Ключові слова
фазова реактивність
діагностика
електромагнітне розсіювання
автоматизований аналіз
пошкодження обмоток
Як цитувати
Анотація
Дослідження фазових реактивностей спеціалізованих трансформаторів було проведено для діагностики систем збудження електромагнітного розсіювання. Особлива увага приділяється оцінці технічного стану енергетичних трансформаторів, що живлять енергоємні технологічні комплекси, оскільки струм і напруга в них змінюються за складними періодичними законами, що призводить до асиметричних режимів та аварій. Для підвищення надійності трансформаторного обладнання виникла потреба у розробці спеціалізованих мікропроцесорних та програмних засобів для автоматизованого аналізу та запобігання відмовам. Аналіз аварійності показав, що найчастіше пошкоджуються системи збудження електромагнітного розсіювання. Запропоновано методику дослідження фазових опорів короткого замикання силових трансформаторів зі складними гальванічними з’єднаннями обмоток без розбирання бака. Мета дослідження – отримати достовірну інформацію про поточний технічний стан обмоток трансформатора на основі виміряних зовнішніх параметрів. Наукова новизна полягає у встановленні аналітичних залежностей між міжфазними опорами короткого замикання та фазовими опорами. Розроблений алгоритм програми для автоматизованого аналізу стану обмоток був реалізований на “Turbo Pascal”. Експериментальні дослідження на трансформаторі ТРДН-63000/150/35 підтвердили точність методики та виявили деформацію обмотки низької напруги. Основними причинами пошкоджень обмоток є обвуглювання та полімеризація міжвиткової ізоляції через надмірне електричне навантаження. Запропонований метод дозволяє визначати деформації без розбирання трансформаторів, що доцільно використовувати в багатопараметричних системах діагностики для запобігання аваріям. Необхідно продовжити дослідження для інтеграції цього підходу з іншими методами діагностики та автоматизації. Методика може бути використана для багатообмоткових трансформаторів зі схемою з’єднання обмоток «зірка-трикутник-трикутник».
Посилання
C. Serafino and A. Cavallini, “Transformer diagnostics and maintenance: Practical indications derived from a large transmission system”, IEEE Electrical Insulation Magazine, vol. 41, no. 1, pp. 15–23, Jan. 2025, doi: https://doi.org/10.1109/mei.2025.10794980
T. Aggarwal, V. Jindal, and J. Singh, “A review of condition monitoring assessment of power transformers insulation”, International Journal of Advanced Research, vol. 4, no. 10, pp. 1664–1667, Oct. 2016, doi: https://doi.org/10.21474/ijar01/1977
S. A. Wani, A. S. Rana, S. Sohail, O. Rahman, S. Parveen, and S. A. Khan, “Advances in DGA based condition monitoring of transformers: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 149, Oct. 2021, Art. no. 111347, doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111347
Suwarno and F. Donald, “Frequency response analysis (FRA) for diagnosis of power transformers”, in ECTI-CON2010: The 2010 ECTI International Confernce on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, Chiang Mai, Thailand, May 19–21, 2010. IEEE, 2010, pp. 112–116.
H. Ma, T. Saha, J. Seo, J. Chan, and Y. Cui, “PDTools: A toolbox of partial discharge (PD) signal analysis for transformer condition assessment”, in 2017 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), Chicago, IL, USA, Jul. 16–20, 2017. IEEE, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/pesgm.2017.8273888
“Dielectric response methods for diagnostics of power transformers”, IEEE Electrical Insulation Magazine, vol. 19, no. 3, pp. 12–18, May 2003, doi: https://doi.org/10.1109/mei.2003.1203017
K. Leauprasert, T. Suwanasri, C. Suwanasri, and N. Poonnoy, “Intelligent machine learning techniques for condition assessment of power transformers”, in 2020 International Conference on Power, Energy and Innovations (ICPEI), Chiangmai, Thailand, Oct. 14–16, 2020. IEEE, 2020, pp. 65–68, doi: https://doi.org/10.1109/icpei49860.2020.9431460
S. Shevchenko, D. Danylchenko, and R. Ganus, “Development of thermal model of an oil-filled transformer in Ansys environment”, Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, no. 2 (9), pp. 77–83, Dec. 2024, doi: https://doi.org/10.20998/eree.2024.2(9).319068 (in Ukrainian)
D. Danylchenko and A. Potryvai, “System for dynamic prediction of the technical condition of the equipment of a combined electric power system”, Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, no. 1 (6), pp. 16–21, Jul. 2023, doi: https://doi.org/10.20998/2224-0349.2023.01.10 (in Ukrainian)
O. Y. Pirotti, O. I. Balenko, V. O. Brechko, M. Y. Huzin, and J. G. Gontar, “Analysis of construction principles and functionality of high-voltage power transformer condition monitoring systems”, Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, no. 1 (1), pp. 61–70, Dec. 2020, doi: https://doi.org/10.20998/2224-0349.2020.01.09 (in Ukrainian)
Nadiinist tekhniky. Terminy ta vyznachennia [Reliability of equipment. Terms and definitions], DSTU 2860-94, Instytut problem nadiinosti mashyn i sporud [Institute for Problems of Reliability of Machines and Structures], Kyiv, 1994. (in Ukrainian)
Dependability of Technics. Methods of Estimation Dependability by Operating Data, DSTU 3004-95, Asotsiatsiia «Nadiinist mashyn ta sporud» [Asotsiatsiia «Nadiinist mashyn ta sporud»], Kyiv, 1995. (in Ukrainian)
Ye. T. Volodarskyi and L. O. Kosheva, Statystychna obrobka danykh [Statistical data processing]. Kyiv: NAU, 2007. (in Ukrainian)
I. V. Fedun, Osnovy teorii nadiinosti ta kontroliu yakosti vyrobiv elektronnoi tekhniky [Fundamentals of reliability theory and quality control of electronic products]. Vinnytsia: VDTU, 2003. (in Ukrainian)
V. V. Tryfoniuk, Nadiinist prystroiv promyslovoi elektroniky [Reliability of industrial electronics devices]. Kyiv: Lybid, 1993. (in Ukrainian)
M. S. Islam, S. Mir, T. Sebastian, and S. Underwood, “Design considerations of sinusoidally excited permanent-magnet machines for low-torque-ripple applications”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 41, no. 4, pp. 955–962, Jul. 2005б doi: https://doi.org/10.1109/tia.2005.851026
I. Kamwa, P. Viarouge, and J. Dickinson, “Direct estimation of the generalised equivalent circuits of synchronous machines from short-circuit oscillographs”, IEE Proceedings C Generation, Transmission and Distribution, vol. 137, no. 6, pp. 445–452, 1990, doi: https://doi.org/10.1049/ip-c.1990.0060
H. Sugimoto and S. Tamai, “Secondary resistance identification of an induction motor applied model reference adaptive system and its characteristics”, in 1985 Annual Meeting Industry Applications Society, Toronto, ON, Canada, Oct. 6–11, 1985. IEEE, 1985, pp. 613–620.
M. S. Islam, R. Islam, and T. Sebastian, “Experimental verification of design techniques of permanent-magnet synchronous motors for low-torque-ripple applications”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 47, no. 1, pp. 88–95, Jan. 2011, doi: https://doi.org/10.1109/tia.2010.2091612
S. K. Panda, Jian-Xin Xu, and Weizhe Qian, “Review of torque ripple minimization in PM synchronous motor drives”, in Energy Society General Meeting, Pittsburgh, PA, USA, Jul. 20–24, 2008. IEEE, 2008, doi: https://doi.org/10.1109/pes.2008.4596931
Shaotang Chen, C. Namuduri, and S. Mir, “Controller-induced parasitic torque ripples in a PM synchronous motor”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 38, no. 5, pp. 1273–1281, Sep. 2002, doi: https://doi.org/10.1109/tia.2002.803000
R. Islam, I. Husain, A. Fardoun, and K. McLaughlin, “Permanent-Magnet synchronous motor magnet designs with skewing for torque ripple and cogging torque reduction”, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 45, no. 1, pp. 152–160, 2009, doi: https://doi.org/10.1109/tia.2008.2009653
V. Zinovkin, M. Antonov, and I. Krysan, “Research of non-stationary electromagnetic processes in synchronous electric drive”, in 2017 International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), Kremenchuk, Ukraine, Nov. 15–17, 2017. IEEE, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/mees.2017.8248874
V. Zinovkin, O. Blyzniakov, and J. Vasilieva, “Physical simulation of electromagnetic phenomena in transformer equipment under strongly varying loads”, in 2017 International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES), Kremenchuk, Ukraine, Nov. 15–17, 2017. IEEE, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/mees.2017.8248919
V. V. Zinovkin, “Veroiatnostnye parametry rezkoperemennykh nagruzok energoemkikh elektrotekhnologicheskikh kompleksov [Probabilistic parameters of rapidly changing loads of energy-intensive electrical engineering complexes]”, Proceedings of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, no. 1(10), pp. 136–144, 2005. (in Russian)
V. V. Zinovkin, M. L. Antonov, and Y. O. Krysan, “Influence of non-stationary electromagnetic processes on electromechanical parameters in a synchronous electric drive”, Electrical Engineering and Power Engineering, no. 2, pp. 6–17, Feb. 2018, doi: https://doi.org/10.15588/1607-6761-2017-2-1 (in Russian)
V. V. Zinovkin and A. P. Liutyi, “Analiz elektrotekhnologicheskikh osobennostei i puti povysheniia effektivnosti energoemkikh elektrotekhnologicheskikh kompleksov [Analysis of electrical engineering characteristics and ways to improve the efficiency of energy-intensive electrical engineering complexes]”, Proceedings of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, pp. 85–91, 2001. (in Russian)
V. V. Zinovkin, A. O. Tretiakov, V. O. Makovskyi, and R. V. Zinoviev, “Avtomatyzovana systema kontroliu potochnoho stanu elektrotekhnichnoho ustatkuvannia spetsialnoho pryznachennia [Automated system for monitoring the current status of special-purpose electrical equipment]”, in Shchorichna naukovo-praktychna konferentsiia vykladachiv, naukovtsiv, molodykh uchenykh, aspirantiv ta studentiv «Tyzhden nauky-2023» [Annual scientific and practical conference of teachers, scientists, young scientists, postgraduate students and students "Science Week-2023"], Zaporizhzhia, Ukraine, Apr. 24–28, 2023. Zaporizhzhia: Zaporizhzhia Polytech. Nat. Univ., 2023, pp. 204–205. (in Ukrainian)
A. Tretiakov and O. Syvachuk, “Multilevel diagnostics and automation analysis of the current condition of the transformers for specific purpose”, in Shchorichna naukovo-praktychna konferentsiia vykladachiv, naukovtsiv, molodykh uchenykh, aspirantiv ta studentiv «Tyzhden nauky-2023» [Annual scientific and practical conference of teachers, scientists, young scientists, postgraduate students and students "Science Week-2023"], Zaporizhzhia, Ukraine, Apr. 24–28, 2023. Zaporizhzhia: Zaporizhzhia Polytech. Nat. Univ., 2023, pp. 358–360.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2025 Володимир Васильович Зіновкін, Андрій Олександрович Третьяков