Трансформаторы: эксплуатация, диагностирование, ремонт и продление срока службы

Подождите немного. Документ загружается.

Ïðèëîæåíèå 2

ÔÐÂ L

äëÿ Ò è ÀÒ êëàññà íàïðÿæåíèÿ 500 êÂ

Äëèòåëüíîñòü îò íà÷àëà ýêñïëóàòàöèè äî ãîäà ôèíàëüíîé àâàðèè

äëÿ òðàíñôîðìàòîðíîãî îáîðóäîâàíèÿ ÐÔ çà 1997–2006 ãã.

220 êÂ 500 êÂ

Ãîä

àâàðèè

Ãîä

íà÷àëà

ýêñïëóàòàöèè

Äëèòåëüíîñòü

ýêñïëóàòàöèè

Ãîä

àâàðèè

Ãîä

íà÷àëà

ýêñïëóàòàöèè

Äëèòåëüíîñòü

ýêñïëóàòàöèè

1997 1983 14 2000 1984 16

1997 1969 28 2001 1972 29

1998 1958 40 2001 1980 21

1998 1986 12 2002 1987 15

2000 1973 27 2003 1967 36

2001 1974 27 2004 1988 16

2002 1968 34 2005 1979 26

2003 1995 8* 2005 1979 26

2003 1967 36 2005 1963 42

2003 1961 42 2006 1978 22

2004 1977 27 – – –

2004 1987 17 – – –

Ñóììà 312 Ñóììà 249

Ñðåäíÿÿ ïî âûáîðêå 26 ëåò Ñðåäíÿÿ ïî âûáîðêå 24,9 ãîäà

* Ïîïàäàíèå ïîñòîðîííåãî ïðåäìåòà ìåæäó âèòêàìè ÐÎ – âûãîðàíèå âèòêîâ è ò. ä.

Êàê âèäíî, ÔÀ äëÿ ÀÒ êëàññà 500 êÂ âîçíèêàþò ïîñëå äîñòàòî÷íî ïðîäîë-

æèòåëüíîé ðàáîòû ïîä íàïðÿæåíèåì, à èìåííî íå ðàíåå 15 ëåò. Ïðè áîëüøèõ

Ò îíè ðàñïðåäåëåíû ïðèìåðíî ðàâíîìåðíî äî 30 ëåò, äàëåå ÷àñòîòû çàìåòíî

ñíèæàþòñÿ. Íàèáîëüøàÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòü ñîñòàâëÿåò 42 ãîäà. Êàòàñòðî-

ôè÷åñêèå îòêàçû â äèàïàçîíå 15 ëåò ñâÿçàíû ñ ïîâðåæäåíèÿìè ââîäîâ, à ïî-

ñëåäóþùèå êàòàñòðîôè÷åñêèå îòêàçû âûçâàíû ýëåêòðè÷åñêèìè ïðîáîÿìè. Íî

ïðèíÿòü çà ñðåäíþþ äëèòåëüíîñòü æèçíè ïîëó÷åííûå çíà÷åíèÿ íåëüçÿ, òàê êàê

âñå îñòàëüíûå òðàíñôîðìàòîðû ëèáî áûëè ñíÿòû ñ ýêñïëóàòàöèè ëèáî ïðîäîë-

æàþò ðàáîòàòü è ìîìåíò íàñòóïëåíèÿ ÔÀ äëÿ íèõ íåèçâåñòåí. Îöåíêó ñâåðõó

ñðåäíåé äëèòåëüíîñòè äî ÔÀ ïîëó÷èì, åñëè äëÿ âñåõ îñòàëüíûõ íàáëþäàåìûõ

ÀÒ ïðèíÿòü ïðîäîëæèòåëüíîñòü ðàáîòû äî ôèíàëüíîé àâàðèè, ðàâíîé 42 ãîäà.

Ïîëó÷èì âåðõíþþ îöåíêó (äëÿ 500 êÂ): L

≈ (249+42·410)/420 ≈ 42 ãîäà.

Ïîïûòêè ïðèáëèçèòü ðàñïðåäåëåíèå âåðîÿòíîñòåé íîðìàëüíûì çàêîíîì íå

ïðèíåñëè ïðèåìëåìûõ ðåçóëüòàòîâ. Òàêæå è ïðèìåíåíèå γ-ðàñïðåäåëåíèÿ âå-

ðîÿòíîñòåé íå ïðèíåñëî óñïåõà. Íàèáîëåå óäîáíûì äëÿ àïïðîêñèìàöèè îêàçà-

ëîñü ðàñïðåäåëåíèå Ïàðåòî, èìåþùåå ÔÐÂ:

F(x) = 1 – (x

/ x)

äëÿ x ≥ x

è F(x) = 0 äëÿ õ < x

Çäåñü, ñîãëàñíî äàííûì ñòàòèñòèêè, x

ñëåäóåò ïîëîæèòü ðàâíûì 14 ãîäàì.

À ïàðàìåòð α ñëåäóåò ïîäîáðàòü íà îñíîâå ìåòîäà íàèáîëüøåãî ïðàâäîïîäîáèÿ,

êîòîðûé ïðè γ = 0,95, õ

=14 ëåò, α = 0,1 äàåò L

= 25 ëåò. Ïðè α = 0,065 ïîëó-

÷àåì L = 14/0,95

1/0,065

= 31,8 ãîäà. Ýòî õîðîøî ñîîòâåòñòâóåò ñòàòèñòè÷åñêèì

äàííûì. Îäíàêî ýòî ðàñïðåäåëåíèå âåðîÿòíîñòåé íå èìååò ìàòåìàòè÷åñêîãî

îæèäàíèÿ, – «õâîñò» ðàñïðåäåëåíèÿ î÷åíü äëèííûé, åãî íå ñëåäóåò èñïîëüçî-

âàòü ïðè ðàñ÷åòàõ, ãäå ìàòåìàòè÷åñêîå îæèäàíèå è äèñïåðñèÿ ñóùåñòâåííû.

Ðèñ. Ï1

×åòâåðòûé âàðèàíò îïèñàíèÿ ÔÐÂ ïðîäîëæèòåëüíîñòè æèçíè, êîòîðûé ðàñ-

ñìàòðèâàëñÿ, – ýêñïîíåíöèàëüíûé çàêîí:

F(x) = 1 – exp(–α(x–14)), α = 0,0026.

Ãðàôèê F(x) ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. Ï2. Îí îáëàäàåò òåì æå íåäîñòàòêîì, ÷òî

è ïðåäûäóùèé, – ìåäëåííûé ðîñò ôóíêöèè íà èíòåðâàëå äî 100 ëåò, ÷òî íå

ñîîòâåòñòâóåò ðåàëüíîñòè. Íî è ìàòåìàòè÷åñêîå îæèäàíèå, è äèñïåðñèÿ ýòîãî

ðàñïðåäåëåíèÿ îãðàíè÷åíû.

Äëÿ ó÷åòà èíòåíñèâíîãî ñòàðåíèÿ F(x) ñëåäóåò ñêîððåêòèðîâàòü äëÿ õ >

> 40 ëåò. Ýòî ðåàëèçóåòñÿ ôóíêöèåé F1(x), ãðàôèê êîòîðîé ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. Ï3:

F1(x) : = 0 if õ < 10

F(x) if õ ≥ 14

õ ≤ 40;

1–(

x–39)

0,02

(1–F(x))

(x–39)

if õ > 40

Ðèñ. Ï2

Ðèñ. Ï3. ÔÐÂ ïðîäîëæèòåëüíîñòè æèçíè Ò è ÀÒ 500 êÂ, ó÷èòûâàþùàÿ èíòåíñèâíîå ñòàðåíèå

äëÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòè áîëåå 40 ëåò

ÔÐÂ L

äëÿ Ò è ÀÒ êëàññà íàïðÿæåíèÿ 220 êÂ. Ðàñïðåäåëåíèå äëèòåëüíî-

ñòè ýêñïëóàòàöèè äî ôèíàëüíîé àâàðèè ïðèâåäåíî â òàáëèöå. Äëÿ îöåíêè ÔÐÂ

ó÷òåì, ÷òî õ

= 8, à L

0,95

= 35 ëåò. Êàê è äëÿ 500 êÂ, ïîëó÷èì α = 0,0019 è

F(x) = 0 äëÿ õ < 8;

F(x) = 1 – exp(–0,0019(x–8)) äëÿ õ > 8 è õ ≤ 40;

F(x) = 1 – (x–39)

0,02

(exp(–0,0019(x–8))

x–39

Ãðàôèê ýòîé ôóíêöèè ïðèâåäåí íà ðèñ. Ï4.

Ðèñ. Ï4. Îöåíî÷íàÿ ÔÐÂ ïðîäîëæèòåëüíîñòè æèçíè Ò è ÀÒ êëàññà 220 êÂ ïî äàííûì î ïîòîêå

îòêàçîâ çà 1997–2006 ãã.

Ïîïûòêè óòî÷íèòü âèä ÔÐÂ äëÿ õ > 40 îêàçàëèñü íåîñóùåñòâèìûìè: äàííûõ

î ôèíàëüíûõ àâàðèÿõ ñ òàêîé äëèòåëüíîñòüþ ýêñïëóàòàöèè íåò. Ðåçóëüòàòû,

ïîëó÷àåìûå ïî ÔÐÂ, äàþò ñðåäíèå çíà÷åíèÿ L, êîòîðûå íå ïðîòèâîðå÷àò è ñî-

ãëàñóþòñÿ ñ ðåçóëüòàòàìè, ïîëó÷àåìûìè ïî ïîêàçàòåëÿì ïîòîêîâ îòêàçîâ. Íî

íàäî èìåòü â âèäó, ÷òî ýòî ðàñïðåäåëåíèå ïîñòðîåíî ïî óñðåäíåííûì äàííûì

äëÿ âñåõ Ò è ÀÒ ÐÔ çà 1997–2006 ãã., à ââåäåíèå ïîòîêîâ îòêàçîâ äàåò âîçìîæ-

íîñòü ó÷èòûâàòü îñîáåííîñòè îòäåëüíûõ Ò è ÀÒ.

ÏÐÎÁËÅÌÀ ÝËÅÊÒÐÎÄÈÍÀÌÈ×ÅÑÊÎÉ ÑÒÎÉÊÎÑÒÈ

ÒÐÀÍÑÔÎÐÌÀÒÎÐÎÂ Â ÝÊÑÏËÓÀÒÀÖÈÈ.

ÌÅÒÎÄÛ ÎÖÅÍÊÈ ÌÅÕÀÍÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÑÎÑÒÎßÍÈß ÎÁÌÎÒÎÊ

À. À. Äðîáûøåâñêèé,

ÎÀÎ «ÍÒÖ Ýëåêòðîýíåðãåòèêè»

Ïðîáëåìà ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîé ñòîéêîñòè òðàíñôîðìàòîðîâ

Ýëåêòðîäèíàìè÷åñêàÿ ñòîéêîñòü òðàíñôîðìàòîðîâ ïðè êîðîòêèõ çàìûêà-

íèÿõ ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøåé õàðàêòåðèñòèêîé, êîòîðàÿ â îáùåì ñëó÷àå îïðåäåëÿ-

åòñÿ ñëåäóþùèìè ñîñòàâëÿþùèìè:

– êîíñòðóêöèåé òðàíñôîðìàòîðà, îáåñïå÷èâàþùåé ñáàëàíñèðîâàííîå ðàñ-

ïðåäåëåíèå ïëîòíîñòè ïîòîêà ðàññåÿíèÿ è îòñóòñòâèå ìàãíèòíîé íåñèììåòðèè,

ñòàáèëüíîñòü ñèëû ïðåññîâêè ïðè òðàíñïîðòèðîâêå è â òå÷åíèå âñåãî ñðîêà

ñëóæáû è ò. ä.;

– âûáîðîì ìàòåðèàëîâ, âêëþ÷àþùèõ ïðèìåíåíèå óïðî÷íåííîé ìåäè, ñïå-

öèàëüíîãî ýïîêñèäíî-ïðîïèòàííîãî òðàíñïîíèðîâàííîãî ïðîâîäà, ìàëîóñàäî÷-

íîãî êàðòîíà ïîâûøåííîé ïëîòíîñòè è ò. ä.;

– òåõíîëîãèåé ïðîèçâîäñòâà, âêëþ÷àþùåé ãîðÿ÷åå âàêóóìèðîâàíèå, ñæàòèå îá-

ìîòîê äî êîíå÷íîé ñáîðêè, öèêëè÷åñêóþ ïðåññîâêó îáìîòîê è äðóãèå îïåðàöèè, îáå-

ñïå÷èâàþùèå ñòàáèëüíîñòü ìåõàíè÷åñêèõ è ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâ èçîëÿöèîí-

íûõ ìàòåðèàëîâ â ïðîöåññå äëèòåëüíîãî âðåìåíè ýêñïëóàòàöèè;

– âîçðàñòîì òðàíñôîðìàòîðà, à òàêæå êà÷åñòâîì åãî îáñëóæèâàíèÿ â ïðî-

öåññå ýêñïëóàòàöèè.

Â ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ Ð 52719–2008 ñòîéêîñòü òðàíñôîðìàòîðîâ ïðè ÊÇ

äîëæíà ïîäòâåðæäàòüñÿ îáÿçàòåëüíûìè ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèìè èñïûòàíèÿìè

äëÿ âñåõ òðàíñôîðìàòîðîâ ìîùíîñòüþ äî 40 ÌÂÀ, äëÿ òðàíñôîðìàòîðîâ ñâû-

øå 40 ÌÂÀ – èñïûòàíèÿìè èëè ðàñ÷åòîì ïî ñîãëàñîâàííîé ñ ïîòðåáèòåëåì

ìåòîäèêå.

Îäíàêî äàííûå èñïûòàòåëüíûõ ñòåíäîâ ïîêàçûâàþò, ÷òî îáúåì ýëåêòðî-

äèíàìè÷åñêèõ èñïûòàíèé â Ðîññèè ñîêðàòèëñÿ çà ïîñëåäíåå äåñÿòèëåòèå â äå-

ñÿòêè (!) ðàç. Òî åñòü ôàêòè÷åñêè ñòîéêîñòü òðàíñôîðìàòîðîâ, ïîñòóïàþùèõ â

ýêñïëóàòàöèþ â ïîñëåäíèå ãîäû, íàäåæíî íå ïîäòâåðæäåíà. Ýòî óñóãóáëÿåòñÿ

òåì, ÷òî òðàíñôîðìàòîðíûå çàâîäû ðàçðàáàòûâàþò íîâûå êîíñòðóêöèè, ïðè-

ìåíÿþò íîâûå ìàòåðèàëû, èçìåíÿþò òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ, ÷òî íå ó÷èòû-

âàåòñÿ â ìåòîäèêå ðàñ÷åòà ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîé ñòîéêîñòè: ïðîãðàììà ÐÝÑÒ

(ðàñ÷åò ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèõ ñèë â òðàíñôîðìàòîðå) áûëà ñîçäàíà â 70–80-å ãã.

íà îñíîâå ìíîãî÷èñëåííûõ ýêñïåðèìåíòîâ íà òðàíñôîðìàòîðàõ è èõ ìîäåëÿõ,

ñêîíñòðóèðîâàííûõ è èçãîòîâëåííûõ ñ ó÷åòîì òåõíîëîãèè è ìàòåðèàëîâ, ïðè-

ìåíÿâøèõñÿ â òî âðåìÿ. Åñëè äîáàâèòü ê ýòîìó, ÷òî ïðîãðàììà ÐÝÑÒ ïðåäíà-

çíà÷åíà äëÿ ðàñ÷åòà ýëåêòðîäèíàìè÷åñêèõ ñèë è ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæåíèé â

îáìîòêàõ òðàíñôîðìàòîðà, íî íå äëÿ îöåíêè ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîé ñòîéêîñòè

òðàíñôîðìàòîðà â öåëîì, íà êîòîðóþ îêàçûâàþò âëèÿíèå è ðÿä äðóãèõ ôàêòî-

ðîâ: îñîáåííîñòè ïðåññóþùåé ñèñòåìû, íåêîòîðûå îñîáåííîñòè ýêñïëóàòàöèè

è ò. ä., òî âåëèêà âåðîÿòíîñòü, ÷òî â ýêñïëóàòàöèè ìîãóò îêàçàòüñÿ ïîòåíöèàëü-

íî äèíàìè÷åñêè íåñòîéêèå òðàíñôîðìàòîðû.

Ïîñëå òîãî êàê òðàíñôîðìàòîð âûøåë ñ çàâîäà, âîçìîæíîñòè ïîâëèÿòü íà

óëó÷øåíèå åãî ìåõàíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ðåçêî óìåíüøàþòñÿ, ãëàâíîå íà ýòîì

ýòàïå ñëåäèòü çà åãî ñîñòîÿíèåì.

Äîñòîâåðíàÿ èíôîðìàöèÿ î òåêóùåì ñîñòîÿíèè îñîáåííî àêòóàëüíà äëÿ

òðàíñôîðìàòîðîâ, äëèòåëüíîå âðåìÿ íàõîäÿùèõñÿ â ýêñïëóàòàöèè, òàê êàê ïî-

çâîëÿåò âîâðåìÿ âûâåñòè èç ýêñïëóàòàöèè òðàíñôîðìàòîð äî òîãî, êàê èçìå-

íåíèå åãî ìåõàíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ñòàíåò îïàñíûì. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, óâå-

ðåííîñòü â îòñóòñòâèè îïàñíûõ èçìåíåíèé â ñîñòîÿíèè òðàíñôîðìàòîðà ìîæåò

ñëóæèòü îñíîâàíèåì äëÿ ïðîäëåíèÿ ñðîêîâ ìåæðåìîíòíîé ýêñïëóàòàöèè îáî-

ðóäîâàíèÿ, îòêàçà îò ïëàíîâûõ ðåìîíòíûõ ðàáîò.

Ìåòîäû äèàãíîñòèêè ìåõàíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðîâ

Èñòèííàÿ îöåíêà ìåõàíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà â ýêñ-

ïëóàòàöèè äîâîëüíî òðóäíà è íå âñåãäà âîçìîæíà äàæå ïðè âèçóàëüíîì êîíòðî-

ëå àêòèâíîé ÷àñòè.

Ñ ó÷åòîì ïåðå÷èñëåííûõ âûøå ôàêòîðîâ îñîáåííî âàæíî ðàçâèâàòü ñðåä-

ñòâà è ìåòîäû äèàãíîñòèêè ìåõàíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ îáìîòîê òðàíñôîðìàòî-

ðîâ â ýêñïëóàòàöèè.

Â íàñòîÿùåå âðåìÿ äëÿ ýòèõ öåëåé èñïîëüçóþòñÿ ñëåäóþùèå ìåòîäû äèà-

ãíîñòèêè:

1) ïî íàìàãíè÷èâàþùåìó òîêó â îïûòå õîëîñòîãî õîäà;

2) ïî èçìåíåíèþ åìêîñòè îáìîòîê;

3) ïî èçìåíåíèþ ïîëíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ (èíäóêòèâíîñòè) êîðîòêîãî çàìû-

êàíèÿ (ÊÇ);

4) ìåòîä âèáðàöèîííîãî àíàëèçà;

5) ìåòîä íèçêîâîëüòíûõ èìïóëüñîâ ÍÂÈ;

6) ìåòîä ÷àñòîòíîãî àíàëèçà Ì×À.

1. Êîíòðîëü ïî íàìàãíè÷èâàþùåìó òîêó ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ëåãêèì è

ýôôåêòèâíûì ñïîñîáîì îáíàðóæåíèÿ âèòêîâûõ çàìûêàíèé â îáìîòêàõ òðàíñ-

ôîðìàòîðîâ. Ïîýòîìó, íåñìîòðÿ íà åãî ìàëóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê äðóãèì âè-

äàì ïîâðåæäåíèé îáìîòîê, îí íàõîäèò øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ýêñïëóàòàöèè,

äîïîëíÿÿ äðóãèå ìåòîäû äèàãíîñòèêè.

2. Êîíòðîëü ïî èçìåíåíèþ åìêîñòè îáìîòîê äîñòàòî÷íî øèðîêî ïðè-

ìåíÿåòñÿ çà ðóáåæîì, ãäå ìíîãèå ïðåäïðèÿòèÿ èìåþò ñòàíäàðòíóþ àïïàðàòóðó

ôèðì Doble, Tettex è Biddle. Ýôôåêòèâíîñòü ýòîãî ìåòîäà çàâèñèò îò òîãî, íà-

ñêîëüêî ñèëüíî èçìåíÿþòñÿ åìêîñòè îáìîòîê ïðè èçìåíåíèè èõ ìåõàíè÷åñêîãî

ñîñòîÿíèÿ. Íà ïðàêòèêå ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìåòîäà çàâèñèò îò âèäà ïîâðåæäåíèÿ;

îòñóòñòâèå ðåçóëüòàòîâ ïåðâè÷íûõ èçìåðåíèé âûçûâàåò òðóäíîñòè â èíòåðïðå-

òàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé. Ìåòîä äàåò óäîâëåòâîðèòåëüíûå ðåçóëüòàòû,

êîãäà ìîæíî ñäåëàòü ðàçäåëüíûå èçìåðåíèÿ íà êàæäîé ôàçå è åñòü âîçìîæíîñòü

ñðàâíèòü ýòè ðåçóëüòàòû, îñîáåííî äëÿ âíóòðåííèõ îáìîòîê, åìêîñòè ðàçíûõ

ôàç êîòîðûõ î÷åíü áëèçêè.

Ìåòîä íåëüçÿ èñïîëüçîâàòü äëÿ àâòîòðàíñôîðìàòîðîâ, òàê êàê íåëüçÿ ïðî-

âåñòè èçìåðåíèÿ, âûäåëèâ îòäåëüíî åìêîñòü âíóòðåííèõ îáìîòîê.

3. Êîíòðîëü ïî èçìåíåíèþ ñîïðîòèâëåíèÿ (èíäóêòèâíîñòè) ÊÇ â ñèëó

åãî îòíîñèòåëüíîé ïðîñòîòû ïîëó÷èë íàèáîëåå øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå è

ïðèìåíÿåòñÿ â Ðîññèè êàê ïðè èñïûòàíèÿõ òðàíñôîðìàòîðîâ íà ñòîéêîñòü ïðè

ÊÇ, òàê è â ýêñïëóàòàöèè â ñîîòâåòñòâèè ñ ÐÄ 34.45-51.300-97 [2]. Íåñìîòðÿ

íà òî, ÷òî ÐÄ ïðåäïèñûâàåò ïðèìåíåíèå äàííîãî ìåòîäà äëÿ òðàíñôîðìàòîðîâ

ìîùíîñòüþ 63 ÌÂÀ è âûøå íà íàïðÿæåíèå 110 êÂ, ôàêòè÷åñêè â ýêñïëóàòà-

öèè èçìåðåíèÿ Z

ïðîèçâîäÿòñÿ è íà òðàíñôîðìàòîðàõ ìåíüøåé ìîùíîñòè è

íàïðÿæåíèÿ.

Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì ìåòîäà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî îí îáëàäàåò âûñîêîé ÷óâ-

ñòâèòåëüíîñòüþ òîëüêî ê òåì âèäàì äåôîðìàöèé îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà, êî-

òîðûå ïðèâîäÿò ê èçìåíåíèþ ðàçìåðîâ (îáúåìà) êàíàëà ðàññåÿíèÿ, ÷òî âèäíî

èç ôîðìóëû äëÿ ðàñ÷åòà Z

2,48·f·N·I·D

ñð

·(d

l·H

îáì.

+ a

)

·10

–6

Ïîýòîìó, îáëàäàÿ õîðîøåé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ê ïîòåðå ðàäèàëüíîé óñòîé

÷èâîñòè îáìîòîê (óâåëè÷èâàåòñÿ îáúåì ãëàâíîãî êàíàëà ðàññåÿíèÿ), ìåòîä Z

ìîæåò îêàçàòüñÿ ìàëî÷óâñòâèòåëüíûì ê äðóãèì âèäàì ïîâðåæäåíèé, íàïðèìåð,

ê òàêèì, êàê ïîëåãàíèå ïðîâîäíèêîâ/âèòêîâ, ñïîëçàíèå âèòêîâ ðåãóëèðîâî÷íîé

îáìîòêè, ðàñïðåññîâêà îáìîòîê.

Íåñêîëüêî áîëåå ÷óâñòâèòåëüíûì ÿâëÿåòñÿ ÷àñòîòíûé ìåòîä îïðåäåëå-

íèÿ Z

, êîòîðûé ÿâëÿåòñÿ ðàçâèòèåì ìåòîäà Z

, îòëè÷àÿñü òåì, ÷òî èçìåðåíèÿ

ïðîèçâîäÿòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì èñòî÷íèêà íàïðÿæåíèé, ÷àñòîòà êîòîðîãî èçìå-

íÿåòñÿ îò 20 äî 600 Ãö. Ïðåèìóùåñòâîì äàííîãî ìåòîäà ÿâëÿåòñÿ ÷óâñòâèòåëü-

íîñòü ê èçìåíåíèþ äîáàâî÷íûõ ïîòåðü; ýòî ïîçâîëÿåò îáíàðóæèòü çàìûêàíèå

ïàðàëëåëüíûõ ïðîâîäíèêîâ â êàêîé-ëèáî ÷àñòè îáìîòêè, ñâÿçàííîå ñ ïîâðåæäå-

íèåì èçîëÿöèè: èç-çà óâåëè÷åíèÿ ñå÷åíèÿ ïðîâîäíèêà âîçðàñòàþò äîáàâî÷íûå

ïîòåðè, ÷òî è îáíàðóæèâàåòñÿ äàííûì ìåòîäîì.

4. Èç ïðèìåíÿåìûõ â ïîñëåäíèå ãîäû ðÿäîì îðãàíèçàöèé ìåòîäîâ âèáðà-

öèîííîãî àíàëèçà íàèáîëåå èçâåñòíû ìåòîäèêè ÂÍÈÈ ÒÔ (Ñíåæèíñê) è Âè-

áðî-Öåíòð (Ïåðìü). Â îñíîâå îáîèõ ìåòîäîâ – àíàëèç ÷àñòîòíûõ õàðàêòåðè-

ñòèê îáìîòîê, ÷óâñòâèòåëüíûõ ê èçìåíåíèþ óñèëèÿ çàïðåññîâêè îáìîòîê, íî

ìàëî÷óâñòâèòåëüíûõ ê ðàçëè÷íîãî ðîäà äåôîðìàöèÿì îáìîòîê, ñâÿçàííûì ñ

âîçäåéñòâèåì òîêîâ êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ. Ïîýòîìó ïðèìåíåíèå ýòèõ ìåòîäîâ

ïðåäïîëàãàåò ïàðàëëåëüíîå èñïîëüçîâàíèå äðóãèõ ìåòîäîâ äèàãíîñòèêè, ÷óâ-

ñòâèòåëüíûõ ê èçìåíåíèþ ãåîìåòðèè îáìîòîê.

5. Çíà÷èòåëüíî áîëåå âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ïðàêòè÷åñêè êî âñåì

âèäàì ìåõàíè÷åñêèõ äåôîðìàöèé îáìîòîê îáëàäàåò ìåòîä íèçêîâîëüòíûõ

èìïóëüñîâ (ÍÂÈ). Ìåòîä ÍÂÈ íà÷àë ïðèìåíÿòüñÿ â ÑÑÑÐ ñ íà÷àëà 70-õ ãã.

âíà÷àëå äëÿ êîíòðîëÿ ìåõàíè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ îáìîòîê âî âðåìÿ èõ èñïûòà-

íèé íà ñòîéêîñòü ïðè ÊÇ; âñå êðóïíûå èñïûòàòåëüíûå ñòåíäû áûëè îñíàùåíû

óñòàíîâêàìè òèïà «Èìïóëüñ», ðàçðàáîòàííûìè â ÂÝÈ. Ñ ñåðåäèíû 70-õ ìîäåð-

íèçèðîâàííûå äëÿ ìîáèëüíîãî èñïîëüçîâàíèÿ äèàãíîñòè÷åñêèå óñòàíîâêè «Èì-

ïóëüñ» (ðèñ. 1) ðàçíûõ ïîêîëåíèé ñòàëè ïðèìåíÿòüñÿ è â ðÿäå ýëåêòðè÷åñêèõ

ñåòåé, íà êðóïíûõ ïðåäïðèÿòèÿõ ñ ðàçâèòûì ýíåðãîõîçÿéñòâîì â Ðîññèè è ÑÍÃ

äëÿ äèàãíîñòèêè ìåõàíè÷åñêèõ äåôîðìàöèé îáìîòîê ñèëîâûõ òðàíñôîðìàòî-

ðîâ è ðåàêòîðîâ.

Ðèñ. 1. Äèàãíîñòè÷åñêàÿ óñòàíîâêà «Èìïóëüñ»

Òàê, ïðèìåíåíèå óñòàíîâîê «Èìïóëüñ» äàëî ïîëîæèòåëüíûå ðåçóëüòàòû

ïðè îáíàðóæåíèè ìåõàíè÷åñêèõ äåôîðìàöèé òàêèõ òðàíñôîðìàòîðîâ, êàê ÒÖ-

1000000/300 (Äîíáàññýíåðãî), ÀÒÄÖÒÍ-200000/330 (Ëåíýíåðãî), ÀÒÄÖÒÍ-

200000/220 (×åëÿáýíåðãî), ÒÄ-80000/110 è ÀÎÄÖÒÍ-167000/500 (Ìîñýíåðãî)

è äð., ÷òî ïîçâîëèëî ñâîåâðåìåííî è îáîñíîâàííî âûâåñòè òðàíñôîðìàòîðû

èç ýêñïëóàòàöèè, ïðåäîòâðàòèâ âîçìîæíûå òÿæåëûå àâàðèè. Ïîñëåäóþùàÿ ðàç-

áîðêà ïîäòâåðäèëà íàëè÷èå äåôîðìàöèé îáìîòîê.

Ñóòü ìåòîäà ÍÂÈ ñîñòîèò â òîì, ÷òî îò ñïåöèàëüíîãî ãåíåðàòîðà íà îäíó

èç îáìîòîê (èëè â íåéòðàëü) òðàíñôîðìàòîðà ïîäàåòñÿ ïðÿìîóãîëüíûé çîí-

äèðóþùèé èìïóëüñ íèçêîãî íàïðÿæåíèÿ (100–500 Â) è îäíîâðåìåííî îñöèë-

ëîãðàôèðóþòñÿ ðåàêöèè îáìîòîê íà âîçäåéñòâèå ýòîãî èìïóëüñà – íàïðÿæå-

íèÿ íà èçìåðèòåëüíûõ ñîïðîòèâëåíèÿõ, ïîäêëþ÷åííûõ ê äðóãèì îáìîòêàì. Â

îñíîâå ìåòîäà – ïðèíöèï ïîñëåäîâàòåëüíîãî äåôåêòîãðàôèðîâàíèÿ. Òî åñòü

ñíà÷àëà ïðè ïåðâè÷íîì äåôåêòîãðàôèðîâàíèè íà òðàíñôîðìàòîðå ñíèìàþòñÿ

íîðìîãðàììû, êîòîðûå â äàëüíåéøåì áóäóò ñðàâíèâàòüñÿ ñ äåôåêòîãðàììà-

ìè-îñöèëëîãðàììàìè, ïîëó÷åííûìè ïðè ïîñëåäóþùèõ èçìåðåíèÿõ. Ñðàâ-

íåíèå ïî îïðåäåëåííîé ìåòîäèêå íîðìîãðàìì è äåôåêòîãðàìì ïîçâîëÿåò

îöåíèòü ñîñòîÿíèå îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà: èçìåíåíèÿ â äåôåêòîãðàììå ïî

ñðàâíåíèþ ñ íîðìîãðàììîé ñâèäåòåëüñòâóþò î ïîÿâëåíèè ýëåêòðè÷åñêèõ ïî-

âðåæäåíèé èëè ìåõàíè÷åñêèõ äåôîðìàöèé. Ïðè îòñóòñòâèè ðåçóëüòàòîâ ïåð-

âè÷íîãî äåôåêòîãðàôèðîâàíèÿ àíàëèç ñîñòîÿíèÿ îáìîòîê ïðîâîäèòñÿ ïóòåì

ñðàâíåíèÿõ ðàçíûõ ôàç.

Ê íåäîñòàòêó ìåòîäà ÍÂÈ ìîæíî îòíåñòè æåñòêèå òðåáîâàíèÿ ê ïðîöåäó-

ðå èçìåðåíèé, ñâÿçàííûå ñ íåîáõîäèìîñòüþ òî÷íîãî âîñïðîèçâåäåíèÿ èçìå-

ðèòåëüíîé ñõåìû ïðè ïîñëåäóþùèõ èñïûòàíèÿõ, ÷òîáû îáåñïå÷èòü âûñîêóþ

ïîâòîðÿåìîñòü ðåçóëüòàòîâ èñïûòàíèé. Â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ýòî ðåøåíî â

ìåòîäå ÷àñòîòíîãî àíàëèçà.

6. Ìåòîä ÷àñòîòíîãî àíàëèçà ÿâëÿåòñÿ ðàçâèòèåì ìåòîäà ÍÂÈ è èìååò

äâà ïîäõîäà – èìïóëüñíûé è ÷àñòîòíûé.

Â ïåðâîì ñëó÷àå, êàê è â ìåòîäå ÍÂÈ, íà îáìîòêó òðàíñôîðìàòîðà ïî-

äàåòñÿ çîíäèðóþùèé èìïóëüñ íèçêîãî íàïðÿæåíèÿ (ïðÿìîóãîëüíîé, ñòàí-

äàðòíîé èëè äâîéíîé ýêñïîíåíöèàëüíûé ôîðìû). Îäíîâðåìåííî îñöèë-

ëîãðàôèðóåòñÿ òîê (èëè íàïðÿæåíèå) íà èçìåðèòåëüíûõ øóíòàõ èëè

òðàíñôîðìàòîðàõ, ïîäêëþ÷åííûõ ê äðóãèì îáìîòêàì (ïåðåõîäíûé ïðîöåññ,

âîçíèêàþùèé â îáìîòêàõ êàê èõ ðåàêöèÿ íà âîçäåéñòâèå ïðÿìîóãîëüíîãî

èìïóëüñà). Îñöèëëîãðàììû ïðèëîæåííîãî èìïóëüñà è ñîîòâåòñòâóþùåãî

îòêëèêà çàïèñûâàþòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì âûñîêîòî÷íûõ âûñîêîñêîðîñòíûõ

àíàëîãî-öèôðîâûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé, äàëåå ïðåîáðàçóþòñÿ â ÷àñòîòíóþ îá-

ëàñòü ñ èñïîëüçîâàíèåì àëãîðèòìà áûñòðîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ Ôóðüå, çàòåì

ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïåðåäàòî÷íàÿ ôóíêöèÿ êàê îòíîøåíèå ñïåêòðîâ âõîäíîãî è

âûõîäíîãî ñèãíàëîâ.

Âî âòîðîì ñëó÷àå èçìåðåíèÿ ïðîâîäÿòñÿ íåïîñðåäñòâåííî â ÷àñòîòíîé îáëàñòè,

ò. å. íà ââîä îáìîòêè îò ñâèï-ãåíåðàòîðà ïîäàåòñÿ ñèíóñîèäàëüíîå íàïðÿæåíèå ñ

àìïëèòóäîé 10 Â, èçìåíÿþùååñÿ ïî ÷àñòîòå â øèðîêîì äèàïàçîíå – îò íåñêîëüêèõ

ãåðö äî íåñêîëüêèõ ìåãàãåðö, à ñ äðóãèõ ââîäîâ ñíèìàåòñÿ àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ

õàðàêòåðèñòèêà – ðåàêöèÿ îáìîòîê íà ïðèëîæåííîå âîçäåéñòâèå,

Êàæäûé èç äâóõ ïîäõîäîâ èìååò ñâîè äîñòîèíñòâà è íåäîñòàòêè. Òàê, ÷à-

ñòîòíûé ïîäõîä äîëæåí èìåòü áîëåå âûñîêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü íà íèçêèõ ÷à-

ñòîòàõ, áûòü ïðîùå â ýêñïëóàòàöèè è èíòåðïðåòàöèè ðåçóëüòàòîâ, íî ïðîöåäó-

ðà äèàãíîñòèêè çàíèìàåò ãîðàçäî áîëüøå âðåìåíè ïî ñðàâíåíèþ ñ èìïóëüñíûì

ïîäõîäîì (÷òî èíîãäà ìîæåò îêàçàòüñÿ íåïðèåìëåìûì, îñîáåííî ïðè èñïûòà-

íèÿõ òðàíñôîðìàòîðîâ íà ñòîéêîñòü ïðè êîðîòêîì çàìûêàíèè íà èñïûòàòåëü-

íîì ñòåíäå – èç-çà äîðîãîâèçíû âðåìåíè èñïûòàíèé).

Ïî çàêëþ÷åíèþ ðàáî÷åé ãðóïïû ÑÈÃÐÝ À2.26, ñïåöèàëüíî ñîçäàííîé äëÿ

ðàçðàáîòêè Ðóêîâîäñòâà ïî ïðèìåíåíèþ ìåòîäà ÷àñòîòíîãî àíàëèçà [3], ïî

ñðàâíåíèþ ñ îñòàëüíûìè äàííûé ìåòîä ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëüíûì ê

îáíàðóæåíèþ ñëåäóþùèõ äåôåêòîâ/ïîâðåæäåíèé òðàíñôîðìàòîðîâ:

– ñìåùåíèÿ îáìîòîê è èõ ýëåìåíòîâ (êàòóøåê, îòâîäîâ);

– ïîòåðè ðàäèàëüíîé óñòîé÷èâîñòè âíóòðåííåé îáìîòêè;

– ñïîëçàíèÿ âèòêîâ ðåãóëèðîâî÷íîé îáìîòêè;

– ïîòåðè îñåâîé óñòîé÷èâîñòè ïðîâîäíèêîâ îáìîòêè;

– ðàñïðåññîâêè îáìîòîê è ìàãíèòîïðîâîäà;

– çàìûêàíèÿ ëèñòîâ ìàãíèòîïðîâîäà, îáðàçîâàíèÿ êîðîòêîçàìêíóòûõ êîí-

òóðîâ;

– ðàçëè÷íûõ ìåæâèòêîâûõ/ìåæêàòóøå÷íûõ çàìûêàíèé.

Ðîññèÿ (â ëèöå ÔÃÓÏ ÂÝÈ è ÍÒÖ Ýëåêòðîýíåðãåòèêè) íàðÿäó ñ íåêîòî-

ðûìè äðóãèìè ñòðàíàìè ñ 2004 ã. ó÷àñòâóåò â äåÿòåëüíîñòè ðàáî÷åé ãðóïïû

ÑÈÃÐÝ À2.26, öåëüþ êîòîðîé ÿâëÿåòñÿ îáîáùåíèå îïûòà ïðèìåíåíèÿ ìåòîäà

â ðàçíûõ ñòðàíàõ, ðàçðàáîòêà îáùèõ ïðèíöèïîâ, êðèòåðèåâ îöåíêè, ìåòîäèêè

äèàãíîñòèêè ïðè ñîõðàíåíèè ìíîãîîáðàçèÿ ïîäõîäîâ è èíñòðóìåíòîâ.

Ðèñ. 2. Äèàãíîñòè÷åñêèå óñòàíîâêè ïðîèçâîäèòåëåé ðàçíûõ ñòðàí äëÿ êîíòðîëÿ ìåõàíè÷åñêîãî

ñîñòîÿíèÿ îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðîâ ìåòîäîì ÷àñòîòíîãî àíàëèçà

(ïðè ïðîâåäåíèè ñîâìåñòíûõ ýêñïåðèìåíòîâ íà àâòîòðàíñôîðìàòîðå 500 ÌÂÀ, 400/275 êÂ

íà ïîäñòàíöèè 400 êÂ â Âåëèêîáðèòàíèè)

Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû äèàãíîñòè÷åñêèå óñòàíîâêè ïðîèçâîäèòåëåé ðàçíûõ ñòðàí –

ó÷àñòíèêîâ ñîâìåñòíûõ ýêñïåðèìåíòîâ íà àâòîòðàíñôîðìàòîðå 500 ÌÂÀ,

400/275 êÂ.

Â ýëåêòðè÷åñêèõ ñåòÿõ Ðîññèè ñ 2009 ã. âñå áîëüøåå ïðèìåíåíèå íàõîäÿò

óñòàíîâêè «Èìïóëüñ-9(Ñ)», ðàçðàáîòàííûå â ÔÃÓÏ ÂÝÈ ñ ó÷åòîì ðåêîìåíäà-

öèé ÑÈÃÐÝ, â êîòîðûõ ðåàëèçîâàíû îáà (èìïóëüñíûé è ÷àñòîòíûé) ïîäõîäà,

(ðèñ. 3).

Ðèñ. 3. Äèàãíîñòè÷åñêàÿ óñòàíîâêà «Èìïóëüñ-9»

(ÔÃÓÏ ÂÝÈ – ÍÒÖ Ýëåêòðîýíåðãåòèêè)

Íà ðèñ. 4–7 ïðèâåäåíû íåêîòîðûå ïðèìåðû ïðèìåíåíèÿ ìåòîäà ÷àñòîòíîãî

àíàëèçà äëÿ îáíàðóæåíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ äåôîðìàöèé îáìîòîê ñèëîâûõ òðàíñ-

ôîðìàòîðîâ, ïîäòâåðæäàþùèå âûñîêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ìåòîäà ê ðàçëè÷íûì

äåôåêòàì: ñïðàâà – õàðàêòåð ïîâðåæäåíèÿ, ñëåâà – ñîîòâåòñòâóþùèå èçìåíå-

íèÿ â ñïåêòðàõ (ïåðåäàòî÷íûõ ôóíêöèÿõ) îáìîòîê.

Ðèñ. 4. Ïîòåðÿ îñåâîé óñòîé÷èâîñòè (ïîëåãàíèå ïðîâîäíèêîâ) [3]

Ðèñ. 5. Ïîòåðÿ ðàäèàëüíîé óñòîé÷èâîñòè âíóòðåííåé îáìîòêè [3]

Ðèñ. 6. Ïîòåðÿ ðàäèàëüíîé óñòîé÷èâîñòè ôîëüãîâîé îáìîòêè (èñïûòàíèÿ íà ñòîéêîñòü ïðè ÊÇ,

ÔÃÓÏ ÂÝÈ)