Порівняльний аналіз інтенсивності старіння масла в трансформаторах напругою 110 кВ та автотрансформаторах напругою 330 кВ

Сергій Григорович Пономаренко

doi:10.20998/2224-0349.2021.02.06

№ 2 (3) (2021), Статті

№ 2 (3) (2021)

Порівняльний аналіз інтенсивності старіння масла в трансформаторах напругою 110 кВ та автотрансформаторах напругою 330 кВ

Статті

https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.02.06

Опубліковано 2021-12-30

Сергій Григорович Пономаренко⁺⁻

Сергій Григорович Пономаренко

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна

https://orcid.org/0000-0002-7860-079X

PDF

Ключові слова

високовольтні трансформатори
трансформаторне масло
часові ряди показників
інтенсивність старіння
клас напруги
параметрична модель
коваріаційний аналіз лінійних моделей
дисперсійне розкладання
перевірка статистичних гіпотез

Як цитувати

Пономаренко, С. Г. «Порівняльний аналіз інтенсивності старіння масла в трансформаторах напругою 110 кВ та автотрансформаторах напругою 330 кВ». Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, вип. 2 (3), Грудень 2021, с. 124-36, doi:10.20998/2224-0349.2021.02.06.

Анотація

Наведено результати аналізу інтенсивності старіння трансформаторних масел у трансформаторах напругою 110 кВ та автотрансформаторах напругою 330 кВ. Використовуючи математичну модель дисперсійного аналізу лінійної регресії (модель коваріаційного аналізу), стосовно результатів періодичних випробувань по 231 трансформатору напругою 110 кВ і 49 автотрансформаторам напругою 330 кВ виконана перевірка кількох статистичних гіпотез, що дозволяють оцінити інтенсивність дрейфу показників масел в процесі тривалої експлуатації трансформаторів. В якості статистичних гіпотез перевірялися: гіпотеза про наявність значущого систематичного зміщення значень показників масел у процесі тривалої експлуатації, що дозволяє оцінити наявність процесів старіння трансформаторних масел. Гіпотеза про рівність частинних кутових коефіцієнтів для регресійних моделей, побудованих за результатами випробувань для кожного з показників масел в окремих трансформаторах (лінії регресії паралельні), що дозволяє оцінити наявність відмінностей в інтенсивності старіння масел в окремих трансформаторах. Гіпотеза про те, що групові середні лежать на прямій, тобто дрейф показників масел у різних трансформаторах відбувається з однаковою швидкістю. Гіпотеза про рівність частинних вільних членів для регресійних моделей, побудованих за результатами випробувань для кожного з показників масла в окремих трансформаторах, що дозволяє оцінити наявність відмінностей у значеннях показників масел у момент введення трансформаторів в експлуатацію, тобто фактично наявність відмінностей в якості масла, що заливається. За результатами аналізу як для трансформаторів 110 кВ, так і для автотрансформаторів 330 кВ встановлено наявність не тільки адитивного та мультиплікативного зміщення між окремими рядами показників масел, а й значущу систематичну складову, що свідчить про старіння трансформаторних масел в аналізованих трансформаторах. При цьому встановлено, що інтенсивність дрейфу показників масла в трансформаторах 110 кВ та в автотрансформаторах 330 кВ суттєво відрізняється, що необхідно враховувати при побудові моделей для раннього розпізнавання стану трансформаторних масел за результатами періодичних випробувань.

https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.02.06

PDF

Посилання

Lipshteyn R. A., Shakhnovich M. I. Transformatornoe maslo [Transformer oil]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1983. 296 p.

Rao U. M., Fofana I., Betie A., Senoussaoui M. L., Brahami M., Briosso E. Condition monitoring of in-service oil-filled transformers: Case studies and experience. IEEE Electrical Insulation Magazine. 2019, vol. 35, no. 6, pp. 33–42. doi: https://www.doi.org/10.1109/MEI.2019.8878258.

N’cho J. S., Fofana I., Hadjadj Y., Beroual A. Review of physicochemical-based diagnostic techniques for assessing insulation condition in aged transformers. Energies. 2016, Vol. 9, no. 5, pp. 367. doi: https://www.doi.org/10.3390/en9050367.

IEC 60422:2013. Mineral insulating oils in electrical equipment – Supervision and maintenance guidance. Geneva, Switzerland: International Electrotechnical Commission, 2013. 93 p.

IEEE Std C57.106–2015. IEEE Guide for Acceptance and Maintenance of Insulating Mineral Oil in Electrical Equipment. Piscataway, NJ, USA: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2015. 38 p. doi: https://www.doi.org/10.1109/IEEESTD.2016.7442048.

SOU-N EE 43-101:2009. Pryymannya, zastosuvannya ta ekspluatatsiya transformatornykh masel. Normy otsinyuvannya yakosti [Company Standard 43-101:2009. Acceptance, application and operation of transformer oils. Quality assessment standards]. Kyiv, Ukrainian Scientific and Technical Electric Power Association «Aselenergo», 2018.

SТО 34.01-23.1-001-2017. Ob"em i normy ispytaniy elektrooborudovaniya [Company Standard34.01-23.1-001-2017. Scope and standards for testing electrical equipment]. PJSC "Rosseti", 2017. 262 p.

BS EN 60422:2013. Mineral insulating oils in electrical equipment-supervision and maintainance guidance. British Standard Institute (BSI), 2013. 50 p.

Transformer: basics, maintenance and diagnostics. US Department of the Interior. Bureau of Reclamation, 2005. 237 p.

V. Srividhya et al. Determination of Breakdown Voltage for Transformer Oil Testing Using ANN. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2021, pp. 443-452. doi: https://www.doi.org/10.1007/978-981-33-6981-8_35.

Singh H. D., Singh J. Enhanced optimal trained hybrid classifiers for aging assessment of power transformer insulation oil. World Journal of Engineering. 2020, vol. 17, no. 3, pp. 407–426. doi: https://www.doi.org/10.1108/wje-11-2019-0339.

Nurcahyanto H., Nainggolan J. M., Ardita I. M., Hudaya C. Analysis of Power Transformer's Lifetime Using Health Index Transformer Method Based on Artificial Neural Network Modeling. 2019 International Conference on Electrical Engineering and Informatics (ICEEI). 2019. P. 574–579. doi: https://www.doi.org/10.1109/ICEEI47359.2019.8988870.

Forouhari S., Abu-Siada A. Application of adaptive neuro fuzzy inference system to support power transformer life estimation and asset management decision. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2018, vol. 25, no. 3, pp. 845–852. doi: https://www.doi.org/10.1109/TDEI.2018.006392.

Gautam L., Kumar R., Sood Y. R. Identifying Transformer Oil Criticality Using Fuzzy Logic Approach. 2020 IEEE Students Conference on Engineering & Systems (SCES). 2020, pp. 1–6. doi: https://www.doi.org/10.1109/SCES50439.2020.9236724.

Uzair M., Banakara B. Failure Analysis of Power Transformers by DGA, Oil Tests and Markov Approach. International Journal of Engineering Applied Sciences and Technology (IJEAST). 2016, vol. 1, no. 8, pp. 250–255.

Senoussaoui M. E. A., Brahami M., Fofana I. Transformer Oil Quality Assessment Using Random Forest with Feature Engineering. Energies. 2021, vol. 14, no. 7, pp. 1809. doi: https://www.doi.org/10.3390/en14071809.

Bhatia N. K., El-Hag A. H., Shaban K. B. Machine Learning-based Regression and Classification Models for Oil Assessment of Power Transformers. 2020 IEEE International Conference on Informatics, IoT, and Enabling Technologies (ICIoT). Doha, Qatar, 2020, pp. 400–403. doi: https://www.doi.org/10.1109/ICIoT48696.2020.9089647.

Abdi S., Harid N., Safiddine L., Boubakeur A., Haddad A. The Correlation of Transformer Oil Electrical Properties with Water Content Using a Regression Approach. Energies. 2021, vol. 14, no. 8, pp. 2089. doi: https://www.doi.org/10.3390/en14082089.

Wahab M. A. A., Hamada M. M., El-Tallawy A. A. A., Ismail G. A new non-linear model for transformer oil residual operating time. 2008 12th International Middle-East Power System Conference. 2008, pp. 66–70. doi: https://www.doi.org/10.1109/MEPCON.2008.4562315.

Gouda O. E., El Dein A. Z. Prediction of Aged Transformer Oil and Paper Insulation. Electric Power Components and Systems. 2019, vol. 47, no. 4-5, pp. 406–419. doi: https://www.doi.org/10.1080/15325008.2019.1604848.

Shutenko O., Ponomarenko S. Diagnostics of Transformer Oils Using the Multiple Linear Regression Model. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). Kremenchuk, Ukraine, 2020, pp. 1–6. doi: https://www.doi.org/10.1109/PAEP49887.2020.9240875.

Bondarenko V. E., Shchapov P. F., Shutenko O. V. Povyshenie effektivnosti ekspluatatsionnogo izmeritel'nogo kontrolya transformatornykh masel [Monografiya] [Improving the efficiency of in-service measuring control of transformer oils [Monograph]]. Kharkiv, NTU «KhPI» Publ., 2007. 452 p.

Bondarenko V. E., Shutenko O. V. Usovershenstvovanie protsedury prinyatiya resheniy pri otsenke stepeni stareniya transformatornykh masel [Improved decision-making procedure for assessing the ageing of transformer oils]. ELECTRO. Electrical engineering, electrical power, electrical industry. 2009, no. 1, pp. 17–21.

Shutenko O., Ponomarenko S. Diagnosing the Condition of Transformer Oils Using the Trajectory Method. 2021 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). 2021, pp. 1–6. doi: https://www.doi.org/10.1109/MEES52427.2021.9598490.

Shutenko O. V., Ponomarenko S. H. Koryhuvannya hranychno-dopustymykh znachen' probyvnoyi napruhy transformatornykh masel metodom minimal'noho ryzyku [Correction of transformer oil breakdown voltage maximum permissible values by the minimum risk method]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency. 2020, no. 1, pp. 106–115. doi: https://www.doi.org/10.20998/2224-0349.2020.01.16.

Shutenko O., Ponomarenko S. Correction of the Maximum Permissible Values of the Oil Acidity by the Minimum Risk Method. 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). 2021, pp. 310–315. doi: https://www.doi.org/10.1109/UKRCON53503.2021.9575854.

Shutenko O., Ponomarenko S. Using Statistical Decision Methods to Correct the Maximum Permissible Values of Transformer Oils Indicators. 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). 2021, pp. 471–476. doi: https://www.doi.org/10.1109/KhPIWeek53812.2021.9570041.

Godina R., Rodrigues E., Matias J., Catalão J. Effect of Loads and Other Key Factors on Oil-Transformer Ageing: Sustainability Benefits and Challenges. Energies. 2015, vol. 8, no. 10, pp. 12147–12186. doi: https://www.doi.org/10.3390/en81012147.

Muhamad N., Kamarden H. Review of Oil-Filled Transformer Monitoring Technology for New User. Applied Mechanics and Materials. 2016, vol. 818. pp. 63–68. doi: https://www.doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.818.63.

Shutenko O., Kulyk O., Ponomarenko S. Informational and Analytical System for Diagnostics of the Electric Power Equipment Condition. 2020 IEEE 7th International Conference on Energy Smart Systems (ESS). Kyiv, Ukraine, 2020, pp. 105–110. doi: https://www.doi.org/10.1109/ESS50319.2020.9160251

Johnson N. L., Leone F. C. Statistics and experimental design in engineering and the physical sciences. New York, John Wiley & Sons Inc, 1977, 618 p.

Shutenko O. V. Osobennosti dreyfa pokazateley kachestva transformatornogo masla v techenii dlitel'noy ekspluatatsii [Features of the drift of transformer oil quality indicators during long-term operation]. Integrated technologies and energy saving. 2007, no. 4, pp. 26–30.

Shutenko O. V. Formirovanie odnorodnykh massivov pokazateley kachestva transformatornogo masla v usloviyakh apriornoy neopredelennosti rezul'tatov ispytaniy [Formation of homogeneous arrays of transformer oil quality indicators under a priori uncertainty of test results]. Integrated technologies and energy saving. 2006, no. 4, pp. 42–50.

Shutenko O. V. Kovariatsionnyy analiz modeley stareniya transformatornogo masla [Covariance Analysis of Transformer Oil Aging Models]. Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic". 2003, no 485, pp. 163–169.

Shutenko O., Zagaynova A., Serdyukova G. Analysis of Air-Tight High-Voltage Bushing Insulation Parameter Dynamics under Various Conditions during Long-term Operation. 2019 IEEE 2nd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON). 2019, pp. 321–326. doi: https://www.doi.org/10.1109/UKRCON.2019.8879896.

Shutenko O. V., Baklay D. N. Planirovanie eksperimental'nykh issledovaniy v elektroenergetike. Metody obrabotki eksperimental'nykh dannykh [Planning experimental studies in the electrical power field. Methods of experimental data processing]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2013. 268 p.

Shutenko O., Ponomarenko S. Reliability Assessment of the Results of Periodic Monitoring of the Transformer Oils Condition. 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). Istanbul, Turkey, 2020, pp. 77–82. doi: https://www.doi.org/10.1109/IEPS51250.2020.9263141.

Shutenko O. V. Issledovanie vliyaniya zagruzki transformatora na sostoyanie masla v protsesse ekspluatatsii [Investigation of the influence of transformer loading on oil condition during operation]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series:. Elektroenergetika i preobrazovatelnaya tehnika. 2004, no. 22, pp. 121–126.

Shutenko O. V. Issledovanie vliyaniya rezhimov raboty transformatorov na intensivnost' stareniya masla [Investigation of the influence of operating modes of transformers on the intensity of oil aging]. Energetika ta elektrifіkatsіya. 2008, no. 8, pp. 54–59.

Shutenko O., Ponomarenko S. Analysis of the Impact of Power Transformer Loading on the Transformer Oil Aging Intensity. 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek). Kharkiv, Ukraine, 2020, pp. 76–81. doi: https://www.doi.org/10.1109/KhPIWeek51551.2020.9250159.

Shutenko O., Ponomarenko S. Analysis of Distribution Laws of Transformer Oil Indicators in 110–330 kV Transformers. Electrical Engineering & Electromechanics. 2021, no. 5, pp. 46–56. doi: https://www.doi.org/10.20998/2074-272X.2021.5.07.

Bur'yanov B. P. Transformatornoe maslo [Transformer oil]. Moscow, Gosenergoizdat Publ., 1955. 190 p.

Chernozhukov N. I., Kreyn S. E. Okislyaemost' mineral'nykh masel [Oxidability of mineral oils]. Moscow, Gostoptekhizdat Publ., 1959. 370 p.

Manevich L. O. Obrabotka transformatornogo masla [Transformer oil treatment]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1985. 104 p.

Kassi K. S., Fofana I., Volat C., Farinas M. I. Impact of oils degradation on the cooling capacity of power Transformers. The 19th International Symposium on High Voltage Engineering. Pilsen, Czech Republic, 2015.

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Порівняльний аналіз інтенсивності старіння масла в трансформаторах напругою 110 кВ та автотрансформаторах напругою 330 кВ

Ключові слова

Як цитувати

Завантажити посилання

Анотація

Посилання