Устройство оценки механического состояния обмоток силовых трансформаторов

Полезная модель относится к области дефектографирования и позволяет обнаруживать дефекты при изготовлении и повреждения обмоток трансформаторов, которые возникают во время его эксплуатации при близких к трансформатору коротких замыканиях (КЗ) и при испытаниях трансформаторов на электродинамическую стойкость при КЗ. Существуют различные методы дефектографирования и среди всех методов наиболее часто применяемым на данный момент является метод измерения сопротивления короткого замыкания, по измерению которого можно сделать вывод о наличии дефектов в обмотке силового трансформатора.
Известно устройство измерения индуктивности короткого замыкания обмотки силового трансформатора для дефектографирования состояния обмоток (патент RU 2184999 от 20.04.2001), включающем источник постоянного напряжения, подключаемого к обмотке трансформатора, преобразователя тока в напряжение, аналого-цифрового преобразователя, контроллера.
Недостатком данного устройства является то, что параметры витковых замыканий (количество короткозамкнутых витков) имеют большой разброс, что требует измерения индуктивности с достаточно большой точностью.
Известно устройство обнаружения витковых замыканий обмоток трансформаторов (патент RU 172494 U1), позволяющее обнаруживать витковые замыкания в обмотках трансформатора в широком диапазоне поврежденных (замкнутых) витков, за счет возможности измерения переходных процессов в широком диапазоне времен и отстраиваться от токов намагничивания трансформатора, измеряя переходный процесс в самом повреждении, а именно в короткозамкнутых витках обмотки трансформатора.
Недостатком данного устройства является то, что данным устройством невозможно определить другие дефекты обмотки силовых трансформаторов, кроме виткового замыкания, например, таких как, скручивание, раскручивание, распрессовка, осевые и радиальные деформации, полегание обмоточного провода.
Задачей полезной модели является разработка устройства оценки механического состояния обмоток силовых трансформаторов, в котором устранены недостатки приведенных устройств.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является улучшение надежной работы силовых трансформаторов за счет более точной определения наличия дефектов в его обмотках.
Технический результат достигается тем, что устройство оценки механического состояния обмоток трансформаторов (фиг. 1 поз. 1) под управление управляющего устройства (фиг. 1 поз. 2), состоящее из контроллера (фиг. 1 поз. 3), источника регулируемого переменного напряжения (фиг. 1 поз. 4), управляемого реле (фиг. 1 поз. 5), аналого-цифровых преобразователей в количестве 2 шт. (фиг. 1 поз. 6 и фиг. 1 поз. 7), измеряет амплитудно-частотную характеристику емкостно-индуктивной связи между обмотками силового трансформатора (поз. 8)
Сущность измерения показана на (фиг 2). Выходное напряжение устанавливается контроллером на уровне не более 10 В и с определенным интервалом изменяется частота выходного сигнала в диапазоне от 20 Гц до 2,5 МГц. Через управляемое реле напряжение подается на выход устройства и далее с помощью коаксиального кабеля подается на один из вводов силового трансформатора. Оплетка коаксиального кабеля со стороны вывод трансформатора подключается к баку заземленного силового трансформатора. На вход Измеритель 1 подключается коаксиальный кабель, идущий к тому же выводу силового трансформатора, к которому подключен выход генератора и с помощью АЦП 1 на контроллер передается значение напряжения на выводе силового трансформатора. На вход Измеритель 2 подключается коаксиальный кабель, идущий к другому выводу трансформатора, и с помощью АЦП 2 на контроллер передается напряжение с другого вывода трансформатора.
На каждом шаге по частоте рассчитывается отношение уровня выходного напряжения (Измеритель 2) к уровню входного напряжения (Измеритель 1) по формуле
На экране управляющего устройства в программе автоматически строится характеристика, где по оси абсцисс откладывается частота по логарифмической шкале, а по оси ординат - значение АЧХ полученное на соответствующей частоте.
Сравнение характеристик осуществляется путем расчета коэффициента корреляции (КК) в трех частотных диапазонах, по которым делается вывод о наличии и месте повреждения обмотки силового трансформатора.
,
i
i
где x и y - i значения наборов данных x и y (в дБ), а  и  - средние значения; x и y - наборы данных характеристик для первого и второго измерения АЧХ соответственно.
Изменения характеристики в определенном частотном диапазоне соответствуют конкретным изменениям в силовом трансформаторе:
до 2 кГц - дефект в магнитопроводе;
20-400 кГц - дефект в обмотке (витковое замыкание, скручивание/раскручивание, полегание обмоточного провода, радиальные или осевые деформации);
400 кГц - 1,2 МГц - плохое заземление или подключение измерительных кабелей к вводам трансформатора.