СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ ГЕНЕРАТОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
METHOD OF DIAGNOSING TECHNICAL STATE OF MEASURING VOLTAGE TRANSFORMER IN NETWORK OF VOLTAGE GENERATOR OF POWER PLANT

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к способам контроля технического состояния высоковольтного оборудования.
Известен способ диагностирования технического состояния (состояния изоляции) высоковольтного трансформатора, определенный нормативной базой для измерительных трансформаторов напряжения (ГОСТ 1983-2001 «Трансформаторы напряжения. Общие технические условия») и заключающийся в анализе воздействия (индикации отсутствия пробоя изоляции) на обмотки трансформатора стационарного повышенного напряжения и импульсного напряжения меньшей величины.
Недостаток способа заключается в отсутствии возможности контролировать состояние изоляции в режиме мониторинга в процессе штатного функционирования трансформатора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу диагностирования технического состояния измерительного трансформатора в сети генераторного напряжения является способ, заключающийся в измерении и сравнении напряжений на вторичных обмотках минимум трех однофазных измерительных трансформаторов напряжения в номинальном режиме работы, первичная обмотка каждого из которых включена между фазным проводом линии высокого напряжения и землей, при этом измерения проводят в едином времени, кратном периоду колебаний напряжения в сети, сравнивают частные от деления данных с выхода вторичной обмотки каждого из трех трансформаторов на однотипные данные с выхода вторичной обмотки следующего по номеру однофазного высоковольтного трансформатора напряжения из оставшихся, причем нумерация назначается произвольно, но сохраняется в процессе диагностирования, при этом получают три отношения, в каждых двух из которых фигурируют выходные данные одного из трех однофазных трансформаторов, но в одном отношении это выходное данное стоит в числителе, а в другом - стоит в знаменателе отношения. Нарушения технического состояния одного из трех однофазных трансформаторов соответствуют различию частных от делений в один из моментов времени у сравниваемых однофазных трансформаторов (Способ диагностирования технического состояния измерительного трансформатора напряжения в сети генераторного напряжения электростанции Патент РФ №2522808 от 20.02.2013 г.).
Недостатком способа является низкая чувствительность величин изменений выходных напряжений в начальный период развития процесса пробоя изоляции высоковольтной обмотки измерительного трансформатора.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности процесса диагностирования технического состояния однофазных высоковольтных трансформаторов напряжения.
Это достигается тем, что в известном способе диагностирования технического состояния однофазного измерительного трансформатора напряжения в сети генераторного напряжения электростанции, заключающемся в измерении в номинальном режиме работы в едином времени, кратном периоду колебаний напряжения в сети величин электрических параметров не менее трех одинаковых однофазных измерительных трансформаторов напряжения, первичные обмотки которых одним концом подключены к фазному проводу линии высокого напряжения, в стационарном режиме измеряют действующие значения токов в первичных обмотках каждого из однофазных измерительных трансформаторов напряжения, сравнивают отношения в виде частных от деления измеренных действующих значений токов в первичных обмотках последовательно каждого из трех трансформаторов и следующего по номеру из оставшихся однофазных измерительных трансформаторов напряжения, причем нумерацию назначают произвольно, но сохраняют в процессе диагностирования, при этом получают три отношения, в каждых двух из которых фигурируют действующие значения токов в первичной обмотке одного из трех однофазных трансформаторов, но в одном отношении эти действующие значения токов в первичной обмотке стоят в числителе, а в другом - стоят в знаменателе, в качестве трансформатора с нарушением технического состояния принимается тот из трех, у которого частное от деления, в котором действующее значение тока в первичной обмотке стоит в числителе, растет, в то время как то частное от деления, в котором действующее значение тока в первичной обмотке стоит в знаменателе, убывает.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что если техническое состояние высоковольтного трансформатора напряжения изменяется, например, ввиду роста токов утечки между витками провода обмотки за счет ухудшения изоляции (основная причина аварийных состояний высоковольтных трансформаторов напряжения заключается в возникновении короткого замыкания в высоковольтной первичной обмотке, присоединенной к фазному проводу), то возникает короткое замыкание части витков первичной обмотки. При этом происходит возрастание силы тока в первичной высоковольтной обмотке трансформатора. Это явление можно индицировать, проводя измерения напряжения на выводах дополнительного резистора, включенного последовательно в первичную обмотку измерительного трансформатора напряжения.
Для исключения возможной ошибки в определении причины роста тока, например, вызванной ростом тока, соответствующим росту фазного напряжения, в способе предусмотрена дополнительная проверка этого факта, которая реализована в виде сравнения процессов, происходящих в аналогичных обмотках соседних аналогичных трансформаторов.
Исходя из этого для наблюдения и оценки изменения тока достаточно проводить в один и тот же момент времени сравнение действующих значений токов в первичных обмотках трансформаторов напряжений, которые пропорциональны напряжениям на выводах резисторов как минимум трех измерительных однофазных трансформаторов напряжения. Причем равенство входных сопротивлений (т.е. силы тока в их первичных обмотках) этих трансформаторов необязательно. Важно их постоянство (в длительном времени). Поэтому в целях диагностики технического состояния основным индикатором оценки состояния является отношение токов в первичных обмотках трансформаторов (или напряжений на резисторах, включенных в первичные обмотки однофазных измерительных трансформаторов напряжения).
В предлагаемом способе измеряют действующие значения токов в первичных обмотках каждого из однофазных измерительных трансформаторов напряжения, получают и сравнивают отношения в виде частных от деления измеренных действующих значений токов в первичных обмотках последовательно каждого из трех трансформаторов и следующего по номеру из оставшихся однофазных измерительных трансформаторов напряжения, причем нумерация назначается произвольно, но сохраняется в процессе диагностирования. Т.е. проводится сравнение величин
1
2
3
где I, I, I - действующие значения токов в первичных обмотках высоковольтных однофазных трансформаторов №1, №2 и №3 соответственно.
Из полученных формул следует, что в трех отношениях в каждых двух фигурируют действующие значения токов в первичных обмотках одного из трех однофазных трансформаторов. Причем в одном отношении это действующее значения тока в первичной обмотке стоит в числителе, а в другом - стоит в знаменателе отношения. Решение относительно нарушения технического состояния одного из трех однофазных трансформаторов принимается, если различие частных от делений в один из моментов времени у сравниваемых однофазных трансформаторов превысит заданное пороговое значение.
Причем в качестве трансформатора с нарушением технического состояния изоляции принимается тот из трех, у которого частное от деления, в котором действующее значение тока в первичной обмотке стоит в числителе, возрастает, в то время как то частное от деления, в котором действующее значение тока в первичной обмотке стоит в знаменателе, - уменьшается.
Полученный результат никак не зависит от нумерации трансформаторов, которая может быть установлена произвольно. Единственное требование заключается в сохранении постоянства нумерации (к которой привязана последовательность взятия отношений) для исключения ошибок в получении частных от деления и их оценке.
Пороговое значение, соответствующее развитию опасного для дальнейшего функционирования дефекта у конкретного трансформатора, определяется исходя из априорных (для реализации способа) данных. Эти данные можно получить экспериментальным путем, или в результате расчета свойств математической модели трансформатора.
Исследования показали, что в отличие от изменения выходных напряжений на вторичных обмотках измерительных трансформаторов напряжения изменения силы тока в первичной высоковольтной обмотке трансформатора при коротком замыкании одинакового числа витков для трансформаторов, близких к линейному режиму, на порядок выше. Так, изменение напряжения на резисторе, связанное с током в обмотке, достигает 2% при закоротке 1000 витков первичной обмотки (при общем числе витков первичной обмотки таких трансформаторов от 40000 до 50000). При этом изменение, наблюдаемое по напряжению вторичной обмотки, составляет менее 0,2%.
Применение предложенного способа диагностирования технического состояния (состояния изоляции) однофазного высоковольтного трансформатора напряжения позволит увеличить вероятность предотвращения аварийных режимов в цепях генераторного напряжения, где установлены измерительные трансформаторы. Это особенно актуально для применения на электростанциях, использующих трансформаторы напряжения с литой изоляцией, например ЗНОЛ-0,6-24 на АЭС.