изменения напряжения р2 угол сдвига фаз между напряжением и током нагрузки ика и икр активная и реактивная составляющие напряжения КЗ. График зависимости Ал ф2 при неизменной величине нагрузки К3со1, заимствованный из , рисунок 1. Первый квадрант соответствует активноиндуктивной нагрузке, второй и третий квадранты активномкостной нагрузке. Рисунок 1. Аи Куика. Ап К3 икр. Наибольшее изменение напряжения Аи К3 ик наблюдается при ф2 Фк. График зависимости 3 при неизменном характере нагрузки ф2 рисунок 1. Чем выше индуктивность нагрузки меньше Ф2 , тем больше изменение напряжения Ап при увеличении нагрузки при мкостной нагрузке Аи изменяет свой знак. Из семейства характеристик рисунок 1. При активноиндуктивной нагрузке всегда напряжение на выходе меньше напряжения на входе при сравнении приведенных величин. В отмечается, что при увеличении активномкостной нагрузки напряжение вторичной обмотки трансформатора при некоторых углах ф2 возрастает, так как Аи изменяет знак Ди0.