Усовершенствованный метод вибрационного контроля технического состояния силового трансформатора, основанный на фрактальном анализе амплитудно-временной характеристики

ЦЕЛЬ. Цель данной работы – усовершенствование метода вибрационного контроля силового трансформатора за счет применения фрактального анализа амплитудно-временного сигнала. Фрактальный анализ амплитудно-временной характеристики позволит количественно оценить степень «изрезанности» вибрационного сигнала трансофрматора, связанной с дефектом. Для количественной оценки введен коэффициент фрактального анализа (КФА) на основе определения фрактальной размерности по методу Хаусдорфа-Безиковича. Для апробации разработанного метода применен бесконтактный лазерный измерительно-диагностический комплекс (ЛКИК) с разработанным программным обеспечением на основе LabVIEW, ImageJ и Python. Проведены экспериментальные исследования трансформатора ТСЗ 16 с использованием разработанного метода и ЛКИК. Определен КФА обмоток и магнитопровода исследуемого трансформатора, уровень технического состояния для контролируемых элементов трансформатора.

МЕТОДЫ. Усовершенствованный метод контроля позволяет повысить точность контроля силового трансформатора во время его работы под напряжением, что позволяет перейти от плановой системы ремонтов трансформаторов к системе вывода в ремонт по текущему техническому состоянию.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Усовершенствованный метод вибрационного контроля апробирован с помощью разработанного бесконтактного ЛКИК, определен уровень технического состояния силового трансформатора под напряжением.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Усовершенствованный метод вибрационного контроля позволяет определять уровень технического состояния силового трансформатора под напряжением с возможностью автоматического получения решения о техническом состоянии, а также использовать статистические методы обработки и анализа полученных с трансформатора сигналов.

1. Басенко В. Р. 3D модель силового трансформатора для исследования его технического состояния по вибрационным параметрам / Басенко В. Р., Низамиев М. Ф., Ившин И. В., Владимиров О. В. // ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022.Т. 24. № 3. С. 130-143.

2. Басенко В. Р. Диагностика трансформаторов электротехнических комплексов с использованием бесконтактных лазерных виброметров / Низамиев М. Ф., Басенко В. Р., Ившин И. В., Владимиров О. В. // ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022 Т. 24. № 5. С. 97-109.

3. Басенко В. Р., Владимиров О. В., Ившин И. В., Низамиев М. Ф. Бесконтактный лазерный контрольно-измерительный комплекс для определения уровня прессовки обмоток и магнитопровода силового трансформатора / Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021. Т. 23. № 3. С. 155-168.

4. Басенко В. Р., Низамиев М. Ф. Анализ вибрационных сигналов силового трансформатора с применением лазерного измерительно-диагностического комплекса / «ЭНЕРГИЯ-2020» Пятнадцатая всероссийская (седьмая международная) научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. Сборник материалов конференции, 2020. Т .3. С. 26

5. Гавриленко А. В., Долин А. П. Система контроля качества прессовки обмоток и стали трансформаторов по замерам вибрации, контроль состояния маслонасосов / Димрус-Пермь: 2015. С. 60.

6. Низамиев М. Ф., Ившин И. В. Контроль технического состояния слектротехнического оборудования / Энергетическая безопасность. Сборник научных статей III Международного конгресса. 2020. С. 297-300.

7. Низамиев М. Ф., Ившин И. В., Максимов В. В., Билалов Ф. Ф. Измерительно-диагностический комплекс для контроля технического состояния электротехнического оборудования / Электрика 2015. С. 18-25.

8. Лазарев И. В. Осевые усилия в элементах активной части силового трансформатора при запрессовке обмоток, изменении температуры и влагосодержания изоляционных материалов / Динамика и прочность машин. 2014. С. 12-18.

9. Ivshin I. V., Nizamiev M. F., Vladimirov O. V., Dolomanyk L. V. Vibration Method for Monitoring the Technical Condition of Support-Rod Insulators Using Non-Contact Laser Vibrometry Methods / 14-th International Scientific Technical Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE) - 44894 Proceedings. V. l, Pt 5, Novosibirsk 2018. P. 320-325.

10. Ivshin I. V., Nizamiev M. F., Vladimirov O. V., et al. The Method of Non-Contact Vibration Control of Energy Device Detail State Based on the Use of Informativ Frequencies of Own Vibrations Related to Certain Types of Defects / Ad Alta. Journal of Interdisciplinary Research, Volum 8, Issue 1, Special Issue III. 2018. P. 322-333.

11. Басенко B. P., Низамиев М. Ф. Анализ вибрационных сигналов силового трансформатора с применением лазерного измерительно-диагностического комплекса // «ЭНЕРГИЯ-2020». 2020. С. 26.

12. Рыбаков Л. М.. Методы и способы оценки состояния силовых трансформаторов в ходе эксплуатации // Вестник Чувашской ГСХА. № 2, 2018, С. 108-111.

13. Низамиев М. Ф. Анализ методов исследования виброакустических характеристик деталей сложной формы и технических средств обработки сигналов сложной формы. 2014. № Т. 1 С. 151-152.

14. Нгуен Тиен, Гильфанов К. Х. Тепловое моделирование маслонаполненного силового трансформатора ТМ-160/10 // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. № 5. С. 141-151.

15. Kurtz С., Ford G., Vainberg М., et al. Managing aged transformers. Transmission & Distribution World. 2005, July. P. 36-45.

16. Metwally I. A. Failures, monitoring, and new trends of power transformers // IEEE potentials. - 2011, May/June. P. 36-43.

17. Theil G. Parameter evaluation for extended Markov models applied to condition-and reliability-centered maintenance planning strategies // Proc. 9th Int. Conf. on Probab. Methods Applied to Power Syst., KTH, Stockholm, Sweden. 2006.

18. Грачева Е. И., O. B. Наумов, Федотов E. A. Влияние нагрузочной способности силовых трансформаторов на их эксплуатационные характеристики // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2017. № 7-8. С. 71-77.

19. Мустафин Р. Г., Ярыш Р. Ф. Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. № 3. С. 78-89

20. Приказ Министерства энергетики РФ от 26 июля 2017 г. № 676 «Об утверждении методики оценки технического состояния основного технологического оборудования и линий электропередачи электрических станций и электрических сетей».