Дегтярев Андрей Александрович. Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения

brief description

Дегтярев, Андрей Александрович. Автоматизированный контроль состояния трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.02 / Дегтярев Андрей Александрович; [Место защиты: Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (Новочеркас. политехн. ин-т)].- Новочеркасск, 2011.- 223 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/3225

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт)»
На правах рукописи
ДЕГТЯРЕВ Андрей Александрович
УДК 621.314.2.015-52
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ
ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ВЫСОКОГО И
СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Специальность 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические
системы
Новочеркасск-2011 год 
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ТОКА ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ.. 12
1.1 Описание объекта исследований 12
1.2 Анализ причин повреждаемости трансформаторов тока 14
1.3 Методы контроля состояния изоляции трансформаторов тока 22
1.3.1 Электрические методы 23
1.3.2 Тепловизионный метод 32
1.3.3 Газовая хроматография 34
1.3.4 Акустический метод 37
1.4 Устройства контроля состояния трансформаторов тока под рабо¬чим напряжением 39
1.4.1 Устройства периодического контроля 40
1.4.2 Устройства автоматизированного контроля 40
1.5 Способы и устройства контроля правильности работы
трансформаторов тока ' 46
1.6 Выводы 51 „
2 АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРИЗНАКОВ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА. . . 53
2.1 Аналитическая модель входных сигналов системы контроля
состояния изоляции трансформаторов тока при частичных разрядах 53
2.2 Чувствительность к частичным разрядам устройств, реализующих
неравновесно-компенсационный метод контроля состояния изоляции трансформаторов тока 61
2.3 Анализ помехоустойчивости системы контроля состояния изоля¬ции трансформаторов тока 72
з
2.4 Возможные причины ложных срабатываний устройств контроля состояния изоляции, реализующих неравновесно-
компенсационный метод 82
2.5 Выводы 93
3 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ВЫСОКОГО И
СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ: . 96
3.1 Общие требования, предъявляемые к современным
автоматизированным системам контроля состояния изоляции... . 96
3.2 Структурная схема автоматизированной системы контроля
состояния изоляции. . . . ............ 99
3.3 Предлагаемые способы контроля состояния изоляции трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения. . ... 102
3.3.1 Принцип обегающего контроля состояния изоляции
трансформаторов тока высокого и сверхвысокого напряжения. 102
3.3.2 Способ контроля состояния изоляции под рабочим напряжением
по параметрам частичных разрядов.... ..... .. ■. 105
3.4 Разработка'блоков автоматизированной:система?контроля состояния изоляции трансформаторов тока высокого и
сверхвысокого напряжения. . . . . .... .... ...... . ... 112
3.4.1 Выбор полосы,пропускания входных фильтров системы контроля
состояния изоляции трансформаторов тока: ..... 112
3.4.2 Разработка устройства присоединения к объекту контроля. 118
3.4.3 Разработка устройства групповой коммутационной сборки 125
3.4.4 Математическое моделирование канала аналоговой обработки
входных сигналов частичных разрядов. 131
3.4.5 Разработка алгоритма работы микропроцессорного блока
автоматизированной системы контроля изоляции. 140
3:4.6 Внедрение-результатов диссертационной работы. . . . . .. . . 145
3.5 Выводы 147
4 КОНТРОЛЬ НАСЫЩЕНИЯ МАГНИТОПРОВОДОВ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ 150
4.1 Требования к правильности трансформации трансформаторов то¬ка в установившемся и переходном режиме 150
4.2 Анализ методов расчета процессов в трансформаторах тока в
установившемся и переходном режиме 154
4.3 Анализ методов восстановления основной гармоники сигнала
трансформатора тока в режиме насыщения 161
4.4 Восстановление основной гармоники первичного тока в зоне на¬сыщения магнитопровода трансформатора тока 166
4.5 Выводы 182
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 184
ЛИТЕРАТУРА 186
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 200
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 223

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе изложены научно-обоснованные техниче¬ские разработки, обеспечивающие решение важных прикладных задач. Ос¬новные научные выводы и практические результаты можно сформулировать в следующем виде.
1. Установлено, что при исследовании чувствительности к частичным разрядам устройств, реализующих неравновесно-компенсационный метод (НКМ), допустимо не учитывать влияние токов дозаряда емкости изоляции объекта контроля Сх от емкости других элементов РУ. Указанные токи пре-небрежимо малы и не оказывают влияния на значение у (относительное из-менение тока через изоляцию объекта, вызванное дефектом).
2. На основании результатов исследования усовершенствованных ма-тематических моделей процессов, протекающих в изоляции объекта при ЧР, установлены критерии чувствительности к частичным разрядам устройств контроля состояния изоляции ТТ, реализующих НКМ.
3. С помощью математического моделирования и аналитических ис-следований показано, что для обеспечения минимального влияния помех на информационный сигнал при передаче его от устройства присоединения к объекту в систему контроля состояния изоляции целесообразно заземлять ра-диокабель только в коробках выводов ТТ. При этом более предпочтительным является способ передачи информационного сигнала, когда ток утечки фазы непосредственно подается в систему контроля состояния изоляции.
4. Предложены два алгоритма отстройки от влияния напряжения нуле¬вой последовательности в первичной электрической сети на работу автома-тизированной системы контроля состояния изоляции, основанной на НКМ, заключающиеся в использовании объекта сравнения и измерении полных проводимостей изоляции фаз.
5. Предложен способ контроля в условиях эксплуатации под рабочим напряжением состояния бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа группы трехфазных электротехнических объектов по параметрам частичных разрядов, заключающийся в измерении среднего тока и частоты следования импульсов частичных разрядов для каждой фазы в течение заданных интер¬валов времени и поочередном сравнении полученных результатов в одно¬именных фазах всех электротехнических объектов между собой и с заданны¬ми значениями.
6. Разработаны: структурная схема автоматизированной системы кон-троля состояния изоляции, позволяющая независимо или совместно исполь-зовать НКМ и метод контроля по характеристикам ЧР; принципиальная схе¬ма устройства присоединения к объекту контроля, обеспечивающая защиту измерительных цепей системы контроля от импульсных перенапряжений и предусматривающая автоматическое заземление измерительной обкладки объекта контроля в случае обрыва в цепи передачи информационного сигна¬ла в систему контроля; математическая модель канала аналоговой обработки входных сигналов ЧР и проведен анализ переходных процессов в указанном канале; детальный алгоритм и программа на языке программирования С для микропроцессорного блока АСКИ, реализующего НКМ.
7. Изготовлены образцы автоматизированной системы контроля со-стояния изоляции АСКИ КТУ-5, выполняющей контроль состояния бумаж¬но-масляной и твердой изоляции трансформаторов тока и вводов силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и выше по НКМ и внешнего пульта для съема информации о работе АСКИ. Два образца АСКИ КТУ-5 внедрены в ООО «ЛУКОЙЛ-Кубаньэнерго» для контроля состояния изоляции вводов блочных трансформаторов ЗТ и 4Т.
8. Обоснована целесообразность автоматизированного контроля элек-тромагнитных характеристик ТТ и предложены три алгоритма восстановле¬ния периодической составляющей первичного тока ТТ в зоне насыщения магнитопровода при наличии в первичном токе апериодической и периоди-ческой составляющей основной частоты, базирующиеся на замене кривой намагничивания СХН и заключающиеся в учете вторичного тока на участке насыщения магнитопровода.