СТАЦИОНАРНОЕ СРЕДСТВО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПОД РАБОЧИМ НАПРЯЖЕНИЕМ
STATIONARY DIAGNOSTIC DEVICE OF POWER TRANSFORMERS ISOLATION UNDER RUNNING VOLTAGE

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применено для контроля состояния обмоточной изоляции силовых трансформаторов класса 110 кВ и выше, находящихся под рабочим напряжением.
Известно устройство для контроля состояния изоляции обмотки электрооборудования, содержащее параметрические преобразователи, два перестраиваемых фильтра, резонансные усилители, генераторы пилообразного напряжения и тактовых импульсов, формирователи длительности импульсов, АЦП, ЦАП, блоки индикации, компараторы и исполнительные блоки [1].
Недостатком данного устройства является то, что данное устройство очень сложно по схеме и тем самым по эксплуатации, а также имеется необходимость в дополнительных технически сложных средствах, уменьшающих надежность устройства в целом.
Наиболее близким по техническим характеристикам является переносное устройство для контроля состояния изоляции силовых трансформаторов, содержащее усилитель, переносной компьютер, блок питания, емкостный высоковольтный делитель с блоком отбора напряжения тестовых импульсов, фильтры присоединения в комплекте с усилителями и электронными блоками защиты от импульсов переходных режимов [2].
Недостаток этого устройства заключается в том, что оценка изоляции производится для трансформаторов низкого напряжения, что ограничивает область его применения.
Целью изобретения является повышение достоверности диагноза о состоянии обмоточной изоляции силовых трансформаторов класса напряжения 110 кВ и выше, находящихся в рабочем режиме, при этом упрощается функциональная схема, а также производится расширение оценки состояния изоляции силового трансформатора.
Указанная цель достигается тем, что стационарное средство диагностирования изоляции силовых трансформаторов под рабочим напряжением, содержащее два широкополосных перестраиваемых фильтра присоединения с блоками защиты, входом соединенные через высоковольтные экранированные проводники и фильтры присоединения к диагностируемому трансформатору, выход первого широкополосного перестраиваемого фильтра соединен через первый активный резонансный усилитель, первый формирователь прямоугольных импульсов, первый контроллер с согласующим блоком с первым входом программируемого микропроцессора, выход второго перестраиваемого фильтра соединен через второй активный резонансный усилитель, второй формирователь прямоугольных импульсов, первый ключ с согласующим блоком со вторым входом программируемого микропроцессора, имеющего монитор, клавиатуру и принтер, выходы первого и второго резонансных усилителей подключены также на входы соответственно второго контроллера с согласующим блоком и второго ключа с согласующим блоком, сигналы с выходов которых поступают на программируемый микропроцессор, при этом первый контроллер управляет открытием тракта прохождения сигнала через первый и второй ключи.
На чертеже представлена структурная схема стационарного средства диагностирования изоляции силовых трансформаторов под рабочим напряжением (ССДИ).
Стационарное средство диагностирования изоляции силовых трансформаторов под рабочим напряжением содержит два широкополосных перестраиваемых фильтра присоединения с блоками защиты 6 и 7, входом соединенные через высоковольтные экранированные проводники 4 и 5 и фильтры присоединения 2 и 3 к диагностируемому трансформатору 1, способные функционировать на диапазоне необходимых частот, возникающих в сети высокого напряжения. При этом выход первого перестраиваемого фильтра 6 соединен через первый активный резонансный усилитель 8, формирователь прямоугольных импульсов 10, контроллер с согласующим блоком 14 с первым входом программируемого микропроцессора 16. Выход второго перестраиваемого фильтра 7 соединен через второй активный резонансный усилитель 9, формирователь прямоугольных импульсов 11, ключ с согласующим блоком 15 со вторым входом программируемого микропроцессора 16, имеющего монитор 17, клавиатуру 18 и принтер 19. При этом первый контроллер 14 способен воздействовать на первый и второй ключи с согласующими блоками 15 и 13 соответственно. С активного резонансного усилителя сигнал способен поступать и на вход второго контроллера с согласующим блоком 12 и далее в порт программируемого микропроцессора.
Устройство работает следующим образом.
1
2
1
2
1
2
Сигналы переходных процессов в электрической сети, возникающие с частотой один раз в три месяца (по данным эксплуатации), проходят через обмотки силового трансформатора 1, снимаются с устройства отбора напряжения - фильтра присоединения 2 (сигнал U), с фильтра присоединения 3 (сигнал U), которые поступают через кабель присоединения 4 и 5 и соответственно на вход каскадно-включенных широкополосных фильтров с блоками защиты 6 и 7, с активными резонансными усилителями 8 и 9, а выходы у упомянутых каскадов подключены на входы формирователей прямоугольных импульсов 10, 11 и на входы соответственно второго контроллера 12 с согласующим блоком и ключа 13, также с согласующим блоком. Далее сигналы с выходов формирователей прямоугольных импульсов 10 и 11 поступают во входы первого соответственно контроллера 14 и ключа 15 с согласующими блоками, затем сигналы U' от контроллера 14 и U' с выхода ключа 15, а сигналы U'' от контроллера 12 и соответственно U'' с выхода ключа 13 поступают на вводы соответственно первый и второй программируемого микропроцессора 16, снабженного известными монитором 17, клавиатурой управления 18 и принтером 19.
1
2
2
1
2
max
min
При этом первый критерий ухудшения состояния изоляции - это информация угла смещения фронта прямоугольных импульсов между U' и U', показывающий увлажнение и старение внутренней обмоточной изоляции, а сравнением с предыдущими значениями замеров угла прогнозируется срок вывода оборудования на капитальный ремонт по состоянию ухудшения изоляции, а второй критерий - это сравнение формы текущего сигнала U'' с предыдущими, по этому можно судить о витковых замыканиях в обмотках или состоянии изоляции шихтовки ярма. И, наконец, по третьему критерию, а именно отношению U''/U'' на частотах U, U резонансных характеристик U=F(f) на полосе пропускания 30-150 кГц можно дополнительно оценить состояние обмоточной изоляции.
2
2
1
2
1
2
1
2
Контроллер 14 управляет открытием тракта прохождения сигналов U' и U'' через логический «ключ» 13 и 15, тем самым исключается в начальной стадии проникновение сигналов в устройство со стороны сети низкого напряжения. Сигнал для контроля в устройство поступает из сети высокого напряжения к трансформатору 1, и далее различаются сигналы U' и U'', по аналогичной форме сигналы U'' и U', смещение фронта по фазе U'/U' учитывается программой, заложенной в микропроцессор, в котором происходит оценка состояния изоляции. Источником высокочастотных сигналов в электрической сети являются дефекты в гирляндах изоляторов, коммутация электрической нагрузки, неодновременное срабатывание фаз выключателей при их коммутации, переходные процессы в электрических сетях, обрыв проводов с падением на землю, помехи при работе электрических печей и т.п.
Источники информации
1. Авторское свидетельство №1793396 G01R 31/06.
2. Патент РФ №2245559, G01R 31/14.