Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Основными результатами выполненных работ и полученных научных результатов по первому году реализации проекта явилось: 1. Представлены принципы построения диагностических систем в составе «Цифровой подстанции» с возможностью применения существующих методов и предлагаемого модернизированного метода на основе акустического контроля. На основании анализа существующих методов построения диагностических систем силовых трансформаторов в системе «Цифровой подстанции» выявлена необходимость разработки мобильного автоматизированного комплекса на основе акустической диагностики. Особенностью системы электроснабжения железных дорог является тот факт, что силовые трансформаторы в составе тяговых подстанций распределены вдоль железнодорожного пути на значительных расстояниях друг от друга. Существующие стационарные системы диагностирования в полном объеме имеют высокую стоимость и с «новыми» трансформаторами не оправдывают затрат по причине отсутствия дефектов. На «старых» трансформаторах разворачивать дорогостоящие системы диагностирования не целесообразно ввиду удорожания стоимости оборудования. Альтернативным вариантом является создание мобильных диагностических комплексов на основе систем акустического контроля с возможностью быстрого разворачивания системы и последующего переноса на следующий объект диагностирования, проведения измерений и передачи данных в автоматизированную систему «Цифровой подстанции» для принятия решения о техническом состоянии силового трансформатора. 2. Разработаны математические модели диагностирования силовых трансформаторов с указанием параметров достоверности. Разработаны методики диагностирования силовых трансформаторов на основе акустического контроля с применением имитатора дефектов. Повышение достоверности результатов диагностирования осуществляется за счет уменьшения дополнительных погрешностей измерения параметров акустических сигналов. При смене сезонов времени года, сопровождающихся существенными изменениями температурного режима, на измеряемые параметры акустических сигналов влияет вязкость трансформаторного масла. При выполнении предлагаемого способа дифференциальных измерений на трансформаторе и имитаторе дефектов, выполняемых при одинаковой температуре и в одно время, влияние вязкости трансформаторного масла исключается. Разработаны математические модели изменения вязкости трансформаторного масла и его влияние на параметры измеряемого акустического сигнала. Математическая модель подтверждена рядом акустических измерений на силовых трансформаторах с различным техническим состоянием. 3. Разработана и опробована методика акустического контроля с использованием имитатора дефектов. Разработан опытный образец переносного диагностического комплекса на основе акустического контроля. Разработан опытный образец диагностического комплекса на основе акустического контроля. Разработан имитатор дефектов, воспроизводящий акустические сигналы, возникающие в реальных трансформаторах при нарушении изоляции, сопровождающиеся разрядными явлениями в изоляции и трансформаторном масле. Разработан малогабаритный высоковольтный источник испытательных напряжений, имитирующий разрядные явления различной мощности в масляном баке имитатора. Разработан набор электродов, имитирующих дефекты вида «точечное нарушение изоляции» в обмотках трансформаторов, «пробой проводника на металлический корпус», «пробой в разрыве металлического проводника». Для повышения достоверности акустического контроля выполнено сравнение зарегистрированных акустических сигналов на имитаторе с различным набором дефектов с видеоизображением разрядных явлений в трансформаторном масле, выполненное в синхронизированные моменты времени. Зарегистрированы акустические сигналы от различных видов электродов, и выполнена их математическая обработка. Определены параметры акустических сигналов для различных видов электродов, имитирующих дефекты при эксплуатации силовых трансформаторов. Разработаны критерии распознавания дефектов в силовых трансформаторах по параметрам акустических сигналов. 4. Проведены масштабные испытания на трансформаторах с различным техническим состоянием и в различное время года с использованием переносного диагностического комплекса на основе акустического контроля. Испытания выполнены на силовых трансформаторах системы электроснабжения железных дорог в процессе эксплуатации, с учетом динамики развития дефектов изоляции в условиях сезонных изменений температуры и методика определения места возможного образования дефекта изоляции, учитывающая прохождение акустическими сигналами различных сред позволяют повысить достоверность диагностирования за счет выделения изменений сигнала в условиях сезонных колебаний температуры. Испытания в различное время года (при положительных и отрицательных температурах окружающего воздуха) проведены в Омской и Новосибирской дистанциях электроснабжения Западно-Сибирской дирекции по энергообеспечению. Данные акустического контроля в большинстве случаев подтвердили результаты хроматографического анализа газов, растворенных в трансформаторном масле, используемого в качестве основного метода по диагностированию состояния изоляции силовых трансформаторов, что так же повысило достоверность результатов диагностирования.