СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ ГЕНЕРАТОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
METHOD OF TECHNICAL STATE DIAGNOSTICS FOR HIGH-VOLTAGE TRANSFORMER IN NETWORK OF POWER PLANT GENERATOR VOLTAGE

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 изобретению является способ диагностирования технического состояния электроэнергетического оборудования по спектру электромагнитного излучения, основанный на построении его аналитической излучающей модели, например, с применением теории штыревых вибраторных антенн, свойствах колебательных систем с распределенными параметрами и физике процессов ионизации в диэлектрических промежутках, включая физику шумов (О способе контроля высоковольтного оборудования на основе анализа спектров его собственного электромагнитного излучения / Киншт Н.В., Попович А.Б., Лосев В.Л. и др. Промышленная энергетика, 2007, №5, с.15-20).
Способ основан на измерении спектра излучаемых сигналов в процессе работы электроэнергетического оборудования и затем анализе спектра излучения и сравнении его со спектром аналитической излучающей модели (т.е. с учетом известных априорных данных по связи определенных участков спектральной картины с поведением отдельных элементов конструкции), осуществляют диагностику состояния отдельных элементов конструкции и электротехнического оборудования в целом. Этот процесс диагностирования применим и для определения технического состояния однофазных высоковольтных трансформаторов напряжения, первичная обмотка которых включена между фазным проводом линии высокого напряжения и землей в сети генераторного напряжения электростанции. При этом для осуществления сравнения спектров и выявления причин их различия требует вмешательства персонала, некоторого времени и не может считаться производимым в реальном времени.
Недостатком способа является необходимость применения аналитической модели, проверка достоверности которой представляет самостоятельную и непростую задачу, сличение опорных и экспериментальных спектров трудоемкий процесс, а с точки зрения контроля работоспособности высоковольтного оборудования и опасности его выхода из строя, алгоритм способа является избыточным.
Техническим результатом изобретения является упрощение процесса диагностирования технического состояния однофазных высоковольтных трансформаторов напряжения, обеспечение процесса диагностирования в режиме мониторинга в реальном времени на действующем оборудовании.
Это достигается тем, что в известном способе диагностирования технического состояния однофазного высоковольтного трансформатора напряжения в сети генераторного напряжения электростанции, заключающемся в измерении в номинальном режиме работы электрических параметров однофазного высоковольтного трансформатора напряжения, первичная обмотка которого включена между фазным проводом линии высокого напряжения и землей, в стационарном режиме сети измеряют электрические величины, например напряжение, на зажимах вторичных низковольтных обмоток двух высоковольтных трансформаторов напряжения, подключенных к проводу одной фазы, при этом измерения проводят в едином времени, сравнивают частные от деления данных с выхода вторичной обмотки одного однофазного высоковольтного трансформатора на однотипные данные с выхода вторичной обмотки другого однофазного высоковольтного трансформатора напряжения в одинаковые моменты времени, например, кратные периоду колебаний напряжения в сети, выявляют нарушения технического состояния одного из однофазных трансформаторов, если частное от деления в один из моментов времени у сравниваемых однофазных высоковольтных трансформаторов достигнет заданного порогового значения, а выбор из двух конкретного однофазного высоковольтного трансформатора напряжения с нарушением технического состояния осуществляют на основе сравнения частных от деления данных с выхода вторичной обмотки одного трансформатора на однотипные данные с выхода вторичной обмотки того же трансформатора в последовательные моменты времени, соответствующие моментам проведенных измерений кратных периоду колебаний напряжения в сети, в результате чего в качестве трансформатора с нарушением технического состояния принимают тот, у которого наблюдается большая производная в частных от деления измеряемых величин в последовательные моменты времени.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что, если техническое состояние однофазного 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 некоторое уменьшение индуктивности и, соответственно, изменение коэффициента трансформации. С ростом утечки тока, т.е. при приближении режима к случаю короткозамкнутого витка, коэффициент трансформации падает. Т.е. изменение коэффициента трансформации может служить индикатором состояния изоляции трансформатора. Это явление можно индицировать, проводя измерения напряжения фазного провода относительно земли и выходного напряжения на зажимах вторичной обмотки (или проводя контроль тока на нагрузке вторичной обмотки при ее фиксированном значении) в один и тот же момент времени.
Проведение измерений высокого напряжения фазного провода представляет задачу, которую решает сам диагностируемый трансформатор напряжения. Исходя из этого, для наблюдения изменения коэффициента трансформации достаточно проводить в один и тот же момент времени сравнение напряжений на выходных зажимах вторичных обмоток не менее, чем у двух однофазных трансформаторов напряжения. Причем, равенство коэффициентов трансформации этих трансформаторов не обязательно. Важно их постоянство (в длительном времени). Поэтому в целях диагностики технического состояния основным индикатором оценки состояния является отношение выходных напряжений (или токов) на вторичных обмотках трансформаторов. Возникновение отличия в индицируемом отношении напряжений указывает на возникновение дефекта в одном из трансформаторов.
Причем указанием на возникновение дефекта в одном из однофазных трансформаторов служит факт того, что частное от деления в один из моментов времени у сравниваемых однофазных трансформаторов достигнет заданного порогового значения. Это значение может быть как больше, так и меньше значения, соответствующего нормальному режиму функционирования трансформатора.
Для указания на возникновение (развитие) дефекта у конкретного трансформатора достаточно провести сравнение процесса изменения отношения однотипных данных с выхода вторичной обмотки одного и того же трансформатора в последовательные моменты времени, соответствующие моментам проведенных измерений (например, кратных периоду колебаний напряжения в сети или кратных отрезкам реального времени, синхронизированных по системе ГЛОНАСС). Этот анализ необходимо провести для обоих трансформаторов. В результате сравнения полученных зависимостей в качестве трансформатора с нарушением технического состояния принимается тот, у которого наблюдается большая отрицательная производная в частных от деления в последовательные моменты времени (т.е. тот из трансформаторов, у которого коэффициент трансформации убывает быстрее).
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.
Применение предложенного способа диагностирования технического состояния (состояния изоляции) высоковольтного трансформатора позволит предотвратить аварийные режимы в цепях генераторного напряжения, где установлены измерительные однофазные высоковольтные трансформаторы. Это особенно актуально для применения на электростанциях, использующих трансформаторы напряжения с литой изоляцией, например ЗНОЛ-0,6 на АЭС.