Розпізнавання перегрівів у різних діапазонах температур, що супроводжуються розрядами з різним ступенем інтенсивності, за результатами аналізу розчинених у маслі газів
PDF

Ключові слова

комбіновані дефекти
аналіз розчинених в маслі газів (АРГ)
відношення газів
відсотковий вміст газів
номограми дефектів
методи розпізнавання
надійність розпізнавання

Як цитувати

Кулик, О. С. «Розпізнавання перегрівів у різних діапазонах температур, що супроводжуються розрядами з різним ступенем інтенсивності, за результатами аналізу розчинених у маслі газів». Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, вип. 1 (4), Липень 2022, с. 44-55, doi:10.20998/2224-0349.2022.01.07.

Анотація

В умовах воєнного стану, а також післявоєнної відбудови країни, забезпечення надійного електропостачання населенню та промисловості лягає на плечі досить постарілого парку обладнання електроенергетичної галузі. На перший план виходить завдання забезпечити експлуатаційну надійність та подовжити термін експлуатації цього обладнання. Найбільш практичними, з точки зору експлуатації, є методи неруйнівної діагностики. Для неруйнівної діагностики стану високовольтних силових трансформаторів аналіз розчинених в маслі газів є найбільш розповсюдженим та використовуваним. Даний метод, використовуючи різні діагностичні критерії (значення відношень газів, відсотковий вміст газів тощо), дозволяє розпізнавати більшість дефектів (як електричного, так і термічного типу), що виникають в трансформаторі. Проте в процесі експлуатації можуть виникати, так звані комбіновані дефекти, тобто розряди, що переходять в перегріви, або перегріви, які супроводжуються розрядами. Крім того, в одному і тому ж трансформаторі можуть виникнути два і більше дефектів різного типу. Значення критеріїв, що використовуються для розпізнавання комбінованих дефектів, істотно відрізняються від значень критеріїв, характерних для термічних або електричних дефектів, що значно ускладнює процес розпізнавання. Метою статті є аналіз значень діагностичних критеріїв, а також надійність розпізнавання перегрівів у різних діапазонах температур, що супроводжуються розрядами з різним ступенем інтенсивності. Для комплексного аналізу були використані результати аналізу розчинених в маслі газів по 471 високовольтним силовим трансформаторам, в яких були виявлені перегріви у різних діапазонах температур, що супроводжуються розрядами з різним ступенем інтенсивності. Аналізовані 471 значень були розбиті на 38 масивів даних з близькими значеннями відсоткового вмісту газів, відношеннями газів і зі схожими номограмами дефектів. На основі аналізу достовірності розпізнавання перегрівів у різних діапазонах температур, що супроводжуються розрядами з різним ступенем інтенсивності, з використанням норм та критеріїв, регламентованих найвідомішими стандартами та методиками, встановлено, що найбільшу достовірність розпізнавання забезпечують значення відношень газів, що регламентуються квадратом ETRA, а також метод номограм.

https://doi.org/10.20998/2224-0349.2022.01.07
PDF

Посилання

О. S. Kulyk, “Analysis of the diagnostic criteria used to defect type recognition based on the results of analysis of gases dissolved in oil,” Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, 1, pp. 15–25, Dec. 2020, doi: https://doi.org/10.20998/2224-0349.2020.01.03.

S.-A. Ahmadi and M. Sanaye-Pasand, “A robust multi-layer framework for online condition assessment of power transformers,” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 37, no. 2, pp. 947–954, Apr. 2022, doi: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2021.3074545.

N. Poonnoy, C. Suwanasri, and T. Suwanasri, “Failure index and fault determination of power transformer using fuzzy logic and dissolved gas analysis,” International Electrical Engineering Transactions, vol. 5, no. 2, pp. 39–43, 2019.

J. Fan, F. Wang, Q. Sun, F. Bin, F. Liang, and X. Xiao, “Hybrid RVM–ANFIS algorithm for transformer fault diagnosis,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 11, no. 14, pp. 3637–3643, Sep. 2017, doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2017.0547.

Z. Huang, J. Zhou, W. Huang, Y. Liu, G. Zhu, and K. Zhang, “Multiple Classifiers Based Information Fusion for Power Transformer Fault Diagnosis,” in 2020 IEEE 4th Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), Wuhan, China, Oct. 30–Nov. 1, 2020, pp. 2971–2975, doi: https://doi.org/10.1109/EI250167.2020.9346733.

L. Wang, T. Littler, and X. Liu, “Gaussian process multi-class classification for transformer fault diagnosis using dissolved gas analysis,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 28, no. 5, pp. 1703–1712, Oct. 2021, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2021.009470.

O. Kherif, Y. Benmahamed, M. Teguar, A. Boubakeur, and S. S. M. Ghoneim, “Accuracy improvement of power transformer faults diagnostic using KNN classifier with decision tree principle,” IEEE Access, vol. 9, pp. 81693-81701, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3086135.

Mineral oil-filled electrical equipment in service – Guidance on the interpretation of dissolved and free gases analysis, IEC 60599:2015, 2015.

R. R. Rogers, “IEEE and IEC codes to interpret incipient faults in transformers, using gas in oil analysis,” IEEE Transactions on Electrical Insulation, vol. EI-13, no. 5, pp. 349–354, Oct. 1978, doi: https://doi.org/10.1109/TEI.1978.298141.

A. Abu-Siada, S. Hmood, and S. Islam, “A new fuzzy logic approach for consistent interpretation of dissolved gas-in-oil analysis,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 20, no. 6, pp. 2343-2349, Dec. 2013, doi: https://doi.org/10.1109/TDEI.2013.6678888.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Comparative analysis of the defect type recognition reliability in high-voltage power transformers using different methods of DGA results interpretation,” in 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP), Kremenchuk, Ukraine, Sep. 21–25, 2020, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/paep49887.2020.9240911.

O. V. Shutenko, “Analysis of the content of gases in oil-filled equipmentwith electrical defects,” Problemele Energeticii Regionale, no. 3(38), pp. 1–16, 2018, doi: https://doi.org/10.5281/zenodo.2222331. (in Russian)

O. Shutenko and I. Yakovenko, “Analysis of gas content in high voltage equipment with partial discharges,” in 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Kharkiv, Sep. 10–14, 2018, pp. 347–352, doi: https://doi.org/10.1109/ieps.2018.8559534.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Analysis of gas content in oil-filled equipment with low energy density discharges,” International Journal on Electrical Engineering and Informatics, vol. 12, no. 2, pp. 258–277, Jun. 2020, doi: https://doi.org/10.15676/ijeei.2020.12.2.6.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of low-temperature overheating in power transformers by dissolved gas analysis,” Electrical Engineering, Jan. 2022, doi: https://doi.org/10.1007/s00202-021-01465-5.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of mid-temperature overheating in high-voltage power transformers by dissolved gas analysis,” in 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, Sep. 13–17, 2021, pp. 401–406, doi: https://doi.org/10.1109/khpiweek53812.2021.9570059.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of high-temperature overheating in high-voltage power transformers by dissolved gas analysis,” in 2021 IEEE International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), Kremenchuk, Ukraine, Sep. 21–24, 2021, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/mees52427.2021.9598575.

O. Kulyk, “Recognition of overheating in different temperature ranges in high-voltage oil-filled equipment by the dissolved gas analysis,” Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, no. 2(3), pp. 102–113, 2021, doi: https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.02.03. (in Ukrainian)

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of overheating accompanied by high energy density discharges based on analysis of gases dissolved in oil,” Energy. Series: "Modern Problems of Power Engineering and Ways of Solving Them", no. 4(96), pp. 82–87, 2020. (in Russian)

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of discharges that are accompanied by low-temperature overheating based on the analysis of gases dissolved in the oil of high-voltage transformers,” Energy Saving. Power Engineering. Energy Audit, no. 3–4 (157–158), pp. 20–33, Sep. 2021, doi: https://doi.org/10.20998/2313-8890.2021.03.02.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Combined defects recognition in the low and medium temperature range by results of dissolved gas analysis,” in 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, Oct. 5–10, 2020, pp. 65–70, doi: https://doi.org/10.1109/khpiweek51551.2020.9250131.

O. Shutenko and O. Kulyk, “Recognition of overheating with temperatures of 150-300°C by analysis of dissolved gases in oil,” in 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Istanbul, Turkey, Sep. 7–11, 2020, pp. 71–76, doi: https://doi.org/10.1109/ieps51250.2020.9263145.

A. Möllmann and B. Pahlavanpour, “New guideline for interpretation of dissolved gas analysis in oil filled transformers,” Electra, no. 186, pp. 31–51, 1999.

E. Dörnenburg and W. Strittmater, “Monitoring oil-cooled transformers by gas analysis,” Brown Boveri Review, vol. 61, pp. 238–274, 1974.

IEEE Guide for the Interpretation of Gases Generated in Mineral Oil-Immersed Transformers, IEEE Std C57.104–2019, 2019. doi: https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2019.8890040.

T. Kawamura, N. Kawada, K. Ando, M. Yamaoka, T. Maeda, and T. Takatsu, “Analyzing gases dissolved in oil and its application to maintenance of transformers,” in International Conference on Large High Voltage Electric Systems, Paris, Apr. 27–Sep. 4, 1986.

L. Cheim, M. Duval, and S. Haider, “Combined Duval Pentagons: A Simplified Approach,” Energies, vol. 13, no. 11, p. 2859, Jun. 2020, doi: https://doi.org/10.3390/en13112859.

O. E. Gouda, S. H. El-Hoshy, and H. H. El-Tamaly, “Proposed heptagon graph for DGA interpretation of oil transformers,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 12, no. 2, pp. 490–498, Jan. 2018, doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2017.0826.

R. Müller, H. Schliesing, and K. Soldner, “Die Beurteilung des Betriebszustandes von Transformatoren durch Gasanalyse,” Elektrizitätswirtschaft, no. 76, pp. 345–349, 1977. (in German)

O. E. Gouda, S. H. El-Hoshy, and H. H. E.L.-Tamaly, “Proposed three ratios technique for the interpretation of mineral oil transformers based dissolved gas analysis,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 12, no. 11, pp. 2650–2661, Jun. 2018, doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2017.1927.

Diahnostyka Maslonapovnenoho Transformatornoho Obladnannia Za Rezultatamy Khromatohrafichnoho Analizu Vilnykh Haziv, Vidibranykh Iz Hazovoho Rele, I Haziv, Rozchynenykh U Izoliatsiinomu Masli. Metodychni Vkazivky [Diagnosis of Oil-Filled Transformer Equipment by Chromatographic Analysis of Free Gases Sampled From the Gas Relay and Gases Dissolved in the Insulating Oil. Methodological Guidelines], SOU-N EE 46.501:2006, Naukovo-inzhenernyj centr “ZTZ-Servis” [Scientific and engineering centre “ZTZ-service”], Kyiv, 2007.

“Guideline for the refurbishement of electric power transformers,” Electrical Cooperative Research Association, vol. 65, no. 1, 2009. (in Japanese)

M. Duval, “The duval triangle for load tap changers, non-mineral oils and low temperature faults in transformers,” IEEE Electrical Insulation Magazine, vol. 24, no. 6, pp. 22–29, Nov. 2008, doi: https://doi.org/10.1109/mei.2008.4665347.

O. E. Gouda, S. H. El-Hoshy, and H. H. E.L.-Tamaly, “Condition assessment of power transformers based on dissolved gas analysis,” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 13, no. 12, pp. 2299–2310, Jun. 2019, doi: https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2018.6168.

M. M. Emara, G. D. Peppas, and I. F. Gonos, “Two graphical shapes based on DGA for power transformer fault types discrimination,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 28, no. 3, pp. 981–987, Jun. 2021, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2021.009415.

S.-j. Lee, Y.-m. Kim, H.-d. Seo, J.-r. Jung, H.-j. Yang, and M. Duval, “New methods of DGA diagnosis using IEC TC 10 and related databases Part 2: Application of relative content of fault gases,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 20, no. 2, pp. 691–696, Apr. 2013, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2013.6508774.

S.-w. Kim, S.-j. Kim, H.-d. Seo, J.-r. Jung, H.-j. Yang, and M. Duval, “New methods of DGA diagnosis using IEC TC 10 and related databases Part 1: Application of gas-ratio combinations,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 20, no. 2, pp. 685–690, Apr. 2013, doi: https://doi.org/10.1109/tdei.2013.6508773.

S.-J. Kim, H.-D. Seo, and S.-W. Kim, “Internal defect diagnosis method of an oil immersed transformer through a dissolved gas composition ratio,” South Korean Patent 1020130074674, Jul. 4, 2013. (in Korean)

D.-E. A. Mansour, “Development of a new graphical technique for dissolved gas analysis in power transformers based on the five combustible gases,” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 22, no. 5, pp. 2507–2512, Oct. 2015, doi: https://doi.org/10.1109/TDEI.2015.004999.

Metodicheskie Ukazaniia Po Diagnostike Razvivaiushchikhsia Defektov Po Rezultatam Khromatograficheskogo Analiza Gazov, Rastvorennykh v Masle Silovykh Transformatorov [Guidelines for the Diagnosis of Developing Defects Based on the Results of Chromatographic Analysis of Gases Dissolved in the Oil of Power Transformers], RD 34.46.302-89, Vsesoiuznyq nauchno-issledovatelskiq institut elektroenergetiki (VNIIE) [All-Union Electric Power Research Institute (VNIIE)], Moscow, 1989.

O. Shutenko and I. Yakovenko, “Fault diagnosis of power transformer using method of graphic images,” in 2017 IEEE International Young Scientists Forum on Applied Physics and Engineering, Lviv, Ukraine, 17–20 October 2017, pp. 66–69, doi: https://doi.org/10.1109/YSF.2017.8126594.

Creative Commons License

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

Авторське право (c) 2022 Олексій Сергійович Кулик