Аннотация
Вопросам диагностирования технического состояния высоковольтных трансформаторов в литературе уделяется достаточно внимания. Значительная часть публикаций посвящена предупреждению возникновения дефектов изоляции, развитию теории и методологии прогнозирования предаварийных ситуаций. Однако проблеме практического применения современных методов локализации неисправностей трансформаторов, находящихся в эксплуатации, уделяется недостаточно внимания. Перспективным методом решения этой задачи является локализация очагов возникновения частичных разрядов (ЧР) в баке трансформатора методом акустической локации. Значимость исследований, представленных в настоящей статье, заключается в том, что получила развитие методология локализации очагов разрядной активности на основе акустической и электромагнитной локации ЧР. Исследования выполнены на примере трансформатора напряжением 110 кВ. Обоснована и применена методика проведения замеров, включающая обнаружение участков с повышенной разрядной активностью с помощью одного акустического датчика и последующую локализацию очага за счет установки 4-х датчиков на фиксированном расстоянии друг от друга. Рассмотрены временные диаграммы импульсов ЧР, поступающих от каждого датчика. В результате оценки временной задержки этих сигналов подтверждена практическая возможность вычисления координат дефектного участка изоляции с удовлетворительной точностью. Показана перспектива применения программного обеспечения «Inva (Portable)» для обработки и визуализации результатов акустической локации ЧР. Отмечена актуальность учета изменения скорости распространения импульсов в неоднородной среде маслонаполненного трансформатора. Намечены перспективы развития рассматриваемой технологии, среди которых особое внимание уделено созданию новых методов увеличения точности локализации очагов ЧР и интеграции подобных решений в системы непрерывного мониторинга состояния высоковольтного оборудования.
Ключевые слова
силовой трансформатор, изоляция, состояние, дефект, локализация, частичные разряды, акустическая локация, практическое применение, результаты, рекомендации
1. Kuo C.-C., Shieh H.-L. Artificial classification system of aging period based on insulation status of transformers // International Conference on Machine Learning and Cybernetics. IEEE, 2009. Pp. 3310-3315. doi: 10.1109/ICMLC.2009.5212754
2. Method for Forecasting the Remaining Useful Life of a Furnace Transformer Based on Online Monitoring Data / A.A. Radionov, I.V. Liubimov, I.M. Yachikov, I.R. Abdulveleev, E.A. Khramshina, A.S. Karandaev // Energies. 2023. No.12(16). 4630. doi: 10.3390/ en16124630
3. Система оперативного контроля технического состояния трансформатора сверхмощной дуговой сталеплавильной печи / А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, В.Р. Храмшин, А.А. Сарлыбаев // Металлург. 2014. №10. С. 42-47.
4. Инженерная методика диагностирования состояния силовых трансформаторов на основе акустической локации частичных разрядов / Г.П. Корнилов, И.Р. Абдулвелеев, А.Б. Логинов, Н.Н. Дружинин // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2024. №3(11). С. 3-11. doi: 10.24892/RIJIE/20240301
5. Контроль технического состояния силовых трансформаторов методом акустического диагностирования / А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, О.И. Карандаева, С.Е. Мостовой, А.А. Чертоусов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия Энергетика. 2008. № 26(126). С. 26-31.
6. Enhancing the Accuracy of Partial Discharge Localization in Power Transformers Using the UHF Measurement Technique / M.A. Azirani, M. Ariannik, P. Werle, A. Akbari // IEEE Electrical Insulation Conference (EIC). IEEE, 2019. Pp. 58-62. doi: 10.1109/EIC43217.2019.9046629
7. Al-Masri W.M.F., Abdel-Hafez M.F., El-Hag A.H. Toward High-Accuracy Estimation of Partial Discharge Location // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2016. No. 65(9). Pp. 2145-2153. doi: 10.1109/TIM.2016.2573098
8. Fuzzy Algorithms for Diagnosis of Furnace Transformer Insulation Condition / A.S. Karandaev, I.M. Yachikov, A.A. Radionov I.V. Liubimov , N.N. Druzhinin , E.A. Khramshina // Energies. 2022. No. 10(15). doi: 10.3390/en15103519
9. Bhatt S.M., Kumar D., Patel K. Partial Discharge Analysis in Time and Time-Frequency Domain of Solid Dielectric in Power Transformer // 5th IEEE Uttar Pradesh Section International Conference on Electrical, Electronics and Computer Engineering (UPCON). IEEE, 2018. doi: 10.1109/upcon.2018.8597058
10. Mondal M., Kumbhar G.B. Detection, Measurement, and Classification of Partial Discharge in a Power Transformer: Methods, Trends, and Future Research // IETE Technical Review. 2018. Vol. 35(5). Pp. 483-493. doi: 10.1080/02564602.2017.1335244
11. Partial Discharge Localization Techniques: A Review of Recent Progress / J.Q. Chan, W.J.K. Raymond, H.A. Illias, M. Othman // Energies. 2023. No. 16(6). 2863. doi: 10.3390/en16062863
12. Обзор алгоритмов кластеризации данных. URL: https://asu-analitika.ru/obzor-algoritmov-klasterizacii-dannyh (дата обращения 30.04.2025)
13. Методика диагностирования силовых трансформаторов на основе кластерной обработки акустических сигналов / А.С. Карандаев, С.А. Евдокимов, С.Л. Цемошевич, С.Е. Мостовой, А.В. Ануфриев, А.А. Сарлыбаев // Известия вузов. Электромеханика. 2011. № 4. С. 86-90.
14. Iterative method for partial discharges location in power transformers / S.R. Didouche, A. Nacer, A. Ziani, H. Moulai, K. Mazighi // Electric Power Systems Research. 2022. Vol. 211. 108225. doi: 10.1016/ j.epsr.2022.108225
15. Accurate Estimation of Partial Discharge Location using Maximum Likelihood / A. Wadi, W. Al-Masri, W. Siyam, M.F. Abdel-Hafez, A.H. El-Hag // IEEE Sensors Letters. 2018. Vol. 2(4). doi: 10.1109/LSENS.2018.2878922
16. Mondal M., Kumbhar G. B. Partial Discharge Localization in a Power Transformer: Methods, Trends, and Future Research // IETE Technical Review. 2017. Vol. 34(5). Pp. 504-513. doi: 10.1080/02564602.2016.1209436
17. Comparative analysis between impulsive detection methods applied on partial discharge acoustic signals / C.F. dos Reis, R.A.P. Altafim, Y. Gutnik, R.A.C. Altafim, A.C. Cavalcanti // IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC). IEEE, 2014. Pp. 418-421. doi: 10.1109/I2MTC.2014.6860779
18. Markalous S.M., Tenbohlen S., Feser K. Detection and location of partial discharges in power transformers using acoustic and electromagnetic signals // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2008. No. 15(6). Pp. 1576-1583. doi: 10.1109/tdei.2008.4712660
19. Location of PDs inside transformer windings using UHF methods / S. Zheng , C. Li, Z. Tang, W. Chang, M. He // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2014. No. 21(1). Pp. 386-393. doi:10.1109/tdei.2013.003863
20. Coenen S., Tenbohlen S. Location of PD sources in power transformers by UHF and acoustic measurements // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2012. No. 19(6). Pp. 1934-1940. doi:10.1109/tdei.2012.6396950
21. Ghosh R., Chatterjee B. Dalai S. A method for the localization of partial discharge sources using partial discharge pulse information from acoustic emissions // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2017. No. 24(1). Pp. 237-245. doi:10.1109/tdei.2016.006080
22. AR700 – прибор для локации дефектов в изоляции высоковольтного оборудования при помощи акустических датчиков. URL: https://dimrus.com/ar700.html (дата обращения 17.02.2025)
23. «DIM-Loc» – универсальный прибор оперативного контроля изоляции высоковольтного оборудования по частичным разрядам. https://dimrus.ru/manuals/dimloc. html (дата обращения 17.02.2025)
24. Электромагнитные антенны для измерения частичных разрядов на основе контроля высокочастотных поверхностных токов. https://dimrus.ru/tev.html (дата обращения 17.02.2025)
25. Sikorski W., Walczak K. Power Transformer Diagnostics Based on Acoustic Emission Method // In: Acoustic Emission – Research and Applications. 2013. Pp. 91-116. doi: 10.5772/55211
26. Опыт диагностики и ремонтов силовых трансформаторов для повышения надежности эксплуатации и продления срока службы / С.К. Цветаев, Н.Ф. Першина, С.В. Смекалов, А.П. Долин, В.В. Смекалов // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. 2006. № 5. С. 27-31.
27. Dimrus: Программное обеспечение «Inva (Portable)». Руководство пользователя. URL: https://dimrus.ru/ software/ inva_p_um.ЧРf (дата обращения 17.02.2025)
28. Diagnostic Functions of a System for Continuous Monitoring of the Technical Condition of the Transformers of Arc Steelmaking Furnaces / A.S. Karandaev, S.A. Evdokimov, V.R. Khramshin, R.A. Lednov // Metallurgist. 2014. No. 58(7-8). Pp. 655-663. doi: 10.1007/s11015-014-9972-5
Локализация очагов разрядной активности в трансформаторе методом акустической локации частичных разрядов / Г.П. Корнилов, А.Б. Логинов, К.Э. Одинцов, А.А. Николаев, А.С. Карандаев // Электротехнические системы и комплексы. 2025. № 2(67). С. 71-78. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2025-2(67)-71-78