Акустический метод локализации ЧР в силовых трансформаторах

Аннотация. Данная статья об локализации частичных разрядов в силовых трансформаторах. Описаны основные характеристики частичных разрядов и процедуру локализации.

Ключевые слова: силовой трансформатор, частичный разряд, акустический метод, локализация.

Основные параметры ЧР

Частичный разряд- это электрический разряд, который шунтирует лишь часть изоляции между электродами, которые находятся под разными потенциалами, при этом расходует ресурс изоляции либо является проявлением дефекта. Частичные разряды могут привести к постепенному ухудшению диэлектрических свойств изоляционных материалов. По этой причине важно проверять, что электрооборудование не подвержено частичным разрядам в условиях его использования.

Частичные разряды могут повредить материалы изоляции в высоковольтных вводах и обмотках силовых трансформаторов что может сократить срок службы трансформатора, стать причиной выхода из строя и привести к затратному простою оборудования. Чаще всего частичные разряды в высоковольтных вводах и обмотках силовых трансформатор возникают при старении, загрязнении или пробое материала изоляции между компонентами с разными электрическими потенциалами. Измерение ЧР является надежным методом диагностики состояния изоляции силового трансформатора. Его можно выполнять и в ходе приемочных испытаний на заводе, и во время испытаний при запуске оборудования в эксплуатацию и плановой диагностики на участке для выявления критических дефектов и оценки рисков повреждения.

Важный параметра для измерения ЧР является кажущийся заряд импульса ЧР - это заряд, при введении которого в течение очень короткого промежутка времени между выводами испытываемого оборудования в установленной проверенной схеме, появилось бы то же самое показание на измерительном приборе, как и при непосредственном возникновении импульса тока от ЧР . В основном величина ЧР выражается в пКл. Можно рассчитать по формуле:

q=C_x*∆U_x

Где:

C_x - Скачок емкости

∆U_x - Скачок напряжения

Акустический метод

Устройство для обнаружения частичных разрядов акустическим методом состоит из первичного преобразователя (датчика) и измерительного прибора. Импульс давления, возникший в месте разряда, распространяется в масле и через стенку бака воздействует на датчик, на выходе которого появляется электрический импульс. Акустический датчик преобразует импульс давления в электрический сигнал. Обычно применяются датчики с пьезоэлектрическим преобразователем. При эксплуатационном контроле датчики устанавливаются на поверхности бака маслонаполненного объекта (трансформатора). Акустический метод дает возможность локализации источника сигналов. Акустическая детекция проводится обычно после обнаружения симптомов ЧР по результатам анализа растворенных газов. Метод менее чувствителен к источникам, расположенным внутри изоляционной структуры. На распространение сигналов оказывает существенное влияние расположение барьеров главной изоляции. Эффективность метода значительно повышается при его комбинации с электрическим методом и синхронизацией сигналов ЧР. Для регистрации ЧР применяются широкополосные акустические датчики от 30 до 150 или даже 500 кГц, а также резонансные датчики 125-150 кГц. До 8-24 датчиков могут устанавливаться вокруг бака на разной высоте. В некоторых случаях датчики устанавливаются внутри бака трансформатора.

Локализация

После проведения обследования трансформатора и определения всех зон повышенной акустической активности всех этих действий можно заняться определением точного места источника. Для этого нужно установить 4 акустических датчика в центре одной из обнаруженных зон, как это показано на рисунке ниже:

Рисунок. Акустические датчики в центре одной из обнаруженных зон

Кружками красного цвета показаны места, где вы обнаружили повышенную акустическую активность, кружки синего цвета - акустические датчики. Далее выбираем нулевую точку отсчета – относительно нее будут вычисляться все координаты и размеры зоны поиска. Эта точка всегда должна быть правее и ниже места установки датчиков. Далее в приборе задаем размеры бака (область, в которой будет происходить поиск источника акустического сигнала) по всем осям, относительно нулевой точки. Размеры по осям обычно не превышают 200 см, и должны охватывать всю зону с обнаруженными сигналами. Размер зоны по оси Z всегда рекомендуется задавать 200 см. Далее нужно с помощью рулетки замерить расстояния до датчиков по осям X и Y относительно нулевой точки и ввести их в прибор как координаты X и Y, координата по оси Z в данном случае равна 0.  После проведения расчета, прибор выдает результат в виде координат X, Y и Z относительно заданной нулевой точки и выводит всю информацию в графическом виде. Ниже приведен пример установки датчиков квадратом со стороной 50 см:

Рисунок 2. Координаты датчиков

Как видно из рисунка, координаты датчиков очень легко определяются относительно нулевой точки. Для более точного расчета, если есть такая возможность, необходимо выставить датчики таким образом, чтобы все они не лежали в одной плоскости.