Пристрій для оцінювання витрачання робочого ресурсу обмоток силового масляного трансформатора

Abstract

Силовий трансформатор є одним з найвідповідальніших і найдорожчих активів в електроенергетичних системах та мережах. Вихід з ладу силового трансформатора може призвести не тільки до простою всього тракту передачі електроенергії, але й до небезпеки для персоналу та навколишнього середовища. Однією з основних причин виходу з ладу силового трансформатор є погіршення стану ізоляції обмоток. На ізоляцію обмоток трансформатора впливають багато різних чинників, але одним із основних чинників є вплив температури, зумовленої протіканням по обмотках трансформатора струмів різної величини. Силовий трансформатор піддається впливам довготривалих та короткотривалих навантажень. Відомі методи та засоби, які дозволяють оцінювати технічний стан за довготривалих навантажень. Питанням впливу короткотривалих навантажень приділено в літературі уваги менше, хоча їхній вплив на теплове старіння ізоляції обмоток очевидний. Розроблено метод та математичну модель, яка дозволяє оцінювати тепловий вплив на ізоляцію обмоток незалежно від тривалості такого впливу. Суть методу базується на визначенні кількості теплоти, яка виділяється під час протікання по обмотках струму з подальшим розповсюдженням тепла в них та елементах конструкції трансформатора, що дозволяє побудувати поверхню розподілу температури від точки виділення тепла. Запропоновано структуру пристрою для оцінювання залишкового робочого ресурсу ізоляції силового трансформатора, яка базується на основі розробленої математичної моделі. Детально викладено реалізацію цього підходу. Важливо зауважити, що запропонований метод не вимагає значних капіталовкладень і відповідає вимогам точності та надійності. Розроблений метод може бути рекомендований для використання підприємствами електроенергетичної галузі в задачах діагностування силових масляних трансформаторів. Метод може інтегруватись в систему моніторингу всього електроенергетичного обладнання розподільчого пристрою електростанції або підстанції, що дозволяє зменшити певним чином витрати на технічне обслуговування електрообладнання.

A power transformer is one of the most responsible and expensive assets in power systems and networks. Failure of a power transformer can lead not only to downtime of the entire electricity transmission path, but also to danger to personnel and the environment. One of the main reasons for the failure of a power transformer is the deterioration of the insulation of the windings. The insulation of the transformer windings is affected by many different factors, but one of the main factors is the effect of temperature due to the different values of the currents flowing through the transformer windings. The power transformer is exposed to the effects of long-term and short-term loads. There are known methods and tools that allow you to assess the technical condition under long-term loads. In the literature, less attention is paid to the issue of the influence of short-term loads, although their influence on the thermal aging of the winding insulation is obvious. The author has developed a method and a mathematical model that allows to estimate the thermal effect on the insulation of the windings regardless of the duration of such an effect. The essence of the method is based on the determination of the amount of heat that is released when the current flows through the windings with the subsequent heat spread over the wind-ings and structural elements of the transformer, which allows you to build a temperature distribution surface from the point of heat release. The paper proposes the structure of the device for estimating the residual working life of the insulation of the power transformer, which is based on the basis of the developed mathematical model. The article describes the implementation of this approach in detail. It is important to add that the proposed method does not require significant capital investments and meets the require-ments of accuracy and reliability. The developed tool can be recommended for use by energy companies in the tasks of diagnosing power oil transform-ers, which can be integrated into the monitoring system of all electrical equipment of the distribution device of a power plant or substation, which allows to reduce in a certain way the costs of maintenance of electrical equipment.