Современные методы диагностики тяговых трансформаторов железных дорог и построение экспертной системы для обработки результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов ВСЖД (стр. 5 из 25)

НПФ "ЭЛЕКТРА" была разработана газохроматографическая методика анализа воздуха и воды, растворенных в трансформаторных маслах, которая не только соответствует требованиям РД 34.43.107-95, но и позволяет определять совместно растворенную и эмульгированную воду, а также общее содержание в масле воды, включая связанную воду.

Эта методика основана на прямом вводе пробы масла в испаритель хроматографа при разных температурах испарителя. Температура испарителя выбирается в зависимости от конструкции каждого конкретного хроматографа. Проба масла (20-100 мкл), введенная в испаритель хроматографа, переходит в парообразное состояние и выделенные из нее воздух и вода разделяются на хроматографической колонке. После разделения воздух и вода переносятся газом-носителем (гелием) в детектор по теплопроводности (ДТП).

Для предотвращения попадания анализируемого масла в разделительную колонку и возможности поддержания высокой температуры в испарителе хроматографа перед основной разделительной колонкой устанавливается предколонка, заполненная диатомитовым носителем. Поскольку масло вводится в испаритель "напрямую", то через какое-то время необходимо проводить регенерацию системы для его удаления. В испаритель допустимо вводить суммарно до 0,6 мл масла, после чего проводится регенерация предколонки с целью удаления из нее масла. Эта операция выполняется в режиме обратной продувки газом носителем при повышенных температурах испарителя и детектора. Время регенерации составляет 3-4 часа.

Градуировка хроматографа по воздуху осуществляется специальным микродозатором, позволяющим вводить дозы воздуха от 0,5 до 20 мкл.

Устройство, обеспечивающее проведение градуировки хроматографа по воздуху и регенерации хроматографической системы после введения в нее масла "напрямую", разработано, выпускается и внедряется НПФ "ЭЛЕКТРА". Данное устройство является основным элементом установки для определения воздуха и воды в трансформаторных маслах.

1.3.4 Метод определения растворенного в масле ионола

Методика, позволяющая определять растворенный в масле ионол. В хроматограф вводится не непосредственно масло, а спиртовой экстракт из него. В этом случае отсутствует необходимость в защите разделительной колонки и детектора хроматографа с помощью предколонки.

Ионол извлекается из масла экстракцией. Время расслоения фаз после проведения экстракции составляет не более 2 часов. Анализ ведется на газовом хроматографе с пламенно-ионизационным детектором (ДИП) или с ДТП. В качестве газа-носителя можно использовать гелий, а также аргон или азот при работе с ДИП.

Градуировка хроматографа проводится по раствору ионола в спирте.

При градуировке рассчитывается поправочный коэффициент чувствительности по ионолу.

Разработанные методики активно используются в АО ВНИИЭ для оценки эксплуатационного состояния высоковольтного маслонаполненного электрооборудования по программам РАО "ЕЭС России".

Данные методики готовы к внедрению, как на хроматографах потребителей, так и с поставкой хроматографов, адаптированных к этим методикам.

1.3.5 Автоматизированная система измерения температурой зависимости тангенса угла диэлектрических потерь трансформаторного масла

Среди контролируемых показателей масла повышенное внимание уделяется измерению температурной зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tgδ = f(T). Методика ее получения задается ГОСТ 6581-75 «Материалы электроизоляционные жидкие. Методы электрических испытаний».

Предприятием ООО «Электродиагност» была выполнена разработка нескольких модификаций автоматической системы АСТ-1-1, АСТ-1-4, АСТ-1М для измерения зависимости tgδ = f(T).

Таблица 2 - Основные показатели приборов ИТП-4 и АСТ-1-1

Наименование измерительного средства	Наименование показателя
	ИТП-4	АСТ-1-1
Испытательное напряжение, U, кВ	2
Основной диапазон измерения tgδ	0,0005…0,5 или 0,05…50 %
Емкость измеряемого объекта, С, пФ	30…100
Рабочая частота, F, Гц	50
Время одного измерения, с,	не более 20
Режим измерения	Ручной	Программно-управляемый
Способ индикации	ЖКИ
Диапазон испытательной температуры масла, Т, 0С	+5…+100
			Время нагрева масла от 20 до 90 0С, t, минут	35

Последняя цифра в обозначении АСТ соответствует количеству испытательных трехзажимных ячеек плоского типа, что позволяет в едином измерительном цикле производить испытания от одной (АСТ-1-1) до четырех (АСТ-1-4) проб ЖД. Последняя модификация АСТ-1М является полным аналогом АСТ-1-1, но изготовлена с использованием микропроцессорной техники.

Разработан также прибор ИТП-4 с ручным управлением при измерении зависимости tgδ = f(T).

Принцип работы АСТ-1-1 заключается в измерении фазового сдвига между сигналами синусоидальной формы, один из которых снимается с нижнего плеча резистивного делителя напряжения, а второй, с измерительного сопротивления, включённого последовательно испытательной ячейкой.

Оцифрованные осциллограммы сигналов с измерительных сопротивлений от испытательной ячейки поступают в компьютер, где для каждой ячейкивычисляется tgδ залитого в неё масла, температура которого уже измерена термодатчиком.

Рисунок 1 - Функциональная схема установки АСТ -1 - 1

Основными блоками АСТ-1-1 являются блок измерений, управляющий регистр и компьютер. В состав блока измерений входят источник высокого напряжения, трехэлектродная плоская ячейка и нагреватель.

Ячейка снабжена электронным термометром и тепловым экраном в виде полого цилиндра, выполненным из фторопласта. Первичный датчик электронного термометра жестко крепится на измерительном электроде ячейки.

Управление работой блока измерений производится с помощью компьютера и управляющего регистра, смонтированным на плате АЦП «Lab-master». Управляющий регистр, согласно командам с компьютера, производит включение/выключение высоковольтного трансформатора и/или нагревателя. Система управления позволяет выполнять измерения контролируемых параметров в режиме, близком к самописцу, например, производить измерения с интервалом несколько десятков секунд. Можно запрограммировать АСТ-1-1 на измерение только нескольких контрольных значений tgδ, температуры или времени; включать высокое напряжение на момент измерения tgδ при включенном выключенном нагревателе; отключать нагреватель при достижении заданной температуры.

Отключается установка также автоматически, по заданному значению одного из контролируемых параметров с включением звуковой сигнализации для оповещения оператора об окончании испытания.

Калибровка системы производится на незаполненной маслом испытательной ячейке в полуавтоматическом режиме перед испытаниями каждой пробы масла. Измеренное значение tgδ, как среднее из полученных на 100 периодах испытательного напряжения, заносится в соответствующий раздел программы и используется при обработке результатов измерений.

Программа обработки результатов измерений переводит табличные данные в формат Exсel, с последующим построением в графическом виде зависимости tgδ = f (Т).

Установка АСТ-1М состоит из двух блоков: высоковольтного и измерительного. В ней результаты измерений tgδ и значений температуры выводятся на дисплей, смонтированный на лицевой панели измерительного блока.

Измерения температурной зависимости диэлектрических потерь жидкого диэлектрика с помощью прибора ИТП-4 производится с ручным управлением и считыванием результатов измерений прибора. После включения нагревателя и установки переключателя в положение «контроль температуры» оператор по ЖКИ производит наблюдение за измерением температуры жидкого диэлектрика. При достижении заданной температуры оператор переводит переключатель в положение «контроль tgδ» и заносит в журнал показания измеренное значение.

1.4 Основы измерения характеристик частичных разрядов в силовых трансформаторах

Возникновение и развитие практически всех дефектов в изоляции мощных силовых трансформаторов высших классов напряжения сопровождается развитием частичных разрядов (Ч.Р.). Поэтому измерение и анализ характеристик частичных разрядов является эффективной и информативной методикой для определения состояния силовых трансформаторов, позволяющей не только выявить наличие дефекта, но и идентифицировать его тип, степень развития, определить место развития этого дефекта. Однако до настоящего времени эта методика является скорее искусством, нежели инженерной практикой, что связано с большим количеством проблем, сопутствующих измерению и анализу характеристик частичных разрядов.

Одной из основных проблем при измерении характеристик частичных разрядов в полевых условиях на действующем электрооборудовании является наличие различного рода помех в виде электрических сигналов, имеющих те же, что и частичных разрядов частотные характеристики. Для решения этой проблемы используют обычно два основных подхода. Первый из них – аппаратный основывается на попытках разработки измерительной аппаратуры, позволяющей разделить сигналы частичных разрядов и помех с использованием самых различных принципов. Второй аналитический основывается на отыскании характеристик, позволяющих при одновременном измерении сигналов частичных разрядов и помех выявить наличие и характеристики дефекта, развивающегося во внутренней изоляции трансформаторов. Несмотря на определенные достижения, полученные при реализации аппаратного подхода, он представляется менее плодотворным, поскольку сигналы, возникающие при коронном разряде, поверхностных разрядах, во внешней изоляции весьма слабо отличаются от частичных разрядов во внутренней изоляции, и, следовательно, устройства, подавляющие эти помехи могут одновременно искажать характеристики частичных разрядов, развивающихся внутри трансформатора.