кафедра ГиЕНД
453213; ул. Губкина, 26; Республика Башкортостан; Ишимбай
Department GiEND
453213; 26 Gubkina st.; Republic of Bashkortostan; Ishimbay
Повышение надежности критически важного оборудования, такого как силовые трансформаторы с элегазовым охлаждением, требует развития предиктивных методов диагностики, способных выявлять разнородные дефекты на ранних стадиях. Традиционные методы теплового контроля и вибромониторинга обладают существенными ограничениями в чувствительности и специфичности.
Цель: разработка методологии комплексной диагностики состояния системы охлаждения и механической целостности обмоток на основе совместного спектрального анализа синхронных временных рядов вертикального температурного профиля в элегазе и вибрации обмоток.
Методы: основным методом является многочастотный спектральный анализ. Для тепловых процессов используется адаптированная модель адвективно-диффузионного теплопереноса, позволяющая по зависимости отношения амплитуд и фазового сдвига между вертикально разнесенными датчиками оценить скорость потока элегаза и эффективный коэффициент температуропроводности. Для анализа механического состояния предложено использование миниатюрного волоконно-оптического вибродатчика, устанавливаемого в межобмоточном пространстве.
Результаты: на основе проведенных опытов идентифицированы диагностические признаки. Установлено, что снижение скорости потока элегаза приводит к увеличению отношения амплитуд низкочастотной (1.1×10– 4 Гц) температурной составляющей. Ослабление прессовки обмоток проявляется в росте нормированной амплитуды вибрации на частоте 100 Гц почти в два раза, а локальная деформация — в появлении новых резонансных пиков. Выявлена высокая когерентность между медленными температурными колебаниями и вибрацией.
Выводы: предложен комплексный подход, повышающий достоверность диагностики за счет синергии анализа тепловых и механических процессов и формирования цифровых «отпечатков» состояния. Метод предназначен для интеграции в системы предиктивного обслуживания.
Objective: To develop a methodology for the comprehensive diagnostics of the cooling system and mechanical integrity of windings based on the joint spectral analysis of synchronized time series of the vertical temperature profile in SF6 gas and winding vibration.
Methods: The primary method is multifrequency spectral analysis. For thermal processes, an adapted model of advective-diffusive heat transfer is used, allowing the estimation of the SF6 flow velocity and effective thermal diffusivity coefficient from the relationship between the amplitude ratio and phase shift of vertically spaced sensors. For analyzing mechanical condition, the use of a miniature fiber-optic vibration sensor installed in the inter-winding space is proposed.
Results: Based on the conducted experiments, diagnostic features were identified. It was established that a decrease in the SF6 flow velocity leads to an increase in the amplitude ratio of the low-frequency (1.1×10-4 Hz) temperature component. Weakening of the winding clamping manifests as an almost twofold increase in the normalized vibration amplitude at 100 Hz, while local deformation manifests in the appearance of new resonant peaks. High coherence between slow temperature oscillations and vibration was revealed.
Conclusions: A comprehensive approach is proposed, which enhances diagnostic reliability through the synergy of thermal and mechanical process analysis and the formation of digital condition "fingerprints". The method is intended for integration into predictive maintenance systems.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.