Разработка методики акустической диагностики электрических разрядов в силовых и измерительных трансформаторах

• Автор: Рощупкин, Михаил Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.Физические явления при разрядах в жидкостях и газах.

1.1. Ультразвуковые колебания

1.2. Физические процессы, вызывающие генерацию ультразвука

при разрядах.

2. Разряды в высоковольтном оборудовании.

2.1. Причины и механизмы разрядов.

2.1.1. Частичные разряды

2.1.2. Искровые разряды.

2.1.3. Дуговые разряды
2.2. Места возникновения разрядов.
3. Методы выявления и оценки разрядов в оборудовании.
3.1. Существующие методы выявления разрядов.
3.2. Регистрация разрядных процессов электрическим методом
3.3. Хроматографический метод контроля растворенных в масле газов
3.4. Обзор акустического метода
3.4.1. Датчики давления.
3.4.2. Калибровка датчиков
3.4.3. Акустооптическис датчики.
3.4.5. Локация места разрядных процессов
3.4.6. Акустическое обследование измерительных трансформаторов.
3.4.7. Математические методы обработки акустических
сигналов
ГЛАВА 1. СВОЙСТВА АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
ОТ ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ В МОДЕЛЯХ ИЗОЛЯЦИИ
1.1 Акустические сигналы от разрядов, генерируемых
в моделях.
1.2 Методика проведения исследований
1.3 Разряды в масляном канале.
1.4 Скользящие разряды
1.5 Ползущие разряды
1.6 Разряды в масляном клине
1.7 Спектральная мощность.
1.8 Заключение
ГЛАВА 2. АКУСТИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ В РЕАЛЬНЫХ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ В ЭКСПЛУАТАЦИИ
2.1 Калибровка датчиков.
2.2 Виды акустических сигналов в трансформаторном оборудовании.
2.2.1 Сигналы в силовых трансформаторах 1гри заводских испытаниях
2.2.2 Сигналы в силовых трансформаторах в эксплуатации.
2.2.3 Сигналы в маслонаполненном трансформаторе напряжения
2.2.4 Сигналы в маслонаполненном трансформаторе тока.
2.3 Заключение.
ГЛАВА 3. ВЕЙВЛЕТОБРАЗЫ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ОТ РАЗРЯДОВ И РАСПОЗНАВАНИЕ ИХ КЛАССОВ.
3.1. Трехмерные спектры акустических сигналов
3.2. Анализ формы вейвлетспектров акустических
сигналов.
3.2.1 Сигналы от одиночного искрового разряда
первый класс сигналов.
3.2.2 Сигналы от одиночного частотного разряда
второй класс сигналов.
3.2.3 Сигналы от множественных частичных разрядов
третий класс сигналов.
3.3 Распознавание класса акустического сигнала.
3.4 Специфичность идентификатора класса акустических сигналов
3.5 Практическое применение идентификатора акустических сигналов
3.5.1 Результаты анализа сигналов в реальном оборудовании, которые затруднительно визуально анализировать
3.5.2 Результаты анализа сигналов, возникших на моделях разрядов
ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ АКУСТИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
4.1 Требования к измерительному устройству, устанавливаемого
под потенциал
4.2 Акустический регистратор с радиоканалом
4.3 Сравнителыгые испытания акустического регистратора при заводских испытаниях верхней ступени ТФРМ 0 кВ
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
5.1 Введение
5.2 Правила безопасности
5.3 Описание физических процессов.
5.4 Условия проведения измерений
5.5 Подготовительные операции.
5.6 Порядок проведения измерений
5.7 Анализ результатов измерений
5.8. Заключение о выявленных дефектах.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Это расширение происходит до тех пор, пока потенциальная энергия полости не перейдет в кинетическую энергию расширяющейся жидкости и давление в полости нс станет меньше гидростатического. Канал охлаждается, жидкость под действием гидростатического давления движется обратно. Это приводит к увеличению давления в газовой полости, которая снова расширяется. Процесс повторяется в форме нескольких последовательных затухающих пульсаций. Таким образом, полость, например, с частичным разрядом (ЧР), излучает волны сжатия и разрежения. Энергия этих волн составляет значительную долю энергии разряда []. Основная акустическая энергия сосредоточена в первой полуволне в импульсе сжатия, длительность которого в несколько раз меньше, чем период пульсаций полости. Период пульсаций сферической полости, согласно [], зависит от плотности и гидростатического давления жидкости и энергии, рассеиваемой в разряде. Для электрических разрядов период пульсации лежит в пределах от “4 до '(’ с. Выходит, разрядные процессы можно регистрировать ультразвуковыми датчиками. Па. В ряде публикаций эта оценка акустических проявлений ЧР подтверждена экспериментами на моделях изоляции с ЧР [,] и измерениями характеристик ЧР в реальных трансформаторах []. В одной из работ [] показано, что в диапазоне кажущихся зарядов ЧР от 1 до 0 пКл развитие ЧР происходит без образования устойчивых пузырьков газа. При кажущихся зарядах от 0 до 0 пКл имеет место образование небольших пузырьков газа, в которых происходит разряд, и акустические сигналы имеют нестабильный характер. При этом уровни акустических сигналов могут отличаться в десятки раз при равных значениях кажущегося заряда. Разряд в газовом пузырьке дает меньшую амплитуду акустического сигнала, чем разряд в масле, так как газовый пузырек поглощает часть акустической энергии. При кажущихся зарядах ЧР выше 0 пКл акустическое давление пропорционально величине заряда, и разряд происходит в большом газовом пузырьке. Из результатов [] следует, что связь между электрическими параметрами ЧР и производимыми ими импульсами давления имеет сложный характер. Причины и механизмы разрядов Существуют четыре главных воздействия на изоляцию, которые ведут к старению и разрушению: термическое, электрическое, механическое и воздействие физических и химических факторов окружающей среды. Перечисленные воздействия могут проявляться как вместе, так и по отдельности. Разрядные процессы возникают в ослабленных местах конструкции электрической машины. По свойствам разряды можно подразделить на частичные, искровые и дуговые [6,,,,,,,]. Согласно стандартам 1ЕС0 и ГОСТ 4- частичным разрядом называется локальный электрический разряд, который шунтирует часть изоляционного промежутка. Такие разряды обычно сразу не приводят к пробою основной изоляции. Скорость, с которой может происходить разрушение изоляции, зависит от места возникновения и от энергетических характеристик разряда. В одних случаях при малой интенсивности разряда, энергетическое оборудование может сохранять свои эксплуатационные характеристики в течение установленного периода эксплуатации. При большой интенсивности частичные разряды могут приводить к пробою и мгновенному разрушению оборудования. Понятие частичных разрядов (ЧР) включает в себя разряды в изоляции в местах с пониженной электрической прочностью. В круг таких разрядов входят: разряды в газовых включениях в толще диэлектрика или в прослойках пропитывающей жидкости; поверхностные или скользящие разряды на границе различных изоляционных материалов; коронные разряды на краях электродов или в местах неровностей и шероховатостей токоведущих шин и проводов. При рассмотрении ЧР эквивалентная схема диэлектрика емкостью Сх может быть представлена тремя емкостями (рис. С„ - емкостью элемента диэлектрика, имеющего пониженную электрическую прочность (емкость газового включения); Сд - емкостью элемента диэлектрика, граничащего с газовым включением; Сс-емкостью остальной части диэлектрика, не имеющего включений. Сх -С0л—-——. Возникновение ЧР произойдет тогда, когда напряженность электрического поля во включении превысит значение электрической прочности газа, заполняющего включение (с учетом формы поверхности включения).